Сварочный аппарат с тиристорамии

Сварочный инвертор на тиристорах, тиристорный сварочный инвертор

индустрия » Электротехника » Сварочные аппараты » Сварочный инвертор

История развития инверторов начиналась именно с создания тиристорных схем управления.

Но сварочный инвертор на тиристорах, при всех его привлекательных

сторонах, имел значительные недостатки по частоте работы самих тиристоров. Эта проблема первоначально была решена с переходом на транзисторные ключи в схемах управления.

Современный тиристорный сварочный инвертор стал реальным конкурентам транзисторным схемам с появлением мощных запираемых тиристоров. В сравнении с транзисторными ключами, использование мощных тиристоров требует более сложной схемы управления, а, следовательно, готовое изделие будет значительно дороже.

Силовые запираемые (GTO) тиристоры имеют больший диапазон по мощностям сварочных преобразователей, в сравнении с возможностями ключевых транзисторов, что гарантирует использование, не смотря на их стоимость.

Сварочный инвертор на тиристорах может быть выполнен по двухтактной схеме (полный мост и полумост) и по однотактной (косой полумост). До настоящего времени использование обычных тиристоров (SCR) в инверторных схемах не прекращается, т.е. схема может быть собрана как на запирающих GTO-тиристорах, так и на SCR-тиристорах.

Раньше подобное производилось только с помощью силовых трансформаторов в цепи сварочного выпрямителя.

Первые тиристорные инверторы работали с частотой 2-4кГц. В настоящее время тиристорный сварочный инвертор преобразует постоянный ток в ток высокой частоты до 100кГц и выше. Именно повышение частоты работы инвертора способствовало снижению веса и габаритов сварочного устройства постоянного тока.

Тиристорная схема относится только к инверторному модулю, отвечающему за преобразование постоянного тока после входного блока выпрямителя, в высокочастотный, который на импульсном трансформаторе преобразуется и понижается до сварочного напряжения.

Выпрямление тока высокой частоты происходит на выходном выпрямители.

Свое название сварочный инвертор получил по основному процессу преобразования тока. Инверторы используются во многих устройствах, включая зарядные устройства для самых малых токов и напряжений в радиоэлектронных устройствах. Интересно, что нагревательные индукционные печи для габаритных деталей из металла используют тот же принцип работы инвертора.

Читайте также

Источник: http://industrika.ru/article-213.html

Типы и настройка регуляторов тока для сварочного аппарата

Каждый способ регулирования способен положительно сказываться на работе сварочного агрегата, но есть у каждого метода и свои недостатки, которые желательно знать и уметь избегать неприятных ситуаций. Сварочный процесс является ответственной процедурой, поэтому становится определяющим практически любое отклонение от норм.

При помощи специальных регуляторов:

• Настраивается рабочий ток,
• Меняется магнитный поток.

Поэтому регулятор тока для сварочного аппарата выполняет важную функцию и в качестве основных методов регулировки используют: магнитное шунтирование, подвижность обмоток, а так же дроссели разных видов.

Способы регулировки параметров сварки

Если подключится к отводам, которые выполняются на второй обмотке трансформатора, то есть возможность для ступенчатого регулирования электрического тока. При использовании данного способа меняется количество витков, таким образом, происходит уменьшение или увеличение тока.

Но есть недостатки в этом методе, которые заключаются в минимальных диапазонах регулировки. И придется делать приличные габариты регулирующего устройства, чтобы выдерживать серьезные электрические перегрузки. Также предстоит пользоваться мощными переключателями, способными выдерживать большие токи.

С помощью такого прибора осуществляется настройка сварочного аппарата, причем делать это очень просто. Чтобы сделать регулятор тока для сварочного аппарата, нужно правильно подбирать сопротивления и прочие элементы, входящие в схему данного устройства.

Схема регулятора тока для сварочного агрегата

Тиристоры в устройстве устанавливаются параллельно, так что они открываются при помощи тока, который создается двумя транзисторами. Когда регулятор включается в схему, тиристоры находятся в закрытом состоянии, а заряд принимают конденсаторы благодаря переменному сопротивлению.

И при достижении конденсатором определенного напряжения происходит движение тока разряда. После транзистора происходит открытие тиристора, подключающего нагрузку.

Меняя сопротивление резистора, будет можно осуществлять регулировку подключения тиристоров. В связи с этим происходит изменение общего тока на изначальной трансформаторной обмотке.

Чтобы добиться увеличения или снижения диапазона регулировки, меняется сопротивление резистора в нужном направлении. Если нет в наличии транзисторов, допустимым условием является применение динисторов.

Схема регулятора с динисторами и транзисторами

Монтируется регулятор тока для сварочного аппарата не только на транзисторах, предназначенных для получения лавинного напряжения, но и с использованием динисторов.

Данный элемент нужно подключить анодами к выводам сопротивления, а катодами он должен быть присоединен к другим двум резисторам. Используются для регуляторов сварочных приборов транзисторы моделей П416, ГТ308, но есть еще возможность для подключения маломощных транзисторов с похожими характеристиками.

Резисторы переменного типа могут быть использованы СП-2, а в качестве постоянных элементов применяются МБМ. При этом нужно подбирать такое сопротивление, которое будет обладать подходящим рабочим напряжением.

Если при сборке регулирующего устройства соблюдались все правила, и детали были подобраны по оптимальным параметрам, то регулятор не обязательно настраивать.

Но перед тем как эксплуатировать приспособление в полном объеме, нужно проконтролировать работу транзисторов, включенных в схему, потому что они могут не выдержать лавинного режима.

Благодаря стабильной работе устройства сварочные аппараты смогут нормально работать с разными свариваемыми материалами и конструкциями.

Источник: http://swarka-rezka.ru/tipy-i-nastroyka-regulyatorov-toka-dlya/

Типы и схемы сварочных аппаратов инверторного типа

В домашнем хозяйстве мощный сварочный аппарат нужен не всегда. Для радиолюбителей, ювелирных дел мастеров и других представителей точных профессий вполне достаточно купить или сделать собственный мини сварочный аппарат. Да и сами нужды мастера очень часто требуют применения именно малых мощностей, токов и рабочих сварочных площадей.

Так как отечественная промышленность уделяет не очень много внимания этому вопросу, многие умельцы разрабатывают свои, порой уникальные устройства и приборы, позволяющие вести сварочные работы малыми токами, работать с тонкими и сверхтонкими материалами.

Аппарат для сварки на маломощном трансформаторе

Для маломощных сварочных работ можно воспользоваться обычным понижающим мини трансформатором с первичной обмоткой 220 В и с вторичной обмоткой 6-42 В, с током на II обмотке не меньше, чем 1А. В качестве электрода используется обычный графитовый стержень от простого карандаша или пальчиковой батарейки.

Для сварки служит графитовый стержень – в зависимости от площади свариваемых деталей. Рабочий конец стержня затачивается, а для держателя графитового электрода можно взять обычный щуп-крокодил. Таким электродом лучше всего сваривать медную или железную проволоку небольшого диаметра (0,8-2,5 мм).

В месте сварки провода скручиваются в жгут и соединяются с выводом II обмотки самодельного трансформатора. Графитовый сварочный электрод соединяется с другим выводом вторичной обмотки трансформатора, и при контакте металл плавится, тут же застывая в виде капли. При работе стержень будет уменьшаться, поэтому его необходимо постоянно затачивать.

к меню ↑

Варианты аппаратов и мини-инверторов для сварки

Самый популярный у домашних мастеров вариант мини аппарата – схема, собранная на обычных дросселях от люминесцентных ламп.

Такой сварочный инвертор работает на постоянном токе и используется при сварочных работах малыми токами для тонколистовых деталей и конструкций, например, кровельные работы, ремонт автомобилей.

Чем привлекателен инвертор на постоянном токе? Более стабильная дуга, устойчивый розжиг, можно работать током любой полярности.

Возможность сварки электродной проволокой без защитной обмазки и любыми электродами (постоянного или переменного тока). Особенность такого аппарата – повышенное напряжение Uxx на вторичной обмотке (70 — 85 В).

В такой схеме дроссель служит для сглаживания пульсаций синусоидального напряжения. Дроссель может быть и самодельным, и содержать, например, 10-20 витков медного провода круглого или прямоугольного сечения S = 30-35 мм2. Намотать дроссель можно на любом подходящем по размеру сердечнике.

Сварочные инверторные схемы

Если мастер хочет организовать плавную регулировку сварочного тока, то здесь нужно использовать схему с мощными тиристорами (например, Т160, Т200).

Такие схемы можно использовать не только в сварочных работах, но и для других бытовых целей.

Так как диапазон регулирования Uxx составляет 10-90%, то таким сварочным мини аппаратом можно заряжать маломощные аккумуляторы, батарейки, подключать бытовые электроприборы, не требующие стабильного постоянного напряжения.

Самодельный сварочный инвертор постоянного тока

Такой инвертор собирается по несколько другому принципу – в его принципиальной схеме используются тиристоры и полевые транзисторы, обеспечивающие плавность регулировки тока и защиту от перегрузок напряжения. Самодельный инвертор, собранный по этой схеме, можно считать идеальным вариантом при самостоятельной сборке. Такой сварочный агрегат имеет следующие характеристики:

1. Сварочный ток регулируется в диапазоне 40-130 А при сетевом напряжении 220 В с частотой 50 Гц.
2. Uxx – 90 В, Imax – 20 А.
3. Можно использовать электроды до 3 мм диаметром.
4. Время нагрузки от общей работы инвертора (температура воздуха 25°С): Iвых 100A – 60%, Iвых 130 А – 40%.
5. Размеры, мм – 350 х 180 х 105.
6. Весит инвертор около 5 кг.

Инвертор работает на постоянном токе, тип регулировки – плавная (резистор R1). Самодельный инвертор может работать с металлом толщиной до 3 мм, при этом сварочный ток не будет превышать 10 А. Включается инвертор с ручки держателя электрода.

Такой способ включения повышает электробезопасность работ и обеспечивает мгновенное повышение сварочного тока до рабочего значения. Этот прием позволяет стабилизировать розжиг дуги и обеспечить ее устойчивое горение.

При работе на обратной полярности можно сваривать тонколистовой металл (0,8-1,2 мм).

Как собрать импульсный инвертор

Довольно мощный мини инвертор импульсного типа можно сделать на ферритовом трансформаторе тороидального сечения. Применение феррита значительно уменьшает размеры аппарата, так как в ферритовых сплавах потери тока, напряжения и индукции минимальны.

При изготовлении устройства обмотки дросселя необходимо наматывать на всю ширину каркаса – такое исполнение позволяет добиться более устойчивой работы при перепадах входного напряжения при любых наружных температурах. Для сборки основных узлов импульсного инвертора потребуются:

1. Трансформатор тороидального сечения на 41 Гц.
2. Ферритовый дроссель тороидального сечения.
3. Медная пластина и изолента.
4. Алюминиевый радиатор для охлаждения элементов конструкции.

Вторичная обмотка в импульсном аппарате для сварки наматывается равномерно, в несколько слоев, по всей площади железа. Дроссель на ферритовом сердечнике присоединяется к первичной и вторичной обмоткам трансформатора.

Охлаждается самодельный импульсный инвертор через обычный компьютерный радиатор от микропроцессора – его площадь охлаждения оптимальна по потреблению электроэнергии и мощности. Алюминиевый провод для импульсного трансформатора использовать нельзя – в нем происходят большие потери, и удельное сопротивление алюминия меньше, чем меди, поэтому потребуется больше витков обмотки.

Важно: стабильная и работа бесперебойная работа инвертора зависит от диаметра провода в обмотках. Например, при использовании провода диаметром больше 0,5 мм образуется скин-эффект, что отрицательно влияет на работу бытовой электротехники. Масса импульсного инвертора – 5-10 кг, рабочий сварочный ток — 30-150 А.

Инвертор на IGBT транзисторах

Сварочный инвертор на IGBT полупроводниковых приборах работает на большей частоте (до 85 кГц), поэтому его КПД намного выше, а вес аппарата – намного ниже, чем у обычных устройств.

Температурная защита от перегрева у IGBT-инверторов срабатывает при 90°С – у обычных устройства постоянного тока этот порог составляет н выше 60°С.

Таким образом, увеличивается время непрерывной работы агрегата.

Многие сварщики и домашние умельцы полагают, что ремонтопригодность IGBT-инверторов намного выше, так как их принципиальная схема имеет меньше деталей, она намного компактнее и надежнее. Но многие компании-производители в погоне за компактностью делают такую сложную компоновку прибора, что при ремонте до некоторых деталей практически невозможно добраться.

Все аппараты на IGBT транзисторах стабильно работают при колебаниях напряжения в диапазоне 170-250 В. При скачке напряжения в большую сторону срабатывает варисторная защита – варистор просто рассыпается от перегрузки, и ремонт сварочного аппарата сводится только к замене самого варистора.

Источник: http://GoodSvarka.ru/electro/tipy-apparatov/

Тиристорный сварочный аппарат

Изобретение относится к электросварочным аппаратам и может быть использовано в производстве малогабаритных сварочных аппаратов, пригодных для применения в бытовых условиях. Цель – повышение качества сварного соединения деталей малой толщины за счет обеспечения мелкокапельного переноса металла. Для этого в тиристорный сварочный аппарат .

содержащий силовой трансформатор, блок тиристоров с блоком его управления и устройство импульсной стабилизации, введены трансформатор подпитки и пороговое устройство. Пороговое устройство отключает трансформатор подпитки в диапазоне токов дуги Ig 0,4-0,. В этом диапазоне хорошее качество сварочного процесса достижимо при импульсной стабилизации дуги .

Трансформатор подпитки подключается параллельно блоку тиристоров только в диапазоне сварочных токов lg 0,1- 0,4-1кз- Это приводит к значительному уменьшению габаритов и мощности трансформатора подпитки и исключению устройства отключения напряжения подпитки в период проводимости силовых тиристоров. Диапазон регулирования сварочных токов остается широким lg 0,1 – 0.

7-1Кэ при устойчивом сварочном процессе на переменном токе. 4 ил. (Л

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (.ц)л В 23 К 9/067

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4706874/27 (22) 19.06.89 (46) 07,10.91. Бюл. ¹ 37 (75) С.А, Канаев (63)621,791.75 (088.8) (56) Оборудование для дуговой сварки.—

Справочное пособие, Под ред, В.В. Смирнова. Л.; Энергоиздат, 1986, с. 422 — 426.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1346366, кл. В 23 К 9/06, 1985. (54) ТИРИСТОРНЫЙ СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к электросварочным аппаратам и может быть использовано в производстве малогабаритных сварочных аппаратов, пригодных для применения в бытовых условиях. Цель — повышение качества сварного соединения деталей малой толщины за счет обеспечения мелкокапельного переноса металла.

Для этого в тиристорный сварочный аппаИзобретение относится к сварочной технике, а именно к сварочным аппаратам, и может быть использовано в производстве малогабаритных сварочных аппаратов для бытовых целей.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения де галей малой толщины за счет обеспечения мелкокапельного переноса металла.

На фиг,1 дана структурная схема тиристорного сварочного аппарата; на фиг.2— функциональная схема тиристорного сварочного аппарата; на фиг.3 — эпюры тока по вторичной обмотке силового трансформатора при токе дуги !g 0,35 !макс, на фиг.4

„„Я „„1682074 Al рат, содержащий силовой трансформатор, блок тиристоров с блоком его управления и устройство импульсной стабилизации, введены трансформатор подпитки и пороговое устройство.

Трансформатор подпитки подключается параллельно блоку тиристоров только в диапазоне сварочных токов !ц = 0,1—

0,4.!к,.

Это приводит к значительному уменьшению габаритов и мощности трансформатора подпитки и исключению устройства отключения напряжения подпитки в период проводимости силовых тиристоров, Диапазон регулирования сварочных токов остается широким lg = 0,1 — 0,7 !к при устойчивом сварочном процессе на переменном токе. 4 ил. эпюры тока во вторичной обмотке силового трансформатора при токе дуги

I g 0,35 макс.

Тиристорный сварочный аппарат (фиг.1) содержит силовой трансформатор 1, блок 2 тиристоров, блок 3 управления, устройство

4 импульсной стабилизации горения дуги, пороговое устройство 5 и трансформатор подпитки 6.

Пороговое устройство (фиг.2) содержит диод VD1, стабиллитрон VD2, конденсатор

С1, резисторы R1 и R2, транзисторы VT1, VT2, реле Р1. Трансформатор подпитки со схемой управления (фиг.2) содержит трансформатор Т1, реле переменного тока Р2.

1682074

Пороговое устройство с трансформатором подпитки работают следующим образом.

Пульсирующее напряжение отрицательной полярности подается на выпрямительный диод VD1, фильтруется на подключенном к нему конденсаторном фильтре С1 и подается на схему формирования опорного напряжения — резистор Rl u стабилитрон VDI. Опорное напряжение, эквивалентное lg == 0,35 1макс, поступает на эмиттер транзистора VTI, На базу транзистора VTI поступает напряжение с блока управления, оно эквивалентно реальному

Если Ig 0,35 Ival

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/168/1682074.html

Сварочный аппарат с электронной регулировкой тока

Тем, кто любит мастерить всё своими руками, предлагается сделать компактное и надёжное устройство для электросварки изделий из конструкционных сталей электродами диаметром 2-5 мм.

Питание его осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, что довольно-таки удобно и при работе в домашних условиях, и «на выезде».

А наличие встроенного электронного регулятора позволяет к тому же плавно изменять сварочный ток от 20 А до 200 А, что, в свою очередь, дает возможность прочно соединять детали различной толщины и с большим качеством.

Рис.1. Принципиальная электрическая схема сварочного трансформатора с электронной регулировкой тока:Как следует из принципиальной электрической схемы (см. рис.), в основе данного устройства – разновидность тиристорного регулятора, получившего широкое распространение в последнее время. Оно и понятно.

Ведь такое техническое решение позволяет использовать здесь весьма доступные материалы и детали, что важно для повторения и в «центре», и в условиях «глубинки».«Сварочник» состоит из собственно силового трансформатора Т1, регулирующих тиристоров VS1 и VS2, включённых в цепь силовой обмотки II, и блока электронной регулировки, вырабатывающего управляющие импульсы.

По методике, о которой журнал уже не раз рассказывал своим читателям (см., например, № 8'92, 11'95). Напомним лишь, что электродвигатель разбирают, и статор вместе с обмотками извлекают из корпуса. В случае затруднений последний можно даже разбить (конечно, с соблюдением необходимых предосторожностей).Прежние обмотки вырубают зубилом.

Остатки удаляют, не повреждая, однако, сами статорные пластины. Магнитопровод обматывают затем несколькими слоями стеклоткани или киперной ленты. Причём в последнем случае изолирующий материал промазывают эпоксидным клеем. Или – простым масляным лаком (например, марки ПФ-231).

Первичную обмотку трансформатора выполняют проводом марок ПЭВ-2 (медный) или АПСО (алюминиевый) диаметром 2,5 мм. Содержать она должна 220 витков, которые наматывают равномерно по всему сечению магнитопровода.Если же провода требуемого диаметра нет, то можно обмотку выполнить двумя проводами. Важно лишь, чтобы суммарное сечение здесь составляло 5 мм .

Для этого обмотку включают в обычную сеть с напряжением 220 В и убеждаются, что ток в цепи обмотки находится в пределах 0,3-0,5 А, Если замеренное значение превышает указанное, то ничего не остается, кроме как более аккуратно перемотать все 220 витков.Вторичную обмотку II выполняют уже проводом сечением 35 мм3. Витков у неё поменьше, всего 60.

А в качестве провода здесь вполне подойдёт медная или алюминиевая шина с надёжной изоляцией.Рядом с обмоткой II на магнитопроводе размещают обмотку III, которая также содержит 60 витков, но уже – провода марки ПЭВ-2 диаметром 2,5 мм. А вот у обмотки IV – 40 витков ПЭВ-2 0,7 мм. Причём предусмотрен отвод от середины.

Изолируются все вторичные обмотки так же основательно, как и первичная.После окончательной намотки следует снова испытать трансформатор на холостом ходу. Методика здесь практически та же. Отличие лишь в том, что при указанном ранее значении тока на обмотках II и III должно быть напряжение 220 В, на обмотке IV – 40В.

В основе блока электронной регулировки тока лежит схема аналогичного устройства промышленного изготовления ТС-200. Монтаж выполняется печатным или навесным способом. Но в любом случае для этого блока предусматривается надёжный корпус.Трансформатор Т2 наматывается на магнитопроводе Ш16 с толщиной набора 16 мм. Обмотка I содержит 140 витков провода марки ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм. У II- всего 70 витков ПЭВ-2 0,1 мм, а у III и IV – по 90 витков ПЭВ-2 0,5 мм.

Рис.2. Самодельное сварочный трансформатор в сборе:

1 – трансформатор, 2 – радиатор (2 шт.), 3 – тиристор (2 шт.

), 4 – пластина верхняя, 5 – брусок, 6 – ручка для переноски, 7 – панель блока регулировки, 8 – потенциометр R-12, 9 – болт М12 с гайкой (2 шт.

, для крепления сварочного кабеля), 10 – болт М12 стяжной с гайкой и шайбами, 11 – пластина нижняя, 12 – скоба крепления сетевого кабеля, 13 – кабель сетевой.

Резисторы R1…R9 – типа МЛТ-0,5. В качестве R10 и R11 как нельзя лучше подойдут МЛТ-2, а для R12 – СП2-6А. Конденсаторы С1 и С3 целесообразнее использовать типа К50-6. А что касается С2 и С4, то здесь предпочтительнее К73. Тиристоры VS1 и VS2 – ТЛ-200 или им подобные. Устанавливаются на теплоотводах с общей поверхностью 1000 мм3 каждый.

Для этого выходы 4-5 и 6-7 нагружают резисторами сопротивлением по 50 Ом и мощностью 0,5 Вт. Подсоединив прибор сначала к одному выходу, а затем – к другому, убеждаются, что перемещением движка резистора R12 изменяется скважность импульсов.При отсутствии осциллографа работоспособность блока можно проверить и с помощью вольтметра переменного тока.

Причём не подключая обмотку III При правильной работе блока с изменением сопротивления резистора R12 напряжение в точках 9-10 должно плавно меняться от 0 до 60 В.Возможный вариант конструкции «сварочника» представлен на иллюстрации. Трансформатор Т1 закреплён, как это хорошо видно, на круглом 400-мм основании из 10-мм текстолита или 15-мм фанеры.

Причём под него следует подложить два бруска из твёрдого дерева сечением 30×30 мм и длиной 350 мм – для надлежащей циркуляции воздуха, улучшения охлаждения. К основанию трансформатор крепится при помощи стяжного болта М12 соответствующей длины и такой же, как и снизу, пластины. Сверху на радиаторах размещаются тиристоры.

Ручки для переноски трансформатора изготавливаются из стальной трубы диаметром 0,5 дюйма. На них крепятся две текстолитовые пластины толщиной 5 мм. Одна из них служит для установки блока регулировки тока, потенциометра R12, а также подсоединяемого на болтах М12 сварочного кабеля. На второй пластине закреплены две скобы для намотки сетевого кабеля после окончания работы.

Здесь же можно установить и автоматический выключатель, рассчитанный на ток не менее 25 А.Впрочем, конструкция сварочного агрегата может быть и другой. Его, например, легко разместить в «целостном» корпусе (предусмотрев, соответственно, специальные вентиляционные отверстия или даже малогабаритный вентилятор для обдува).

Однако как бы при этом не ухудшился тепловой режим! Ведь даже в конструкции «свободно продуваемого» трансформатора, которая изображена на рисунке, приходится после каждого часа работы предусматривать 10-минутный перерыв.Сварку производят электродами марки Э-5РА УОНИ-13/55-2,5 УД-1. Диаметр, как уже указывалось,- от 2 до 5 мм.

М. Терлецкий, г. Санкт-Петербург,
МК 03 1996Сварочный трансформатор с постоянным давлениемСварочный полуавтомат своими руками

Источник: https://www.freeseller.ru/2888-svarochnyjj-apparat-s-jelektronnojj-regulirovkojj.html

Своими руками сварочный инвертор на тиристорах: инструкция по сборке

Как сделать сварочный инвертор на тиристорах своими руками?

Сварочный инвертор – это достаточно популярный аппарат, который является необходимым и в домашнем хозяйстве, и на промышленном предприятии. Это не удивительно, ведь те источники питания, которыми пользовались раньше (преобразователи, трансформаторы, выпрямители), обладали многими недостатками.

Среди них можно назвать массу и габариты, большую энергоемкость, но маленький диапазон регулирования режима сварки и низкую частоту преобразования. Сделав своими руками сварочный инвертор на тиристорах, вы получите мощный блок питания для необходимых работ.

Также это поможет существенно сэкономить вам средства, хотя все равно потребует определенных трудовых и материальных затрат.

Схема тиристорного сварочног инвертора с частотой до 1000гц.

Сварочный инвертор: особенности и функции аппарата

Работа инвертора заключается в том, чтобы преобразовывать переменный сетевой ток в его постоянный высокочастотный аналог.

Это происходит в несколько этапов. К выпрямительному блоку из сети идет ток. Там, после трансформации, напряжение из переменного становится постоянным.

А инвертор производит обратное преобразование, то есть поступающее постоянное напряжение снова становится переменным, но с уже более высокой частотой.

После этого напряжение понижается трансформатором, через выходной выпрямитель происходит модификация этого параметра в высокочастотное постоянное напряжение.

Конструкция сварочного инвертора и его особенности

Благодаря тому что в конструкции аппарата отсутствуют тяжелые детали, он является очень компактным и легким. В нее входят следующие составляющие:

Устройство простого инвертора с перекрестными связями.

• инвертор;
• сетевой и выходной выпрямители;
• дроссель;
• высокочастотный трансформатор.

Даже начинающие сварщики могут работать с такими аппаратами. Их применяют как в быту, так и в строительной сфере или в автосервисах.

Благодаря тому что присутствует регулировка рабочих режимов, варить можно и тонкие, и толстые металлы.

А повышенные условия горения дуги и формирования сварного шва дают вам возможность варить сварочными инверторами любые сплавы, черные и цветные металлы, используя все возможные технологии их сварки.

Преимущества использования инвертора

В области сварного оборудования такие аппараты пользуются особым спросом из-за множества своих преимуществ и достоинств. Сделав инвертор своими руками, вы получите:

Устройство сварочного инвертора .

• возможность варить сложные цветные металлы и конструкционные стали;
• защиту от перегревов, колебаний сетевого напряжения, перегрузов по току;
• высокую стабильность сварного тока даже при том, что напряжение может колебаться в сети;
• качественно сформированный шов;
• при сварке практически не будет разбрызгивания;
• горение дуги будет стабилизированным в заданном ключе, даже если наблюдается внешнее неблагоприятное воздействие;
• многие другие полезные в работе функции.

Схемы инвертора своими руками

Взяв за основу то, как строится схема и как управляется сам процесс инверторного преобразования, выделяют несколько видов аппаратов, которые являются самыми распространенными в использовании.

Варианты полного моста и полумоста относятся к двум двухтактным схемам, а «косой» мост – к однотактной. Схема полного моста, которую называют двухтактной, работает с двухполярными импульсами.

Они подаются на ключевые транзисторы (которые являются парными), а те запирают и открывают электрическую цепь.

Схема инвертора “косой” мост.

На каждый из них подается половина входного напряжения сети. Мощность инвертора, в сравнении по току с полным мостом, составляет половину значения. Подобная схема имеет свои преимущества в маломощных устройствах.

К тому же можно использовать группу транзисторов, а не один очень мощный.

Последний вариант – «косой» мост. Это инверторы, которые работают по однотактному принципу. Тут вы будете иметь дело с однополярными импульсами. Одновременное открытие транзисторных ключей исключит возможность короткого замыкания. Но среди недостатков этой схемы выделяют подмагничивание магнитопровода трансформатора.

Посмотрите на одну из стандартных схем инвертора. Это конструкция по проекту Ю.Негуляева. Чтобы собрать такой аппарат в домашних условиях, потребуется ваше желание, готовность к работе и необходимая элементная база, которую вы сможете либо найти на радиорынке, либо выпаять из старой бытовой техники.

Инструкция по сборке аппарата

Стандартная схема инвертора по проекту Ю.Негуляева

Возьмите 6-миллиметровую плиту из дюралюминия. Присоедините к ней все отдающие тепло проводники и провода. Учтите, что здесь провод не нужно опоясывать термоизолирующим материалом. Используя старую схему (к примеру, компьютера), вам не придется отдельно искать транзисторы и тиристоры.

Далее подготовьте специальный высокомощный вентилятор (вы можете воспользоваться даже автомобильным радиатором). Он будет обдувать все, включая резонансный дроссель. Не забудьте прижать последний к вашей основе с помощью прокладочного уплотнителя.

Для изготовления самого дроссельного прибора возьмите шесть медных сердечников. Их можно найти на рынке или сделать самому из деталей ненужного старого телевизора. Прижмите диоды к основанию схемы, а потом присоедините к ним стабилизаторы напряжения и изоляционные уплотнители.

Ставя трансформатор, заизолируйте проводниковые пучки с помощью изоленты или фторопластовой полосы. Разведите проводники в разные стороны, чтобы они не контачили и не вызывали сбоев в работе. На полевом транзисторе понадобится провести монтаж силового поля, чтобы продлить работоспособность вашего инвертора.

Для этого возьмите медный провод 2-миллиметрового сечения. Залужив его, обмотайте в несколько слоев обычной ниткой. Так вы защитите ваш проводник от разных повреждений и при пайке, и при сварке. Чтобы закрепить монтаж, используйте изолирующие пяточки. Так вы еще и перенесете на них нагрузку с транзисторов.

Дюралюминиевые пластины послужат в качестве своеобразных прокладок для того, чтобы прижать к радиатору транзисторы и тиристоры. Вы можете прикрепить их с помощью небольших винтов.

Не забудьте и о настройке сварочного инвертора для того, чтобы аппарат функционировал исправно.

http://moyasvarka.ru

Источник: http://legkoe-delo.ru/remont-doma/raznoe/30935-svoimi-rukami-svarochnyj-invertor-na-tiristorakh-instruktsiya-po-sborke

Способы регулировки сварочного тока

Качество сварного шва в значительной мере зависит от характеристик электрической дуги. Для каждой толщины металла, в зависимости от его вида требуется определенной силы сварочный ток.

Кроме этого, важна вольтамперная характеристика аппарата для сварки, от этого зависит качество электрической дуги. Для резки металла тоже требуются свои значения электротока. То есть любой сварочный аппарат должен обладать регулятором, управляющим мощностью сварки.

Способы регулирования

Управлять током можно по-разному. Основные способы регулирования такие:

• введение резистивной или индуктивной нагрузки во вторичную обмотку сварочного аппарата;
• изменение количества витков во вторичной обмотке;
• изменение магнитного потока аппарата для сварки;
• использование полупроводниковых приборов.

Схематических реализаций этих способов множество. При изготовлении аппарата для сварки своими руками каждый может выбрать себе регулятор по вкусу и возможностям.

Резистор или индуктивность

Регулировка сварочного тока с использованием сопротивления или катушки индуктивности является самой простой и надежной. К держателю сварочных электродов последовательно подключают мощный резистор или дроссель. За счет этого меняется активное или индуктивное сопротивление нагрузки, что приводит к падению напряжения и изменению сварочного тока.

Регуляторы в виде резисторов применяют для улучшения вольтамперной характеристики сварочного аппарата. Используется набор мощных проволочных сопротивлений или один резистор, выполненный из толстой нихромовой проволоки в виде спирали.

Для изменения сопротивления специальным зажимом их подключают к определенному витку провода. Резистор выполняется в виде спирали для уменьшения габаритов и удобства использования. Номинал резистора не должен превышать 1 Ом.

Для смягчения режима сваривания и соответственно получения качественного шва применяют регулятор в виде дросселя, который включается последовательно с держаком в выходной цепи аппарата.

Дополнительная индуктивность вызывает сдвиг фаз между выходным током и напряжением. При нулевых или близких к нему значениях переменного тока напряжение имеет максимальную амплитуду и наоборот. Это позволяет поддерживать стабильную дугу и обеспечивает надежное ее зажигание.

Дроссель можно изготовить из старого трансформатор. Используется только его магнитопровод, все обмотки удаляются. Вместо них наматывают 25-40 витков толстого медного провода.

Данный регулятор был широко распространен при использовании трансформаторных аппаратов переменного тока благодаря своей простоте и наличию комплектующих. Недостатками дроссельного регулятора сварочного тока являются небольшой диапазон управления.

Изменение количества витков

При этом методе регулировка характеристик дуги осуществляется благодаря изменению коэффициента трансформации. Коэффициент трансформации позволяют изменить дополнительные отводы из вторичной катушки. Переключаясь с одного отвода на другой можно менять напряжение в выходной цепи аппарата, что приводит к изменению мощности дуги.

Регулятор должен выдерживать большой сварочный ток. Недостатком является трудность нахождения коммутатора с такими характеристиками, небольшой диапазон регулировок и дискретность коэффициента трансформации.

Изменение магнитного потока

Данный способ управления используется в трансформаторных аппаратах сварки. Изменяя магнитный поток, меняют коэффициент полезного действия трансформатора, это в свою очередь меняет величину сварочного тока.

Регулятор работает за счет изменения зазора магнитопровода, введения магнитного шунта или подвижности обмоток. Изменяя расстояние между обмотками, меняют магнитный поток, что соответственно сказывается на параметрах электрической дуги.

На старых сварочных аппаратах на крышке находилась рукоятка. При ее вращении вторичная обмотка поднималась или опускалась за счет червячной передачи. Этот способ практически изжил себя, он использовался до распространения полупроводников.

Полупроводниковые приборы

Создание мощных полупроводниковых приборов, способных работать с большими токами и напряжениями, позволило разработать сварочные аппараты нового типа.

Они стали способны менять не только сопротивление вторичной цепи и фазы, но и изменять частоту тока, его форму, что также влияет на характеристики сварочной дуги. В традиционном трансформаторном сварочном аппарате используется регулятор сварочного тока на базе тиристорной схемы.

Регулировка в инверторах

Сварочные инверторы – это самые современные аппараты для электродуговой сварки. Использование мощных полупроводниковых выпрямителей на входе устройства и последующей трансформации переменного тока в постоянный, а затем в переменный высокой частоты позволил создать устройства компактные и мощные одновременно.

В инверторных аппаратах основным регулятором является изменение частоты задающего генератора. При одном и том же размере трансформатора мощность преобразования напрямую зависит от частоты входного напряжения.

Чем меньше частота, тем меньшая мощность передается на вторичную обмотку. Ручка регулировочного резистора выводится на лицевую панель инвертора. При ее вращении изменяются характеристики задающего генератора, что приводит к изменению режима переключения силовых транзисторов. В итоге получается требуемый сварочный ток.

Кроме внешних регуляторов в блоке управления инвертором предусмотрены еще много различных управляющих элементов и защит, обеспечивающих стабильную дугу и безопасную работу. Для начинающего сварщика лучшим выбором будет инверторный аппарат для сварки.

Применение тиристорной и симисторной схемы

После создания мощных тиристоров и симисторов их стали использовать в регуляторах силы выходного тока в сварочных аппаратах. Они могут устанавливаться в первичной обмотке трансформатора или во вторичной. Суть их работы заключается в следующем.

На управляющий контакт тиристора со схемы регулятора поступает сигнал, открывающий полупроводник. Длительность сигнала может изменяться в больших пределах, от 0 до длительности полупериода тока протекающего через тиристор.

Управляющий сигнал синхронизирован с регулируемым током. Изменение длительности сигнала вызывает обрезание начала каждого полупериода синусоиды сварочного тока. Увеличивается скважность, в результате средний ток уменьшается. Трансформаторы очень чувствительны к такому управлению.

Такой регулятор имеет существенный недостаток. Время нулевых значений увеличивается, что приводит к неравномерности дуги и ее несанкционированному гашению.

Для уменьшения негативного эффекта дополнительно приходится вводить дроссели, которые вызывают фазовый сдвиг между током и напряжением. В современных аппаратах данный метод практически не используются.

Источник: https://svaring.com/welding/prinadlezhnosti/reguljator-svarochnogo-toka

Сварка своими руками

Cегодня поговорим о сварочных аппаратах. Кто-то уже практикуется и занимается сваркой вовсю, а кто-то еще только собирает деньги, чтобы ее приобрести.

Хотя есть еще один вариант – собрать сварку своими руками. Что нужно для элементарного сварочника: как минимум трансформатор.

Задача состоит в том, чтобы подать напряжение на первичную обмотку и получить на вторичной многократно увеличенный ток и меньшее напряжение.

Рассмотрим схему простого сварочного аппарата постоянного тока. Рис.1.

Рис.1

• конденсатор (на любителя) подключен параллельно с дугой. Так делать не следует, потому что конденсатор накапливает энергию и в процессе поджига дуги, она будет «клацать». Если в схему ввести резистор на 10 W сопротивлением 1-2 Ом, это позволит уменьшить ток зарядки/разрядки. В результате и конденсатор останется цел и электрод залипать не будет.

Какие бывают трансформаторы для сварочных аппаратов:

• Можно взять тор. Такой вот «бублик» как показано на фото. КПД у него 100%, габариты небольшие, на первый взгляд одни плюсы, но не все так просто. Тороид мотать сложнее, чем Ш-образный трансформатор, который имеет всего одну катушку, на которую мотаются все обмотки. Или двухкатушечный трансформатор, который правда имеет КПД поменьше.

Итак, допустим, Вы собрали трансформатор и получили 50В на его выходе (см рис.1), подсоединили диодный мост, дроссель, конденсатор и т.д. по схеме. «Чиркаем» электродом, зажигаем дугу – и получаем ток 150 … 200А.

И хорошо, скажете Вы, но не так все просто! Берет-то наш трансформатор из розетки слишком много… Например, при токе 100А на вторичной обмотке мы будем тянуть 5кВт (≈25А) из домашней розетки.

50В на выходе мы получили переменного тока, чтобы его выпрямить, подключается диодный мост, который срезает отрицательную кривую тока и перебрасывает его в положительную систему ординат без потери мощности.

Дроссель служит для подавления пульсаций (сглаживания «рывков» тока). Он накапливает энергию и делает ток более «постоянным», соответственно дуга будет гореть более плавно, без рывков. Он накапливает энергию и превращает ток в более «постоянный», что позволит дуге гореть более плавно, без рывков.

У данного дросселя, кроме R индукции есть активное сопротивление, благодаря чему наблюдается некоторое падение напряжения. «На холостом ходу» конденсатор заряжается «на корень из двух»: если на вторичной обмотке 50В, на конденсаторе будет около 70в.

В сварке он не участвует, но зато облегчает поджиг дуги, тем более если попался ржавый металл, который нужно «пробить».

 Для того, чтобы потери были меньше, и соседи не ругались, нужно уменьшить потребление. Как этого добиться?

   При жесткой ВАХ наматывается первичная обмотка как это показано на рис.2. (две половинки образуют полную обмотку 220В.) Сверху на нее наматывается вторичная и соединяется с предыдущей параллельно или последовательно.

Рис.2

Либо мы наматываем обмотки тонким проводом и соединяем их параллельно, но с большим числом витков, либо толстым проводом и соединяем последовательно. (Рис.3).По сути, получаем одно и тоже в обоих случаях: жесткую ВАХ, когда на одной катушке у нас намотана половинка первички и половинка вторички. Для сварочного аппарата такой транс НЕ ГОДИТСЯ!

Рис.3

Можно установить дроссель на выходе, но это как «костыль».

Лучше возьмите двухкатушечный трансформатор. Чем больше расстояние между его обмотками (насколько они сильно разнесены), тем меньше получаемый ток. Но можно пойти еще на одну «хитрость»: накрутить часть вторичной обмотки поверх первичной – за счет этого снизятся потери и увеличится ток на выходе.

Понятно, что потери на катушках будут разными и один участок будет жестко связан по напряжению, а 2-й получится «плавающий». По этому принципу можно построить регулировку сварного тока. Накручивается первичная обмотка как есть, потом вторичная 60-65%, а остаток ее доматывается на «первичку». Такой аппарат имеет пологопадающую ВАХ.

Чем она хороша. Так как варить Вы будете не самим трансформатором, а подключив к нему выпрямитель и дроссель, нужно компенсировать потери.

Если характеристика крутопадающая то, например, со 100А на выходе получится 60А, если пологопадающая – потери компенсируются (можно выбирать из более широкого ассортимента электродов, использовать прямую и обратную полярность).

Дроссель можно накрутить практически на любом подходящем магнитопроводе, главное чтобы у него была площадь поперечного сечения не менее 10 кв. см. Если взять 20 кв. см – это будет даже лучше имеди мотать нужно будет меньше. Нужно так же выполнить следующее условие: сердечник не должен быть полностью замкнутым.

Величиной зазора дросселя определяется его индуктивность. С малым зазором он хорошо будет работать на малых токах, если увеличивать – получится легкая сварка на больших токах. Поэтому нужно искать компромисс.

Рассмотрим еще несколько схем для «пытливых умов»

Рис.4

На рис.4 используется трансформатор с жесткой характеристикой. Выходное напряжение у него 36В. Здесь устанавливается конденсатор, который увеличивает напряжение до 45В и позволяет зажечь дугу. В обязательном порядке должен стоять резистор. На схеме не показан дроссель, но поставить его нужно в любом случае, потому что с ним варить гораздо приятней и удобней.

На рис. 5 показана схема продвинутого сварАппа. Здесь используется свойство резонанса. То есть получаем «LC-контур»: индуктивность вторичной обмотки и емкость последовательно включенных конденсаторов. А замыкается это все на дуге. Получается трансформатор относительно малых габаритов и высокая мощность.

Рис.6

Зверя этого собрать – задача интересная, но очень затратная! Конденсаторы С1-С20 дорогие. Если поставить какой-нибудь шлак, такой как Chang  он вылетит сразу же, а хороший кондер типа JAMICON или JAVA — стоят денег. Обращайте внимание на наличие жестких выводов.

Если на вторичной обмотке трансформатора напряжение будет, допустим 30-40В, то нужно брать кондеры по схеме на U в 1,5 -2 раза больше. Если не соблюдать это условие конденсаторы пробъет и они сгорят.

Есть схема тиристорного регулятора (Рис. 7), у него наматывается первичная обмотка, вторичная и обмотка управления. Так же используется по паре мощных тиристоров и диодов. Обмотка III рассчитана на U от 30В до 40В, ток около 1 А.

Рис.7 Щелкните по картинке , чтобы открыть

Резистор R1 предназначен подстройки сварочного тока, т.е. если нужно задать минимальный диапазон. R2 работает как основной (тоесть R1 можно убрать).

R3 ограничивает ток управления тиристорами.

Стабилитрон V06 можно ставить как отечественного, так и импортного производства.

Вместо тиристора КУ101 можно брать 202-й, начинающийся практически с любой буквы.

Диоды КД209 можно заменить на любые на ток до 1 А

Управление углом открытия тиристора регулируется мощность: чем меньше он открыт, тем меньше ток на выходе.

Источник: http://svarka-master.ru/svarka-svoimi-rukami/