Самодельный инверторный сварочный аппарат: схема, принцип работы

Сварка становится всё более доступной с появлением сварочных инверторов.

Если раньше хороший аппарат для сварки занимал много места, требовал хорошей квалификации сварщика и был очень капризным, сейчас более-менее мощный инвертор можно легко переносить силами одного сварщика.

Хотя в продаже есть много инверторов, многие хотят сделать самодельный инверторный сварочный аппарат. У самодельного аппарата есть и преимущества, и недостатки.

Общий принцип работы сварочного инвертора. Его достоинства и недостатки

Сварочный инвертор своими руками

Сварочный инвертор – это электронное устройство на основе полупроводниковых приборов.

Он преобразует напряжение бытовой электросети в импульсный ток, который течёт в одном направлении.

Также происходит преобразование по напряжению и току, чтобы приблизить характеристики электрического тока к параметрам, пригодным для сварочных работ.

Инверторы могут быть разными по схеме и реализации. Самодельный инверторный сварочный аппарат своими руками может быть сделан по разным схемам, с применением различных материалов.

Покупной инвертор также имеет разные варианты исполнения и комплектующие. Вопреки убеждениям, не все из них делаются в Китае. Доля тех, которые полностью собраны в Поднебесной империи, составляет примерно половину, другая собирается полностью или частично непосредственно в России или в других странах.

Покупные инверторы могут работать и в аппаратах электродной сварки, и в полуавтоматических аппаратах. Могут даже применяться длинноимпульсные инверторы для сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа.

Самодельные инверторы обычно используются только для электродной сварки MMA. При этом используются как покупные, так и самодельные держаки и клеммы.

Чаще всего полярность сварки такая – на положительный контакт ставится электрод, на отрицательный – нулевая клемма. Однако при сварке нержавейки используется обратная полярность:

Нужно учесть этот вопрос при проектировании самодельного инвертора и предусмотреть возможность смены контактов и их маркировки.

Второй вопрос, который нужно решить – это изменение силы тока. Для сварки электродом диаметром 4 мм нужна максимальная сила тока в районе 100-150 ампер, иначе нельзя получить качественную сварочную ванну.

При работе меньшими диаметрами можно обойтись для тройки током в 90-120 ампер, а для двойки – током 60-100 ампер. Значения по току достаточно условные, зависят от марки электрода, свариваемой стали и даже длины проводов.

На вход инвертора поступает переменный ток от бытовой электросети. Его напряжение – 220 вольт, а максимальный ток, который возможен в сети – около 10 ампер. При большем токе происходит перегрузка электросети и срабатывает автоматический выключатель в большинстве случаев, хотя иногда, когда автомат рассчитан на большее напряжение, ток может достигать и больших значений.

Сварка инвертором

Сварка происходит при напряжении не более 36 вольт.

Это безопасное электрическое напряжение, которое позволяет работать с электродом и металлом без применения дополнительной электрозащиты.

Практическое значение напряжения колеблется от 12 до 30 вольт, максимальное же напряжение возникает, когда сварщик меняет электрод.

Именно в этот момент чаще всего происходит несильное, но ощутимое действие электротока на сварщика, поэтому многие предпочитают вынимать электрод из держака при помощи удара или разжимая клемму держака, а ставить – держа новый электрод пассатижами с изолированными рукоятками.

Регулировка по току в инверторе также должна осуществляться в достаточно широких пределах, если планируется варить разными электродами.

Самодельные конструкции инверторов

Наиболее распространена так называемая «схема инвертора Бармалея» по никнейму человека, впервые опубликовавшего эту схему на одном из интернет-форумов – Barmaley. Выглядит она так:

Схема инвертора Бармалея

На вход схемы подаётся напряжение электрической сети в 220 вольт. Затем напряжение преобразуется при помощи блока диодов и конденсатора. После этого ток поступает через главный трансформатор инвертора на преобразователь, где при помощи пары полевых транзисторов, вспомогательных транзисторов и ещё нескольких электронных приборов преобразуется в постоянный пульсирующий ток.

На выходе этот ток подаётся к электродам через трансформатор, где сглаживается при помощи дросселя, диодов и конденсаторов. Регулировка осуществляется при помощи отдельного регулировочного блока, где присутствуют несколько микросхем и датчик регулировки.

Такой самодельный инверторный сварочный аппарат, схема которого приведена выше, был собран многими умельцами. При сборке часто используются серийные детали и узлы, а также части от вышедших из строя инверторов. Естественно, электронный прибор большой мощности требует охлаждения.

Оно осуществляется при помощи радиаторов и кулера. Часто в качестве кулера используют кулер от блока питания компьютера или от микропроцессора. Для трансформаторов используется достаточно толстый медный провод. Это и не удивительно – ведь токи, с которыми предстоит работать, достаточно большие, и для них необходимо достаточное сечение проводов.

Можно применять и другие схемы инверторов, однако приведённая выше является достаточно надёжной, опробованной и показала себя хорошо при сварке самыми ходовыми электродами – диаметром 3 и 4 мм.

Сравнение самодельного инвертора и трансформатора

Предшественник сварочного инвертора – это сварочный трансформатор.

Сварочный трансформатор

Многие такие устройства применялись при сварке труб. Они имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с инвертором:

Сварочный трансформатор сделать гораздо проще, для этого надо минимум знаний по электротехнике и несложный расчёт

Трансформатор такой же мощности превосходит инвертор по весу в 3-5 раз.

В трансформаторе больше дорогостоящей меди, но по себестоимости изготовления он всё-таки дешевле инвертора.

Существуют проблемы с регулировкой по силе тока – регулировка осуществляется за счёт изменения напряжения трансформатора.

При проектировании трансформатора можно легко перешагнуть за безопасные значения по напряжению, и электрический прибор станет опасным для сварщика.

Точно также можно ошибиться при сборке инвертора, и он также может быть опасным. Но если всё сделано правильно – он более безопасен, чем трансформатор, у которого из-за проблем с регулировкой могут возникнуть переходы за границы допустимого напряжения.

Хороший сварочный трансформатор рассчитывают по т. н. «кривой напряжения и тока», чтобы получить приемлемые параметры на выходе

Инвертор позволяет регулировать силу тока в более широких пределах. Трансформатор позволяет работать только с ограниченным набором электродов.

По габаритам трансформатор также больше инвертора.

Трансформатор имеет более низкий КПД и сильнее греется.

Разжечь дугу сварки от трансформатора гораздо сложнее, чем даже от самого плохого инвертора – прилипает электрод.

В общем, если нет желания разбираться в электронике, можно рекомендовать сделать сварочный трансформатор вместо инвертора. В любом случае, это самый дешёвый вариант, хотя и не самый удобный.

Покупной и самодельный инверторы – сравнение

Есть ли смысл делать самодельный инверторный сварочный аппарат, когда в продаже имеется достаточно большой выбор покупных? Автор статьи считает, что нет.

Аппарат инверторного типа из магазина

Если, конечно, вы не работаете на радиозаводе, где в избытке имеются детали, которые можно свободно вынести, и у вас есть возможность досконально произвести расчёт схемы и всех её деталей, собрать корпус и вытравить монтажную плату для сборки и пайки деталей.

Сравнение покупного и самодельного инвертора:

Покупной инвертор производится серийно, имеет гарантии по электробезопасности и соответствующий сертификат.

Если покупной инвертор выйдет из строя по вине производителя во время гарантийного срока, ремонтировать его будут бесплатно.

Если самодельный инвертор выйдет из строя, ремонтировать его будет сам владелец за свой счёт.

При возникновении проблем с работой инвертора, получением травмы от удара током ответственность за всё будет нести продавец. Если это произойдёт при использовании самодельного – виноват сам мастер.

Покупной инвертор для сварки электродом тройкой стоит от 3 до 5 тысяч рублей, для сварки электродом 4 мм – от 4 до 6.

Самодельный инвертор, если делать его из покупных деталей, обойдётся от 1 до 2 тысяч рублей, но без кабелей.

Качественный держак, клемма земли и провод питания с хорошей вилкой обойдутся ещё в 1.5-2 тысячи рублей.

На изготовление самодельного инвертора придётся потратить около 3 рабочих дней, а если нужно искать детали в магазинах или есть трудности с изготовлением печатной платы – то и больше.

В продаже к инвертору обычно идёт удобный кейс для переноски. Покупка пластикового кейса для самодельного инвертора, чтобы туда влез сам аппарат и все кабели, обойдётся ещё около 300-500 рублей.

Никто не даёт гарантии, что самодельный инвертор будет работать вообще. А тем более – давать качественный шов.

Большинство покупных инверторов имеют также систему «умный розжиг», которая исключает прилипание электрода к металлу при зажигании дуги и делает работу сварщика доступной даже новичкам.

Таким образом, цена покупного инвертора практически сводит на нет всю выгоду от изготовления самодельного. Цена инвертора для сварки тройкой в 4 тысячи рублей вместе с хорошим держаком, землёй и кабелем будет всего на 1-1.5 тысячи рулей больше, чем себестоимость изготовления инвертора своими силами.

При этом магазин несёт гарантию за свой товар, предоставляет качественное обслуживание и несёт ответственность за его безопасность.

Вероятно, это окончательно поставит точку в вопросе выбора инвертора и самостоятельного его изготовления. Конечно, собрать такую штуку самому очень интересно. Но даже для единичных работ, к примеру, приварить петли в гараже и скобы для замка, стоит приобрести инвертор в магазине.

Самодельный сварочный инвертор представлен на видео: