Сварочный аппарат переменка. Полуавтомат из сварочного инвертора своими руками: схема, фото, видео. Что такое электросварка

Полуавтомат своими руками — подробное видео

Созданный план

Любая схема самодельного устройства предусматривает отдельную последовательность работы:

• На начальном уровне необходимо обеспечить подготовительную продувку системы. Она будет воспринимать последующую подачу газа;
• Затем необходимо запустить источник питания дуги;
• Подать проволоку;
• Только после выполнения всех действий начнется движение инвертора с заданной скоростью.
• На окончательном этапе следует обеспечить защиту шва и заварку кратера;

Плата управления

Для создания инвертора необходима специальная плата управления. На данном устройстве должны быть вмонтированы узлы аппарата:

• Задающий генератор, включающий в себя трансформатор гальванической развязки;
• Узел, при помощи которого управляется реле;
• Блоки обратной связи, отвечающие за сетевое напряжение и подающий ток;
• Блок термозащиты;
• Блок «антистик»;

Выбор корпуса

Перед сборкой агрегата нужно подобрать корпус. Можно выбрать короб или ящик с подходящими габаритами. Рекомендовано выбирать пластик или тонкий листовой материал. В корпус всонтируются трансформаторы, которые соединяются с вторичными и первичными бобинами.

Совмещение катушек

Первичные обмотки выполняются по параллельной схеме. Вторичные бобины подключаются по последовательной. По подобной схеме устройство способно принимать ток величиной до 60 А. При этом выходное напряжение будет равно 40 В. Данные характеристики отлично подойдут для сваривания небольших конструкций в домашних условиях.

Система охлаждения

Во время непрерывной работы самодельный инвертор может сильно перегреваться. Поэтому такому устройству необходима специальная система охлаждения. Самым простым методом создания охлаждения является установка вентиляторов. Данные устройства необходимо прикрепить по бокам корпуса. Вентиляторы должны быть установлены напротив трансформаторного устройства. Прикрепляются механизмы таким образом, чтобы они могли работать на вытяжку.

Сварочное устройство-полуавтомат для бытовых нужд может быть приобретено в уже готовом к применению виде либо полностью собрано своими руками. Самодельный полуавтомат обойдётся исполнителю намного дешевле, но для его сборки потребуются определенные навыки работы с электротехническим оборудованием. Внешний вид такого сварного устройства представлен на размещённом ниже рисунке.

Всем желающим сделать полуавтомат из инвертора своими руками рекомендуем сначала ознакомиться с устройством этого агрегата и особенностями функционирования входящих в его состав модулей.

Что нужно для переделки инвертора

Перед тем, как сделать сварочный полуавтомат своими руками, необходимо будет приготовить следующие функциональные модули и запчасти, обеспечивающие требуемую комплектацию сборного оборудования:

• Старый инверторный агрегат, рассчитанный на сварочный ток порядка 150 Ампер;
• Ещё один рабочий узел будущего полуавтомата – так называемая «горелка»;
• Специальный подающий механизм, с помощью которого можно будет организовать доставку к месту работы сварочной проволоки;
• Шланги, обеспечивающие подачу проволоки и защитного газа в самодельный сварочный агрегат (точнее в зону производства рабочих операций);
• Переделанная под новые нужды катушка с размещённой на ней специальной проволокой;
• Отдельный электронный модуль, управляющий функционированием всего самодельного устройства (включая преобразовательный трансформатор).

С полным комплектом узлов и модулей, необходимых для полуавтомата, можно ознакомиться на приведённом ниже рисунке.

Устройство агрегата

Рассмотрим самые важные части агрегатов, изготовленных своими руками из инвертора, более подробно.

Узел подачи расходного материала и горелка

Особое внимание при комплектации запчастями следует уделить основательной переделке устройства подачи проволоки, которая должна будет перемещаться внутри гибкого шланга.

Для получения качественного и аккуратного сварного шва скорость подачи проволоки должна быть синхронизирована с темпами плавления её рабочей части.

Так как при сварке полуавтоматом допускается применение нескольких типов проволоки, изготовленной из различных материалов и имеющей разный диаметр, скорость её поступления обязательно должна быть переменной величиной. Именно эту возможность должна обеспечивать так называемая «подача» расходного материала, которая организуется в соответствии с общими требованиями к любому инверторному агрегату.

При обустройстве полуавтоматической схемы чаще всего применяется расходная проволока сечениями 0,8, 1,0, 1,2 и 1,6 мм. Непосредственно перед началом работ она наматывается на заранее подготовленных катушках, которые фиксируются на элементах агрегата посредством простейшего крепежа. Полуавтоматическая сварка предполагает подачу проволоки «самоходом», что существенно сокращает время проведения всех операций и повышает эффективность этих процедур.

Используемая в полуавтомате горелка может быть взята целиком от неработающего сварочного агрегата этого же типа или же изготовлена самостоятельно в домашних условиях. Сразу оговоримся, что сделать горелку своими руками – совсем непростое занятие, требующее от исполнителя определённого опыта и наличия навыков в изготовлении подобных аппаратов.

Электронный управляющий модуль

Электрическая схема сварочного полуавтомата представлена на рисунке ниже.

Базовым элементом блока управления полуавтоматом является микроконтроллер, ответственный за выбор нагрузочного режима и за стабилизацию выходного тока. Помимо этого, в состав электронного блока входят следующие обязательные узлы и детали:

• Выпрямительный мостик на полупроводниковых диодах большой мощности;
• Ключевые транзисторные схемы;
• Дополнительный намоточный трансформатор;
• Корректирующие дроссели и катушки индуктивности.

Особое внимание в составе электронного модуля должно быть уделено намоточным индуктивным изделиям.

Известен упрощённый вариант инверторного агрегата, который принято называть «устройство от Саныча». Его схема приводится на размещённом ниже рисунке.

Трансформатор

Ещё одним ответственным узлом полуавтомата, своими руками изготовленного из старого сварочного устройства, является трансформатор, который может быть взят от того же инвертора (с учётом небольшой переделки).

Для обеспечения требуемых характеристик инверторного трансформатора, полностью подходящих для полуавтомата, необходимо перемотать старую первичную катушку медной полоской с нанесенной на неё прослойкой из термоустойчивой бумаги.

Важно! Такие трансформаторы не могут наматываться обычным медным проводом толстого сечения, поскольку в режиме больших токовых нагрузок они будут сильно нагреваться.

Вторичную обмотку старого трансформаторного изделия также следует немного доработать. Для этого необходимо будет проделать следующие операции:

• Сначала нужно намотать катушку, состоящую из 3-х слоев жестяных полос, каждая из которых изолируется посредством фторопластовой ленты;
• Далее концы старой и только что намотанной обмотки нужно спаять, что обеспечит высокую проводимость всей катушки;
• Также нужно предусмотреть в наборе элементов, из которых собирается конструкция полуавтомата, небольшой вентилятор (он предназначается для дополнительного охлаждения устройства).

В качестве такого охлаждающего прибора, устанавливаемого в сварочные агрегаты, может использоваться вентилятор с вышедшего из строя старого ПК.

Сборка агрегата

Перед тем, как сделать полуавтомат своими руками, обязательно побеспокойтесь о проверке всех необходимых деталей старого инвертора. Кроме того, с целью улучшения теплового режима будущего устройства в нём необходимо предусмотреть дополнительные радиаторы, на которые монтируются выпрямители и силовые диодные ключи (фото ниже).

Дополнительная информация. В пространствах, где должны размещаться радиаторные блоки, нужно предусмотреть термические датчики, фиксирующие температуру в этой части устройства.

По завершении всех перечисленных выше процедур следует приступить к состыковке силового модуля с электронным блоком управления, после чего можно попытаться подключить его к сети и проверить в работе.

Настройка инвертора

Для проведения этой обязательной процедуры, прежде всего, необходимо к выходным клеммам преобразователя инвертора подключить щупы осциллографа, посредством которого можно будет исследовать форму промежуточных сигналов.

Обратите внимание! На экране осциллографического прибора должны наблюдаться электрические импульсы частотой порядка 40-50 кГц (смотрите расположенный ниже рисунок).

Время между отдельными всплесками таких импульсов должно быть равно 1,5 мкс (оно может регулироваться за счёт изменения входного напряжения). Величина управляющего потенциала, подаваемая на вход преобразователя, измеряется обычно с помощью электронного вольтметра.

В процессе настройки системы преобразования необходимо также отслеживать форму наблюдаемых на выходе импульсов, которая должна приближаться к прямоугольной с фронтами длительностью не более 500 нс. При соответствии всех перечисленных выше параметров нормативным значениям можно перейти к настройке нагрузочной части инверторного устройства.

Формируемый на выходе работающего агрегата максимальный ток должен иметь значение порядка 120 Ампер (его величину можно будет замерить с помощью специальных токоизмерительных клещей). Помимо токовой компоненты, после включения прибора в работу обязателен контроль датчиков температуры, установленных в зоне расположения радиаторов.

На заключительном этапе запуска аппарата в эксплуатацию необходимо проверить его на работоспособность под нагрузкой. Для этого к сварочным проводам следует подключить достаточно «мощный» реостат с активным сопротивлением порядка 0,5 Ом.

Важно! Это регулировочное устройство должно быть рассчитано на токи не менее 60-ти Ампер, которые контролируются посредством встроенного в прибор амперметра.

Если подобранный для настройки реостат не обеспечивает получения нужной величины тока, его номинальное сопротивление следует подобрать опытным путём.

Опробование полуавтомата в работе

После запуска собранного своими руками полуавтомата на его индикаторном табло должно высветиться значение тока, соответствующее рабочей величине в 120 Ампер. Одновременно с этим следует проконтролировать показания датчиков, установленных на охлаждающих радиаторах самодельного изделия (температура в зоне их действия не должна превышать значения 100 градусов).

Также потребуется проверить диапазон регулировки величины выходного (нагрузочного) тока, который не может быть менее 20-160 Ампер.

В заключение отметим, что полуавтомат, изготовленный своими руками с соблюдением всех рассмотренных в данном обзоре правил, сможет прослужить своему владельцу достаточно долго. Его работоспособность и надёжность в значительной мере будут зависеть от качества используемых комплектующих и надёжности их сборки.

Видео

Преимущества сварочных аппаратов постоянного тока перед их «переменнотоковыми собратьями» общеизвестны. Это и мягкое зажигание дуги, и возможность соединять тонкостенные детали, и меньшее разбрызгивание металла, и отсутствие непровариваемых участков. Даже надоедливого (и, как выяснилось, вредно действующего на людей) треска нет. А все потому, что отсутствует главная, присущая сварочным аппаратам переменного тока особенность - прерывистое горение дуги при перетекании синусоиды питающего напряжения через ноль

Рис. 1. Графики, поясняющие процесс сварки на переменном (а) и постоянном (б) токе.

Переходя от графиков к реальным конструкциям, нельзя также не отметить: в аппаратах переменного тока для улучшения и облегчения сварки применяют мощные трансформаторы (магнитопровод - из специального электротехнического железа с крутопадающей характеристикой) и заведомо завышенное напряжение во вторичной обмотке, доходящее до 80 В, хотя для поддержки горения дуги и наплавления металла в зоне сварки достаточно 25-36 В. Приходится мириться с непомерно большими массой и габаритами аппарата, повышенным расходованием электроэнергии. Снизив же напряжение, трансформируемое во вторичную цепь, до 36 В, можно в 5-6 раз облегчить вес «сварочника», довести его размеры до размеров переносного телевизора с одновременным улучшением остальных эксплуатационных характеристик.

Но как при низковольтной обмотке зажечь дугу?

Решением стал ввод во вторичную цепь диодного моста с конденсатором. В результате напряжение на выходе модернизированного «сварочника» удалось увеличить почти в 1,5 раза. Мнение специалистов подтверждено на практике: при превышении 40-вольтного барьера постоянного тока дуга легко зажигается и устойчиво горит, позволяя сваривать даже тонкий кузовной металл.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема сварочного аппарата постоянного тока.

Последнее, впрочем, легко объяснимо. С введением в схему большой ёмкости характеристика сварочного аппарата также получается крутопадающей (рис. 3). Создаваемое конденсатором начальное повышенное напряжение облегчает зажигание дуги. А когда потенциал на сварочном электроде упадет до U2 трансформатора (рабочая точка «А»), возникнет процесс устойчивого горения дуги с наплавлением металла в зоне сварки.

Рис.3. Вольт-амперная характеристика сварочного аппарата на постоянном токе.

Рекомендуемый автором «сварочник» можно собрать даже в домашних условиях, взяв за основу промышленный силовой трансформатор 220-36/42 В (такие обычно используют в системах безопасного освещения и питания низковольтного заводского оборудования). Убедившись в целости первичной обмотки, содержащей, как правило, 250 витков изолированного провода сечением 1,5 мм2, проверяют вторичные. Если их состояние неважное, все (за исключением исправной сетевой обмотки) без сожаления удаляют. А в освободившемся пространстве наматывают (до заполнения «окна») новую вторичную обмотку. Для рекомендуемого трансформатора мощностью 1,5 кВА это 46 витков медной или алюминиевой шины сечением 20 мм2 с добротной изоляцией. Причём в качестве шины вполне подойдет кабель (или несколько свитых в жгут изолированных одножильных проводов) общим сечением 20 мм2.

Выбор сечения электродов в зависимости от мощности трансформатора.

Выпрямительный мост можно собрать из полупроводниковых диодов с рабочим током 120-160 А, установив их на теплоотводы-радиаторы 100x100 мм. Разместить такой мост удобнее всего в одном корпусе с трансформатором и конденсатором, выведя на переднюю текстолитовую панель 16-амперный выключатель, глазок сигнальной лампочки «Вкл.», а также клеммы «плюс» и «минус» (рис.4). А для подключения к держателю электрода и «земле» использовать по отрезку одножильного кабеля соответствующей длины сечением по меди 20-25 мм2. Что касается самих сварочных электродов, то их диаметр зависит от мощности используемого трансформатора.

Рис. 4. Самодельный сварочный аппарат для сварки на постоянном токе.

И ещё. При испытаниях рекомендуется, отключив аппарат (минут через 10 после сварки) от сети, проверить тепловые режимы трансформатора, диодного моста и конденсатора. Лишь убедившись, что всё в норме, можно продолжить работу. Ведь перегретый «сварочник» - источник повышенной опасности!

Из других требований нелишне, думается, отметить, что сварочный аппарат должен быть укомплектован искросветозащитной маской, рукавицами и резиновым ковриком. Место, где выполняются сварочные работы, оборудуется с учётом требований противопожарной безопасности. К тому же надо проследить, чтобы рядом не было ветоши, других горючих материалов, а подключение «сварочника» к сети выполнять с соблюдением правил электробезопасности через мощный штепсельный разъём электрощитка на вводе в здание.

В.Коновалов, г.Иркутск
Мк 04 1998

Сварочный полуавтомат является довольно востребованным устройством среди профессиональных и домашних мастеров, особенно тех, кто занимается кузовным ремонтом. Данный агрегат можно приобрести уже в готовом исполнении. Но многие владельцы сварочных инверторных аппаратов задаются вопросом: а можно ли переделать инвертор в полуавтомат, чтобы не покупать еще один сварочник? Сделать полуавтомат из инвертора своими руками — задача довольно сложная, но при сильном желании вполне осуществимая.

Для сборки агрегата понадобятся следующие элементы:

• инверторный сварочный аппарат;
• горелка, а также специальный гибкий шланг, внутри которого проходят газопровод, направляющая для проволоки, силовой кабель и электрический управляющий кабель;
• механизм для равномерной автоматической подачи проволоки;
• модуль управления, а также контролер скорости двигателя (ШИМ-контроллер);
• баллон с защитным газом (углекислотой);
• электромагнитный клапан для отсекания газа;
• катушка с электродной проволокой.

Чтобы собрать самодельный полуавтомат из сварочного инвертора, последний должен вырабатывать сварочный ток не менее 150 А. Но его придется немного модернизировать, поскольку вольтамперные характеристики (ВАХ) инвертора не подходят для сварки электродной проволокой в среде защитного газа.

Но об этом позже. Сначала нужно сделать механическую часть полуавтомата, а именно механизм подачи проволоки.

Механизм подачи электродной проволоки

Поскольку подающий механизм будет размещаться в отдельном коробе, то для этой цели идеально подойдет корпус от системника компьютера . К тому же, не нужно выбрасывать блок питания. Его можно приспособить под работу механизма протяжки.

Для начала, нужно измерить диаметр катушки с проволокой или, обрисовав ее на бумаге, вырезать окружность и вставить ее в корпус. Вокруг бобины должно быть достаточно места для размещения других узлов (блока питания, шлангов и механизма протяжки проволоки).

Устройство протяжки проволоки изготавливается из механизма стеклоочистителя от автомобиля. Под него необходимо спроектировать раму, которая также будет удерживать прижимные ролики. Макет необходимо нарисовать на плотной бумаге в реальном масштабе.

Совет! Разъем для подключения шланга горелки и сам шланг с горелкой можно изготовить своими руками. Но правильнее будет купить готовый комплект, который имеет доступную цену.

Устройство подачи должно быть установлено в корпусе так, чтобы разъем располагался в удобном месте.

Чтобы проволока подавалась равномерно, все составляющие должны закрепляться точно друг напротив друга. Ролики необходимо отцентрировать относительно отверстия для входного штуцера, который находится в разъеме для подключения шланга.

В качестве роликовых направляющих можно использовать подходящего диаметра подшипники. На них с помощью токарного станка протачивается небольшая канавка, по которой будет двигаться электродная проволока. Для корпуса механизма можно использовать фанеру толщиной 6 мм, текстолит или прочный листовой пластик. Все элементы закрепляются на основе, как показано на следующем фото.

В качестве первичной направляющей для проволоки используется просверленный вдоль оси болт . В результате получится подобие экструдера для проволоки. На входе штуцера одевается кембрик, усиленный пружиной (для жесткости).

Штанги, на которых закреплены ролики, также подпружиниваются. Сила прижима устанавливается с помощью болта, расположенного снизу, к которому крепится пружина.

Совет! Если у вас по каким-либо причинам нет возможности изготовить механизм для протяжки проволоки своими руками, то его можно купить в Китае. В продаже имеются механизмы на 12 В и на 24 В. Данном случае, поскольку используется БП от компьютера, потребуется устройство с питанием от 12 В.

Основу для закрепления бобины можно изготовить из небольшого куска фанеры или текстолита и обрезка пластиковой трубы подходящего диаметра.

Схема управления механикой

Чтобы добиться хорошего качества шва при сварке, необходимо обеспечить подачу проволоки с определенной и постоянной скоростью. Поскольку за скорость подачи оснастки отвечает двигатель от стеклоочистителя, то необходимо устройство, способное изменять скорость вращения его якоря. Для этого подойдет уже готовое решение, которое также можно приобрести в Китае, и называется оно

Ниже приведена схема, из которой становится понятно, как подсоединяется контроллер оборотов к двигателю. Регулятор контроллера с цифровым табло выводится на переднюю панель корпуса.

Далее, нужно установить реле, управляющее газовым клапаном . Оно же будет управлять и запуском двигателя. Все данные элементы должны активироваться при нажатии кнопки пуска, расположенной на рукоятке горелки. При этом подача газа в место сварки должна быть с опережением (примерно на 2-3 сек) начала подачи проволоки. В противном случае дуга зажжется в окружении атмосферного воздуха, а не в среде защитного газа, в результате чего электродная проволока расплавится.

Реле задержки для самодельного полуавтомата можно собрать на основе 815-го транзистора и конденсатора . Чтобы получить паузу в 2 секунды, будет достаточно конденсатора на 200-2500 мкФ.

Совет! Поскольку питание идет от компьютерного БП, который выдает напряжение 12 В, вместо самостоятельного изготовления модуля можно использовать автомобильное реле.

Размещается в любом месте, где он не будет мешать работе подвижных узлов, и подсоединяется к цепи согласно схеме. Можно использовать воздушный клапан от ГАЗ 24 или купить специальный, предназначенный для полуавтоматов. Клапан отвечает за автоматическую подачу защитного газа на горелку. Включается он после нажатия на кнопку пуска, расположенную на горелке полуавтомата. Наличие этого элемента значительно экономит расход газа.

Но как уже было отмечено, для полноценной работы полуавтомата вольтамперные характеристики (ВАХ) инвертора не подходят. Поэтому, чтобы приставка полуавтомат работала в паре с инвертором, в его электрическую схему требуется внести небольшие изменения.

Изменение ВАХ инвертора

Чтобы изменить ВАХ инвертора, существует множество схем, но самый простой способ сделать это заключается в следующем:

• соберите устройство с использованием дросселя от лампы дневного света по схеме, приведенной ниже;

• для подключения собранного устройства потребуется собрать еще один блок по следующей схеме;

• чтобы на инверторе не срабатывал датчик перегрева, к нему необходимо припаять (параллельно) оптрон, как показано на следующей схеме.

Но если управление сварочным током в инверторе происходит с помощью шунта , то можно собрать простую схему из трех резисторов и переключателя режимов, как показано ниже.

В итоге, переделка сварочного инвертора в полуавтомат обойдется в 3 раза дешевле уже готового агрегата. Но конечно же, для самостоятельной сборки аппарата потребуется иметь определенные знания в радиоделе.