Ремонт и доработки сварочных инверторов своими руками

Марки сварочного кабеля и их характеристики

Поскольку сварочный кабель испытывает повышенные нагрузки как со стороны аппарата, так и от внешних факторов (строительные условия, трение о землю или бетон, нагрев, мороз), то от правильности выбора зависит срок его службы и эффективность. Сперва вникнем, какие существуют сварочные кабели и в чем их отличия.

КГ

Это самый распространенный тип кабеля, который расшифровывается как «кабель гибкий». Он подходит для эксплуатации с постоянным током до 1000 Вт или с переменным до 600 В и частотой не выше 400 Гц. Провод используется для подключения инвертора к сети 220 или 380 В, а также присоединения держателя электродов и зажима массы.

Cварочный кабель КГ.

КОГ1

В отличие от предыдущего кабеля, здесь используется более тонкий диаметр жил, поэтому шнур получается особо гибким. В результате радиус поворота у него меньше. Это особенно пригодится при сварке в труднодоступных местах, когда сварщику требуется завести руку с держателем под непривычным углом. Еще это практично во время работы на высоте, где принято наматывать кабель на руку (чтобы легче удерживать) — тогда петли не будут сильно выпирать по сторонам. В отличие от КГ, он рассчитан на пропуск 220 В с частотой 50 Гц.

Сварочный кабель КОГ1.

КГН

Такой сварочный кабель с добавлением в маркировку буквы «Н» означает, что материал негорючий. Изоляционная оболочка выполнена из жаростойкого покрытия, выдерживающего температуру свыше 200 градусов. Этот провод пригодится, если приходится вести электросварку/резку буквально в условиях возгорания (нужды МЧС, ремонтные бригады на кораблях и т. д.). В бытовой и промышленной областях это практично, когда собираемая конструкция большая, и сварщику нужно перемещаться по только что сваренным участкам для продолжения работы. Тогда кабель, соприкасающийся с нагретым металлом, не будет плавиться.

КГ-ХЛ

Индекс этого товара содержит буквы «ХЛ», подразумевающие разрешенную эксплуатацию на холоде. Для этого в состав добавлен специальный каучук. Он сохраняет гибкость при температуре до -60 градусов, поэтому особенно подойдет для работы в условиях крайнего Севера

Если Вам часто приходится вести сварку зимой на улице, то обратите внимание на продукцию с маркировкой КГ-ХЛ

Сварочный кабель КГ-ХЛ.

КПЭС

Это тип кабеля, где вместо жилы применяется спиралевидная трубка. Он рассчитан на пропуск внутри себя проволоки, для замыкания цепи и возбуждения электрической дуги. Проволока может быть как цельной, так и трубчатой, с флюсом внутри. Применяется кабель для сварки полуавтоматом. Цена кабеля зависит от внутреннего диаметра. Но полая конструкция содействует сокращению срока службы до 1.5 года. Такая электромагистраль способна передавать напряжение 42/48 В независимо от типа тока (переменный или постоянный). Применять низковольтную линию получится при температуре до -10 градусов.

Сварочный кабель КПЭС.

КВС

Кабель с обозначением КВС подразумевает наличие в изоляции полихлорвинила. Такая оболочка более устойчива к истиранию и подходит в случаях, когда сварщику требуется часто перемещаться, волоча кабель по полу. Изоляция поможет сохранить сердечник от оголения. Кабель выдерживает стабильную передачу напряжения 127-220 В. Температурный диапазон составляет -40…+40 градусов. Но ПВХ не имеет такой гибкости как каучук, поэтому для электродержателя он не подходит. Чаще всего провод ПВХ используют для подключения сварочного аппарат к розетке.

Сварочный кабель КВС.

КГТ

Этот тип кабеля выдерживает температуру воздуха до +85 градусов, поэтому оптимален для эксплуатации в жаркой среде. Покрытие активно сопротивляется грибкам и плесени, и кабель подойдет для работы во влажных теплых условиях.

Виды трехфазных устройств

Трехфазные сварочные аппараты бывают трех видов:

• трансформаторные;
• выпрямительные;
• инверторные.

Сварочное оборудование первого вида в основе имеет трехфазный трансформатор. Первичная обмотка состоит из трех обмоток соединенных звездой, а вторичная понижающая обмотка соединяется треугольником.

Если для сварки используется переменный ток, то с каждой фазы вторичной обмотки отдельным проводом к электроду через дроссель подается пониженное напряжение. По сравнению с однофазным сварочным трансформатором сварка получается более мягкой, электрическая дуга становится стабильней, просадка напряжения меньше.

Выпрямительные аппараты на выходе вторичной обмотки имеют три полумостовые схемы собранные из мощных диодов. Как и в первом случае с каждого выпрямителя ток подается на сварочный электрод.

Пульсации по сравнению с выпрямителем на одной фазе значительно меньше, соответственно сварочный ток более стабилен, что сказывается на качестве сварки.

В инверторах на три фазы при одинаковой мощности сварки можно использовать менее мощные диоды и транзисторы, но это практически так не делают. Наоборот применение трехфазного напряжения позволяет получать аппараты большой мощности при малых габаритах и массе.

Электрическая схема инверторного аппарата

В системе мягкого пуска присутствуют 2 балластных резистора высокой мощности. Один плавно заряжает конденсаторы, защищая диоды входного выпрямителя от резкого скачка напряжения. Через второй питание от конденсаторов поступает на микросхему ШИМ. Как только напряжение на конденсаторах достигает порогового значения, в микросхеме возникают управляющие импульсы, запускающие сварочный инвертор.

Сетевой НЧ-выпрямитель действует на основе входного диодного моста, позволяющего выпрямлять переменный электросигнал. К диодному мосту крепится конструкция с охлаждающим радиатором. При переходе электросигнала на однополярный режим частота пульсаций удваивается, достигая 100 Гц, а затем сглаживается высокоемкими электролитами.

Инвертор состоит из набора ключевых транзисторов, собранных в косой мост, примыкающий к радиатору для отвода тепла. Постоянный электросигнал от сетевого выпрямителя проходит через косой транзисторный мост с преобразованием в переменный ток, достигающий частоты в интервале 20-50 кГц. Транзисторы преобразователя запитаны на выходной ВЧ-трансформатор.

Задача трансформатора — сбить напряжение до 70 В. На первичную обмотку заходит слабый ток с сильным напряжением, по вторичной течет сильный ток со слабым напряжением. После понижения напряжения сила тока повышается до 100-200 A.

Сборка диодного мостика выпрямителя выполнена на сдвоенных мощных диодах с молниеносной скоростью открывания/закрывания, способных принимать высокочастотное питание. Такие же элементы крепятся на охлаждающем радиаторе.

Дроссель ускоряет розжиг дуги на сравнительно малых электросигналах и представляет собой катушку индуктивности, которая задерживает влияние электросигналов с заданным диапазоном частот.

Активированный узел управления запускает ключевые транзисторы преобразователя, привязанные к выходу БУ. Тут же на обмотке вспомогательного трансформатора Т2 возникает переменное напряжение — задача выпрямить его ложится на диодный мост. Связка «Трансформатор/Диодный мостик» превращается в блок питания. По достижении самостоятельной подпитки управляющая схема отключается от сетевого выпрямителя.

Элементы управления координируют переключение узлов инвертора через микросхему, действия которой напоминают микроконтроллер, устроенный для модулирования входного сигнала в широтно-импульсном диапазоне.

Конструкция трансформатора и дросселей

Т1 собран из 3-х «строчников» от старых телевизоров, сложенных вместе. Сердечник ПК30х16 из феррита марки 3000НМС-1. Обмотки «I» и «II» имеют по 2 секции с проводом ПСД 1,68 в изоляции из стеклоткани. Они соединены согласно последовательно и имеют витки:

• обмотка «I» — 2×4;
• обмотка «II» — 2×2.

Обмотка «I» работает в худшем тепловом режиме, поэтому при сборке необходимо мотать ее с шагом (зазором) 1 мм. Во второй обмотке не забудьте сделать отвод от середины.

Обе обмотки надо поставить таким образом, чтобы не нарушилась работа диодов VD11-VD34. Направление намотки обмотки «I», начиная от вывода подсоединенного к L2 — против стрелки часов. А направление намотки обмотки «II» — по часовой, от вывода, подключенного к VD21-VD34.

Обмотка «III» — виток провода 0,4-0,5 мм в изоляции на напряжение 500 В и более.

Важно распределить обмотки, правильно выдержав зазоры. Это необходимо для охлаждения магнитопровода и по соображениям безопасности

Для этого устанавливают 4 стеклотекстолитовые (1,5 мм) пластины, которые после подгонки приклеивают.

Дроссель L1, индуктивностью 40±10 мкГн, намотан на сердечнике ПЛ 12,5×25-50 с зазором (немагнитным) 0,3-0,5 мм и имеет 175 витков, намотанных проводом типа ПЭВ-2, калибром 1,32.

Дроссель L2 — спираль без каркаса, намотанная 4 мм2 проводом в термоизоляции. Количество витков -11, диаметр намотки -14 мм. Через дроссель идет большой ток и его необходимо обдувать.

Технические параметры

Итак, как работает инверторный сварочный аппарат – понятно. Данный принцип остается неизменным для всех типов таких устройств. Тем не менее на рынке доступно большое количество различных моделей, представленных как отечественным производителем, так и зарубежными компаниями.

Хотя принцип действия инверторных сварочных аппаратов остается неизменным, некоторые характеристики все же отличаются, а именно:

• величина сварочного тока может варьироваться в широком диапазоне значений: профессиональным устройствам свойственны широкие интервалы, а вот бытовым вариантам более узкие;
• продолжительность включения, показывающая длительность работы на выбранном токе без перерывов.
• холостой ход;
• напряжение электросети.

Таким образом, характеристики будут зависеть от параметров выходного выпрямителя, а также преобразователя частоты тока.

Еще к немаловажным критериям относится мощность прибора. В промышленных агрегатах она может быть очень высокой и достигать двадцати киловатт. Конечно же, использовать подобное оборудование в бытовых целях невозможно. Простая электросеть попросту не рассчитана на подобные нагрузки.

Характеристики сварочного инвертора.

Стоит понимать: стоимость инструмента будет зависеть от мощности. Чем она выше, тем больше придется заплатить.

Практически все современные типы подобных устройств способны осуществлять следующие виды сварки:

• полуавтоматическая в среде инертных или активных газов, так называемая MIG/MAG;
• ручная дуговая с применением электродов;
• аргонодуговая в среде защитного газа.

В случае использования устройств в последнем типе сварки, инверторы могут комплектоваться дополнительными функциями. К таким относится возможность постепенного снижения силы тока, бесконтактное зажигание дуги, сварка в импульсном режиме, регулировка длительности обдува поверхности газом и т.д.

Процесс сварки в ручном режиме становится более простым и комфортным из-за наличия функции форсажа дуги – ее розжига простым касанием поверхности соединяемых металлических частей конструкции.

Работа в среде инертных газов также может быть облегчена некоторыми дополнительными возможностями агрегата.

Среди них:

• «мягкий финиш» – автоматическое дожигание проволоки после окончания ее подачи;
• «синергетика» – автоматическое «подстраивание» параметров сварки под значения, заранее заданные мастером;
• «2/ такта» – возможность переключения подачи проволоки с автоматического режима на ручной и обратно;
• «индуктивность» – позволяет понизить количество разбрызгиваемого металла, а также контролировать ширину шва и стабильность дуги.

Технология ручной сварки дугой

Дуговая сварка – самый распространённый тип сварки металла. Способ универсален, технологически прост и позволяет получать сварочные швы хорошего качества в непроизводственных условиях. Электроток сварочного источника образует дугу между изделием и электродом. На нём сгорает покрытие (флюс), выделяя газ, очищающий рабочую область от кислорода.

По форме и типам соединений сварочные швы разделяются на:

Разные углы наклона электрода позволяют создавать разные по типу швы. Самый удобный промежуток – между 45 и 90 градусами, при котором сварочная ванна полностью в зоне видимости. С опытом приходит и понимание, как именно нужно менять угол наклона.

Обычно сварочные аппараты комплектуются кабелем массы с держателем зажимного типа. С первого взгляда, это удобно, такое приспособление можно надежно закрепить к практически любой поверхности (листы, металлопрокат и прочие). Но бывают ситуации, когда нет возможности установить такую массу на заготовку или, еще чаще, она перегорает. Неплохой альтернативой станет магнитный контакт сварочного кабеля.

Главная задача для новичка – научиться «вести» сварочный шов. Основной металл прогревается до состояния расплавления, формируя сварочную ванну. В зависимости от ситуации сварщик меняет установки тока, ориентируясь на состояние ванны. Начинать нужно с настроек, рекомендованных производителями, а дальше постепенная практика поможет понять и правильно использовать все возможности инвертора.

Обслуживание самодельного сварочного инвертора

Чтобы инверторный аппарат служил длительное время, его необходимо правильно обслуживать.

В том случае, если ваш инвертор перестал работать, необходимо открыть его крышку и продуть внутренности пылесосом. Те места, где осталась пыль, можно тщательно почистить при помощи кисточки и сухой тряпки.

Первое, что необходимо сделать, проводя диагностику сварочного инвертора, – это проверить поступление напряжения на его вход. Если напряжение не поступает, следует продиагностировать работоспособность блока питания. Проблема в этой ситуации также может заключаться в том, что сгорели предохранители сварочного аппарата. Еще одним слабым звеном инвертора является температурный датчик, который в случае поломки подлежит не ремонту, а замене.

При выполнении диагностики необходимо обращать внимание на качество соединений электронных компонентов аппарата. Определить некачественно выполненные соединения можно визуально или при помощи тестера

Если такие соединения выявлены, их необходимо исправить, чтобы не столкнуться в дальнейшем с перегревом и выходом из строя сварочного инвертора.

Только в том случае, если вы уделяете должное внимание вопросам обслуживания инверторного устройства, можно рассчитывать на то, что оно прослужит вам долгое время и даст возможность выполнять сварочные работы максимально эффективно и качественно

Сварочные аппараты: классификация

Любые аппараты для сварки бывают электрическими или же газовыми. Стоит сразу сказать, что самодельные сварочные аппараты не должны быть газовыми. Поскольку они включают в себя взрывоопасные баллоны с газом, держать такую установку дома не стоит.

Поэтому в контексте самостоятельной сборки конструкций речь пойдет исключительно об электрических вариантах. Такие агрегаты также подразделяются на разновидности:

1. Установки-генераторы — оснащены собственным генератором тока. Отличительная черта — большой вес и габариты. Для домашних нужд такой вариант не подойдет, да и собрать самостоятельно его будет сложно.
2. Трансформаторы — такие установки, в особенности полуавтоматического типа, очень распространены среди тех, кто делает сварочное оборудование самостоятельно. Питаются от сети в 220 или 380 В.
3. Инверторы — такие установки просты в применении и идеально подходят для дома, конструкция компактная и мало весит, но электронная схема достаточно сложна.
4. Выпрямители — эти аппараты просто собирать и применять по назначению. С их помощью даже новичок может выполнять качественные сварные швы.

Как сделать сварочный аппарат инверторного типа

Чтобы в домашних условиях собрать инвертор, потребуется схема, которая позволит соблюсти нужные параметры. Рекомендуется брать детали от старых советских приборов:

• транзисторов;
• диодов;
• дросселей;
• готовых трансформаторов;
• конденсаторов;
• резисторов;
• тиристоров.

Параметры для аппарата можно выбирать такие:

• Он должен работать с электродами, диаметр которых не превышает 5 мм.
• Максимальный показатель рабочего тока равен 250 А.
• Источник напряжения — сеть бытовая на 220 В.
• Регулировка сварочного тока варьируется от 30 до 220 А.

Инструмент включает такие компоненты:

• блок питания;
• выпрямитель;
• инвертор.

Начинаем с намотки трансформатора и действуем в такой последовательности:

1. Возьмите ферритовый сердечник.
2. Выполните первую обмотку (100 витков посредством провода ПЭВ 0,3 мм).
3. Вторая обмотка — 15 витков, проводом с сечением 1 мм).
4. Третья обмотка — 15 витков проводом ПЭВ 0,2 мм.
5. Четвертая и пятая — соответственно по 20 витков проводами с сечением 0, 35 мм.
6. Чтобы охладить трансформатор, возьмите вентилятор от компьютера.

Чтобы транзисторные ключи работали непрерывно, напряжение следует на них подавать после выпрямителя и конденсаторов. Блок выпрямителя соберите по схеме на плате, а все узлы прибора закрепите в корпусе. Можно использовать старый корпус от радиоустройства, а можно его сделать и самостоятельно.

С лицевой части корпуса устанавливается светодиодный индикатор, который показывает, что прибор включен в сеть. Здесь же можно поставить дополнительный выключатель, а также защитный предохранитель. Еще его можно установить на заднюю стенку и даже в сам корпус.

Все зависит от его размеров и конструктивных особенностей. Переменное сопротивление устанавливается на лицевой части корпуса, с его помощью можно регулировать рабочий ток. Когда вы собрали все электрические схемы, проверьте аппарат специальным прибором или тестером и можете провести его испытание.

Схемы сварочного аппарата

При рассмотрении сварочного оборудования изучается электрическая и принципиальная схема. Если обратиться к понятиям, заметно, что они несут разные посылы. Учитывается информативность и модель построения. Электросхема представляет собой документ, который сообщает о важных частях оборудования. Основная задача — показать путь прохождения электрической энергии по оборудованию.

Электросхема

Компоненты взаимодействуют между собой и на схеме можно это проследить. Используются специальные обозначения для каждого отдельного компонента. При составлении электрических схем учитывается структура, а также функциональность.

Важно! Все стандарты прописаны в ГОСТе 2.702-75. Принципиальная схема также относится к электрическому типу, однако имеет другие задачи

Документ представляет собой чертеж, на котором также отображены компоненты агрегата. Разница заключается в том, что в принципиальной электрической схеме отображаются электромагнитные связи. По факту, они выглядят не такими детальными, как функциональные электрические схемы. Если посмотреть на чертеж, отображаются лишь основные узлы

Принципиальная схема также относится к электрическому типу, однако имеет другие задачи. Документ представляет собой чертеж, на котором также отображены компоненты агрегата. Разница заключается в том, что в принципиальной электрической схеме отображаются электромагнитные связи. По факту, они выглядят не такими детальными, как функциональные электрические схемы. Если посмотреть на чертеж, отображаются лишь основные узлы.

Принципиальная схема

Электрическая

Стандартная электрическая схема инверторного сварочного аппарата включает в себя мощные транзисторы с частотой 50 Герц. Они действуют в цепи постоянного тока. Подача энергии происходит на выпрямитель для обеспечения стабильного выходного напряжения.

Выпрямитель на схеме

Важная информация! Чтобы частота не прыгала, используется диодный мост. Элемент работает на пару с фильтрующим конденсатором.

Мосты отличаются по мощности и вырабатывают высокую температуру. С целью их охлаждения применяются вентиляторы, радиаторы. Для фильтрующих конденсаторов необходим предохранитель, который убережет компонент в случае замыкания цепи.

Замыкания цепи

Также на схеме обозначен электромагнитный фильтр, который отвечает за совместимость тока. Напряжение подаётся от выпрямителя, представленный блок отвечает за высокочастотные помехи. В случае с трансформаторами проблема является актуальной. Есть схемы аппарата, включающие два мощных транзистора, которые применяются с отдельными радиаторами.

Трансформатор установлен высокой частоты, он обеспечивает быстрое преобразование напряжения. Его коммутация происходит на обмотке, поэтому максимальное напряжение в устройствах подобного плана доходит до 340 вольт. Чтобы при большом напряжении создать низкий уровень тока, необходима первичная обмотка. У инверторов параметр составляет 120 ампер.

Коммутация на обмотке

Интересно! Быстродействующие диоды, которые установлены с катодом, можно только предполагать о связи с выпрямителями.

По конструкции элементы просты, способны включаться по команде. Они отвечают за открытие и закрытие моста. Основная функция опять же связана с защитой агрегата. Сразу после подключения цепи к источнику питания по схеме задействуются конденсаторы. Они начинают заряжаться, уровень тока возрастает до максимума. Основная нагрузка подаётся на мосты, поэтому уровень заряда ограничивается.

Конденсаторы на схеме

Принципиальная

Принципиальная схема выстроена таким образом, что напряжение идёт от выпрямителя к инвертору и подается на трансформатор. Далее ток проходит через вторичный выпрямитель, выходит через дроссель непосредственно к электроду.

Вторичный выпрямитель

Плюс ко всему, от вторичного выпрямителя ток поступает по принципиальной схеме на блок обратной связи. Он взаимосвязан с блоком управления. От блока обратной связи сигнал может поступить непосредственно на инвертор.

Выше рассмотрена электрическая, принципиальная схема сварочного инвертора. Изучен принцип работы, особенности моделей. При оценке агрегатов учитываются технические характеристики, достоинства, недостатки, назначение и сфера использования.