Принципиальная схема сварочного инвертора для различных моделей

Какие виды инверторов представлены на современном рынке

Для определенного типа сварки следует правильно выбирать инверторное оборудование, каждый вид которого обладает специфической электрической схемой и, соответственно, особыми техническими характеристиками и функциональными возможностями.

Инверторы, которые выпускают современные производители, могут одинаково успешно использоваться как на производственных предприятиях, так и в быту. Разработчики постоянно совершенствуют принципиальные электрические схемы инверторных аппаратов, что позволяет наделять их новыми функциями и улучшать их технические характеристики.

Количество разъемов и органов управления на передней панели во многом говорят об возможностях сварочного инвертора

Инверторные устройства в качестве основного оборудования широко используются для выполнения следующих технологических операций:

• электродуговой сварки плавящимся и неплавящимся электродами;
• сварки по полуавтоматической и автоматической технологиям;
• плазменной резки и др.

Кроме того, инверторные аппараты являются наиболее эффективным типом оборудования, которое используется для сварки алюминия, нержавеющей стали и других сложносвариваемых металлов. Сварочные инверторы, вне зависимости от особенностей своей электрической схемы, позволяют получать качественные, надежные и аккуратные сварные швы, выполняемые по любой технологии. При этом, что важно, компактный и не слишком тяжелый инверторный аппарат при необходимости можно в любой момент легко перенести в то место, где будут выполняться сварочные работы.

Мобильность – одно из преимуществ инверторных аппаратов

Отличительные черты инверторов

Любое инверторное устройство по своей сути является блоком питания, внутри которого происходят физические процессы преобразования электроэнергии.

В сварочных инверторных устройствах они протекают по следующей схеме:

• На начальном этапе выполняется преобразование входного переменного напряжения (220 В, 50 Гц) в постоянный ток.
• На втором этапе осуществляется обратное превращение тока с постоянной синусоидой в переменный ток с высокой частотой.
• Затем созданное напряжение понижается, осуществляется окончательное выпрямление тока с сохранением требуемых высокочастотных показателей. Этот порядок нужно знать, если требуется собрать сварочный инвертор своими руками.

Именно такой порядок действий дал возможность для снижения размеров и веса инверторных устройств. Старая сварочная аппаратура функционировала совсем по другому принципу. Здесь снижение напряжения на первичной обмотке, приводило к росту силы тока во вторичной трансформаторной обмотке. Полученная таким образом сила тока огромного значения, позволила применить дуговой способ сваривания. Поэтому, на вторичной обмотке пришлось снизить количество витков, но увеличить одновременно размеры сечения проводника. Подобная схема делала конструкцию очень громоздкой и тяжелой.

Электрическая схема сварочного инвертора дала реальный шанс повысить частотные показатели рабочего тока до 60, а в некоторых моделях и до 80 кГц без увеличения массы и размеров. В схеме были использованы полевые транзисторы, взаимодействующие между собой на таких же высоких частотах. Они соединяются с трансформаторной катушкой и передают на нее ток с заданной частотой. Поскольку самой катушке не требуется повышать частоту, за счет этого она сохраняет свои миниатюрные размеры. Выходные данные получаются, как и у обычной сварки, но габариты и масса инверторного устройства существенно отличаются в сторону уменьшения.

Схема инвертора для сварки

Электрическая схема сварочного инвертора

Схема инверторного сварочного агрегата имеет особенную характеристику и функционал, в который входят следующие составляющие:

1. Орган управления и индикации.
2. Система, отвечающая за работу термической защитной функции и управлением охлаждающим вентилятором.
   Сюда также относят вентилятор самого инверторного аппарата и датчик с температурными показателями.
3. Электрические принципиальные схемы подразумевают под собой наличие ШИМ-контроллера, состоящий из трансформатора с током, датчика с током нагрузки.
4. Система питания на детали слаботочного участка электросхемы аппаратного инвертора для сварки.
5. В преобразователе схемы может устанавливаться механизм, благодаря которому в силовую систему аппарата поступает электропитание.
   Сюда относится емкостный фильтр, выпрямитель, а также нелинейная зарядная цепь.
6. Силовая часть с однотактным конвертором.
   В неё также входят: силовой трансформатор, выпрямитель вторичного типа и дроссель для выхода тока.

В каждом описании принципиальной схемы сварочного инвертора должна быть краткая характеристика всех составляющих элементов.

Процессы, протекающие в электрической схеме сварочного инвертора

Схема сварочного аппарата инверторного типа позволяет увеличивать частоту тока со стандартных 50 Гц до 60–80 кГц. Благодаря тому, что на выходе такого устройства регулировке подвергается высокочастотный ток, для этого можно эффективно использовать компактные трансформаторы. Увеличение частоты тока происходит в той части электрической схемы инвертора, где расположен контур с мощными силовыми транзисторами. Как известно, на транзисторы подается только постоянный ток, для чего и необходим выпрямитель на входе аппарата.

Принципиальная схема заводского сварочного инвертора «Ресанта» (нажмите, чтобы увеличить)

Схема инвертора от немецкого производителя FUBAG с рядом дополнительных функций (нажмите, чтобы увеличить)

Пример принципиальной электрической схемы сварочного инвертора для самостоятельного изготовления (нажмите, чтобы увеличить)

Принципиальная электрическая схема инверторного устройства состоит из двух основных частей: силового участка и цепи управления. Первым элементом силового участка схемы является диодный мост. Задача такого моста как раз и состоит в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный.

В постоянном токе, преобразованном из переменного в диодном мосту, могут возникать импульсы, которые необходимо сглаживать. Для этого после диодного моста устанавливается фильтр, состоящий из конденсаторов преимущественно электролитического типа. Важно знать, что напряжение, которое выходит из диодного моста, примерно в 1,4 раза больше, чем его значение на входе. Диоды выпрямителя при преобразовании переменного тока в постоянный очень сильно нагреваются, что может серьезно сказаться на их работоспособности.

Компоненты сварочного инвертора на примере самодельного аппарата

Чтобы защитить их, а также другие элементы выпрямителя от перегрева, в данной части электрической схемы используют радиаторы. Кроме того, на сам диодный мост устанавливается термопредохранитель, в задачу которого входит отключение электропитания в том случае, если диодный мост нагрелся до температуры, превышающей 80–90 градусов.

Высокочастотные помехи, создаваемые при работе инверторного устройства, могут через его вход попасть в электрическую сеть. Чтобы этого не произошло, перед выпрямительным блоком схемы устанавливается фильтр электромагнитной совместимости. Состоит такой фильтр из дросселя и нескольких конденсаторов.

Блок питания инвертора

Сам инвертор, который преобразует уже постоянный ток в переменный, но обладающий значительно более высокой частотой, собирается из транзисторов по схеме «косой мост». Частота переключения транзисторов, за счет которых и происходит формирование переменного тока, может составлять десятки или сотни килогерц. Полученный таким образом высокочастотный переменный ток имеет амплитуду прямоугольной формы.

Получить на выходе устройства ток достаточной силы для того, чтобы можно было с его помощью эффективно выполнять сварочные работы, позволяет понижающий напряжение трансформатор, установленный за инверторным блоком. Для того чтобы получить с помощью инверторного аппарата постоянный ток, после понижающего трансформатора подключают мощный выпрямитель, также собранный на диодном мосту.

Транзисторы для силового модуля сварочного инвертора

Виды источников тока

Импульсный преобразователь считается основным элементом электросхемы сварочных инверторов, потому что способен активно вырабатывать высокочастотные токи. Такое преимущество во время эксплуатации аппаратуры позволяет сварщику легко возбуждать дугу и поддерживать ее устойчивое горение.

Все источники сварочного тока имеют идентичную конструкцию и схема сварки у них одинаковая, разница только в каких вольт-амперных характеристиках переключает режимы аппарат. Производители аналогичных изделий выпускают универсальные модели, пригодные к разным видам сварочных работ:

• дуговая сварка ручным способом (MMA);
• с применением неплавящегося вольфрамового электрода, а защитой служит инертный газ (TIG);
• методика соединения металлов под защитой инертного/активного газа, используется плавящийся электрод (MIG/MAG).

Достоинства полуавтоматических аппаратов

1. Малый вес — для любителей всего 5—6 кг.
2. Дополнительные функции.
3. Плавная регулировка напряжения.
4. Хорошая внутренняя вентиляция, благодаря интегрирующему устройству.
5. Точное настраивание тока, зависящее от материала соединяемых конструкций.

Инверторы имеют высокий КПД независимо от производителя.

Схемы сварочных аппаратов для полуавтоматической сварки интересны только специалистам, так как изобилуют техническими обозначениями понятными узкому контингенту.

Инверторы для плазменно-дуговой резки

Такие устройства отличаются небольшими размерами и потребляют немного электрической энергии, с их помощью производится соединение или резка черных, а также цветных металлов. Плазменный инвертор обладает большой многофункциональностью, поэтому используется на разных производствах:

• термическая обработка любых металлов;
• пайка, сварка или резка черных и цветных металлов;
• промышленное воронение стали;
• для разрезания керамической плитки, стеклянных заготовок, бетона и т.п.

К недостаткам можно отнести только высокую стоимость аналогичного оборудования.

Надежная схема управления сварочным током

В работе участвуют три блока:

1. стабилизированного напряжения;
2. формирования высокочастотных импульсов;
3. разделения импульсов на цепи управляющих электродов тиристоров.

Стабилизация напряжения

От обмотки питания трансформатора 220 вольт подключен дополнительный трансформатор с напряжением на выходе порядка 30 В. Оно выпрямляется диодным мостом на основе Д226Д и стабилизируется двумя стабилитронами Д814В.

В принципе здесь может работать любой блок питания с аналогичными электрическим характеристиками тока и напряжения на выходе.

Импульсный блок

Стабилизированное напряжение сглаживается конденсатором С1 и подается на импульсный трансформатор через два биполярных транзистора прямой и обратной полярности КТ315 и КТ203А.

Транзисторы генерируют импульсы на первичную обмотку Тр2. Это импульсный трансформатор тороидального типа. Он выполнен на пермаллое, хотя можно использовать и ферритовое кольцо.

Намотка трех обмоток проводилась одновременно тремя отрезками провода диаметром 0,2 мм. Сделано по 50 витков. Полярность их включения имеет значение. Она показана точками на схеме. Напряжение на каждой выходной цепи порядка 4 вольт.

Обмотки II и III включены в цепь управления силовыми тиристорами VS1, VS2. Их ток ограничивается резисторами R7 и R8, а часть гармоники обрезается диодами VD7, VD8. Внешний вид импульсов мы проверили осциллографом.

В этой цепочке резисторы надо подбирать под напряжение импульсного генератора так, чтобы его ток надежно управлял работой каждого тиристора.

Ток отпирания 200 мА, а отпирающее напряжение — 3,5 вольта.

Регулирование тока сварки

Переменный резистор R2 своим сопротивлением определяет положение каждого импульса, пропускаемого через управляющий электрод тиристора. От него зависит форма пульсирующего тока на выходе силовой схемы сварочного аппарата.

Пульсации полусинусоид могут проходить полностью, когда ток сварки выставляется максимальным или обрезаться практически до нуля.

Как правильно использовать

Чтобы приступить к сварочным работам, необходимо подготовить установку.

Основные этапы:

1. размещение инвертора,
2. проверка заземления,
3. уборка лишних предметов,
4. подключение к электросети,
5. подсоединение удлинителя,
6. использование генераторов,
7. установка сварочных кабелей,
8. настройка.

Чтобы агрегат работал должным образом, с учётом выбранного металла, производится регулировка частоты напряжения. Важно подобрать соответствующий электрод (минимальный диаметр 3 мм). Когда с подготовкой покончено, осуществляется розжиг дуги. Необходимо несколько раз стукнуть по металлу, важно контролировать положение электрода.

Положение электрода

Совет! Во время сварки электрод передвигается вдоль линии разреза.

Действовать разрешается под прямым или небольшим углом (не более 60 градусов). В труднодоступных местах работают другие правила. Электродом разрешается сваривать углом вперёд либо назад. Надо контролировать уровень прогрева металла.

Модельный ряд сварочных инверторов

ПРОТОН ДЭИ ВДИ 200

Сварочный инвертор ПРОТОН ДЭИ ВДИ 200 профессиональный сварочный аппарат разработан ООО «ДонЭлектроИнтел», предназначен для электродуговой сварки штучными электродами с основным покрытием диаметром до 4 мм. Инвертор соответствует заявленным характеристикам и имеет в своем составе функции горячий старт (отключается), форсаж дуги и анти прилипание. Все эти функции настраивались по рекомендациям профессиональных сварщиков. ПРОТОН ДЭИ ВДИ 200 имеет повышеную продолжительность включения и способен обеспечить непрерывную работу при выходном токе 150А и температуре окружающего воздуха +30 градусов.
Напряжение сети — 220 В.
Сварочный ток — 10-200 А.
ПН при токе 200 А — 60%
ПН при токе 150 А — 100%
Диаметр электрода — 1.6-4 мм.

SDMASTER TECHNIK 200 main S17013

Сварочный инвертор SDMASTER TECHNIK 200 применяется для ручной дуговой сварки (ММА) на постоянном токе металлических конструкций, деталей и заготовок. Схема инвертора поддерживает функции: горячий старт (Hot Start), форсирование дуги (Arc Force), защита от залипания (Anti-Stick).
Напряжение сети — 220 В.
Сварочный ток — 20-200 А.
ПН при токе 200 А — 60%
ПН при токе 155 А — 100%
Диаметр электрода — 1.6-5 мм.

РЕСАНТА САИ 160 GP102 V2.0

Сварочный инвертор РЕСАНТА САИ 160 предназначен для использования при проведении ручной дуговой сварки штучными электродами с покрытием. Аппарат имеет высокую производительность и обеспечивает высокое качество сварных швов. Компактный и легкий аппарат построен на IGBT транзисторах нового поколения и оснащен функциями «ANTI STICK» (антизалипание) и «HOT START» (горячий старт).
Напряжение сети — 220 В.
Сварочный ток — 10-160 А.
ПН при токе 160 А — 70%
ПН при токе 100 А — 100%
Диаметр электрода — 1.6-4 мм.

GYS INVERTER 4000 PCB 64171 IND11

Сварочный инвертор GYS INVERTER 4000 PCB 64171 IND11
Сварочный инвертор GYS INVERTER 4000 бытовой аппарат для ручной сварки конструкций из стали, нержавеющих стали, а также изделий из чугуна штучными электродами: базовыми, рутиловыми, по нержавейке, по чугуну. Благодаря встроенным функциям: Arc Force, Anti Sticking, Hot Start GYS INVERTER 4000 не требуеи от сварщика высоких профессиональных навыков и позволяют использовать инвертор в быту.
Напряжение сети — 220 В.
Сварочный ток — 10-160 А.
ПН при токе 160 А — 14%
ПН при токе 70 А — 100%
Диаметр электрода — 1.6-4 мм.

DEFORT DWI 200 S VER3.0

Сварочный инвертор DEFORT DWI 200 S малогабаритный сварочный аппарат для ручной дуговой сварки штучными электродами, создан специально для использования в домашних условиях. Инверторная технология на IGBT транзисторах гарантирует высокое качество сварочного шва и стабильную работу от обычной бытовой сети. DEFORT DWI 200 S оборудован защитой от перегревания и функциями облегчающими сварочный процесс: Hotstart (горячий старт) и Arc Force (форсирование дуги).
Напряжение сети — 220 В.
Сварочный ток — 10-200 А.
ПН при токе 200 А — 35%
ПН при токе 118 А — 100%
Диаметр электрода — 1.6-4 мм.

РЕСАНТА САИ 190 К GP190 V1.0

.
Сварочный инвертор РЕСАНТА САИ 190 К портативный аппарат для ручной сварки штучными электродами с покрытием, работает от бытовой электросети 220 вольт. Может применяться в домашнем хозяйстве или на небольшом производстве. Ресанта САИ190К обеспечивает прочный сварной шов и способна работать при температуре от -10 до +40 градусов. Инвертор построен на IGBT-транзисторах имеет небольшие размеры и вес. САИ190К оборудован функциями: «антизалипание» (ANTI STICK) и «горячий старт» (HOT START) и не требует специальной подготовки от пользователя.
Напряжение сети — 220 В.
Сварочный ток — 10-190 А.
ПН при токе 190 А — 70%
ПН при токе 120 А — 100%
Диаметр электрода — 1.6-5 мм.

Купить или собрать своими руками?

Самодельная вещь всегда является предметом гордости ее владельца. Многие умельцы собирают электроприборы просто потому, что им это нравится. Но есть и те, для кого сборка электроприборов — это не хобби, а скорее необходимость,. Такие люди могут задаться резонным вопросом: «А стоит ли вообще делать самодельный инвертор, если можно пойти в магазин, и купить заводской аппарат ценой в 50$?». Этот вопрос вполне оправдан. И мы постараемся ответить на него.

Почему вам стоит собрать самодельный инвертор

Предлагаем начать со стоимости аппарата. Да, в продаже можно найти с десяток инверторов ценой до 100$. И вы можете купить такой аппарат, порадовавшись, что сэкономили время. Но вы не учитываете, что дешевые инверторы по определению не могут быть надежными и долговечными.

Инвертор состоит из множества сложных компонентов, которые должны быть качественными. А для производства аппарата в промышленном масштабе недостаточно просто купить качественные комплектующие. Нужно оплатить налоги, зарплату рабочим и прочие обязательные пункты. Из-за этого производители идут на хитрость и изготавливают свои инверторы из некачественных деталей, которые быстро выходят из строя.

Если вы сами купите все комплектующие и соберете аппарат, его себестоимость может быть равной бюджетному инвертору. Но при этом вы получите надежный и долговечный прибор, способный работать в сложных условиях. Это одна из основных причин, почему стоит изготовить инвертор сварочный своими силами.

Еще одна причина — это слишком большой ассортимент сварочных аппаратов в магазине. Сварщикам старой закалки непросто разобраться в таком большом разнообразии и порой легче собрать свой инвертор. Простенький, недорогой и понятный во всех отношениях. В таком случае целесообразнее купить качественную маску и расходники, а аппарат собрать из доступных деталей. Такой инвертор проще обслуживать и ремонтировать, поскольку в нем не будет сложных частей, непонятных мастеру.

Не забывайте, что самодельные сварочные аппараты любого типа развивают ваши знания и навыки в электротехнике. Изготовление самодельных электроприборов — это очень занятный процесс, который может превратиться в хобби. И если вы давно хотели развиться в этом деле, то можете начать со сборки инвертора. Он в любом случае пригодится вам в быту. Хотя бы для мелкого ремонта.

Почему НЕ стоит делать инвертор своими руками

Итак, в некоторых случаях самодельный инверторный сварочный аппарат — это отличная идея. Но нельзя отрицать, что есть и обратная сторона медали.

Собрав самодельный аппарат, вы не будете иметь самого главного — бесплатной гарантии. Большинство крупных производителей изготавливают инверторы и при их покупке дают вам гарантию минимум на год (а зачастую на 2-3 года). Это значит, что в случае поломки вы можете прийти в сервисный центр и бесплатно починить аппарат у специалиста. Вам не нужно мучиться, разбирать инвертор, пытаться понять причину поломки. Отдали аппарат в руки профессионалу и вскоре можете получить инвертор обратно. В исправном состоянии.

Вторая причина — это время. Чтобы собрать инвертор, вам понадобиться много времени. А ведь необходимо еще купить все детали, которые порой непросто найти в маленьком городе. Если вам нужен инвертор для сварки раз в год, то сборка такого аппарата в домашних условиях может превратиться в сплошное мучение. Ну а если вы не обладаете достаточными знаниями в области электротехники и не горите желанием ее изучать, то точно не получите удовольствие от самостоятельной сборки.

В конечном итоге, именно вам решать, что важнее: гарантия и сервисное обслуживание, или недорогая себестоимость + неприхотливость в хранении и применении. Далее вы узнаете, как изготовить самодельный сварочный инвертор из доступных деталей своими руками в домашних условиях, сэкономив существенную сумму и получив универсального помощника в быту.

Процесс сборки инвертора

Сборка блока питания

Монтаж начинается с намотки трансформатора, его функция – это обеспечение стабильным напряжением следующих за ним деталей. Для его изготовления используют феррит Ш 7х7 (можно Ш 8х8), на который наматывают разные по количеству витков обмотки: сто, пятнадцать, пятнадцать и двадцать, соответственно 0,3; 1; 0,2 и 0,3 миллиметров.

Для снижения вредного влияния возможного перепада сетевого напряжения, кольца провода необходимо класть на всю ширину катушки.

Первичную обмотку надо изолировать стеклотканью и намотать экран из провода 0,3 мм. Он должен покрыть всю ширину каркаса, а направление витков – совпадать с предыдущей обмоткой.

Последовательность работы с остальными обмотками такая же. На выходе должно быть от 20 до 25 вольт. Его можно отрегулировать подбором деталей. Синусоидальный ток преобразуется в постоянный с помощью диодов, соединенный, как «косой мост», а для охлаждения необходимо подобрать радиаторы, возможно, со старого компьютера.

Один охладитель закрепляется к верхним частям деталей и изолируется слюдяной прокладкой. Второй – к нижней части моста и крепится с использованием термопасты.

Выводы диодного моста направляются туда же, куда будут выходить и контакты транзисторов, что работают как преобразователи. Длина проводов, которые соединяют мост и транзисторы – не больше 15 сантиметров. Блок питания и инверторный блок разделяются металлической пластиной, приваренной к основанию.

Монтаж силового блока

Этот блок представляет собой трансформатор, что снижает U и увеличивает ток. Для его изготовления нужна пара сердечников Ш 20х208. Для изоляции их друг от друга модно использовать бумагу.

Намотка выполняется полоской из меди, ширина которой 40 миллиметров, а толщина – 0,25 миллиметров. Для прокладки витков можно использовать бумагу хорошего качества, а вторичную обмотку формируют, перекладывая фторопластовую полосу.

Монтировать понижающий трансформатор, используя толстый провод, не надо потому, что ток, имея высокую частоту, проходит по поверхности проводника и тот не нагревается внутри.

Нагрев деталей аппарата нужно уменьшать принудительным охлаждением. Для этой цели подойдет вентилятор из системного блока компьютера.

Сборка инверторного блока

Чтобы сделать сварочный инвертор своими руками необходимо перейти к следующему этапу – монтажу инверторного блока. Так, как этот узел преобразовывает ток из постоянного в переменный, нужны мощные транзисторы, которые будут то открываться, то закрываться, создавая высокую частоту.

В инструкцию для изготовления простого инвертора можно включить схему инверторного блока.

Блендер погружной — какой фирмы лучше выбрать для дома. Фото+ видео отзывы

Тестер своими руками: инструкция, схемы и решения как сделать простой самодельный прибор. Пошаговая инструкция как сделать тестер из смартфона

Регулятор напряжения своими руками: мастер-класс как сделать простейшее устройство по регулировке напряжения

Есть смысл этот блок монтировать с применением нескольких транзисторов, чтобы частота была более стабильной и при выполнении сварки аппарат меньше гудел.

Корпус

Пошаговая сборка инвертора своими руками предусматривает подбор надежного корпуса для такого изделия. Для этой цели вполне подойдет старый системный блок от компьютера (чем древнее, тем лучше потому, что в нем толще металл).  Можно самому изготовить коробку из листового металла, а внизу использовать гетинакс в пол сантиметра или больше.

Различные виды самодельных сварочных инверторов имеют общую черту – это управление работой аппарата. На передней панели устанавливают выключатель, ручку регулировки сварочного тока, контакты для проводки, контрольные лампы.

Таким образом, чтобы обзавестись таким нужным в домашней мастерской аппаратом, не обязательно покупать готовый инвертор. Можно изучить необходимую теорию, приобрести детали и самому собрать сварку, которая будет надежно работать.

Помогла ли вам статья?