Схема бармалея инверторного сварочного аппарата
Обновлено: 14.05.2024
Вашему вниманию представлена схема сварочного инвертора, который вы можете собрать своими руками. Максимальный потребляемый ток - 32 ампера, 220 вольт. Ток сварки - около 250 ампер, что позволяет без проблем варить электродом 5-кой, длина дуги 1 см, переходящим больше 1 см в низкотемпературную плазму. КПД источника на уровне магазинных, а может и лучше (имеется в виду инверторные).
На рисунке 1 приведена схема блока питания для сварочного.
Трансформатор намотан на феррите Ш7х7 или 8х8
Первичка имеет 100 витков провода ПЭВ 0.3мм
Вторичка 2 имеет 15 витков провода ПЭВ 1мм
Вторичка 3 имеет 15 витков ПЭВ 0.2мм
Вторичка 4 и 5 по 20 витков провода ПЭВ 0.35мм
Все обмотки необходимо мотать во всю ширину каркаса, это дает ощутимо более стабильное напряжение.
На рисунке 2 - схема сварочника. Частота - 41 кГц, но можно попробовать и 55 кГц. Трансформатор на 55кгц тогда 9 витков на 3 витка, для увеличения ПВ трансформатора.
Трансформатор на 41кгц - два комплекта Ш20х28 2000нм, зазор 0.05мм, газета прокладка, 12вит х 4вит, 10кв мм х 30 кв мм, медной лентой (жесть) в бумаге. Обмотки трансформатора сделаны из медной жести толщиной 0.25 мм шириной 40мм обернутые для изоляции в бумагу от кассового аппарата. Вторичка делается из трех слоев жести (бутерброд) разделенных между собой фторопластовой лентой, для изоляции между собой, для лучшей проводимости высоко- частотных токов, контактные концы вторички на выходе трансформатора спаяны вместе.
Дроссель L2 намотан на сердечнике Ш20х28, феррит 2000нм, 5 витков, 25 кв.мм, зазор 0.15 - 0.5мм (два слоя бумаги от принтера). Токовый трансформатор – датчик тока два кольца К30х18х7 первичка продетый провод через кольцо, вторичка 85 витков провод толщиной 0.5мм.
Сборка сварочного
Намотка трансформатора
Намотку трансформатора нужно делать с помощью медной жести толщиной 0.3мм и шириной 40мм, ее нужно обернуть термобумагой от кассового аппарата толщиной 0.05мм, эта бумага прочная и не так рвется как обычная при намотке трансформатора.
Вы скажите, а почему не намотать обычным толстым проводом, а нельзя потому что этот трансформатор работает на высокочастотных токах и эти токи вытесняются на поверхность проводника и середину толстого провода не задействует, что приводит к нагреву, называется это явление Скин эффект!
И с ним надо бороться, просто надо делать проводник с большой поверхностью, вот тонкая медная жесть этим и обладает она имеет большую поверхность по которой идет ток, а вторичная обмотка должна состоять из бутерброда трех медных лент разделенных фторопластовой пленкой, она тоньше и обернуты все эти слои в термобумагу. Эта бумага обладает свойством темнеть при нагреве, нам это не надо и плохо, от этого не будет пускай так и останется главное, что не рвется.
Можно намотать обмотки проводом ПЭВ сечением 0.5…0.7мм состоящих из нескольких десятков жил, но это хуже, так как провода круглые и состыкуются между собой с воздушными зазорами, которые замедляют теплообмен и имеют меньшую общую площадь сечения проводов вместе взятых в сравнении с жестью на 30%, которая может влезть окна ферритового сердечника.
У трансформатора греется не феррит, а обмотка поэтому нужно следовать этим рекомендациям.
Трансформатор и вся конструкция должны обдуваться внутри корпуса вентилятором на 220 вольт 0.13 ампера или больше.
Конструкция
Для охлаждения всех мощных компонентов хорошо использовать радиаторы с вентиляторами от старых компьютеров Pentium 4 и Athlon 64. Мне эти радиаторы достались из компьютерного магазина делающего модернизацию, всего по 3…4$ за штуку.
Силовой косой мост нужно делать на двух таких радиаторах, верхняя часть моста на одном, нижняя часть на другом. Прикрутить на эти радиаторы диоды моста HFA30 и HFA25 через слюдяную прокладку. IRG4PC50W нужно прикручивать без слюды через теплопроводящую пасту КТП8.
Выводы диодов и транзисторов нужно прикрутить на встречу друг другу на обоих радиаторах, а между выводами и двумя радиаторами вставить плату, соединяющею цепи питания 300вольт с деталями моста.
На схеме не указано нужно на эту плату в питание 300V припаять 12…14 штук конденсаторов по 0.15мк 630 вольт. Это нужно, чтобы выбросы трансформатора уходили в цепь питания, ликвидируя резонансные выбросы тока силовых ключей от трансформатора.
Остальная часть моста соединяется между собой навесным монтажом проводниками не большой длины.
Настройка
Подать питание на ШИМ 15вольт и хотя бы на один вентилятор для разряда емкости С6 контролирующую время срабатывания реле.
Реле К1 нужно для замыкания резистора R11, после того, когда зарядятся конденсаторы С9…12 через резистор R11 который уменьшает всплеск тока при включении сварочного в сеть 220вольт.
Без резистора R11 на прямую, при включении получился бы большой БАХ во время зарядки емкости 3000мк 400V, для этого эта мера и нужна.
Проверить срабатывание реле замыкающие резистор R11 через 2…10 секунд после подачи питания на плату ШИМ.
Проверить плату ШИМ на присутствие прямоугольных импульсов идущих к оптронам HCPL3120 после срабатывания обоих реле К1 и К2.
Ширина импульсов должна быть шириной относительно нулевой паузе 44% нулевая 66%
Проверить драйвера на оптронах и усилителях ведущих прямоугольный сигнал амплитудой 15вольт убедится в том, что напряжение на IGBT затворах не превышает 16вольт.
Подать питание 15 Вольт на мост для проверки его работы на правильность изготовления моста.
Ток потребления при этом не должен превышать 100мА на холостом ходу.
Убедится в правильной фразировке обмоток силового трансформатора и трансформатора тока с помощью двух лучевого осциллографа .
Один луч осциллографа на первичке, второй на вторичке, чтобы фазы импульсов были одинаковые, разница только в напряжении обмоток.
Подать на мост питание от силовых конденсаторов С9…С12 через лампочку 220вольт 150..200ватт предварительно установив частоту ШИМ 55кГц подключить осциллограф на коллектор эмиттер нижнего IGBT транзистора посмотреть на форму сигнала, чтобы не было всплесков напряжения выше 330 вольт как обычно.
Начать понижать тактовую частоту ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT маленького загиба говорящем о перенасыщении трансформатора, записать эту частоту на которой произошел загиб поделить ее на 2 и результат прибавить к частоте перенасыщения, например перенасыщение 30кГц делим на 2 = 15 и 30+15=45, 45 это и есть рабочая частота трансформатора и ШИМа.
Ток потребления моста должен быть около 150ма и лампочка должна еле светиться, если она светится очень ярко, это говорит о пробое обмоток трансформатора или не правильно собранном мосте.
Подключить к выходу сварочного провода длиной не мене 2 метров для создания добавочной индуктивности выхода.
Подать питание на мост уже через чайник 2200ватт, а на лампочку установить силу тока на ШИМ минимум R3 ближе к резистору R5, замкнуть выход сварочного проконтролировать напряжение на нижнем ключе моста, чтобы было не более 360вольт по осциллографу, при этом не должно быть ни какого шума от трансформатора. Если он есть - убедиться в правильной фазировке трансформатора -датчика тока пропустить провод в обратную сторону через кольцо.
Если шум остался, то нужно расположить плату ШИМ и драйвера на оптронах подальше от источников помех в основном силовой трансформатор и дроссель L2 и силовые проводники.
Еще при сборке моста драйвера нужно устанавливать рядом с радиаторами моста над IGBT транзисторами и не ближе к резисторам R24 R25 на 3 сантиметра. Соединения выхода драйвера и затвора IGBT должны быть короткие. Проводники идущие от ШИМ к оптронам не должны проходить рядом с источниками помех и должны быть как можно короче.
Все сигнальные провода от токового трансформатора и идущие к оптронам от ШИМ должны быть скрученные, чтобы понизить уровень помех и должны быть как можно короче.
Дальше начинаем повышать ток сварочного с помощью резистора R3 ближе к резистору R4 выход сварочного замкнут на ключе нижнего IGBT, ширина импульса чуть увеличивается, что свидетельствует о работе ШИМ. Ток больше - ширина больше, ток меньше - ширина меньше.
Ни какого шума быть не должно иначе выйдут из строя IGBT.
Добавлять ток и слушать, смотреть осциллограф на превышение напряжения нижнего ключа, чтобы не выше 500вольт, максимум 550 вольт в выбросе, но обычно 340 вольт.
Дойти до тока, где ширина резко становиться максимальной говорящим, что чайник не может дать максимальный ток.
Все, теперь на прямую без чайника идем от минимума до максимума, смотреть осциллограф и слушать, чтобы было тихо. Дойти до максимального тока, ширина должна увеличиться, выбросы в норме, не более 340вольт обычно.
Начинать варить, в начале 10 секунд. Проверяем радиаторы, потом 20 секунд, тоже холодные и 1 минуту трансформатор теплый, спалить 2 длинных электрода 4мм трансформатор горечеватый
Радиаторы диодов 150ebu02 заметно нагрелись после трех электродов, варить уже тяжело, человек устает, хотя варится классно, трансформатор горяченький, да и так уже не кто не варит. Вентилятор, через 2 минуты трансформатор доводит до теплого состояния и можно варить снова до опупения.
Ниже вы можете скачать печатные платы в формате LAY и др. файлы
СВАРОЧНЫЙ ИНВЕРТОР БАРМАЛЕЙ
Недавно собирал сварочный инвертор от Бармалея, на максимальный ток 160 ампер, одноплатный вариант. Названа эта схема в честь её автора – Barmaley. Вот электрическая схема и файл с печатной платой.
Работа инвертора: питание от однофазной сети 220 Вольт выпрямляется, сглаживается конденсаторами и подаётся на транзисторные ключи, которые из постоянного напряжения делают высокочастотное переменное, подаваемое на ферритовый трансформатор. Благодаря высокой частоте мы имеем уменьшение габаритов силового транса и как следствие, применяем не железо, а феррит. Дальше понижающий трансформатор, за ним выпрямитель и дроссель.
Осциллограмы управление полевыми транзисторами. Замерял на стабилитроне кс213б без силовых ключей, коэфициент заполнения 43 и частота 33.
В своём варианте силовые ключи IRG4PC50U заменил на более современные IRGP4063DPBF. Стабилитрон кс213б заменил на два 15 вольтовых мощностью 1.3 ватта встречно включенных, так как в прошлом аппарате кс213б немного грелись. После замены проблема сразу исчезла. Остальное все остается как в схеме.
Это осциллограмма коллектор-эмиттер нижнего ключа (по схеме). При подаче питания 310 вольт через лампу 150 ватт. Осциллограф стоит 5 вольт деление и 5 мкс дел. через делитель умноженное на 10.
Силовой трансформатор намотан на сердечнике B66371-G-X187, N87, E70/33/32 EPCOS Моточные данные: сначала пол первички, вторичка, и снова остатки первички. Провод что на первичке, что на вторичке – диаметром 0.6 мм. Первичка – 10 проводов 0.6 скрученных вместе 18 витков (всего). В первый ряд как раз влазит 9 витков. Далее остатки первички в сторону, мотаем 6 витков проводом 0.6 сложенного в 50 штук так же скрученного. И далее снова остатки первички, то есть 9 витков. Не забываем межслойную изоляцию (использовал несколько слоев кассовой бумаги, 5 или 6, больше не усердствуем, иначе обмотка не влезет в окно). Каждый слой пропитывал эпоксидкой.
Затем все собираем, между половинками Е70 феррита нужен зазор 0.1 мм, по крайним кернам ложим прокладку из обычного кассового чека. Все стягиваем, склеиваем.
Я покрасил из баллончика черной матовой краской, затем лаком. Да, чуть не забыл, каждую обмотку, когда скрутили, обматываем малярным скочем – изолируем, так сказать. Не забываем помечать начало и концы обмоток, пригодится для дальнейшей фазировки и сборки. При неправильной фазировке трансформатора аппарат будет варить в пол-силы.
При включении инвертера в сеть, начинается зарядка выходных конденсаторов. Первоначальный ток их зарядки очень велик, сравним с КЗ, и может привести к выгоранию диодного моста. Не говоря уже о том, что для кондёров это тоже чревато выходом из строя. Чтобы избежать такого резкого скачка тока в момент включения, ставят ограничители заряда конденсаторов. В схеме Бармалея это 2 резистора по 30 Ом, мощностью по 5 ватт, итого 15 Ом х 10 Ватт. Резистор ограничивает ток зарядки конденсаторов и после их зарядки можно уже подавать питание напрямую, минуя эти резисторы, что и делает реле.
В сварочном аппарате по схеме Бармалея применена реле WJ115-1A-12VDC-S. Питание катушки реле – 12 вольт DC, коммутируемая нагрузка 20 Ампер, 220 Вольт AC. В самоделках очень распространено применение автомобильных реле на 12 Вольт, 30 Ампер. Однако они не предназначены для коммутации тока до 20 Ампер сетевого напряжения, но, тем не менее, дёшевы, доступны и вполне справляются со своей задачей.
Токоограничивающий резистор лучше ставить обычный проволочный, он выдержит любые перегрузки и более дёшев, чем импортные. Например С5-37 В 10 (20 Ом, 10 Ватт, проволочный). Вместо резисторов можно поставить токоограничивающие конденсаторы, последовательно в цепь переменного напряжения. Например К73-17, 400 Вольт, суммарной ёмкостью 5-10 мкФ. Конденсаторы 3 мкФ, заряжают ёмкость 2000 мкФ, примерно за 5 секунд. Расчёт тока зарядки конденсаторов такой: 1 мкФ ограничивает ток на уровне 70 миллиампер. Получается 3 мкФ на уровне 70х3=210 миллиампер.
Наконец собрал все в едино запустил. Ток по ограничению выставил 165 ампер, теперь оформим сварочный инвертор в хороший корпус. Себестоимость самодельного инвертора примерно 2500 рублей – детали заказывал в интернете.
Провод в перемоточном цехе брал. Еще можно провод снять с телевизоров с размагничивающего контура с кинескопа (это практически готовая вторичка). Дроссель изготовил из E65, медной полосой шириной 5 мм и толщиной 2 мм – 18 витков. Индуктивность подобрал 84 мкГн путем увеличивания зазора между половинками, он составил 4 мм. Можно и не полосой мотать, а так-же 0.6 мм проволокой, но ее труднее будет уложить. Первичку на трансформаторе можно мотать проводом 1.2 мм, набором из 5 штук 18 витков, но можно и 0.4 мм так же посчитать количество проводов под нужное вам сечение, то есть к примеру 15 штук 0.4 мм 18 витков.
После монтажа и настройки схемы на плате, собрал все воедино. Испытания Бармалей прошел успешно: тройку и четверку электрода тянет спокойно. Ток по ограничению поставил 165 Ампер. Собрал и испытал устройство: Арси.
Схема бармалея инверторного сварочного аппарата
СВАРОЧНЫЙ АППАРАТ СВОИМИ РУКАМИ
СБОРКА МОЩНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ ПО СХЕМОТЕХНИКЕ СВАРОЧНОГО АППАРАТА
Откровенно говоря сразу убивать не дешевые силовые транзисторы не захотелось, поэтому было принято решение собрать некий примежуточный вариант, в котором используется тот же принцип работы, но более дешевая элементная база. Ну а чтобы сохранить вероятность дальнейшего использования данного вариант было решено собрать блок питания, но ввести в него некоторые функции, которые позволят его использовать как пуско-зарядное устройство для автомоблиля.
Принципиальная схема данного пуско-зарядного устройства приведена ниже:
В качестве донора моточных деталей и блока питания будет использоваться блок питания от тюнера Триколор. Основных видов данного блока питания два - с вертикальным и горизонтальным расположением трансформатора. В обоих случаях используется микросхема FSDM0365RN, маркируется как DM0365.
У меня с горизонатльным трансформатором больше, поэтому буду использовать их. Прежде всего блок питания будет выступать в роли блока питания для схемы управления, поскольку данный БП оснащен всем необходимым для надежной долгосрочной работы. Единственно, что нужно сделать это проверить исправность электролитов, а еще лучше поменять их на новые. Ну и разумеется перемотать трансформатор. Я решил намотать две обмотки - одна для питания UC3845, вторая - для питания вентилятора принудительного охлаждения.
Более подробно об этом блок питания можно посмотреть здесь:
Архив с печатной платой и схемой можно взять ЗДЕСЬ.
Кроме самого БП использую еще два таких же трансформатора. Первый пойдет на изготовление трансформатора управления, второй - трансформатор тока. Кстати сказать, по ходу подготовки сердечников к намотке решил проверить один вопрос, который частенько видел в интернете и которым сам задавался не единожды - ЧТО ПРОИСХОДИТ С ФЕРРИТОМ ВО ВРЕМЯ НАГРЕВА.
Ответ на этот вопрос в видео ниже:
По поводу управляющего трансформатора тоже есть некоторые не состыковки с оригинальной схемой - он значительно больше. Я намеренно взял такой "огромный" трансформатор. Ну во первых у меня их много, во вторых найти их не составит труда даже Вам, в третьих - запас по габаритной мощности должен позволить избавится от драйверных транзисторов - на затворы и MOSFET и IGBT можно подавать отрицательное напряжение для ускорения закрытия. Вот этой особенностью я и хочу воспользоваться.
В оригинальном блоке питания на DM0365 для стабилизации 15 вольт выходного напряжения требуется 18 витков, трансформатор работает на частоте 67 кГц, выходное напряжение сохранятеся вплоть до 150 вольт входного, следовательно трансформатор намотан с ОГОРОМНЫМ запасом. Можно конечно воспользоваться программой Динисенко, но решил намотать "на галазок" 4 обмотки по 30 вольт.
Намотка первичной осуществлялась сразу двойным проводом 0,35 мм виток к витку, затем было вызвонены начало-конец обмоток и они соединялись последовательно. Затем слой изоляции и намотка вторичных обмоток, так же с межслойной изоляцией. Размеется, что все обмотки мотались в одну сторону. Единственно, что не было сделано - момечено где начало на вторичках, но это проблемой не будет. Дело в том, что на плате управления выхода с управляющего трансформатора одинаковы и нагружены только на резистор. Выяснить какой вывод должен идти на затвор силового транзистора можно при помощи осциллографа.
СБОРКА БЛОКА ПИТАНИЯ ДЛЯ БЛОКА ПИТАНИЯ.
Монтаж элементов на плату лучше осуществлять в 2 этапа. На первом этапе устанавливаются все элементы, относящиеся к блоку питания контроллера. Блок питания проверяется до того, как у него появится "потребитель".
Сразу следует отметить, что однотактыне преобразователи напряжения ОЧЕНЬ не любят оставаться без нагрузки и выходное напряжение может быть не очень то стабильным. И колебания эти могут достигать 0,2..0,4 вольта.
Это вызвано тем, что выходное напряжение успевает поднятся до такой величины, что влияние ОС буквально останавливает микросхему и на трансформатор перестает подаваться напряжение. На фото ниже показаны осциллограммы на выходе трансформатора блока питания с очень маленькой нагрузкой:
Тут следует поделится опытом - при намотке трансформатора я попутал начало-конец вспомогательной обмотки вторичного питания. На схеме эта обмотка не обозначена, но на плате она есть и предназначена она для питания вентилятора принудительного охлаждения. Я ее на всякий случай решил внести в схему, если вдруг внутри корпуса будет жарковато. Как следствие такой не внимательности пока я соображал почему блок питания стартует и тутже уходит в защиту от перегрузки у меня стрельнул конденсатор на 25 вольт. Именно тогда меня и посетила мысль о том, что я что то перемудрил с обмотками. "Крокодил" ослиллографа установил на минусовой вывод, а шупом стал на вывод трансформатора до диода. Действительно обмотка с неправильной фазировкой и на конденсатор подавалось порядка 50-ти вольт. Было бы глупо ему не стрельнуть. Для наглядности ниже приведены фото осциллограмм при правильной фазировке и не правильной. Измерения относительно минусового вывода:
Но в любом случае стабилизация выходного напряжения будет осуществляться не линейно, а пакетами импульсов. Именно поэтому на выходе блоков питания с использованием этой микросхемы обязательно должен стоять дроссель и довольно большой емкости электролит.
Удержаться от опыта имея уже запаянную плату конечно же довольно трудно. Поэтому к выводу 1 был подпаян переменный резистор на 1 кОм и в результате на выходе микросхемы получились вот такие осциллограммы:
В принципе, если использовать вариант стабилизации, предложенный на схеме выше, то конечно же он работать будет, причем выходное напряжение будет гораздо стабильней, чем при стабилизации пакетами импульсов, но лично меня все равно смущает то, что на выход услителя в наглую подается "земля". Я оставлял это добро во включенном состоянии на 30 минут - ни чего не нагрелось, не слетело, т.е. как бы это можно использовать. Но осадок не понимания остался.
ПРОВЕРКА УПРАВЛЯЮЩЕГО ТРАНСФОРМАТОРА
При работающем контроллере на затвор управляющего транзистора приходит напряжение следующей формы:
На управляющем трансформаторе, на первичной обмотке амплитуда напряжения достигает 30 вольт, поскольку после закрытия транзистора накопленная в сердечнике энергия меняет полярность напряжение и приложенные пятнадцать вольт во время открытия транзистора теперь добавляются к имеющимся пятнадцати вольтам напряжения питания, поскольку полярность напряжения самоиндукции обратно приложенному напряжению. Здесь стоит обратить внимание на то, что в конце этого вольтодобавочного скачка имеется ниспадающий участок, который как раз и говорит о том, что энергии в сердечнике больше нет - он полностью размагнитился. Если трансформатор нагрузить, то высота этой ниспадающей кривой уменьшится, а по времени она начнется раньше, ведь нагруженный трансформатор гораздо раньше избавится от накопленной энергии:
Тоже самое можно наблюдать и на вторичной обмотке, только напряжение теперь будет иметь переменное значение. В этом месте необходимо отметить, что на затвор силового транзистора как раз должно приходить напряжение прямоугольной формы, находящеяся в положительном полупериоде, т.е. тот вывод трансформатора к которому подключен щуп осциллографа. Вывод трансформатора к которому подключен "крокодил" должен идти на исток силового транзистора. В этом случае фазировка управляющего трансформатора правильная.
Тому, что дочитал до этих слов, но все равно мало что понял предлагаю видеовариант данной статьи:
Итак, подводим итоги проделанной работы:
UC3845 - контроллер, предназначенный для стабилизации тока широтно-импулсьной модуляцией, стабилизацию напряжения он может осуществлять только в преривисто-импульсном режиме, либо имитацией ШИМ. Данную имитацию можно организовать подавая "землю" на первый вывод микросхемы.
При перемотке трансформатора однотактного блока питания следует особое внимание уделять фазировке - даже приличный опыт в электронике не является гарантией ошибки.
Управляющий трансформатор на основе сердечника от Триколоровского БП работает замечательно и держит довольно приличную нагрузку. В паузах полностью успевает размагнитится, что говорит о возможности его использования как для можных блоков питания, так и для сварочных аппаратов.
Приступаем к подготовке моточных деталей к монтажу и проверяем на работоспососбность уже весь блок питания, но это уже в следующей серии, описание которой будет в
Как собрать самодельный инверторный сварочный аппарат Бармалея?
Сейчас у инверторного сварочного аппарата есть множество сценариев применения: от устройства для соединения металлических деталей до пуско-зарядного аппарата для беспроблемного пуска двигателя в морозный день. Инверторы поистине изменили мир и превратились из дорогой игрушки в полноценный и при этом доступный каждому инструмент. Сейчас инвертор можно найти и в мастерской у профессионального мастера, и в гараже у начинающего сварщика. И этому способствует большой ассортимент в магазине. В продаже представлены аппараты на любой вкус и кошелек.
Тем не менее, мы не рекомендуем покупать самые дешевые инверторы. На наш взгляд, начальная планка — от 100 долларов и выше. Это будет рациональная покупка, и аппарат не потребует скорого ремонта. Но что делать, если сумма в 100$ оказалась для вас слишком серьезной, и вы не готовы тратить половину зарплаты на инвертор, которым будете пользоваться пару раз в году? В такой ситуации вы можете собрать сварочный инвертор своими руками.
Существует множество схем, инструкций и видеороликов по сборке недорого инвертора. В них непросто сходу разобраться даже если вы опытный мастер и разбираетесь в электронике. Поэтому мы предлагаем проверенный временем и множеством сварщиков вариант — самодельный инвертор Бармалея. Самодельный инверторный сварочный аппарат Бармалея известен уже много лет, его испробовали многие сварщики и остались довольны.
В этой статье мы подробно расскажем, какие компоненты мы используем для сборки этого инвертора, предоставим схему, расскажем о принципе работы и обратим внимание на основные особенности. Эта статья не является пошаговым руководством. Мы просто делимся опытом от себя и других мастеров.
Общая информация
Инвертора Бармалея — это знаменитый сварочный аппарат, который известен домашним мастерам уже более 15 лет. Свое название он получил благодаря пользователю под ником Бармалей, который как раз и предложил схему этого аппарата на одном из тематических форумов. Схема сварочного аппарата простая и понятная. При этом многие компоненты можно заменять на другие, удорожая или удешевляя изготовление.Главная особенность инвертора Бармалея — это небольшая цена и функциональность. Он надежный и ремонтопригодный. Такой вариант понравится мастерам, не готовым платить от 100 долларов и более за заводской аппарат из магазина.
Сварочный инвертор Бармалея можно собрать без особых знаний в области силовой электроники. Но это не значит, что вам совсем не понадобится теория. Без нее как раз не обойтись. Потому что есть ряд нюансов, которые стоит учитывать. Также отметим, что существует множество вариантов инвертора Бармалея. Поскольку сварщики со временем стали модифицировать классическую схему и что-то добавлять, что-то убирать. Мы не претендуем на истину и не говорим, что наш аппарат самый правильный. Мы просто расскажем об одной бюджетной и функциональной разновидности аппарата Бармалея. Ниже две схемы.
Используя информацию из этой статьи, вы сможете собрать не только обычный сварочный инвертор, но и инвертор с пуско-зарядной функцией. Но для этого, конечно, понадобятся дополнительные навыки и ваша смекалка. В этой статье мы расскажем только про сварочный аппарат. Поскольку самодельный пуско-зарядный инвертор — это тема для отдельной статьи.
Кстати, будьте готовы к тому, что при первом включении транзисторы сгорят и вам придется делать новый аппарат. Это на заметку тем мастерам, которые не хотят разбираться в силовой электронике и думают, что можно обойтись без этого. Нет, нельзя.
Принцип работы
Инвертор, собранный по схеме Бармалея, не отличается особым принципом работы. Он питается от однофазной сети с напряжением в 220 В. Получаемый ток выпрямляется, затем сглаживается с помощью конденсаторов. На данном этапе ток постоянный. После сглаживания он подается на транзисторные ключи. Они преобразовывают постоянный ток в переменный.
Переменный ток подается на трансформатор. Он ферритовый, поскольку используется ток высокой частоты, из-за этого можно использовать трансформатор меньших габаритов и соответственно не применять металл. После трансформатора ток подается на понижающий трансформатор. За ними идет выпрямитель и дроссель.
Как видите, принцип работы практически идентичен обычному заводскому инвертору из магазина. Тем не менее, прелесть схемы Бармалея как раз в том, что такой самодельный инвертор можно видоизменять и многократно модифицировать. Что мы и будем делать в этой статье. Существует множество модификаций этого известного аппарата. Мы остановились на самом недорогом и при этом функциональном.
Особенности сборки
В этой статье мы не будем подробно объяснять каждый шаг: что, куда и зачем. Поскольку в интернете все сказано уже до нас и даже есть наглядные видеоролики. Мы расскажем об особенностях сборки и тех компонентах, которые мы несколько видоизменили, чтобы получить нужные нам характеристики. Материал создан на основе опыта одного из мастеров.
Силовые ключи
Для начала о силовых ключах. В схеме Бармалея рекомендуется использовать ключи типа IRG4PC50U. Но мы заменили их на ключи IRGP4063DPBF, они современнее и надежнее. Также вместо стабилитрона типа КС213Б мы использовали два встречно включенных стабилитрона по 15 Вольт каждый. Мощность — 1.3 Вт. Замена обусловлена тем, что КС213Б могут сильно нагреваться. Больше никаких изменений. Остальные компоненты мы брали из схемы.
Силовой трансформатор
Теперь о силовом трансформаторе. Его мы намотали на готовый сердечник типа E70/33/32 (или B66371-G-X187, N87) от производителя EPCOS. Мы не видим причин делать сердечник самому, поскольку готовый стоит не так уж дорого. Наматывали так: сначала намотали половину витков для первичной обмотки, потом намотали всю вторичную обмотку, а после этого домотали вторую половину витков на первичной обмотке.
На первичной и на вторичной обмотке использовали одинаковые провода. Выбрали диаметр 0.6 мм. На первичную обмотку наматывали 18 витков. 9 витков на первый ряд и 9 витков на второй. Не забывайте делать изоляцию между слоями. Для изоляции можно использовать обычную бумагу для кассовых аппаратов. Вариант недорогой и действенный. Также каждый слой нужно пропитать эпоксидной смолой.
При желании первичную обмотку можно намотать проводами с диаметром 1.2 мм или 0.4 мм. Тогда вам придется сделать либо больше, либо меньше витков. И провести дополнительные расчеты. Но если вы впервые собираете аппарат, то лучше пользуйтесь нашими первоначальными рекомендациями.
Также мы рекомендуем и первичку, и вторичку обмотать малярным (строительным) скотчем. Это необходимо для дополнительной изоляции. При намотке помечайте концы проводов. Так вам будет проще все собирать воедино. Также вам будет проще проводить фазировку. А если фазировку сделать неправильно, то ваш аппарат задействует лишь 50% своего потенциала.
При сборке учитывайте микрозазор между половинками сердечника. С крайних кернов нужно положить прокладку, сделанную из той же кассовой бумаги. Все нужно крепко стянуть и склеить. Дополнительно всю эту конструкцию можно покрасить баллончиком и сверху покрыть лаком.
Ограничители заряда конденсаторов
Перейдем к ограничителям заряда конденсаторов. У аппарата Бармалея по умолчанию используется два резистора, по 30 Ом каждый, с мощностью 5 Вт. Эти резисторы мы не стали менять, они отлично справляются с функцией зарядки конденсаторов. После зарядки питание можно подать напрямую благодаря реле.
Это необходимо. Все дело в резком скачке тока при первом включении аппарата. Из-за большой силы тока диодный мост может просто перегореть, как и конденсаторы. И чтобы этого избежать как раз используются описанные выше резисторы.
Кстати, о реле. В инверторе Бармалея используется реле типа WJ115-1A-12VDC-S. Катушка у него питается от 12 Вольт DC, а коммутируемая нагрузка составляет около 20 Ампер. Питание от 220 Вольт AC. Эти реле стоят очень недорого, их можно без проблем найти в продаже. С задачей справляется отлично. Мы не стали использовать что-то другое.
Резисторы
Что касается резистора, ограничивающего ток, то мы рекомендуем использовать простой проволочный резистор типа С5-37 В 10. Он нормально работает, при этом стоит существенно меньше, чем импортные. Также при желании вместо резисторов можно использовать конденсаторы токоограничивающие. Например, конденсаторы типа К73-17. В цепь их стоит подключать последовательно.
Испытания
Соберите все детали воедино и проведите первый запуск. Не забудьте перед этим выставить ограничение по максимальному току. В нашем случае это 160 Ампер. Работает? Значит можно всю «начинку» засунуть в какой-нибудь корпус от электроприбора. Либо сделайте корпус самостоятельно. Себестоимость такого аппарата — не более 50 долларов на начало 2019 года. Перед сваркой проведите испытания. В идеале аппарат должен без проблем варить электродами до 4 мм в диаметре.
Практически все детали можно найти в интернете. Что касается проводов, то их можно взять из старого лампового телевизора. У него есть размагничивающий контур на кинескопе. Вот там можно снять провода. Также выгодно покупать детали на китайских сайтах. Там они продаются буквально за копейки и можно здорово сэкономить.
Техника безопасности
Большинство наверняка пропустит этот раздел, но мы все же расскажем об основных правилах безопасности. Поскольку есть мастера, которые надеются на чудо, когда выполняют сборку аппарата с нарушением всех норм. А чудо порой не происходит…
Прежде всего, не проводите сборку и ремонт аппарата в помещении с повышенной влажностью. И ни в коем случае не трогайте регуляторы, вилку включения, сам аппарат, если у вас мокрые руки. Это элементарное правило, которым многие пренебрегают и затем сильно жалеют об этом. Вы должны знать, что 100 миллиампер уже достаточно для смертельного случая. А сварочный аппарат способен генерировать куда большое значение. И в лучшем случае все закончится пожаром. О худшем раскладе вы можете додуматься самостоятельно.
Кстати, о пожаре. Если по несчастливой случайности ваш аппарат загорится, то не смейте тушить его и окружающие вещи водой. Это в случае, когда аппарат включен в розетку и у вас нет возможности выключить его. Поэтому имейте рядом небольшой порошковый или углекислотный огнетушитель. Но если у вас есть возможность быстро все обесточить, то лучше сделать это и потом тушить пожар.
Если при первом включении аппарата вы видите, что он искрится или дымится, то естественно выключите его и не используйте. Именно по этой причине не стоит сразу паковать всю «начинку» в корпус. Сначала проведите все испытания. Также заземлите аппарат, не игнорируйте этот этап.
Редко кто задумывается об инструменте, который использует. Но ведь и его необходимо изолировать. Не важно, что у вас в арсенале: пассатижи, отвертки или кусачки. Все ручки должны быть изолированы материалом, который не проводит ток. У большинства инструментов изоляция есть по умолчанию. Но если вы используете, скажем, обычные металлические кусачки, то хотя бы перемотайте ручки изолентой.
И не используйте треснувшие/лопнувшие/старые инструменты. Они редко становятся причиной печальных последствий, но случаи бывали. Не испытывайте судьбу. Соблюдайте эти простые правила и берегите свое здоровье. А если ваш сосед десять лет чинит электроприборы и ни одно из правил не соблюдает, то это не значит, что вы должны поступать так же.
Вместо заключения
Сварка с применением инвертора — это недорогой и надежный метод соединения металлических заготовок. Каждый мастер и дачник должен иметь у себя в арсенале простенький аппарат, чтобы без проблем подварить ворота у гаража или собрать теплицу.
Вы можете купить аппарата в магазине, потратив не менее 100 долларов на более-менее надежную модель, либо собрать свой сварочник. Недорогой, надежный и функциональный. Мы считаем, что затея стоит того. Лучше собрать сварочный инвертор Бармалей схема которого есть в нашей статье и ее несложно найти в интернете. Этот аппарат проверен временем. Его собрали десятки мастеров по всему СНГ и поделились своим опытом. Так что вы можете лично убедиться в его работоспособности.
Некоторые могут задаться вопросом: «А зачем вообще мучиться с самостоятельной сборкой, пытаться понять основы электротехники, если можно просто накопить и приобрести заводской аппарат?». На самом деле, причина не только финансовая. Дело в том, что заводские бюджетные аппараты часто изготавливаются из некачественных комплектующих, которые вы не можете проконтролировать. Поэтому, покупая даже именитый инвертор, вы не можете знать наверняка, как долго он проживет. А в самодельный аппарат вы сами подбираете детали и знаете их особенности. Самоделка так же проще в техническом обслуживании и ремонте. Желаем вам удачи в сборке и тестировании самодельного инвертора Бармалея! Делитесь своим опытом в комментариях ниже. Так вы поможете многим новичкам лучше разобраться в теме.
Характеристика сварочного аппарата Бармалея - можно ли собрать его своими руками
На сегодняшний день инверторные сварочные аппараты получили широкое распространение благодаря своим характеристикам и областям применения.
В самом деле, аппараты эти достаточно универсальны и могут выполнять целый ряд функций, от соединения металлических деталей до запуска двигателя вашего автомобиля в морозный день.
Выбор таких аппаратов огромен, на рынке присутствует множество моделей. Вы всегда можете подобрать себе сварочный аппарат с необходимыми вам характеристиками и по приемлемой цене.
Слишком экономить при покупке такого аппарата не рекомендуется, если вы не хотите в скором времени его ремонтировать. Считается, что оптимальная цена на такие аппараты начинается где-то со 100 $.
Однако не все согласны тратить такие деньги на аппарат, который будет использоваться несколько раз в год. Проще собрать собственный сварочный аппарат Бармалея.
Что же из себя представляет данный аппарат, и почему он имеет такое странное название? Более 15 лет схема этого аппарата была представлена на одном из тематических форумов назад пользователем с ником Бармалей.
Схема оказалась простой и понятной, а сам аппарат - достаточно функциональным, удобным в работе и простым в обслуживании.
Что немаловажно – при сборке данного аппарата пользователь может сам выбирать многие компоненты для сборки, тем самым самостоятельно регулирую его окончательную стоимость.
Не нужно быть специалистом в области электроники, чтобы собрать этот инвертор. Однако есть ряд нюансов, которые требуют базовых теоретических знаний.
Также следует отметить, что существует множество вариаций этой схемы, которые появились за все эти годы благодаря тому, что было предпринято множество попыток улучшить эту схему и привнести в нее что-то свое.
Мы хотим рассказать вам об одной из этих бюджетных схем, не претендуя на то, что наш вариант является самым лучшим.
Используя информацию из нашей статьи вы сможете собрать и аппарат с пусково-зарядной функцией, но для этого вам понадобятся дополнительные навыки, так как это тема для отдельной статьи, здесь мы рассмотрим только модель для сварки.
Хотя для сборки сварочного аппарата Бармалея особые знания не требуются, мастера, которые не разбираются в силовой электронике и не стремящиеся в ней разобраться, должны быть готовы к тому, что при попытке первого включения аппарата после сборки, транзисторы могут сгореть, и придется начинать все с начала. Для успешной сборки основные понятия силовой электроники должны быть вам знакомы.
Сварочный аппарат Бармалея не отличается от своих заводских собратьев принципом работы. Для питания используется однофазная сеть напряжением 220 В. Ток на данном этапе постоянный.
Он выпрямляется, сглаживается при помощи конденсаторов и после этого подается на транзисторные ключи. Там ток перед подачей на трансформатор преобразовывается в переменный.
Так как мы используем ток высокой частоты, трансформатор может быть малогабаритный и не обязательно металлический. Мы используем ферритовый трансформатор.
Затем ток подается на понижающий трансформатор, после него – на выпрямитель и дроссель.
Принцип работы сварочного Бармалея, как вы можете заметить, ничем не отличается от заводских моделей, однако прелесть данного варианта в том, что схему можно модифицировать, получая в итоге вариации, отличающиеся стоимостью и функциональностью.
Мы предлагаем вам выбранный нами вариант, считая его недорогим и достаточно функциональным.
Отличительные особенности сборки
Наша статья не является пошаговой инструкцией, таких инструкций в интернете достаточно, существует достаточное количество подробных видео-инструкций.
Мы опишем особенности сборки и предоставим список необходимых деталей, которые мы подработали под себя для получения необходимых нам характеристик.
Данный вариант сварочного аппарата Бармалея уже использован и проверен мастерами, его работоспособность уже проверена.
Начнем с силовых ключей. Изначально в схеме сварки Бармалея присутствовали ключи RG4PC50U. Однако мы попробовали заменить их на ключи IRGP4063DPBF, считая их более надежными и современными.
Изменения также коснулись стабилитрона. Изначально присутствующий в схеме стабилитрон КС213Б проявил себя как не очень надежный в работе.
Такая версия сварочного Бармалея подвержена сильному нагреву. Мы заменили его на два встречно подключенных стабилитрона по 15 В каждый, мощностью по 1.3 Вт. Все остальные детали мы оставили без изменений.
Что касается силового трансформатора, сердечник для него мы рекомендуем брать уже готовый, типа E70/33/32 (или B66371-G-X187. Можно сделать его и самому, но стоимость его не настолько велика, чтобы отвлекаться на это.
Сначала мы рекомендуем сделать ½ витков первичной обмотки сварочного Бармалея, затем выполнить всю вторичную, после этого закончить с первичной.
Провода для обмотки используются одинаковые, их диаметр - 0.6 мм. Первичная обмотка состоит из 18 витков, по 9 на каждый ряд.
Необходимо сделать изоляционную прокладку между слоями, для нее хорошо подходит обычная бумага, применяемая в кассовых аппаратах. Достаточно простой и дешевый способ. Также мы рекомендуем пропитать каждый слой эпоксидной смолой.
Также для первичной обмотки можно использовать провода диаметром 1.2 или 0.4 мм, при этом число витков изменится, в этом случае вам необходимо будет сделать дополнительные расчеты. Если вы не готовы к этому, рекомендуем использовать наши рекомендации.
Рекомендуется также выполнить дополнительную изоляцию обмоток. Для этого можно использовать малярный (строительный) скотч.
Также рекомендуем при намотке помечать концы проводов для удобства дальнейшей сборки и проведения фазировки. Фазировку сварочного Бармалея необходимо делать обязательно, в противном случае есть вероятность того, что аппарат будет использовать только половину потенциала.
При сборке необходимо обязательно учитывать микро-зазор между половинками сердечника. Необходимо положить прокладку из той же кассовой бумаги с крайних кернов.
Всю конструкцию сварочного Бармалея необходимо стянуть и склеить, также можно дополнительно покрыть ее краской из баллончика и сверху покрыть лаком.
Ограничители заряда конденсаторов
Поговорим об ограничителях заряда конденсаторов. В первоначальной схеме Бармалей использовал два резистора по 30 Ом, мощностью 5 Вт.
Со своей функцией они справляются великолепно, поэтому мы решили их не менять. Благодаря реле, питание можно подавать напрямую после зарядки.
Когда мы включим аппарат Бармалея первый раз ,возникнет резкий скачок тока, и большая сила тока может вызвать перегорание конденсаторов и диодного моста. Рекомендованные резисторы как раз могут предотвратить данную проблему.
Теперь несколько слов о реле. Эту деталь мы также не рекомендуем менять, оставив вариант, присутствующий в первоначальной схеме. Это реле типа WJ115-1A-12VDC-S.
Катушка сварочного Бармалея питается от 12 В DC, коммутируемая его нагрузка составляет около 20 А, питается от 220 В AC.
Со своей задачей данное реле справляется отлично, а его невысокая цена и широкое распространение в торговой сети позволяет считать это отличным выбором.
Обыкновенный проволочный резистор типа С5-37 В 10 мы считаем отличным выбором для резистора, ограничивающего ток. Стоимость его намного ниже импортных аналогов, работает он достаточно надежно.
Вместо резисторов вы также можете использовать токоограничивающие конденсаторы, например модели К73-17. Такие конденсаторы необходимо подключать в цепь последовательно.
После сборки аппарата перед его испытанием необходимо выставить необходимое ограничение максимального тока. В данной схеме это 160 А.
Проверяем, если все работает нормально, помещаем собранную конструкцию в корпус. Можно использовать уже имеющийся корпус от какого либо электроприбора, либо в самостоятельно его изготовить.
Себестоимость такого сварочного аппарата Бармалея составляет не более 50$ на начало 219 года. Проводим испытания. Мы все сделали правильно, если аппарат справляется со сваркой электродами диаметром до 4мм
Все детали для сборки доступны, их можно легко найти в интернете. Провода для сборки можно найти, разобрав старый телевизор, в ламповых телевизорах они использовались для сборки размагничивающего контура кинескопа.
Рекомендуем вам поискать детали для сборки на китайских сайтах, там часто можно неплохо сэкономить.
Правила техники безопасности
Очень рекомендуем вам не игнорировать данный раздел. Основные правила техники безопасности необходимо знать всем, независимо от опыта и уровня подготовки.
Категорически запрещается проводить сборку сварочного аппарата Бармалея при наличии высокой влажности в помещении, также запрещается прикасаться к вилке включения, регуляторам, к самому аппарату влажными руками.
Очень простое правило, которое, к сожалению, многими игнорируется.
Для летального случая зачастую достаточно 100 mA, а наш аппарат генерирует намного большее значение силы тока. Также нарушение этого правила может привести к пожару.
При возникновении пожара ни в коем случае не пытайтесь тушить его водой, если у вас нет возможности его предварительно обесточить. Для таких случаев вам необходимо запастись порошковым или углекислотным огнетушителем.
Запрещено использование сварочного аппарата Бармалея при искрении или появлении дыма. Именно поэтому рекомендуется проверить его работоспособность до упаковки начинки в корпус. Также не забудьте заземлить аппарат, это важно.
Все инструменты, используемые вами в работе пассатижи, (отвертки, кусачки и т.д.), должны быть изолированы не проводящим ток материалом.
Чаще всего инструменты изначально имеют изоляцию, однако при использовании, например, обычных металлических кусачек, необходимо, как минимум, перемотать ручки изолентой.
И не используйте для работы старый, треснувший либо неисправный инструмент. Невыполнение этого правила очень часто приводит к печальным последствиям.
В заключение
Использование сварочного инверторного аппарата Бармалея – удобный, надежный и недорогой способ соединения металлических деталей, а наличие такого аппарата в хозяйстве существенно облегчает жизнь.
Выбор таких аппаратов достаточно широк, однако если вы хотите иметь недорогой и надежный аппарат с отличным функционалом – наши советы могут быть вам полезны. Наш аппарат достаточно прост в сборке и проверен в работе десятками мастеров.
Выбор варианта самостоятельного изготовления может быть обусловлен не только стоимостью, многие заводские бюджетные модели зачастую собираются из не очень качественных деталей.
Покупая инвертор даже самой известной марки, вы не можете знать, как долго он проживет. Также не следует забывать о том, что наша модель проще большинства заводских моделей в обслуживании и ремонте.
Надеемся, что наша статья была для вас полезной. Желаем вам удачи в сборке и работе!
Читайте также: