Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать сварочный выпрямитель своими руками

Как сделать сварочный выпрямитель своими руками

Автор: Игорь

Дата: 16.03.2019

  • Статья
  • Фото
  • Видео

Несмотря на то, что электрическое оборудование является одним из самых сложных по своей конструкции, многими мастерами изготавливается выпрямитель для сварочного аппарата своими руками. Кроме хорошо оборудованной мастерской, необходимы знания в электротехнике. Современные реалии таковы, что можно воспользоваться уже готовыми схемами, а также советами по подбору диодов и других элементов.

Самодельные приборы могут изготавливаться как для однофазной, так и для 3-фазной сети. Во втором случае требуются более мощные диоды для выпрямительного моста и система охлаждения.

Конструкция и принцип работы простейших сварочных аппаратов

Для получения устойчивой сварочной дуги, которая позволит сваривать металл разной толщины, требуются токи в пределах 70 – 150 А. Если использовать устройства, рассчитанные на напряжение 220 В, то они должны потреблять высокую мощность, в пределах 15 – 30 кВт. Поэтому такие установки будут громоздкими, да и работать с ними нормально не выйдет. А в домашних условиях их просто будет невозможно подключить, стандартные сети не рассчитаны на подобную нагрузку.

Поэтому основной задачей при проектировании и сборке сварочных аппаратов становится обеспечение необходимой силы тока при снижении потребляемой мощности. Это возможно только при выполнении сварочных работ с пониженным напряжением на электродах.

Простейший сварочный аппарат представляет собой следующую конструкцию:

  • Понижающий трансформатор, обеспечивающий снижение напряжения до пределов 55 – 70 В и повышающий при этом силу тока до требуемых параметров. Благодаря этому и удаётся снизить энергопотребление до разумных пределов.
  • От трансформатора к электроду и обрабатываемой детали ток подаётся при помощи специальных сварочных кабелей. Они отличаются увеличенным сечением и усиленной изоляцией, позволяющей работать с большими токами.
  • Для сварки потребуются электроды, устанавливаемые в держатель. Благодаря применяемой обмазке они упрощают зажигание и поддерживание электрической дуги, которая и становится источником тепловой энергии, необходимой для плавления металла.

Сварочный трансформатор

Сложных устройств в конструкции таких сварочных аппаратов нет. Но при проектировании необходимо выполнить расчёт основных параметров, иначе подключение несоответствующего оборудования к сети приведёт к выходу его из строя, к коротким замыканиям на линии или им просто будет невозможно варить.

Способ сварки.

MMA. Ручная сварка плавящимся штучным электродом, покрытым обмазкой. Обмазка при сгорании образует шлако-газовую защиту шва, затрудняя доступ кислорода к сварочной ванне. Плюсами этого метода является его простота и возможность использования электродов любой толщины. Минус: шлак хрупок и подвержен окислению и после остывания сварочной ванны необходимо счистить. Если шов делается в несколько проходов, шлак необходимо счищать после каждого прохода, иначе прочность шва упадет в разы. Различают MMADC и MMAAC виды сварок – постоянным и переменным током соответственно. При выборе электродов на это следует обратить внимание: варить «неправильными» электродами может оказаться сложно или даже вообще невозможно. Также пристальное внимание на выбор электрода надо обратить при сварке металлов, отличных от железа – может потребоваться специальный электрод.

MIG/MAG. Сварка плавящимся электродом в среде инертного (MIG) или активного (MAG) защитного газа. Возможна сварка как черных, так и цветных металлов. Как правило, подача электрода (проволоки) осуществляется автоматически из мотка, находящегося в сварочном аппарате, поэтому варить такими аппаратами очень удобно. Минус: толщина электрода невысока и для сваривания толстостенных деталей такой способ неприменим. Зато для тонкостенных деталей этот метод не имеет равных по качеству шва. Для сварки же листов тоньше 1 мм это единственный применимый метод.

TIG. Сварка тугоплавким электродом в среде инертного газа. Применяется для сварки цветных металлов. Поскольку сам электрод не плавится, источником металла для шва обычно являются куски проволоки, вносимые в зону плавки. Плюс – возможность использования электродов разной толщины, что позволяет сваривать крупногабаритные детали.

Аппарат на постоянном токе

Это устройство необходимо, если мастер собирается работать с нержавейкой, цветметом или чугуном. В этом случае к сделанному трансформатору — его вторичной обмотке — добавляют выпрямитель.

Выпрямитель собирают на мощных диодах, способных выдержать 200 А, — Д 162, Д250, Д320. Для гашения импульса в схему моста добавляют два конденсатора на 50 В, 15000 мкФ (С1, С2). В электросхему для регулировки тока «встраивают» дроссель (L1). Элементы под нагрузкой будут выделять много тепла, поэтому следующие необходимые элементы — радиаторы.

Диоды к ним крепят болтами и термопастой. Для обдува радиаторных ребер необходим вентилятор, иначе сварочному аппарату (трансформатору) грозит перегрев. Сварочные кабели присоединяют к контактам Х4, Х5, полярность зависит от толщины металла, с которым предстоит работа.

Читать еще:  Сварочный аппарат от Foxweld: стоит ли покупать?

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

  • Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
  • Потребляемая мощность от сети 220 вольт — не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
  • Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

  1. Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
  2. Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт — холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
  3. Трансформатор тока — самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.

Принцип работы однофазной мостовой схемы

Процесс протекания переменного тока можно представить в виде волны, колеблющейся с определенной частотой. Это процедура очень быстрая, которую представить можно, как в один определенный момент, проходит ток сначала в одну сторону затем в другую.

Однофазная мостовая схема выпрямления

В сварке специалисты добиваются, чтобы эти перемещения осуществлялись в одностороннем порядке:

  • Во вторичную обмотку трансформатора впаивают полупроводник, он осуществляет электрический пропуск в нужном направлении, что и является постоянным током. Так как переменный ток с наличием частот, своими волнами создаст паузы, которые недопустимы в рабочем процессе.
  • В схеме, припаивают электродетали в обратном направлении по отношению друг к другу, тогда, и электронный поток потечет в обратную сторону.
  • Если создать схему с парами элементов, направленных один к другому, получат поток из волн с колебанием от нулевого значения до максимального. Этот предел рассчитывают на возможность вторичной трансформаторной обмотки.
  • Таким же способом получают колебания, снижающиеся до минимума, с момента которого начинается новый подъём. При этом вырабатывается плюс полюсного напряжения, а его минус располагается в обмотке трансформатора.
  • Эту схему применяют с наличием в устройстве вывода, чтобы не разбирать обмотку, его можно создать самостоятельной намоткой. Эта конструкция славится своей экономичностью по отношению к количеству полупроводниковых элементов.
  • Разделение обмотки на несколько участков позволяет пользоваться только её частью.
  • Наиболее удобной и применимой у электротехников является мостовое выпрямительное сооружение. Подобный план состоит из квадрата с полупроводниками по сторонам. Одни углы у него выдают постоянный ток, другие показывают выход напряжения от трансформатора.
Читать еще:  Как сделать полуавтомат из инвертора своими руками

Этот пример имеет преимущество, он не требует создавать вывод от второй обмотки, но понадобится много полупроводниковых вентилей. Сварка будет с небольшой мощностью, для них подбирают специальных размеров электроды, и сваривают детали ограниченные в параметрах. Следует учесть, уменьшает колебания волн, при работе сварочного аппарата, параллельное включение конденсаторного приспособления.

Самодельный сварочный выпрямитель для однофазной сети

Вспомним школьный курс физики и поговорим о теории. Переменный ток представляет собой синусоиду или волну, которая производит колебания с частотой 50 Гц. Это означает, что за 1 секунду электричество 25 раз течет в одном направлении и 25 раз в обратном. Для процесса сварки необходимо протекание электричества только в одном направлении.

Если цепь вторичной обмотки трансформатора дополнить полупроводниковым элементом, к примеру простейшим диод, то он будет пропускать электричество только в одну сторону, а значит мы получим постоянный ток. Однако он будет пульсирующим, с частотой 25 Гц, т.е. после каждой «волны» будет аналогичная по времени, безтоковая пауза, а это нас не устраивает.

Если диод поставить наоборот, то он будет пропускать поток электронов в другую сторону, так называемую обратную полуволну. Поставив два диода по направлению друг к другу, между ними мы получим ток, представляющий собой волны, возрастающие от нуля до максимального значения напряжения, на которое рассчитана вторичная обмотка трансформатора и спадающие до нуля, после достижения которого начнется новая волна.

Таким образом получается положительный полюс источника тока, отрицательный полюс будет располагаться в центре вторичной обмотки трансформатора. Именно поэтому данная схема применима только, если у силового трансформатора есть соответствующий вывод. Если мы наматываем трансформатор самостоятельно, то вывод можно сделать, остальные случаи заставят нас частично разбирать обмотку, что нежелательно. Преимущество данной схемы – это малое количество используемых полупроводников, их всего два, а также то, что вторичная обмотка устройства разделена на две части, и, по сути, половину времени работы задействована одна часть обмотки, а другую половину – другая.

Самым распространенным вариантом рассматриваемых двухполупериодных схем выпрямления является мостовая. Она представляет собой квадрат, в каждую из сторон которого включен диод. С двух противоположных углов квадрата снимается постоянное напряжение, а на два других оно подается со вторичной обмотки трансформатора. Преимущество такого выпрямителяэто отсутствие необходимости выводить отдельный провод со вторичной обмотки, недостатком же является использование аж четырех полупроводниковых вентилей. Обе вышеупомянутые схемы, без дополнительной конденсаторной батареи, на выходе будет иметь среднее напряжение меньшее чем выходящее со вторичной обмотки.

  • Ucp=2*Uво/pi;
  • где: Ucp – действующее среднее значение напряжения;
  • Uво – напряжение на вторичной обмотке трансформатора;
  • pi – константа, число Пи (3,14).

Соответственно, ток сварки будет меньше, отсюда и меньший диаметр применяемого электрода и толщины свариваемого металла. Для уменьшения колебания напряжения на выходе сварочный выпрямитель, собранный своими руками, должен иметь параллельно включенный нагрузке конденсатор, расчет его параметров приведен ниже:

Время зарядки конденсатора:

  • t(зар)=(arccos(Umin/Umax))/(2*pi*f);
  • где t(зар) – время зарядки конденсатора.
  • Umin – минимальное значение, до которого разрядится конденсатор (выбираем сами, исходя из колебаний напряжения на выходе, примем равным 30 В);
  • Umax – амплитудное сетевое напряжение (Umax = 1,41* Uво=1,41*25=35,25 В);
  • f – частота сети, 50 Гц;
  • t(зар)=(arccos(30/35,25))/(2*3,14*50)=0,00176 секунд.

Определяем время разрядки конденсаторной батареи:

  • t(раз)=T-t(зар);
  • где Т=0,01с (для данных схем выпрямления);
  • t(раз)=0,01-0,00176 = 0,00824 с.

Находим ток нагрузки, на который рассчитан наш сварочный аппарат, его можно взять из расчета трансформатора или же определить по старой школьной формуле:

  • Iнагр= Uво/R;
  • где R – сопротивление цепи сварки, для расчета можно принять равным в пределах 0,13-0,18 Ом;
  • Iнагр= 25/0,18=139 А.

Определяем емкость конденсатора, на которой за время t(раз) при токе нагрузки Iнагр напряжение уменьшится с Umax до Umin:

  • C=Iнагр*t(раз)/(Umax-Umin);
  • C=139*0,00824/(35,25-30) = 0,217 Ф = 217 000 мкф.

Для выбора конденсатора важно знать и пиковый зарядный ток, находим его:

  • Ipic=C*(Umax-Umin)/t(зар);
  • Ipic=0,217*(35,25-30)/0,00176=647 А.

Осталось определить среднеквадратичное значение импульсного тока через конденсатор, оно вычисляется по формуле:

  • Isi=√(I(зар)²+I(разр)²);
  • где I(зар) — среднеквадратичный ток через конденсатор на цикле заряда;
  • I(разр) — среднеквадратичный ток через конденсатор на цикле разряда.
  • I(зар)=Ipic*√((t(зар)/T)/3);
  • I(зар)=647*√((0,00176/T)/3)=156,7 А;
  • I(разр)=Iнагр*t(раз)/T;
  • I(разр)=139*0,00824/0,01=114,5 А.
Читать еще:  Механизированная сварка: виды, ГОСТы, технология, оборудование, дефекты, область применения

Рассчитанная нами емкость достаточна велика, единичного электролита на такую емкость не найти, а если собирать батарею, то она будет внушительных размеров. Есть смысл поставить батарею меньшей емкости, но при этом падение напряжения между волнами будет больше. Выбирая конденсатор, ориентируйтесь сначала на значение Isi, а уже после на его емкость. Isi показывает, успеет ли зарядиться конденсатор за время прохождения тока, если нет, то ставить конденсатор вообще бессмысленно. Если электролита необходимой емкости нет, то ставим несколько, соединяя их параллельно.

Самая элементарная схема агрегата

Лучше, если электрическая схема агрегата будет самой элементарной.

Простой в сборке аппарат, собранный своими руками, надо подключать к сети с напряжением переменного тока в 220 Вольт.

Напряжение 380 Вольт требует более сложной конструкции сварочного аппарата.

Самая простая схема – это схема для импульсного способа сварки, который придуман радиолюбителями. Такая сварка применяется, чтобы прикрепить провода к плате из металла.

Чтобы соорудить данное приспособление своими руками, не нужно делать ничего сложного, потребуется только пара проводов и дроссель. Дроссель можно вынуть из люминесцентной лампы.

Регулятор силы тока вполне можно заменить плавкой вставкой. Проводами лучше запастись в большом количестве.

Чтобы подключить электрод к плате, берется дроссель. Электродом может послужить зажим типа «крокодил». Готовый агрегат нужно подсоединить к сети, воткнув в розетку вилку.

Зажимом, связанным с проводом, нужно быстро коснуться свариваемого участка на плате.

Так появляется сварочная дуга. Во время ее возникновения существует опасность, что сгорят предохранители, расположенные в электрощите.

От этой опасности предохранители оберегает плавкая вставка, сгорающая быстрее.

В итоге провод остается по-прежнему приваренным к своему месту.

Такое устройство постоянного тока – это и есть самый простой сварочный аппарат. С держаком электрода он соединяется проводами.

Но работать с ним представляется возможным только в домашних условиях, так как данная схема лишена важных деталей – выпрямителя и регулятора тока.

Эксплуатация самодельных моделей

Для эксплуатации самодельных моделей, сделанных на инверторной или любой другой основе, следует сначала разжечь электродугу. Данный процесс довольно прост и осуществляется определенным образом: электродный кончик под определенным наклоном со стороны покрытия из металла подносится к поверхности и черкается по ней.

Если все сделано верно, то возникнет небольшая вспышка, а после материал начнет плавиться, что даст возможность производить сварку нужных составляющих. При формировании самодельного сварочного устройства следует руководствоваться рядом рекомендаций. Например, для сварки элементов следует держать стержень так, чтобы он размещался на определенном расстоянии от деталей, что свариваются. Это правило подойдет для литиевых и для аккумуляторов другого типа, для электропроводки. Речь идет о расстоянии, что равно сечению выбранного электрода.

Если речь идет о работе со сталью углеродистого типа, то ее можно присоединить лишь с прямым током полярного типа.

А ряд сплавов можно сваривать лишь при обратной токовой полярности. Также следует пристальное внимание уделять качеству шва, а также проплавке конструкции.

Отметим, что переменный ток, что присутствует в инверторе, может регулироваться довольно плавно. Благодаря этому сложностей с настройкой подобного устройства ни у кого обычно не возникает.

Важно также регулировать силу тока, ведь слишком маленькое значение не позволит получить высококачественный шов, а слишком высокое создает риск прожигания поверхности.

Если требуется произвести сварку деталей с минимальной толщиной, то можно применить 3-миллиметровые стержни при силе тока от 20 до 60 ампер. Если применяются электроды большего сечения, можно варить изделия из металла с толщиной, не превышающей 5 миллиметров, но тут значение тока должно составлять не менее 100 ампер.

Когда процесс сварки будет завершен, следует осторожно убрать окалину, что формируется на шве, легкими движениями.

Потом можно для чистки взять специальную щетку. Это позволит сохранить максимально долго хороший внешний вид нашего устройства. Тут следует добавить, что не следует беспокоиться, если в первые разы использования чистка будет производиться не очень хорошо. Со временем можно будет приловчиться к этому при условии осуществления эксплуатации в соответствии с правилами.

В целом, как можно убедиться, собрать сварочный аппарат своими руками совсем несложно. Главное – четко понимать, что именно вы делаете, и иметь хотя бы минимальные познания о технологии сварки.

Как сделать сварочный аппарат своими руками смотрите далее.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector