自分の手で溶接インバーターを作るには？

DIY溶接インバーター

今日の金属の溶接方法には多くの方法があり、そのほとんどは電気の使用に基づいています。次に、電気溶接もインバーター方式を含むいくつかのタイプに分けられます。

後者は比較的最近人気が出ており、小型で持ち運びに便利なデバイスが店の棚に登場する前は、家庭用溶接はほとんどありませんでした。溶接インバーターの大量導入後、装置の原理と操作は非常に簡単であり、必要に応じて、同じものを自分で組み立てることができることがわかりました。

説明

インバーターは、直流を交流に変換する装置であり、インバーター式の溶接機では二重変換が発生します。

電力が5アンペアを超えず、電圧が220/380ボルト、周波数が50 Hzの交流電流は、同じ値の直流に変換されます。
結果として生じる直流は、数十ボルトの電圧と最大数百アンペアの電流の交流に変換されます。

得られた溶接電流の特性は非常に安定しており、制御が容易であり、溶接する部品のサイズに応じて最適な溶接モードを設定できるため、このような変換はより有益です。

溶接インバーターはモノブロックデバイスであり、その主な利点は人間工学です。直流を供給するものを含む溶接変圧器とは異なり、インバーターは一人で運ぶことができ、低電力であるため、重量はわずか数キログラムで、肩に簡単に掛けることができます。

変換は、高品質の冷却を必要とする変圧器と電子回路を犠牲にして行われるため、強力なファンもケースに配置されます。明らかに複雑ですが、溶接インバーターは自分の手で組み立てることができます。そのような装置は、その工場の対応物より悪くない溶接を提供することができるでしょう。

動作原理

システムの主な要素は、整流器を備えた電源トランスです。その二次巻線は非常に高温であるため、デバイスを構成するときは、ファンからの空気の流れの経路にデバイスを配置することが非常に重要です。

整流された電流は、スイッチング周波数の高い三極真空管のフィルターを通過します。その結果、2次交流の周波数は50kHzの値に達する可能性があります。電気機器の周波数と寸法の逆の関係は古くから知られており、インバーターにそのような適度なサイズを与えることを可能にしました。航空機や潜水艦の車載ネットワークなど、省スペースが必要な場合は常に同じ原理がうまく使用され、電流の周波数も数千ヘルツで測定されます。

溶接変圧器では起電力を変換し、インバーターでは高周波電流を変換することで、変圧器の重量を大幅に削減し、製造材料の消費量を削減することができました。過負荷保護のために、ヒューズが二次側に取り付けられており、フロントパネルから交換できます。ユーザーはレギュレーターを使用して電極に供給される電流の強さを調整することができ、電流値はデジタルディスプレイに表示されます。

アプリケーションエリア

溶接を使わない工事は想像しがたい。溶接インバーターは、かさばる変圧器デバイスとは対照的に、移動性のかなり大きなシェアを持っているため、そのアプリケーションの範囲を大幅に拡大しました。現在、インバータ溶接が使用されています。

鉄金属製の溶接部品用。
非鉄金属製の溶接部品用。
地下パイプライントンネルなど、難しい場所での溶接が必要な場合。
生産中の成形部品の溶接用。
自宅での溶接に。

業界では、自動および半自動の溶接ワイヤフィードを備えたインバータが溶接に使用されているため、プロセスを統合し、手作業の割合を減らすことができます。

長所と短所

インバーター溶接機の主な利点はそのサイズです。それ以前は、固定支柱で調理するか、即席の手段を使用して重い溶接変圧器を溶接場所に移動する必要があったためです。

二重変換のおかげで、インバータの溶接電流は主電源に依存しないため、常に一定の値を維持します。これにより、溶接中の次のような不快な現象を回避できます。

電極の付着。
ネットワークに低電圧でアークがない。
金属の過燃焼または過少燃焼。

インバーターはユニバーサルであり、適切な電極を使用した鋳鉄または非鉄金属の溶接、および非消耗電極を使用したTIG溶接に適しています。オペレーターは、広範囲にわたって電流を調整することができます。

インバーターの欠点は、変圧器に比べてコストが比較的高いことですが、利点を考えると、完全に平準化されています。他の電子機器と同様に、デバイスのマイクロチップは慎重に取り扱う必要があるため、定期的にほこりの内部を掃除することをお勧めします。

また、電子機器は低温または高湿度の条件で故障する可能性があるため、環境条件はデバイスの銘板データと一致している必要があります。

自分でそれを行う方法は？

インバーター溶接機は最新の設計で市販されていますが、比較的最近になって入手可能になり、新しいものではありません。実際、便利なデジタル制御と最新の電子部品のみが追加されています。

動作原理と装置自体は数十年前に開発され、今日でも多くの組み立てスキームが関連しています。最新の電子部品をベースにした古い電気部品を使用して、インバーターを自分で組み立てることができます。このようなデバイスは、工場の対応するデバイスよりもはるかに安価になります。

必要な材料とツール

デバイスを組み立てるには、次のものが必要です。

電源トランス用フェライトコア。
巻線を作成するための銅バスまたはワイヤ。
コアの半分を接続するための固定ブラケット。
耐熱テープ。
コンピューターファン。
トランジスタ。
はんだごて、ペンチ、ワイヤーカッター。

スキーム

現在まで、すべての溶接インバータ回路は、パルストランスと強力なMOSFETタイプのトランジスタを使用して統合および構築されています。

各メーカーは独自の開発という形で小さな変更を加えていますが、一般的に、デバイスの機能に大きな変更はありません。

家庭用インバータ式溶接機の科学者・開発者であるユーリ・ネグリャエフの概略図も参考にできます。

ウォークスルー

すべての要素に対応するには、ケースを選択する必要があります。すでに通気孔が設けられているため、古いシステムのコンピュータユニットを使用することをお勧めします。
ユニットの重量は最大10キログラムに達する可能性があるため、体の強度を高める必要があります。このため、ねじ山付きファスナーの金属製の角が角に取り付けられています。
トランスの一次巻線-ワイヤはフレームの幅全体に巻かれています。これは、電圧降下中のトランスの安定した動作に貢献します。巻線には銅線のみを使用し、バスがない場合は複数の線を束にして接続します。
変圧器の二次巻線は複数の層に巻かれています。このために、断面が2 mmの複数のワイヤが使用され、束に接続されています。
主電源電圧が二次巻線に入るのを防ぐために、巻線間に強化絶縁層が必要です。
トランスのコアと巻線の間にエアギャップを設けて、空気の循環を確保しています。
これとは別に、電流トランスはフェライトコア上に作られ、組み立て中にプラスのラインに固定され、コントロールパネルに接続されます。
トランジスタはラジエーターに取り付ける必要がありますが、常に熱伝導性の誘電体ガスケットを介して取り付ける必要があります。これにより、効率的な熱放散と短絡保護が提供されます。
整流回路のダイオードは、同様の方法でアルミニウム板に取り付けられています。ダイオードの出力は、断面積4mmの非絶縁ワイヤで接続されています。
ケース内の電力導体は、短絡を排除するように配線されています。
ファンは後壁に取り付けられているため、スペースを節約し、複数のラジエーターを同時に吹き飛ばすことができます。

溶接インバータの配線図

機械のセットアップ

機械を組み立てた後、正しい溶接電流と電圧値を取得するには、追加の設定が必要です。

主電源電圧はボードとファンドライブに供給されます。
電源コンデンサが完全に充電されるまで待ってから、リレーの動作を確認し、コンデンサ回路に取り付けられている電流制限抵抗に電圧がかかっていないことを確認してから、リレーを閉じる必要があります。
オシロスコープを使用して、インバータによって生成された電流の値が決定され、トランス巻線に入るパルスの周波数が測定されます。
溶接モードは、電圧計がオシロスコープのアンプの出力に接続されているコントロールユニットでチェックされます。低電力インバータでは、電圧値は約15ボルトに達します。
出力ブリッジの動作は、電源から16ボルトの電圧を印加することによってチェックされます。アイドルモードでは、ユニットの消費量は約100 mAであり、測定を行う際にはこれを考慮に入れる必要があることに注意してください。
パワーコンデンサでの動作がテストされています。電圧は16ボルトの値から220に変更されます。オシロスコープは出力トランジスタに接続され、信号の振幅が制御されます。これは、電圧を下げてテストしたものと同じである必要があります。