Сварочный аппарат своими руками: пошаговая схема сборки аппарата для сварки металла из подручных материалов (фото + расчёты)

Виды сварочных аппаратов

Чтобы сделать сварочный аппарат своими руками, необходимо вникнуть в суть вопроса и выбрать одну схему для реализации задуманного, после чего приступать к закупке составляющих.

В зависимости от некоторых параметров принято различать такие типы агрегатов как:

1. На переменном токе.
2. На постоянном токе.
3. Трехфазные.
4. Инверторные.

Первый приведенный в списке вид считается самым простым, при желании создать второй вариант устройства нужно внедрить в конструкцию специальный блок и сглаживающий фильтр.

Трехфазные модели можно встретить в промышленности, для домашнего использования подобные агрегаты выбирать нерационально.

Совет! Инверторный тип относится к более сложным аппаратам, без базовых знаний сборки плат и понимания схем за самостоятельное создание профессионалы браться не советуют.

Сварочный выпрямитель — особенности работы и сборки

Для выполнения отдельных видов сварочных работ, например, с нержавейкой, применение переменного тока, выдаваемого трансформатором, не применяется. Для работы с такими металлами необходима подача постоянного напряжения. Кроме того, резка постоянным током уменьшает расход электродов, а при сварке предотвращается разбрызгивание металла.

Для выполнения работ в таких условиях применяют сварочные выпрямители, которые позволяют варить током прямой и обратной полярности. Если есть опыт по монтажу электронных схем, то такое устройство также можно собрать самостоятельно.

Основой сварочного выпрямителя станет тот же понижающий трансформатор. Отличие заключается в наличии выпрямляющей электронной схемы. При желании можно переделать уже описанный сварочный трансформатор или собрать универсальное устройство, которое позволит варить и переменным, и постоянным током.

Простейшая схема электронной части сварочного выпрямителя выглядит так:

Принципиальная схема сварочного выпрямителя

При сборке таких устройств следует учитывать такие особенности конструкции:

• Основная часть устройства — выпрямительный мост из силовых мощных диодов. Они подключаются согласно схеме с обязательным учётом полярности.
• Сглаживание пульсации тока выполняется за счёт фильтра, выполненного на конденсаторе и дроссельной катушке. Обращаем внимание — компоненты должны иметь 2,5 – 3 запас по допустимому напряжению.
• При работе с высокими токами происходит нагревание элементов. Чувствительны к перегреву полупроводниковые диоды. Поэтому их устанавливают на радиаторы, которые позволят увеличить интенсивность отвода тепла.
• При заключении аппарата в корпус становится обязательным применение вентилятора, позволяющего повысить эффективность охлаждения.

Обращаем внимание на соединение отдельных элементов схемы. Учитывая то, что они будут испытывать воздействие большой силы тока, необходимо обеспечить надёжность контакта. Если этого не сделать, то на этих участках будут греться и отгорать провода. Предпочтителен вариант с креплением при помощи площадок с болтом и гайкой.

Дроссель в подобных конструкциях выполняют в виде отдельной выносной катушки индуктивности, которая подключается по мере необходимости. Отметим, что установка выпрямителя не препятствует изменению силы сварочного тока при помощи регулятора положения катушек вторичной обмотки.

Как видите, сложностей в самостоятельной сборке сварочного аппарата нет. Но заниматься такими устройствами стоит только в том случае, если есть опыт в конструировании простых аппаратов, работающих с меньшими токами. В противном случае доверьте сборку специалисту или купите заводской сварочный аппарат.

Сварочный аппарат из микроволновки:

Список материалов и инструментов

При тщательном ознакомлении с конструкцией сварочного аппарата, функционирующего на переменном токе, нужно знать, что подобные образцы имеют показатели первичной обмотки в 220 вольт, а на вторичной оно снижается до 50-60 вольт, после чего идет на электрод, контактирующий с заготовкой.

Прежде чем приступать к сборке оборудования, следует подготовить или приобрести такие элементы:

1. Магнитопровод.
2. Кабель под обмотку катушки.
3. Материалы для изоляции соединений.

Самой универсальной заготовкой специалисты считают заводской трансформатор, некоторые детали отлично подойдут для самостоятельного изготовления простых моделей. Речь идет о магнитопроводе и первичной обмотке, но когда подобных составляющих в наличии нет, то элемент необходимо создать с нуля.

Упрощённая схема расчётов сварочника

На практике расчёты ведут, основываясь на типе и диаметре используемых электродов. Да, существуют более сложные и точные расчётные формулы, но любителями они применяются редко. Для получения устойчивой и производительной дуги необходимо получить ток со следующими показателями:

• Для электродов диаметром 2 мм достаточно 30 – 80 А.
• При увеличении диаметра до 3 мм сила тока должна возрасти до 70 – 130 А.
• Для электродов 4 мм устанавливают показатель 110 – 170 А.
• 5-мм электродами варят при силе тока 150 – 200 А.

Разница значений силы тока обусловлена работой с металлами различной толщины, физическими свойствами.

При самостоятельном изготовлении сварочного аппарата чаще всего приходится довольствоваться магнитопроводом от других устройств, который имеется в наличии. Поэтому простейший расчёт и будет выполняться исходя из этих двух известных характеристик — сечение магнитопровода и требуемая сила тока на вторичной обмотке.

Обратите внимание — для сборки трансформатора предпочтительно применять сердечники стержневого типа. По сравнению с броневыми они обеспечивают большую плотность тока в обмотках, обладают повышенным КПД.

Виды магнитопроводов
Кроме того, имеет значение и расположение обмоток на плечах сердечника. Если разнести первичную и вторичные обмотки по разным стержням, это приведёт к увеличению магнитного рассеивания из-за возросшего воздушного зазора. Поэтому предпочтительной считается схема размещения части обеих обмоток и на одном, и на другом стержне.

В этом случае для определения необходимого количества витков первичной обмотки применяют следующую формулу:

N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2)

где

N1 — расчётное количество витков;

U1 — напряжение сети (200-240В);

Sиз — сечение имеющегося магнитопровода;

I2 — необходимый сварочный ток.

Обратите внимание, что для устройств с разнесёнными обмотками применяют другую формулу:

N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2)

Если предстоит выполнять работы в условиях нестабильного напряжения в сети, есть смысл рассчитать количество витков для основных значений — 180, 190, 200, 220 и 240 В. При намотке провода просто делают отводы на этих значениях, что позволит подобрать стабильный режим работы трансформатора в любых условиях.

Необходимое количество витков вторичной обмотки рассчитывают по следующей упрощённой формуле:

N2 = 0,95 × N1 × U2/U1

где

N1 — расчётное количество витков;

U1 — напряжение сети (200-240В);

U2 — требуемое напряжение холостого хода на вторичной обмотке (50 – 70 В).

Также читайте: Как подключить датчик движения к лампочке

Для первичной обмотки выбирают медный изолированный провод сечением в пределах 5 – 7 кв. мм, его хватит для работы с бытовой однофазной электросетью. При выборе обращают внимание на жаропрочные показатели изоляции, она должна выдерживать значительный нагрев, которого избежать не выйдет.

Вторичную обмотку мотают более толстым проводом, что связано со значительной силой тока, который будет протекать по ней. Оптимальным вариантом станет медная шина сечением не менее 30 кв. мм.

Блок питания от микроволновки

Рассматриваемая схема сварочного аппарата после сборки должна выдавать минимум 4 кВт, если брать за основную деталь элемент от микроволновой печи, который имеет показатели в 1,2 кВт, его будет недостаточно.

Для работы следует выделить два трансформатора, которые впоследствии потребуется соединить между собой.

Подробный алгоритм действий выглядит так:

1. Запитав две детали к сети в 220 вольт, проверяется целостность обмотки.
2. Чтобы снять высоковольтную обмотку, нужно распилить магнитопровод.
3. С цепи убирается катушка.
4. Из медной шины на 10 кв. мм изготавливается сердечник.
5. Под первичную обмотку создается диэлектрическая прокладка.
6. Соединяется катушка и магнитопровод.
7. Все кабеля подключаются в соответствии со схемой.

После установки электрода в держатель можно приступать к проверке работоспособности созданного агрегата, маркировку диаметра более чем 4-5 мм брать не нужно.

Оборудование на постоянном токе

Люди, профессионально занимающиеся ремонтом сварочных аппаратов, могут с уверенностью назвать эту модель более стабильной, если рассматривать характеристики дуги. За процесс передачи напряжения отвечает вспомогательная составляющая, которая известна многим как преобразователь, дополненный сглаживающим элементом.

С таким устройством можно варить не только обычный вид металла, но и чугун или нержавейку, поскольку шов получается максимально ровным и аккуратным.

• Перед началом сборки потребуется закупить мощные диоды или транзисторы в количестве 4 штук, каждый экземпляр должен иметь показатель в 200 А.
• В конструкцию входит конденсатор с емкостью в 15 тыс. мкФ и дроссель, при самостоятельной работе следует руководствоваться специальной схемой.

Важно! В момент функционирования трансформатора могут случаться перегревы, что приведет к быстрому выходу диодов из строя, для предотвращения этого эксцесса конструкцию снабжают приспособлением для отвода тепла.

Диагностика самодельного инвертора и его подготовка к работе

Сделать инверторный сварочный аппарат – это половина дела. Не менее важной задачей является его подготовка к работе, в процессе которой проверяется корректность функционирования всех элементов, а также их настройка.

Первое, что требуется сделать при проверке самодельного сварочного инвертора, – это подать напряжение 15 В на ШИМ-контроллер и один из охлаждающих вентиляторов. Это позволит одновременно проверить работоспособность контроллера и избежать его перегрева в процессе выполнения такой проверки.

После того как конденсаторы аппарата зарядились, к электрическому питанию подключают реле, которое отвечает за замыкание резистора. Если подать на резистор напряжение напрямую, минуя реле, может произойти взрыв. После того как реле сработает, что должно произойти в течение 2–10 секунд после подачи напряжения на ШИМ-контроллер, необходимо проверить, произошло ли замыкание резистора.

Когда реле электронной схемы сработают, на плате ШИМ должны сформироваться прямоугольные импульсы, поступающие к оптронам. Это можно проверить, используя осциллограф. Правильность сборки диодного моста устройства также необходимо проверить, для этого на него подают напряжение 15 В (сила тока при этом не должна превышать 100 мА).

Фазы трансформатора при сборке устройства могли быть неправильно подключены, что может привести к некорректной работе инвертора и возникновению сильных шумов. Чтобы этого не произошло, правильность подключения фаз необходимо проверить, для этого используется двухлучевой осциллограф. Один луч прибора подключается к первичной обмотке, второй – ко вторичной. Фазы импульсов, если обмотки подключены правильно, должны быть одинаковыми.

Правильность изготовления и подключения трансформатора проверяется при помощи осциллографа и подключения к диодному мосту электрических приборов с различным сопротивлением. Ориентируясь на шумы трансформатора и показания осциллографа, делают вывод о том, что необходимо доработать в электронной схеме самодельного инверторного аппарата.

Чтобы проверить, сколько можно непрерывно работать на самодельном инверторе, необходимо начать его тестировать с 10 секунд. Если при работе такой продолжительности радиаторы устройства не нагрелись, можно увеличить период до 20 секунд. Если и такой временной промежуток не сказался негативно на состоянии инвертора, можно увеличить продолжительность работы сварочного аппарата до 1 минуты.

Агрегат с маленькими габаритами

Качественно собранный инверторный сварочный аппарат не менее полезен как на производстве, так и в домашних условиях при ремонте автомобилей или небольших элементов.

Благодаря подобному виду устройства, можно реализовать точечную сварку, что в некоторых ситуациях будет намного удобней, к тому же вес и размеры коробки довольно компактные, ее легко перенести, подвесив на плечо.

Конструкция включает в себя:

1. Диодный выпрямитель.
2. Система для управления.
3. Силовую часть.
4. Диод и дроссель.
5. Кулер для охлаждения.
6. Обратную связь для контроля над параметрами.

При создании модели потребуется намотать силовой трансформатор собственноручно, базой которого будет ферритовое кольцо. Профессионалы советуют для моста приобрести готовую сборку из полупроводниковых элементов, некоторые составляющие найти дома не получится, их зачастую заказывают или покупают в специализированных магазинах.

Устройство считается достаточно сложным, не имея уверенности в собственных силах, подходящих схем и базовых навыков браться за выполнение процесса не следует.

Приступив к реализации задуманного, многие хозяева замечали, что самостоятельное конструирование инверторной модели обходится не дешевле заводской продукции, поэтому рациональнее всего купить готовый агрегат с заданными рабочими параметрами.

Не менее практичными будут видеоинструкции, благодаря им получится намного быстрей разобраться во всех этапах работы над созданием оборудования.

Возможные детали при создании аппарата для сварки

Схема сварочного выпрямителя.

При создании аппарата для сварки своими руками стабильность электродуги достигается постоянством потенциала. Стабильность дуги обеспечивает качество образующихся швов. Постоянство потенциала достигается путем применения высокомощных выпрямителей, выполнение которых осуществляется на диодах, выдерживающих токи до 200 А, таких, например, как В-200.

Эти диоды имеют большие размеры и требуют обязательного использования для организации качественного теплоотведения массивных радиаторов. Это обстоятельство требуется учитывать при изготовлении корпуса конструкции. Лучшим вариантом при создании конструкции будет использование диодного спецмоста. Диоды можно смонтировать параллельно, что позволяет в значительной мере повысить выходной ток.

Собирая своими руками конструкцию, требуется подстраивать все его компоненты. При некачественном подборе или неправильном расчете конструкция может оказывать влияние на качество сварки.

Иногда при соответствующем подборе деталей и комплектующих может получиться по-настоящему уникальный прибор, который имеет мягкое и легкое зажигание электродуги, а сваривание деталей можно осуществлять даже с очень тонкими стенками, при практически полном отсутствии разбрызгивания жидкого металла.

Фото самодельного сварочного аппарата