Самодельный сварочный аппарат постоянного тока своими руками

Для создания самодельного сварочного аппарата постоянного тока потребуется наличие источника электротока высокой мощности, который преобразовывает стандартное напряжение бытовой сети и обеспечивает постоянство величины значения электротока для розжига и поддержания электродуги.

Сварочный аппарат постоянного тока имеет ряд достоинств: мягкое зажигание дуги и возможность соединять тонкостенные детали.

Блок-схема аппарата для проведения сварочных работ

Блок питания устанавливается в корпус из пластической массы или листового метала. Блок питания агрегата оснащается всеми необходимыми для работы компонентами: разъемами, выключателями, клеммами и регуляторами. Корпус агрегата для осуществления сварных работ оборудуется специальными держателями и колесиками для транспортировки.

Главным условием при конструировании агрегата, используемого для сваривания, является понимание принципа работы аппарата и сути самого сварочного процесса. Для того чтобы сконструировать самостоятельно сварочный аппарат, требуется понимать принципы розжига и горения электродуги и основы принципов плавления электрода для сварки.

Порядок подключения элементов сварочного аппарата постоянного тока.

В источник питания высокой мощности входят такие компоненты, как:

выпрямитель;
инверторы;
трансформатор тока и напряжения;
регуляторы, которые способствуют улучшению качественных характеристик образующейся электродуги;
допустройства.

Основным компонентом любого сварочного агрегата является трансформатор. Вспомогательные устройства могут иметь различную схему организации в зависимости от конструкции аппарата.

Особенности сварочного поста

Сварочным постом принято называть рабочее место сварщика. Оно включает в себя все необходимое для полноценного проведения различного рода работ. Пост и все материалы не всегда в обязательном порядке должны находиться в специально подготовленном помещении.

При необходимости сварочное оборудование переносится на открытую местность. Поэтому посты делят на два вида — стационарные и мобильные (передвижные). На рабочем месте будут располагаться сварочные трансформаторы, чтобы осуществлять сварку с переменным током, или же выпрямитель для постоянного напряжения. Сварочные посты зачастую включают в себя:

Рубильник.
Сеть питания.
Электродержатель.
Сварочные кабели.
Источник питания.
Зонд вытяжки.

Кабина поста также должна иметь свои определённые размеры: 1,5 м и не меньше 2 метров в высоту. Внутри она оборудована столом из металла, в верхней части необходимо установить зонд вытяжки. Стол имеет один или больше ящиков для хранения какого-либо инструмента. Никогда не стоит забывать о средствах личной защиты, к ним относится спецодежда, которая должна быть выдана сварщику.

Трансформатор для сварки

Сварочный аппарат постоянного тока в своей конструкции включает в качестве основного элемента трансформатор, обеспечивающий понижение нормального сетевого напряжения с 220 В до 45-80 В.

Схема устройства трансформатора для сварки.

Этот элемент конструкции функционирует в дуговом режиме с максимальной мощностью.

Трансформаторы, используемые в конструкции, должны выдерживать при работе большие значения токов, номинальная сила которых составляет 200 А. Вольтамперные показатели трансформатора должны полностью соответствовать спецтребованиям, которые обеспечивают режимы работы дуговой сварки. Некоторые самодельные трансформаторные сварочные аппараты являются простыми в своей конструкции. В них отсутствуют допустройства регулировки параметров токов. Регулировка технических параметров такого устройства осуществляется несколькими способами:

при помощи узкоспециализированного регулятора;
путем переключения числа витков катушки.

Трансформатор сварочного агрегата состоит из следующих конструктивных элементов:

магнитопровод, изготовленный из пластин трансформаторной стали;
две обмотки — первичная и вторичная, этот компонент трансформатора имеет выводы для подключения устройств регулировки параметров рабочего тока.

Схема обмотки трансформатора.

Трансформатор, используемый в сварочном аппарате, не имеет регулировочных устройств, обеспечивающих регулировку тока и его ограничение на рабочей обмотке. Первичная обмотка сварочного трансформатора оснащается выводами для подключения регулирующих схем и устройств, позволяющих осуществлять настройку сварочного устройства в зависимости от условий эксплуатации и параметров входящего тока.

Основная часть трансформатора — магнитопровод. Чаще всего при конструировании самодельных сварочных аппаратов используются магнитопроводы от списанного двигателя, старого силового трансформатора. Каждая конструкция магнитопровода имеет свои нюансы в конструкции. Основными параметрами, характеризующими магнитопровод, являются следующие:

размер магнитопровода;
количество витков обмоток на магнитопроводе;
уровень напряжения тока на входе и на выходе устройства;
уровень потребляемого тока;
максимальный ток, получаемый на выходе устройства.

Эти основные характеристики определяют пригодность трансформатора для использования в качестве устройства, способствующего формированию дуги, а также приспособления, способствующего образованию качественного сварного шва.

Плюсы и минусы ММА трансформаторов

Такие аппараты и по сей день пользуются большой популярностью, поскольку имеют невысокую стоимость и просты в обращении. Электроэнергия в этом приборе преобразуется силовым трансформатором, работающем на частоте 50 Гц. Электрический ток вначале поступает на неподвижную первичную обмотку, которая представлена изолированным проводом. После того, как образуется магнитный поток, напряжение переходит на вторичную обмотку, которая не имеет изоляции и движется. Возникает магнитное поле. Так как обмотки имеют разное количество витков, появляется возможность получить необходимые показатели напряжения и силы тока: чем больше будет витков во вторичной обмотке, тем выше показатели исходящего тока. Увеличить сварочный ток можно и другим способом – сведя катушки друг к другу.

К преимуществам трансформаторов стоит отнести:

Доступные цены;
Простую конструкцию;
Надежность.

Из недостатков стоит отметить значительный вес большинства трансформаторных моделей, высокий уровень шума, относительно невысокий КПД – не более 80%. Кроме того, трансформаторы потребляют много электроэнергии, поэтому их не рекомендуется подключать к стационарной электросети.

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.

Принципиальная схема самодельного сварочного агрегата

Можно изготовить самодельный сварочный аппарат на основе транзисторного или тиристорного управления. Более надежными являются тиристоры. Эти элементы конструкции управления способны выдерживать замыкание на выходе и достаточно быстро способны выходить из этого состояния. Эти компоненты системы управления не требуют монтажа мощных радиаторов охлаждения. Это связано с тем, что конструктивные элементы имеют низкое тепловыделение.

Принципиальная схема самодельного аппарата для сварки.

Система управления, созданная на транзисторах, способна значительно быстрее выйти из рабочего состояния, так как транзисторы существенно быстрее перегорают при возникновении перегрузок и являются более капризными в эксплуатации. Схема, созданная на основе тиристоров, отличается простотой и высокой надежностью.

Блок управления, основанный на этих элементах, обладает следующими преимуществами:

плавная регулировка;
наличие постоянного тока.

При осуществлении сваривания стали толщиной 3 мм потребляемый ток около 10 А. Ток сваривания подается путем нажатия специального рычага на вилке, которая удерживает электрод.

Такая конструкция позволяет повысить безопасность в процессе осуществления работ, работать с высоким напряжением, которое обеспечивает стабильность горения дуги. В случае использования в работе обратной полярности имеется возможность проведения сварочных работ с очень тонким листовым металлом.

Зачем нужны выпрямители

Сварочный аппарат для дома может не изменять частоту электрического тока, а обеспечивать стабильное горение дуги иным образом. При использовании выпрямителя ток сначала поступает в трансформатор, где происходит рост силы тока и снижение напряжения. Затем напряжение подается на полупроводник, в качестве которого выступают кремниевые или селеновые диоды. Полученный постоянный ток подается на электроды.

Рейтинг лучших сварочных приборов трудно представить без аппаратов выпрямительного типа, поскольку они:

Гарантируют стабильную дугу;
Минимизируют разбрызгивание металла во время работы;
Позволяют экономить расходные материалы;
Формируют аккуратный шов, имеющий мелкий рисунок;
Превосходно подходит для соединения легированных и цветных металлов.

Выбор сварочного аппарата –выпрямителя нецелесообразен, если:

Вас интересуют бюджетные модели,
Нет возможности транспортировать прибор,
Нет возможности осматривать прибор перед каждым использованием на предмет качества изоляции, чистоты и надежности закрепления клемм.

Конструкция аппарата для сваривания

Устройство самодельной сварки.

Выпрямитель устройства представляет собой своеобразную этажерку, изготовленную из алюминиевых пластин, которая стягивается шпильками. Каждая пара диодов, входящих в конструкцию выпрямителя, зажимается между пластинами толщиной в 1 мм и размерами 44 х42 мм.

Транзистор, конденсаторы, тиристоры, стабилитроны, диоды и резисторы монтируются на стеклотекстолитовой плате.

В конструкцию сварочного агрегата входят следующие элементы:

переключатель пакетный, рассчитанный на 16 и более ампер;
вентилятор;
диоды, рассчитанные на работу при токе в 16 и более ампер;
конденсаторы, рассчитанные на работу при напряжении 400 и более вольт;
конденсаторы, рассчитанные на работу при напряжении 1000 и более вольт;
тиристоры КУ221 А, устанавливаемые для их охлаждения на радиатор;
диоды КД13А или КД2997А, монтируемые на радиаторах с тиристорами;
резисторы марки С5-16 или более мощные;
винты, шайбы необходимые для сборки аппарата;
пластины алюминия.

Читать также: Полная разборка шуруповерта блэк деккер
Для проведения монтажных работ потребуются следующие инструменты:

паяльник;
плоскогубцы;
отвертка, нож, ножовка;
молоток;
дрель.

Сварочный агрегат, изготовленный с помощью этих элементов можно использовать для проведения сварочных работ в домашнем хозяйстве. Он с легкостью осуществляет сваривание большинства металлических изделий.

Если у вас есть необходимость выполнения каких-нибудь несложных сварочных работ для бытовых нужд, вовсе не обязательно приобретать дорогостоящий заводской агрегат. Ведь если знать некоторые тонкости, можно без труда собрать сварочный аппарат своими руками, о чем и пойдет речь ниже.

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:

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.
Трансформаторы — такие установки, в особенности полуавтоматического типа, очень распространены среди тех, кто делает сварочное оборудование самостоятельно. Питаются от сети в 220 или 380 В.
Инверторы — такие установки просты в применении и идеально подходят для дома, конструкция компактная и мало весит, но электронная схема достаточно сложна.
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:

Начинаем с намотки трансформатора и действуем в такой последовательности:

Возьмите ферритовый сердечник.
Выполните первую обмотку (100 витков посредством провода ПЭВ 0,3 мм).
Вторая обмотка — 15 витков, проводом с сечением 1 мм).
Третья обмотка — 15 витков проводом ПЭВ 0,2 мм.
Четвертая и пятая — соответственно по 20 витков проводами с сечением 0, 35 мм.
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.

Лучшие сварочные аппараты для ручной дуговой сварки ММА

Рассмотрев ключевые характеристики, Вам будет легче подобрать аппарат для предстоящих задач. Далее представляем рейтинг лучших моделей, получивших наибольшее количество положительных отзывов покупателей. Возможно, среди них Вы найдете тот, который подходит по параметрам для ваших нужд.

Лучшие сварочные аппараты ММА на 140-200 А

Трансформаторы и инверторы на 140-200 А — это бытовые модели, которые используются на даче, во дворе частного дома, в гараже. Они подойдут для небольшой частной мастерской. Бытовыми они называются из-за подключения к сети 220 V и возможности сваривать только тонкое железо до 4-5 мм в сечении. Вот рейтинг лучших моделей в этой категории.

РЕСАНТА САИ-140

Сварочный аппарат от отечественного производителя. Диапазон силы тока составляет 10-140 А. Есть поворотный регулятор с нарисованной шкалой. Два индикатора на корпусе сообщают о подключении к сети и перегреве. Кожух у инвертора полностью из стали, что защищает внутренние детали от ударов. Холостой ход 75 В облегчает розжиг электрода. На максимальном токе ПВ допустим 70%. Корпус обладает степенью защиты IP21. Широкий плечевой ремень упрощает транспортировку и работу на высоте. Это вполне возможно, поскольку вес инвертора составляет 4.3 кг.

Смотрите видео о товаре

+ Плюсы РЕСАНТА САИ-140

Полностью металлический корпус.
Удобный плечевой ремень.
Есть две дополнительные функции («Антиприлипание» и «Горячий старт»).
Легкий розжиг электрода.
Весит 4.3 кг.
Можно варить от бензогенератора, мощностью 3 кВт.

— Минусы РЕСАНТА САИ-140

Нет дисплея.
Можно варить максиму электродом 3 мм в диаметре.
Хлипкий зажим массы и держатель.
Короткие кабеля в наборе.

Вывод. Это один из самых дешевых инверторов для ручной сварки ММА. Его стоимость объясняется простой комплектацией и максимальной силой сварочного тока 140 ампер. Агрегат примечателен возможностью сварки при пониженном напряжении 140 В. Если Ваша линия электропередачи слабая, то это оптимальный вариант.

PATRIOT Max Welder DC-200

Второе место рейтинга отведено американскому бренду, выпускаемому в Китае. Инвертор имеет силу тока 10-200 А и напряжение холостого хода 75 V. Для настройки сварочного тока предусмотрено колесо и нарисованная шкала. Фронтальная панель оснащена двумя индикаторами, сообщающими о наличие подключения и перегреве. Переносится аппарат за широкий ремень, что не сложно сделать при весе 4.5 кг. Держатель из комплекта оснащен многопозиционными медными пластинами для зажима электрода под различным углами.

Смотрите видео о товаре

+ Плюсы PATRIOT Max Welder DC-200

Вес агрегата составляет 4.5 кг.
Сварочный провод с сечением 25 мм².
Компактные габариты 300х120х190 мм.
Легкий розжиг электрода.
Сразу три дополнительные функции.
Работает очень тихо.

— Минусы PATRIOT Max Welder DC-200

Продается без кейса.
Короткие провода по 1.8 м.
Без экрана для визуального контроля настроек.
Передняя и задняя стенки корпуса из пластика.
Хлипкий держатель.
«Крокодил» массы имеет небольшую площадь соприкосновения и греется.

Вывод. Это один из лучших аппаратов бытового класса в сочетании цены и производительности. Он подходит для ручной сварки электродами, диаметром до 5 мм. Не каждая модель на такое способна. Повышенная мощность разрешает использовать инвертор для сварки петель ворот, каркасов под теплицу, беседки. Еще им получится резать электросваркой уголок, что не требует наличия дополнительных инструментов (болгарки, ножовки).

Сварочный трансформатор своими руками

Сборка трансформаторного варианта будет от предыдущей несколько отличаться. Этот агрегат работает на переменном токе, но для сварки постоянным током нужно собрать к нему простую приставку .

Для работы вам потребуется трансформаторное железо для сердечника, а также несколько десятков метров толстого провода или толстой медной шины. Все это можно найти в пункте приема металлов. Сердечник лучше всего делать П-образным, тороидальным либо круглым. Многие также берут статор от старого электромотора.

Инструкция сборки П-образного сердечника выглядит таким образом:

Возьмите трансформаторное железо сечением от 30 до 55 с м 2 . Если показатель будет больше, аппарат получится слишком тяжелым. А если сечение будет меньше 30, прибор не сможет корректно работать.
Возьмите медный обмоточный провод сечением около 5 мм 2 , оснащенный термостойкой изоляцией из стеклоткани или хлопка. Изоляция важна, поскольку во время работы обмотка может нагреться до 100 градусов и выше. У обмоточного провода сечение квадратное или прямоугольное сечение. Однако такой вариант отыскать сложно. Подойдет и обычный с аналогичным сечением, но только вам нужно будет снять с него изоляцию, обмотать стеклотканью и тщательно пропитать электротехническим лаком, после чего высушить. В первичной обмотке 200 витков.
Вторичная обмотка потребует порядка 50 витков. Провод обрезать не нужно. Включите в сеть первичную обмотку, а на проводах вторичной отыщите место, где напряжение составляет около 60 В. Для поиска такой точки отматывайте или наматывайте дополнительные витки. Провод может быть алюминиевым, но сечение должно быть больше, чем для первичной обмотки, в 1,7 раза.
Готовый трансформатор установите в корпус.
Чтобы вывести вторичную обмотку, потребуются медные клеммы. Возьмите трубку диаметром 10 мм и длиной около 4 см. Расклепайте ее конец и просверлите отверстие с диаметром в 10 мм, а в другой конец вставьте конец провода, предварительно очищенный от изоляции. Далее, обожмите его легкими ударами молотка. Чтобы усилить контакт провода с трубкой-клеммой, нанесите керном на нее насечки. Самодельные клеммы прикрутите к корпусу гайками и болтами. Детали лучше всего использовать медные. Наматывая вторичную обмотку желательно делать отводы через каждые 5−10 витков, они позволят менять ступенчато напряжение на электроде;
Для изготовления электродержателя возьмите трубу с диаметром около 20 мм и длиной порядка 20 см. На концах примерно в 4 см от торцевой части выпилите выемки до половины диаметра. В выемку вставьте электрод и прижмите пружиной на основе приваренного куста проволоки из стали с диаметром 5 мм. Ко второму кону прикрепите такой же провод, который использовался для вторичной обмотки, с помощью гайки и винта. Наденьте на держатель резиновую трубку с подходящим внутренним диаметром.

Читать также: Смесь алюминия и железа

Готовый аппарат к сети лучше всего подключать с помощью проводов с сечением от 1,5 с м 2 и более, а также рубильника. Ток в первичной обмотке обычно не превышает показатель в 25 А, а во вторичной колеблется в пределах 6—120 А. Во время работы с электродами диаметром 3 мм через каждые 10−15 делайте остановки, чтобы трансформатор остыл. Если электроды более тонкие, это не нужно. Более частые перерывы нужны, если вы работаете в режиме резки.

Мини-сварка своими руками

Чтобы самостоятельно собрать миниатюрный аппарат для сварки, вам потребуется всего лишь несколько часов и такие материалы:

стержень графитовый из старой батарейки;
бокорезы или пассатижи;
нож;
сухая тряпка;
наждачная бумага;
перчатки;
20 см проволоки диаметром 5 мм из алюминия или меди;
6 см проволоки ПЭВ 0,5 из меди;
изолента;
провод многожильный;
любой металлический зажим;
трансформатор от блока питания микроволновки с выпрямителем, или старого телевизора или приемника.

Сначала аккуратно разберите старую батарейку и извлеките из нее графитовый стержень. На конце его заострите шкуркой и протрите сухой тряпкой. Кусок толстой проволоки на4−5 см от конца очистите от изоляции и с помощью пассатижей или бокорезов загните петлю. В нее вставьте угольный электрод.

Уберите вторичную обмотку с трансформатора и на ее место намотайте толстую проволоку на 12−16 витков. Теперь все это вставляется в подходящий корпус — и аппарат готов.

Его провода присоединяются к выводам вторичной обмотки, угольный стержень вставляется в петлю и хорошо обжимается. Плюсовый вывод соедините с держателем электрода, а минусовый — со скруткой рабочих деталей. Ручку-держатель можно приспособить для электрода.

Можно применять ручку паяльника или нечто подобное. Включите прибор в бытовую сеть и выполните соединение деталей посредством графита. Должно возникнуть пламя, а на конце деталей образуется шарообразный сварной шов.

Для домашней мастерской наличие сварочного аппарата очень важно. Такие приборы имеют разные конструкции и модификации. Как новички, так и опытные мастера часто предпочитают не заводские, а самодельные аппараты, которые можно модифицировать на свой лад.

Сварочные работы в домашних условиях давно стали обычным делом. Доступность аппаратов и расходных материалов, возможность недорого обучиться на курсах сварщиков, различные методички для получения самостоятельных навыков. Все эти факторы дают возможность сэкономить на оплате труда профессионального сварщика, и повысить оперативность работ.

Однако, если внимательно изучить рынок сварочных аппаратов, выясняются неприятные моменты:

Качественные сварочники имеют высокую стоимость, выгоднее несколько раз нанять специалиста (если, конечно, вы не занимаетесь этими работами постоянно).
Доступные по цене агрегаты имеют ряд недостатков: низкая надежность, плохое качество шва, зависимость от питающего напряжения и типа расходников.

Отсюда вывод: если необходимо высокое качество оборудования по доступной цене, придется сделать сварочный аппарат из доступных материалов своими руками.

Преимущества сварки полуавтоматом

Среди бытовых сварочных аппаратов большую популярность завоевали полуавтоматы. Сварка может проводиться с помощью самозащитной проволоки без использования газа либо же проволокой в среде защитных газов. В качестве последних могут использоваться гелий, углекислота, аргон, которые вытесняют воздух из места образования сварного шва. Соединение благодаря этому получается прочным, без дефектов. Движения дугой при полуавтоматической сварке осуществляются вручную, вылет проволоки контролируется специальными программами. Благодаря этому полуавтомат прост в использовании и идеально подходит для начинающих.От скорости подачи проволоки, ее типа, разновидности газа и силы тока зависит режим работы прибора.

Сварочный аппарат для дома, работающий в полуавтоматическом режиме, имеет следующие преимущества:

Корректировать работу можно прямо в процессе сваривания.
Высокая скорость работ (до 18 м/мин) и высококачественные соединения в итоге.
Скорость сварки регулируется плавно.
Гарантирует прочные швы при сварке тонкого металла.
Имеет много настроек и дополнительных режимов.
Можно сваривать как точечно, так и сплошным швом. Сварка прозводится во всех пространственных положениях.

К недостаткам полуавтомата можно отнести:

Высокую стоимость прибора и расходных материалов.
Подключение не к бытовой электросети.
Возникновение проблем при работе на открытом пространстве: защитный газ сдувается ветром, и соединение может получиться непрочным.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться. Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт. Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм². Варить придется с соблюдением мер защиты при работе в электроустановках до 1000 вольт: резиновые боты, перчатки, ограждение рабочего места, и прочее.

Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.

Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.

Оптимальное значение напряжения — 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?

Выбираем подходящую модель

Как выбрать сварочный аппарат, который при интенсивном использовании прослужит долгие годы без поломок? Прежде всего, нужно определиться, какой фирмы будет прибор и какими техническими характеристиками он будет обладать.

Импортные приборы чаще всего представлены моделями китайского производства – Aurora, Сварог, Foxweld и т.д. Не стоит опасаться за качество такого товара, поскольку это довольно известные марки, которые осуществляют контроль продукции на всех этапах производства. Те, кто отдает предпочтение европейским брендам, могут остановить выбор на сварочниках от ESAB, Fubag и некоторых моделях от Elitech. Для приверженцев российской техники подойдут модели марок Кедр, Ресанта или Интерскол.

Обратите внимание на напряжение питания: бытовой сварочный аппарат может быть подключен к обычной электрической сети, а вот продвинутый сварочник будет работать только при трехфазном напряжении. Немаловажным является и напряжение холостого хода, которое позволяет быстро разжечь электрическую дугу и обеспечить ее равномерное горение. Аппараты, использующие для сварки постоянный ток, имеют НХХ до 90 В, устройства для переменного тока – до 80 В.

Мощность сварочного аппарата зависит от силы тока, которую он может произвести. Приборы, предназначенные для использования дома, на стройке, на небольшом производстве, выдают ток в 200 – 250 А. Сварочный инвертор для крупных промышленных работ выдает силу тока 250 – 500 А.

На функциональность прибора указывает и продолжительность времени работы – временного промежутка, на протяжении которого техника способна работать без отключения. Обратите внимание, что европейские производители рассчитывают этот показатель при температуре + 40 градусов по Цельсию, китайские – при температуре +20 градусов по Цельсию.

Самый лучший сварочный инвертор будет иметь высокую степень защиты от воздействия внешней среды. Наиболее популярны модели со степенью защиты от IP21 до IP23, в корпус которых не могут попасть предметы с диаметром, превышающим 12 мм. Наиболее защищенными от влаги являются приборы с индексом IP23: вода не попадет в их корпус даже тогда, когда будет поступать под углом в 60 градусов.

Существуют четыре основных типа сварочных аппаратов

Трансформатор. Устройство работает на переменном токе. Основной узел ничем не отличается обычного блока питания: на входе 220 вольт, на выходе требуемые 60 вольт. За счет возможности механического перемещения вторичной обмотки по сердечнику, меняется значение рабочего тока.

Преимущества: простота и дешевизна конструкции, ремонтопригодность.Недостатки: большие размер и вес, переменный ток приводит к нестабильному формированию сварочного шва, для работы требуется высокая квалификация специалиста.
Выпрямитель. По сути, это тот же трансформатор, только с диодным (тиристорным) выпрямителем в цепи вторичной обмотки.

После преобразования напряжения на трансформаторе (с традиционным механическим регулятором силы тока), вторичное переменное напряжение выпрямляется одним из способов. В примитивных (недорогих) конструкциях применяется диодный мост. Более продвинутые схемы работают на тиристорной схеме, с возможностью регулировки параметров.Преимущества: стабильные параметры сварки, возможность работать с различными металлами, не требуется высокая квалификация мастера.Недостатки: более высокая стоимость, сложность в ремонте и обслуживании.Некоторые мастера переделывают простейший трансформаторный сварочник в аппарат постоянного тока. Для этого необходимо лишь собрать мощный выпрямитель, и подключить его к выходу вторичной обмотки. Для этого потребуются мощные диоды (собираем мост) и радиаторы для рассеивания тепла.

Общий недостаток рассмотренных схем — зависимость выходных параметров от качества электросети. Если есть просады напряжения (при сварке — это нормальное явление), меняются характеристики выходных напряжения и тока. За счет этого страдает качество сварочного шва. Поэтому ручная регулировка силы тока (перемещением обмоток) обязательна.

Любой из перечисленных аппаратов можно собрать самостоятельно. Проведем обзор технологий изготовления по моделям:

Виды аппаратов

Обычно при проведении электродуговой сварки используется простой сварочный аппарат — трансформаторный. Он работает по принципу обычного трансформатора, понижает напряжение и повышает ток. Данное устройство варит при помощи переменного тока.

Однако трансформаторное сварочное оборудование неудобное, оно обладает огромными размерами. По этой причине могут возникнуть проблемы с его перемещением. Для этих целей требуется специальное приспособление на колесиках.

Если требуется мобильный сварочный аппарат для электродуговой сварки, то отличным вариантом будет инвертор. Данное оборудование первым делом преобразует переменный ток от бытовой сети в ток с высокой частотой. А уже после этого оно переводит его в постоянный. Кроме этого устройства этого вида имеют небольшую массу, компактные габариты.

Инверторное сварочное оборудование для электродуговой сварки помогает добиться максимальной стабильности дуги. Именно это оказывает положительное воздействие на качество шва. Кроме этого устройство позволяет использовать разные режимы — с прямой и обратной полярностью.

Трансформаторы (с выпрямителем или без него)

Сердце трансформатора — сердечник. Он набирается из пластин трансформаторной стали, изготовить которые вручную довольно проблематично. Правдами и неправдами исходный материал добывается на заводах, в строительных бригадах, на пунктах сбора металлолома. Полученная конструкция (как правило, в виде прямоугольника) должна иметь сечение не меньше, чем 55 см². Это довольно тяжелая конструкция, особенно после укладки обмоток.

При сборке обязательно надо предусмотреть регулировочный винт, с помощью которого можно двигать вторичную обмотку относительно неподвижной первички.

Чтобы не вдаваться в сложности расчетов сечения проводов, возьмем типовые параметры:

сила тока на вторичке 100–150 А;
напряжение холостого хода 60–65 вольт;
рабочее напряжение при сварке 18–25 вольт;
сила тока на первичной обмотке до 25 А.

Читать также: Холодная ковка рисунки узоров

Исходя из этого, сечение провода первички должно быть не менее 5 мм², если делать с запасом — можно взять провод 6–7 мм². Изоляция должна быть жаростойкой, из материала, не поддерживающего горение.

Вторичная обмотка набирается из провода (а лучше медной шины), сечением 30 мм². Изоляция тряпичная. Пусть толщина вас не пугает, количество витков на вторичке небольшое.

Количество витков первичной обмотки определяется по коэффициенту 0.9–1 виток на вольт (для наших параметров).

Формула выглядит так:

W(количество витков) = U(напряжение) / коэффициент.

То есть, при напряжении в сети 200–210 вольт, это будет порядка 230–250 витков.

Соответственно, при напряжении вторички 60–65 вольт, количество ее витков составит 67–70.

С технической точки зрения трансформатор готов. Для удобства использования рекомендуется выполнить небольшой запас по вторичной обмотке, с несколькими ответвлениями (на 65, 70, 80 витках). Это позволит уверенно работать в местах с пониженным напряжением сети.

Прятать агрегат в корпус, или оставлять открытым — это вопрос безопасности использования. Типовой изготовленный сварочный трансформатор своими руками выглядит так:

Оптимальный материал для корпуса — текстолит 10–15 мм.

Добавляем выпрямитель

Самодельный мощный сварочный трансформатор с точки зрения схемотехники — обычный блок питания. Соответственно выпрямитель устроен так же просто, как в сетевом заряднике для мобильного телефона. Только элементная база будет выглядеть на несколько порядков массивнее.

Как правило, в простую схему из диодного моста добавляют пару конденсаторов, гасящих импульсы выпрямленного тока.

Можно собрать выпрямитель и без них, но чем ровнее ток, тем качественней получается сварочный шов. Для сборки собственно моста применяются мощные диоды типа Д161–250(320). Поскольку при нагрузке на элементах выделяется много тепла, его нужно рассеивать с помощью радиаторов. Диоды крепятся к ним с помощью болтового соединения и термопасты.

Разумеется, ребра радиаторов должны либо обдуваться вентилятором, либо выступать над корпусом. Иначе вместо охлаждения они будут греть трансформатор.

Мини сварочный трансформатор

Если вам не нужно варить рельсы или швеллера из стали 4–5 мм, можно собрать компактный сварочник для спайки стальной проволоки (изготовление каркасов для самоделок) или сварки тонкой жести. Для этого можно взять готовый трансформатор от мощного бытового прибора (идеальный вариант — микроволновка), и перемотать вторичную обмотку. Сечение провода 15–20 мм², потребляемая мощность не более 2–3 кВт.

Расчет схемы производится также, как и для более мощных агрегатов. При сборке выпрямителя можно использовать менее мощные диоды.

Микросварочник

Если сфера применения ограничена спайкой медных проводов (например, при монтаже распределительных коробок), можно ограничиться конструкцией размером с пару спичечных коробков.

Выполняется на транзисторе КТ835 (837). Трансформатор изготавливается самостоятельно. Фактически — это высокочастотный повышающий преобразователь.

В отличие от традиционных сварочников, в данной схеме используется высокое напряжение, до 30 кВ. Поэтому при работе следует соблюдать осторожность.

Трансформатор мотаем на ферритовом стержне. Две первичные обмотки: коллекторная (20 витком 1 мм), базовая (5 витков 0.5 мм). Вторичная (повышающая) обмотка — 500 витков 0.15 проволоки.

Собираем схему, припаиваем по схеме резисторную обвязку (чтобы трансформатор не перегревался на холостом ходу), аппарат готов. Питание от 12 до 24 вольт, с помощью такого аппарата можно сваривать жгуты проводов, резать тонкую сталь, соединять металлы толщиной до 1 мм.

В качестве сварочных электродов можно использовать толстую швейную иглу.

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
Потребляемая мощность от сети 220 вольт — не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт — холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
Трансформатор тока — самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.