Инвертор из блока питания компьютера

Для выполнения сварочных работ в домашних условиях незаменим сварочный инверторный аппарат. Принцип его работы основан на использовании транзисторов и переключателей, при помощи которых сначала сетевое напряжение трансформируется в постоянное.

Затем изменяются характеристики тока (повышается частота синусоиды). Эти действия приводят к понижению значения напряжения, что приводит к выпрямлению тока, при этом частота тока не изменяется.

Широкое использование данных аппаратов связано с рядом его достоинств, к которым можно отнести:

• Небольшие габаритные размеры, а также малый вес, что существенно облегчает труд при сварочных работах и позволяет расположить аппарат в удобном месте;
• Возможность изготовить его самостоятельно, затратив немного средств. Кроме этого, сборка своими руками позволяет подобрать детали с необходимыми характеристиками, а также в дальнейшем достаточно просто выполнить ремонт агрегата или замену деталей для корректировки характеристик;
• Высокий КПД, что позволяет ему конкурировать с готовыми аппаратами.

Недостатками сварочного инвертора, который изготовлен самостоятельно, являются:

• Малый срок службы, при неверно подобранных деталях;
• Отсутствует возможность реализовать дополнительные функции, которые способны улучшать качество сварного шва;
• При необходимости получить аппарат большой мощности требуется организация дополнительной системы охлаждения, что увеличивает конечную стоимость и габариты.

Следует учесть, что самостоятельная сборка инвертора достаточно кропотливый труд, занимающий много времени и требующий определенных навыков. Но современные производители предлагают широкий выбор комплектующих, что значительно облегчает их выбор. Сам подбор деталей основан на совместимости параметров по типам и характеристика, а также на возможности простой замены в дальнейшем.

Основными элементами инвертора являются:

• блок питания;
• силовая часть и ее ключи.

К базовым выходным характеристикам относятся:

• потребляемый ток, причем его максимальное значение;
• напряжение и частота в сети;
• значение тока сварки, при котором будет выполняться шов.

Подготовительный этап

Перед тем как приступить к покупке деталей для изготовления инвертора необходимо точно представлять значения выходных параметров, а также иметь электрические схемы всех элементов (общая схема, блока питания).

Рассмотрим изготовление сварочного аппарата с входными характеристиками:

• напряжение сети 220 В;
• частота 50 ГЦ;
• сила тока 32 А.

На выходе получится ток, преобразованный до величины 250 А, то есть увеличил свое входное значение в 8 раз. Данным аппаратом можно выполнять сварной шов, расположив электрод менее 1 см к свариваемой детали.

Перед тем как приступить к сборке аппарата необходимо подготовить следующие материалы и инструменты:

• отвертки (плоские и крестовые) разных размеров;
• приборы для измерения напряжения и силы тока (вольтметр и амперметр), которые можно заменить современным универсальным измерительным прибором;
• паяльник с маленьким жалом;
• компоненты для выполнения паяльных работ (канифоль, проволока);
• осциллограф, применение которого позволит контролировать изменение синусоиды тока;
• специальная сталь с подходящими электротехническими параметрами;
• хлопковая и стекловолоконная ткани;
• сердечник для трансформатора;
• обмотки трансформаторов:
• первичная на 100 витков из проволоки диаметром 0,3 мм
• вторичные (внутренняя – это 15 витков проволокой 1 мм, средняя – это 15 витков из проволоки 0,2 мм, наружная – 20 витков, выполненные проволокой 0,35 мм);
• текстолит;
• болты и саморезы;
• транзисторы с необходимыми характеристиками;
• провода разного сечения;
• силовой кабель;
• изолента или специальная бумага.

После выполнения подготовительных работ можно приступать к сборке.

Устройство сварочного инвертора

Блок питания инвертора

Плату, где располагается блок питания инвертора, собирают отдельно от силового элемента аппарата. Кроме этого, их требуется разделить между собой листом металла, который закреплен к корпусу жестко.

Основным элементом блока питания является трансформатор, который можно изготовить самостоятельно. С его помощью напряжение, которое поступает из сети, будет преобразовываться до величины безопасной для жизни, а затем повышать силу тока для выполнения сварки.

Материалом для сердечника может быть железо размеров 7х7 или 8х8. При этом можно брать как стандартные пластины или отрезать требуемый кусок металла от имеющегося листа. Обмотка выполняется медным проводом марки ПЭВ, так как именно этот материал максимально обеспечивает требуемые характеристики (малое сечение при достаточной ширине).

Использование другого материала в качестве обмотки может существенно повлиять на характеристики трансформатора, например, увеличить нагрев данной детали.

При этом каждый виток должен плотно прилегать к предыдущему, при этом нахлеста лучше избегать. После того как все 100 витков выполнены, необходимо уложить слой специальной изолирующей бумаги или ткани из стекловолокон. Следует учесть, что бумага будет темнеть в процессе эксплуатации.

Далее выполняют вторичную обмотку. Для этого необходимо взять медный провод сечением 1 мм и сделать 15 оборотов, стараясь распределить их по всей ширине, на равном расстоянии друг от друга. После покрытия их лаком и просушки, наматывают 2 слой медным проводом сечением 0,2 мм, делая также 15 оборотов.

Их тоже необходимо распределить, как и в предыдущем случае и изолировать. Последним слоем для вторичной обмотки будет ПЭВ сечением 0,35 мм, витков при этом будет 20. Последний слой также необходимо изолировать.

Блок питания инверторного сварочного аппарата

Корпус

Далее приступают к изготовлению корпуса. Его размер должен быть соизмерим с габаритами трансформатора и плюс 70% на размещение остальных деталей инвертора. Сам корпус может быть выполнен из листовой стали толщиной 0,5-1 мм.

Для соединения углов можно использовать болты или при помощи специальных гибочных станков изогнуть лист до нужных размеров. Если на корпусе расположить ручку для крепления инвертора на ремне или для простоты переноса, то это в значительной степени облегчит эксплуатацию прибора в дальнейшем.

Кроме этого, конструкция корпуса должна предусматривать достаточно простой доступ ко всем деталям, расположенным внутри него. На нем необходимо проделать несколько технологических отверстий для переключателей, кнопки питания, световой сигнализации о работоспособности, а также кабельные разъемы.

Схема генератора сварочного инвертора

Силовая часть и инверторный блок

Силовым блоком для инвертора служит трансформатор, особенностью которого является наличие 2 сердечников, которые располагают рядом с маленьким зазором, прокладывая лист бумаги. Этот трансформатор собирается аналогично предыдущему. Важной деталью является то, что изоляционный слой между витками провода необходимо усилить, что позволит не допустить пробоя напряжения. Кроме этого, между слоями проводов укладывают прокладки, выполненные из фторопласта.

К силовой части можно отнести конденсаторы, которые соединены согласно схеме. Они предназначены для уменьшения резонанса трансформаторов, а также призваны минимизировать и компенсировать потери тока в транзисторах.

Инверторный блок аппарата служит для преобразования тока, у которого на выходе повышается частота. Для этого в инвертор используют транзисторы или диоды. Если решено использовать диоды в этом блоке, то их необходимо собрать в косой мост по специальной схеме. Выводы из него идут к транзисторам, которые предназначены для возврата переменного тока с большей частотой. Диодный мост и транзисторы должны быть разделены перегородкой.

Фото блока питания самодельного сварочного инвертора

Система охлаждения

Так как все элементы агрегата подвержены нагреву, то необходимо организовать систему охлаждения, которая обеспечит бесперебойную надежную работу. Для этого можно использовать кулеры от компьютеров, а также выполнить несколько дополнительных отверстий в корпусе для легкого доступа воздуха внутрь аппарата. Однако таких отверстий не должно быть слишком много, чтобы избежать попадания лишней пыли в корпус.

Кулеры должны располагаться таким образом, чтобы они могли работать на вывод воздуха из корпуса аппарата. Элементы охлаждения нуждаются в профилактике, например, замене термопасты, поэтому доступ к ним должен быть простой.

Установка такого элемента, как термодатчик, и дальнейшее его соединение со светодиодом на корпусе, позволит подавать сигнал при достижении недопустимой температуры и отключать инвертор от питания для охлаждения.

Трансформаторный сварочный аппарат своими руками

Сборка

Сборка инвертора осуществляется в следующем порядке:

• на основание корпуса располагается трансформатор, диодный мост, схема управления;
• выполняется скрутка, спайка и крепление между собой всех проводов;
• на наружной панели выводятся световая индикация, кнопка пуска, разъем кабеля.

Когда все установлено, можно проверять работу аппарата.

Проверка работы

Чтобы проверить аппарат необходимо использовать для этого осциллограф. Инвертор подключают к сети в 220 В, а затем по прибору проверяются, насколько выходные параметры соответствуют требуемым. Например, напряжение должно быть в пределах 500-550 В. При абсолютно правильной сборке и правильно подобранных деталях, это значение не должно переходить порог в 350 В.

После таких замеров и приемлемых показателей осциллографа, можно приступать к выполнению сварочного шва. После того, как первый электрод полностью выгорит, необходимо провести замеры температуры на трансформаторе. Если он кипит, то схема нуждается в доработке, аппарат необходимо отключить и внести изменения. Только после того, как приняты меры по устранению данного недочета, можно повторно выполнить запуск с таким же замером температуры после окончания работы.

Пример компоновки передней панели инвертора

Правила эксплуатации

Сварочный инвертор можно применять как для сваривания деталей выполненных из черного металла, так и вести работы с цветным. Он полезен как в частном доме, на даче, так и в гараже.

При его эксплуатации необходимо следить за качеством напряжения и частоты в сети.

Для продолжительного использования данного агрегата необходимо периодически проверять работоспособность отдельных его чистке, выполнять профилактические мероприятия по очистке его от пыли и грязи.

Блиц-советы

При самостоятельном изготовлении инвертора необходимо:

• иметь схемы всех элементов аппарата;
• правильно подбирать комплектующие;
• выдерживать все необходимые зазоры и тщательно изолировать элементы;
• соблюдать правила техники безопасности.

Как самому изготовить полноценный блок питания с диапазоном регулируемого напряжения 2,5-24 вольта, да очень просто, повторить может каждый не имея за плечами радиолюбительского опыта.

Делать будем из старого компьютерного блока питания, ТХ или АТХ без разницы, благо, за годы PC Эры у каждого дома уже накопилось достаточно количество старого компьютерного железа и БП наверняка тоже там есть, поэтому себестоимость самоделки будет незначительной, а для некоторых мастеров равно нулю рублей.

Мне достался для переделки вот какой АТ блок.

Чем мощнее будете использовать БП тем лучше результат, мой донор всего 250W с 10 амперами на шине +12v, а на деле при нагрузке всего 4 А он уже не справляется, происходит полная просадка выходного напряжения.

Смотрите что написано на корпусе.

Поэтому смотрите сами, какой ток вы планируете получать с вашего регулируемого БП, такой потенциал донора и закладывайте сразу.

Вариантов доработки стандартного компьютерного БП множество, но все они основаны на изменении в обвязке микросхемы IC — TL494CN (её аналоги DBL494, КА7500, IR3М02, А494, МВ3759, М1114ЕУ, МPC494C и т.д.).

Рис №0 Распиновка микросхемы TL494CN и аналогов.

Посмотрим несколько вариантов исполнения схем компьютерных БП, возможно одна из них окажется ваша и разбираться с обвязкой станет намного проще.

Приступим к работе.
Для начала необходимо разобрать корпус БП, выкручиваем четыре болта, снимаем крышку и смотрим внутрь.

Ищем на плате микросхему из списка выше, если таковой не окажется, тогда можно поискать вариант доработки в интернете под вашу IС.

В моем случае на плате была обнаружена микросхема KA7500, значит можно приступать к изучению обвязки и расположению ненужных нам деталей, которые необходимо удалить.

На фото разъём питания 220v.

Отсоединим питание и вентилятор, выпаиваем или выкусываем выходные провода, чтобы не мешали нам разбираться в схеме, оставим только необходимые, один желтый (+12v), черный (общий) и зеленый* (пуск ON) если есть такой.

На фото — черные конденсаторы как вариант замены для синего.

Делается это потому, что наш доработанный блок будет выдавать не +12 вольт, а до +24 вольт, и без замены конденсаторы просто взорвутся при первом испытании на 24v, через несколько минут работы. При подборе нового электролита емкость уменьшать не желательно, увеличивать всегда рекомендуется.

Самая ответственная часть работы.
Будем удалять все лишнее в обвязке IC494, и припаивать другие номиналы деталей, чтобы в результате получилась вот такая обвязка (Рис. №1).

Рис. №1 Изменение в обвязке микросхемы IC 494 (схема доработки).

Нам будут нужны только эти ножки микросхемы №1, 2, 3, 4, 15 и 16, на остальные внимание не обращать.

Рис. №2 Вариант доработки на примере схемы №1

На фото — приподнятием ножек ненужных деталей, разрываем цепи.

Некоторые резисторы, которые уже впаяны в схему обвязки могут подойти без их замены, например, нам необходимо поставить резистор на R=2.7k с подключением к "общему", но там уже стоит R=3k подключенный к "общему", это нас вполне устраивает и мы его оставляем там без изменений (пример на Рис. №2, зеленые резисторы не меняются).

На фото— перерезанные дорожки и добавленные новые перемычки, старые номиналы записываем маркером, может понадобится восстановить все обратно.

Таким образом просматриваем и переделываем все цепи на шести ножках микросхемы.

Это был самой сложный пункт в переделке.

Делаем регуляторы напряжения и тока.

Берем переменные резисторы на 22к (регулятор напряжения) и 330Ом (регулятор тока), припаиваем к ним по два 15см провода, другие концы впаиваем на плату согласно схеме (Рис. №1). Устанавливаем на лицевую панель.

Контроль напряжения и тока.
Для контроля нам понадобятся вольтметр (0-30v) и амперметр (0-6А).

Амперметр я использовал свой, из старых запасов СССР.

ВАЖНО — внутри прибора есть резистор Тока (датчик Тока), необходимый нам по схеме (Рис. №1), поэтому, если будете использовать амперметр, то резистор Тока ставить дополнительно не надо, без амперметра ставить надо. Обычно RТока делается самодельный, на 2-х ватное сопротивление МЛТ наматывается провод D=0,5-0,6 мм, виток к витку на всю длину, концы припаяем к выводам сопротивления, вот и все.

Корпус прибора каждый сделает под себя.
Можно оставить полностью металлический, прорезав отверстия под регуляторы и приборы контроля. Я использовал обрезки ламината, их легче сверлить и выпиливать.

Многие дачники и владельцы частных домов сталкиваются с необходимостью выполнения сварочных работ, для проведения которых можно использовать как покупные промышленные установки, так и выполненные своими руками сварочные инверторы. При наличии качественной схемы такого оборудования и минимального опыта работ с паяльником выполнить инвертор самостоятельно не составит какого-либо труда.

Если ранее все сварочники изготавливались исключительно на основе трансформаторов, отличались громоздкой конструкцией, а их вес превышал 50 кг и более, то сегодня популярны инверторы, использующие принципиально новые технологии преобразования электротока, что позволило значительно уменьшить габариты оборудования. Выполнить самостоятельно такой простейший аппарат для сварки будет под силу каждому домовладельцу, который даже не имеет какого-либо серьезного опыта работы с электроникой.

Особенности конструкции аппарата

Инверторный сварочный агрегат — это современная эффективная технология, которая основывается на использовании силовых переключателей и полевых транзисторов. Инвертор «Тимвал» сочетает компактные габариты, легкий вес и великолепное качество сварочного тока. Обеспечивается мощность на уровне 200 Ампер и более, что позволяет с успехом сваривать чугун и другие тугоплавкие металлы.

Благодаря применению полевых транзисторов и качественных блоков питания удаётся выполнять сварочные работы даже в условиях существенных скачков напряжения в электросети.

Инвертор, вне зависимости от колебания электротока на входе, сможет качественно преобразовывать электричество, и в итоге мы получаем стабильную по своим характеристикам сварочную дугу, что обеспечивает качественное соединение металлических элементов.

Характеристики инверторов

Изготовленные своими руками сварочные инверторы типа «Бармалей» могут обладать следующими характеристиками:

• Сила тока на входе — 32 А.
• Показатель силы сварочного тока — 160 А.
• Потребляемое напряжение — 220 В.

В сети Интернет вы с легкостью сможете подобрать различные схемы инверторного сварочного аппарата своими руками, которые будут отличаться своей мощностью и используемыми компонентами.

Инструменты и материалы для создания инвертора

Для устройства такого агрегата вам потребуется в первую очередь качественная схема исполнения инвертора. Простейшие модели будут состоять из следующих компонентов:

• Блок питания.
• Силовой блок.
• Драйверы силовых ключей.

Для выполнения такой работы вам потребуются следующие материалы:

• Текстолит, слюда и стеклоткань.
• Медные провода.
• Термобумага.
• Пластик для формирования электронной схемы.
• Листовой металл.
• Крепежные резьбовые элементы.
• Ножовка для металла.
• Нож.
• Паяльник.
• Набор отвёрток.

Изготовление блока питания

Блок питания можно как изготовить самостоятельно, так и использовать старые детали от компьютера или телевизора. В последнем случае существенно упрощается проведение данной работы. Если же вы планируете изготовить такой блок питания самостоятельно, то следует помнить о том, что у инвертора он состоит из четырёх обмоток:

• Первичная обмотка выполняется из проволоки диаметром 0,3 мм и включает 100 витков.
• Вторая выполнена из толстого миллиметрового провода и включает 15 витков.
• Для третьей обмотки используют самый тонкий провод в 0,2 мм и аккуратно выполняют 15 витков.
• Останется сверху выполнить 20 витков четвертой обмотки, которая изготовлена из проволоки диаметром 0,3 мм. Обмотку блока питания по всему каркасу следует тщательно заизолировать, что позволит избежать возможных перепадов напряжения.

Также изготавливается электрический тиристорный блок, который необходим для правильной работы инвертора. Тиристорный блок можно приобрести уже готовым в магазинах радиоэлектроники или изготовить самостоятельно. Такой блок преобразует переменный ток, который инвертор получает из электросети, в постоянный, необходимый для осуществления сварки.

Помните о том, что в процессе работы блок питания и силовая часть инвертора могут нагреваться, соответственно, потребуется продумать качественное охлаждение устройства. Для этого рекомендуем использовать пассивные радиаторы от компьютера, а также простейшие кулеры, которые эффективно обдувают нагревающиеся трансформаторы. Такие вентиляторы просто устроены, имеют доступную стоимость, а их подключение в общую электросхему устройства не представляет сложности.

Предназначение силового блока

Напряжение с питания подается на силовой блок, основное назначение которого — это снижение напряжения у полученного тока и одновременное увеличение его силы. Проще всего выполнить такой силовой блок из двух сердечников, заизолированных друг от друга при помощи газетной бумаги. Выполнять обмотку сердечников для изготовления трансформатора необходимо из медной полосы, что позволит исключить появление наводки и улучшает общее качество сварочного тока на выходе из устройства.

Выполняем инверторный блок

Основное назначение такого инверторного блока — это преобразование электротока. Если ранее для этих целей использовались трансформаторы, что, в свою очередь, приводило к существенному увеличению габаритов всей конструкции, то сегодня используются силовые транзисторы, которые открывают и закрывают электросхему высокочастотного преобразователя.

Используемые в электросхеме инвертора конденсаторы соединяются последовательно и позволяют минимизировать резонансные выбросы и колебания ТВЧ на выходе с трансформатора. Используемые конденсаторы позволяют снизить потери в транзисторах силового блока.

На первый взгляд, изготовление такого инверторного блока может показаться сложной работой, которая под силу лишь профессиональным радиоэлектрикам. Однако в действительности при наличии у вас на руках качественной схемы сварочного аппарата можно с легкостью приобрести в магазине радиоэлектроники необходимые конденсаторы и силовые транзисторы, а выполняемая пайка на плате не представляет какой-либо сложности и занимает от силы полчаса.

Как собрать сварочный инвертор

В первую очередь вам необходимо будет сделать корпус для самостоятельно выполненного инвертора. Кто-то использует изготовленные своими руками и сваренные металлические ящики, а кто-то для такого оборудования приспосабливает старые ненужные корпуса от компьютеров. На передней панели такого сварочного инвертора следует расположить клеммы для подключения кабеля и питания от электросети, кнопку включения и выключения, а также простейший тумблер для регулировки мощности показателей рабочего тока.

Все выполненные импульсные силовые блоки, питание и вентиляторы охлаждения подключаются друг к другу в полном соответствии с имеющейся схемой. Корпус устройства изолируется, после чего можно тестировать выполненный сварочный инвертор.

В последующем изготовленный самостоятельно инвертор не потребует от вас какого-либо ухода и обслуживания. Не забывайте лишь о необходимости раз в несколько месяцев проводить очистку устройства, для чего разбирают корпус и удаляют появившуюся внутри пыль и грязь.

Инверторная сварка, схема проведения которой не представляет особой сложности, активно используется в промышленности и быту. Изготовление самодельного сварочного инвертора не представляет особой сложности. Вам лишь потребуется подыскать в сети Интернет качественную схему сварочного инвертора, а также приобрести требующиеся диоды, конденсаторы и силовые трансформаторы.

Собранный своими руками сварочный инвертор может не отличаться такой универсальностью в использовании и функциональностью, как изготовленные в заводских условиях аппараты, однако его стоимость будет находиться на доступном уровне, а возможности такого устройства будет достаточно для использования инвертора в домашних условиях.