Переделать сварочник переменного тока на постоянный. Делаем сварочный полуавтомат из инвертора. Электронный управляющий модуль

Инверторы широко применяются домашними и гаражными мастерами. Однако сварка таким аппаратом требует от оператора определенных навыков. Необходимо умение «держать дугу».

К тому же сопротивление дуги – величина непостоянная, поэтому качество шва напрямую зависит от квалификации сварщика.

Все эти проблемы отходят на задний план, если вы работаете полуавтоматическим сварочным аппаратом.

Особенности конструкции и принцип работы полуавтомата

Отличительная черта этого сварочника – вместо сменных электродов применяется непрерывно подаваемая в зону сварки проволока.

Она обеспечивает постоянный контакт и обладает меньшим сопротивлением, в сравнении с дуговой сваркой.

Благодаря этому в точке контакта с заготовкой моментально образуется зона расплавленного металла. Жидкая масса склеивает поверхности, образуя качественный и прочный шов.

С помощью полуавтомата легко варятся любые металлы, включая цветные и нержавейку. Освоить технику сварки можно самостоятельно, нет необходимости записываться на курсы. Аппарат очень прост в эксплуатации, даже для начинающего сварщика.

Помимо электрической части – источника тока большой мощности, полуавтомат имеет в конструкции механизм непрерывной подачи сварочной проволоки и горелку, оборудованную соплом для создания газовой среды.

С обычной омедненной проволокой работают в среде защитного инертного газа (как правило – углекислого). Для этого баллон с редуктором подключают к специальному входному штуцеру на корпусе полуавтомата.

Кроме того, полуавтоматом можно варить в самозащитной среде, которая создается с помощью специального напыления на сварочной проволоке. В этом случае инертный газ не используется.

Именно простота работы и универсальность полуавтомата делает агрегат таким популярным среди сварщиков-любителей.

Во многих комплектах реализована функция два в одном – и полуавтомат в общем корпусе. От инвертора сделан дополнительный отвод – клемма подключения держателя сменных электродов.


Единственный серьезный недостаток – качественный полуавтомат стоит существенно дороже простого инвертора. При схожих характеристиках, стоимость отличается в 3-4 раза.

Сварочный полуавтомат – это функциональное устройство, которое можно приобрести готовым или сделать из . Следует отметить, что изготовление полуавтоматического аппарата из инверторного устройства – задача не из простых, но при желании ее можно решить. Тем, кто поставит перед собой такую цель, следует хорошо изучить принцип работы полуавтомата, посмотреть тематические фото и видео, подготовить все необходимое оборудование и комплектующие.

Что потребуется для переделки инвертора в полуавтомат

Чтобы переделать инвертор, изготовив из него функциональный сварочный полуавтомат, вы должны найти следующее оборудование и дополнительные комплектующие:

• инверторный аппарат, способный формировать сварочный ток силой 150 А;
• механизм, который будет отвечать за подачу сварочной проволоки;
• основной рабочий элемент – горелку;
• шланг, через который будет подаваться сварочная проволока;
• шланг для подачи защитного газа в зону выполнения сварки;
• катушку со сварочной проволокой (такую катушку необходимо будет подвергнуть некоторым переделкам);
• электронный блок, управляющий работой вашего самодельного полуавтомата.

Отдельное внимание надо посвятить переделке подающего устройства, за счет которого в зону сварки подается сварочная проволока, передвигающаяся по гибкому шлангу. Чтобы сварной шов получался качественным, надежным и аккуратным, скорость подачи проволоки по гибкому шлангу должна соответствовать скорости ее расплавления.

Поскольку при сварке с использованием полуавтомата может применяться проволока из разных материалов и различного диаметра, скорость ее подачи должна регулироваться. Именно такую функцию – регулирование скорости подачи сварочной проволоки – как раз и должен выполнять подающий механизм полуавтомата.

Внутренняя компоновка Катушка для проволоки Механизм подачи проволоки (вид 1)
Механизм подачи проволоки (вид 2) Крепление сварочного рукава к механизму подачи Конструкция самодельной горелки

Самыми распространенными диаметрами проволоки, применяемой при сварке полуавтоматом, являются 0,8; 1; 1,2 и 1,6 мм. Проволоку перед выполнением сварки наматывают на специальные катушки, которые являются приставками полуавтоматических аппаратов, закрепляемыми на них при помощи несложных конструктивных элементов. В процессе выполнения сварки проволока подается автоматически, что значительно сокращает время, затрачиваемое на такую технологическую операцию, упрощает ее и делает более эффективной.

Основным элементом электронной схемы блока управления полуавтомата является микроконтроллер, который отвечает за регулирование и стабилизацию сварочного тока. Именно от данного элемента электронной схемы сварочного полуавтомата зависят параметры рабочего тока и возможность их регулирования.

Как переделать инверторный трансформатор

Для того чтобы инвертор можно было использовать для самодельного полуавтомата, его трансформатор необходимо подвергнуть некоторым переделкам. Выполнить такую переделку своими руками несложно, надо только придерживаться определенных правил.

Чтобы привести характеристики инверторного трансформатора в соответствие с теми, которые необходимы для полуавтомата, следует обмотать его медной полосой, на которую нанесена обмотка из термобумаги. Нужно иметь в виду, что для этих целей нельзя использовать обычный толстый провод, который будет сильно нагреваться.

Вторичную обмотку инверторного трансформатора также необходимо переделать. Для этого надо сделать следующее: намотать обмотку, состоящую из трех слоев жести, каждый из которых необходимо изолировать при помощи фторопластовой ленты; концы уже имеющейся обмотки и сделанной своими руками спаять между собой, что позволит повысить проводимость токов.

Конструктивная , используемого для его включения в сварочный полуавтомат, должна обязательно предусматривать наличие вентилятора, который необходим для эффективного охлаждения устройства.

Настройка инвертора, используемого для полуавтоматической сварки

Если вы решили сделать своими руками сварочный полуавтомат, используя для этого инвертор, необходимо предварительно обесточить данное оборудование. Чтобы такое устройство не перегревалось, следует разместить его выпрямители (входной и выходной) и силовые ключи на радиаторах.

Кроме того, в той части корпуса инвертора, где располагается радиатор, нагревающийся сильнее, лучше всего смонтировать термодатчик, который будет отвечать за отключение аппарата в том случае, если он перегреется.

После того как все вышеперечисленные процедуры выполнены, можно соединить силовую часть устройства с его блоком управления и подключить его к электрической сети. Когда индикатор подключения к сети загорится, к выходам инвертора следует подключить осциллограф. С помощью этого прибора надо найти электрические импульсы частотой 40–50 кГц. Время между формированием таких импульсов должно составлять 1,5 мкс, что регулируется изменением величины напряжения, поступающего на вход устройства.

Необходимо также проверить, чтобы импульсы, отражающиеся на экране осциллографа, имели прямоугольную форму, а их фронт составлял не более 500 нс. Если все проверяемые параметры соответствуют требуемым значениям, то можно подключать инвертор к электрической сети. Ток, поступающий от выхода полуавтомата, должен иметь силу не менее 120 А. Если величина силы тока меньше, это может означать то, что в провода оборудования подается напряжение, величина которого не превышает 100 В. При возникновении такой ситуации необходимо сделать следующее: протестировать оборудование путем изменения силы тока (при этом надо постоянно контролировать напряжение на конденсаторе). Кроме того, следует постоянно контролировать температуру внутри устройства.

После того как полуавтомат протестирован, необходимо проверить его под нагрузкой. Чтобы сделать такую проверку, к сварочным проводам подключают реостат, сопротивление которого составляет не меньше 0,5 Ом. Такой реостат должен выдерживать ток силой 60 А. Сила тока, который в такой ситуации поступает на сварочную горелку, контролируется при помощи амперметра. Если сила тока при использовании нагрузочного реостата не соответствует требуемым параметрам, то величину сопротивления данного устройства подбирают эмпирическим путем.

Как использовать сварочный инвертор

После запуска полуавтомата, который вы собрали своими руками, на индикаторе инвертора должно высветиться значение силы тока, равное 120 А. Если все сделать правильно, то так оно и произойдет. Однако на индикаторе инвертора могут высветиться восьмерки. Причиной этого чаще всего является недостаточное напряжение в сварочных проводах. Лучше сразу найти причину такой неисправности и оперативно устранить ее.

Если же все сделано правильно, то индикатор корректно покажет силу сварочного тока, регулируемого при помощи специальных кнопок. Интервал регулировки рабочего тока, который обеспечивают , находится в пределах 20–160 А.

Как контролировать правильность работы оборудования

Чтобы сварочный полуавтомат, который вы собрали своими руками, служил вам длительное время, лучше постоянно контролировать температурный режим работы инвертора. Для осуществления такого контроля необходимо нажать одновременно две кнопки, после чего температура самого горячего радиатора инвертора будет выводиться на индикатор. Нормальной рабочей температурой считается та, значение которой не превышает 75 градусов Цельсия.

Если данное значение будет превышено, то, кроме информации, выводимой на индикатор, инвертор начнет издавать прерывистый звуковой сигнал, на что следует сразу же обратить внимание. В этом случае (а также при поломке или замыкании термодатчика) электронная схема устройства автоматически снизит рабочий ток до значения 20А, а звуковой сигнал будет издаваться до тех пор, пока оборудование не придет в норму. Кроме того, о неисправности оборудования, сделанного своими руками, может свидетельствовать код ошибки (Err), высвечиваемый на индикаторе инвертора.

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

Агрегат, предназначенный для сваривания изделий, принято считать сварочным полуавтоматом. Такие устройства могут быть различных видов и форм. Но самым важным является механизм инвертора. Необходимо, чтобы он был качественным, многофункциональным и безопасным для потребителя. Большинство профессиональных сварщиков не доверяют китайской продукции, изготавливая устройства самостоятельно. Схема изготовления самодельных инверторов достаточно проста. Важно учитывать для каких целей будет изготовлен аппарат.

• Сваривания при помощи порошковой проволоки;
• Сваривания на различных газах;
• Сваривания под толстым слоем флюса;

Иногда для качественного результата и получения ровного сварного шва необходимо взаимодействие двух устройств.

Также инверторные устройства делятся на:

• Однокорпусные;
• Двухкорпусные;
• Толкающие;
• Тянущие;
• Стационарные;
• Передвижные, в комплекте которых есть тележка;
• Переносные;
• Предназначенные для начинающих сварщиков;
• Предназначенные для полупрофессиональных сварщиков;
• Предназначенные для профессиональных мастеров;

Что потребуется?

Самодельный аппарат, схема которого очень проста, включается в себя несколько главных элементов:

• Механизм с главной функцией, отвечающий за управление сварочным током;
• Источник сетевого питания;
• Специальные горелки;
• Удобные зажимы;
• Рукава;
• Тележка;

Схема сварки при помощи полуавтомата в среде защитного газа:

Также мастеру понадобятся:

• Механизм, который обеспечивает подачу проволоки;
• Гибкий шланг, при помощи которого проволока или порошок будет поступать к сварному шву под давлением;
• Бобина с проволокой;
• Специальное устройство управления;

Принцип работы

Принцип работы инвертора включает в себя:

• Регулировку и перемещение горелки;
• Контроль и наблюдение за сварочным процессом;

При подключении агрегата к электрической сети наблюдается преобразование переменного тока в постоянный. Для данной процедуры понадобится электронный модуль, специальные выпрямители и трансформатор с высокой частотой. Для качественного сваривания нужно, чтобы у будущего агрегата такие параметры, как скорость подачи специальной проволоки, сила тока и напряжение были в идентичном равновесии. Для данных характеристик понадобятся источник питания дуги, который имеет вольтамперные показания. Длину дуги должно определить заданным напряжением. Скорость подачи проволоки напрямую зависит от сварочного тока.