Как варить алюминий электродом инвертором


Сварка алюминия инвертором в домашних условиях

Алюминий не самый прочный материал, поэтому не удивительно, что предметы из него нередко ломаются. Необязательно относить их в мастерскую, отремонтировать можно и дома сваркой алюминия инвертором. Однако для создания надежных соединений нужно учитывать неординарные свойства этого капризного материала.

 

Можно ли варить алюминий инвертором

Сложность сваривания алюминия инвертором обусловлена его характеристиками:

  1. У оксидной пленки, которой покрыта поверхность этого металла, температура плавления 2000⁰C, а у металла — 660⁰C.
  2. Перед работой пленка удаляется. Сварку начинают сразу после снятия оксида, чтобы очищенная поверхность не успела окислиться.
  3. При значительном перепаде температуры прочность алюминия уменьшается.
  4. Из-за высокой текучести металл стремится убежать из сварочной ванны, что затрудняет наложение вертикальных швов.
  5. Из-за высокого коэффициента температурного расширения заготовки при усадке могут деформироваться, а шов растрескаться.
  6. Цвет алюминия при нагреве не изменяется, что затрудняет контроль над процессом при выполнении инверторной сварки.

Какой инвертор подойдет для сварки алюминия

Выбор инвертора для сварки алюминия зависит от объема и сложности работы. Если ремонтом заниматься приходится нечасто, а к качеству соединения не предъявляется высоких требований, достаточно дешевого аппарата. В противном случае предпочтение отдается модели с функциями MMA и TIG. Таким аппаратом выполняются соединения электродами с покрытием и аргонодуговой сваркой. Для домашнего ремонта достаточно силы тока 200 А.

Для упрощения и ускорения работы при больших объемах следует обратить внимание на инверторы с осциллятором, позволяющим зажигать дугу бесконтактным способом. Полезной будет опция постепенного затухания дуги, управления балансом полярности и импульсный режим. Если предполагается частое перемещение инвертора, предпочтение следует отдавать компактным моделям. Они дороже аппаратов с аналогичными функциями, но удобней при перевозке.

Выбор расходных материалов для сварки

Чтобы варить алюминий инвертором без аргона применяются электроды, сделанные из близкого по составу материала. Их покрытие при нагреве создает газовую среду, которая препятствует проникновению воздуха в зону сварки. Лучшими отечественными признаны марки ОЗА, ОЗР, ОЗАНА. Аналоги зарубежного производства OK 96.20, OK 96.40, Kobatek-213 лучше по качеству, но стоят дороже.

Аргонодуговая сварка выполняется неплавящимися электродами из вольфрама. Для создания шва используют присадочную проволоку диаметром от 2 до 5 мм. В составе популярных марок АО, АД, АК содержится много магния.

Чтобы сваривать алюминий инверторным полуавтоматом используется присадочная проволока диаметром от 0,8 до 1 мм в катушках по 0,5 кг. Большей популярностью пользуются марки ER 4043 и ER 5356, сделанные из сплава кремния с алюминием. Св-АК 5 и Св-АМг из алюминия с магнием применяются реже.

Технология сварки алюминия инвертором

Перед началом сварки алюминия в домашних условиях нужно обработать место соединения:

  1. Если толщина деталей больше 5 мм, с кромок снимаются фаски под углом 45 — 60⁰. Чем толще металл, тем больше скос.
  2. Заготовки на расстоянии 2 — 3 см от стыка очищаются металлической щеткой от оксидной пленки и обезжириваются растворителем.
  3. Рекомендуется предварительный нагрев деталей до 400⁰C.
  4. Для предотвращения деформации, при усадке алюминиевые заготовки в зависимости от толщины размещают с зазором 1 — 2,5 мм между ними.
  5. Если детали тоньше 5 мм, под них подкладывают графитовые или керамические пластины, чтобы расплавленный металл не протекал на обратную сторону.

Сварка плавящимися электродами с покрытием выполняется постоянным током с плюсом на держателе, а вольфрамовыми — переменным. Чтобы шов по всей длине был одинаковой ширины, заготовки сначала прихватываются с обеих сторон. Диаметр электрода и ток в зависимости от толщины алюминия определяются по таблице:

Толщина металла, мм

Величина тока, А Диаметр электрода, мм

2

50 — 60

2,5

3 — 4

80 — 90

3,2

5 — 6 90 — 140

4

При ведении сварки плавящимся электродом его располагают под углом 90⁰, стараясь держать как можно более короткую дугу. После завершения со шва оббивают шлак. О качестве судят по отсутствию пор и непроваров. Толстые заготовки свариваются в несколько проходов с удалением шлака с каждого шва. Скорость сгорания алюминиевых электродов выше, чем у стальных аналогов, поэтому вести их надо быстрей.

Аргонодуговая сварка выполняется горелкой с электродом расположенным под углом 70 — 80⁰ к стыку. Чтобы металл не разбрызгивался, присадочная проволока подается плавно без рывков. Ее ведут впереди электрода под углом 15⁰. Расход аргона в зависимости от толщины заготовок настраивается в пределах 6 — 12 л/мин. При работе с инверторным полуавтоматом скорость подачи проволоки устанавливается 2,5 — 3 м/мин. Расход газа настраивается на уровне 5 — 10 л/мин.

Новичкам только что узнавшим как сваривается алюминий инвертором не стоит сразу браться за чистовую работу. Без опыта и навыков ничего хорошего не получится. Для их наработки придется сначала потренироваться на ненужных заготовках. Желательно под руководством опытного сварщика.

Сварка алюминия с использованием инверторных источников питания

Постоянный ток

Все сварочные источники питания преобразуют входящую мощность относительно высокого напряжения в низковольтную и сильноточную сварку с помощью трансформатора. Раньше трансформатор работал напрямую от входящего переменного тока с частотой 50 или 60 Гц. На этих частотах в трансформаторе выделяется много тепла, поэтому он должен быть относительно большим и тяжелым.Кроме того, если используется частота 60 Гц, управляющие сигналы могут выдаваться не чаще, чем 120 в секунду.

Инверторы были внедрены в источники питания для сварки сначала для выработки постоянного тока (DC), а затем для генерации переменного тока. В этих источниках питания входящая мощность переменного тока 50 или 60 Гц сначала выпрямляется в постоянный ток и фильтруется, а затем подается в инверторную секцию источника питания, где твердотельные элементы управления включают и выключают ее на частотах до 20000. Гц, эффективно преобразовывая его обратно в высокочастотный переменный ток.

Этот импульсный, высоковольтный, высокочастотный переменный ток затем подается на главный силовой трансформатор, где он преобразуется в низковольтный переменный ток частотой 20 000 Гц, пригодный для сварки. Наконец, он пропускается через схему фильтрации и выпрямления для получения сварочного тока постоянного тока. Выход управляется твердотельными элементами управления, которые модулируют скорость переключения переключающих транзисторов.

Поскольку силовой трансформатор работает на частоте 20 килогерц, он намного эффективнее, чем трансформатор, работающий на частоте 60 Гц. Это означает, что трансформатор может быть намного меньше и легче, поэтому сам блок питания может быть легким.Источники питания для инверторной сварки вольфрамовым электродом на постоянном токе (GTAW) обычно весят от 30 до 50 фунтов. С некоторыми из этих источников питания потребляемый ток при 205 А составляет 29 А при однофазном питании 230 В. Хотя результирующая экономия затрат на инверторный источник питания часто преувеличивается, ежегодная экономия источника питания обычно составляет 10 процентов от закупочной цены источника питания.

Инверторные источники питания также очень точно «измельчают» входящий переменный ток, в результате чего получается стабильный постоянный ток без типичных пульсаций 60 Гц и стабильная сварочная дуга.

Переменный ток

В течение многих лет инверторные источники питания могли подавать только постоянный ток. Инверторов, выводящих переменный ток, просто не существовало. Это ограничивало использование инверторов для сварки алюминия, который обычно сваривают GTA с использованием переменного тока. Потом кому-то пришла в голову идея упаковать два инвертора в один корпус. Запуск их с разной полярностью и попеременное включение и выключение генерировал выход псевдо-переменного тока. Некоторые инверторы все еще генерируют переменный ток таким образом.

Способность генерировать переменный ток делает инверторные источники питания подходящими для сварки алюминия с использованием GTAW.Поскольку напряжение дуги никогда не проходит через ноль, дуга переменного тока становится более стабильной. Большинству инверторных источников питания GTAW не требуется, чтобы высокая частота была постоянно включена для стабильности, что снижает количество радиочастотных помех (RFI), создаваемых источником питания.

Поскольку управляющие сигналы могут отправляться с любой частотой, в два раза превышающей частоту инвертора (40 кГц), частоту выходного сигнала при сварке переменным током можно изменять. Некоторые машины могут выдавать переменный ток с частотой от 20 до 150 Гц.По мере увеличения частоты конус дуги и сварной шов становятся более узкими, что приводит к более глубокому проплавлению сварного шва.

При GTAW проплавление шва происходит за счет отрицательной электродной части цикла переменного тока. Во время положительного электрода части цикла проплавление сварного шва уменьшается, и больше тепла попадает в вольфрамовый электрод, но дуга фактически удаляет оксиды с поверхности алюминия, облегчая сварку. Таким образом, в то время как большинство других материалов сваривают GTA с использованием постоянного тока, алюминий обычно сваривают на переменном токе.

Сварка с инверторами

Первые источники питания GTAW обеспечивали простой синусоидальный выход переменного тока с равным количеством генерируемых положительных и отрицательных электродов. Однако для надлежащей очистки такой большой положительный электрод не нужен. Более поздние источники питания позволяли изменять соотношение отрицательного электрода к положительному, обычно примерно 65 процентов отрицательного электрода и 35 процентов положительного электрода.

Инверторные источники питания обеспечивают адекватную очистку дуги с 15% положительного электрода.Уменьшение количества положительного электрода помогает увеличить проплавление сварного шва и уменьшить количество тепла, попадающего в вольфрамовый электрод. Это позволяет использовать заостренные электроды меньшего диаметра, которые концентрируют и сужают сварной шов.

Электроды из чистого или циркониевого вольфрама с тупым концом обычно рекомендуются для сварки на переменном токе с использованием обычных источников питания. Ситуация меняется при использовании инверторов. Большинство инверторов оптимизированы для зажигания дуги и наилучшей сварки с использованием заостренных электродов из 2-процентного торированного вольфрама.Многие пользователи также сообщают о хороших результатах при использовании заостренных вольфрамовых электродов с церированным или лантаном.

.

Выбор типа вольфрамового электрода, размера для алюминия TIG

В: Я слышал разные мнения о том, какой размер и тип вольфрамового электрода мне следует использовать для газовой сварки вольфрамовым электродом (GTAW) алюминия. Не могли бы вы прояснить мне эту тему?

A: Как вы знаете, мы используем отрицательный электрод постоянного тока (DCEN) или электрод прямой полярности для сварки сталей и нержавеющих сталей. Для этого типа сварки почти всегда рекомендуются электроды из 2-процентного торированного вольфрама, зашлифованные до конической формы.Чтобы сделать этот тип электрода, мы диспергируем мелкие частицы оксида тория или тория в вольфраме, так что они составляют 2 процента от объема электрода.

Thoria используется по двум причинам. Во-первых, это делает вольфрамовый электрод более устойчивым к провисанию или деформации при высоких температурах, которых он достигает во время сварки. Во-вторых, это облегчает испускание электронов вольфрамовым электродом. Вместе это означает, что электрод из торированного вольфрама может пропускать больший ток, чем электрод из чистого вольфрама того же диаметра.

При сварке DCEN около 80 процентов энергии дуги идет на работу, а вольфрамовый электрод должен рассеивать только около 20 процентов. Поскольку нам не нужно рассеивать много тепла, мы можем сваривать электродами относительно небольшого диаметра. Электрод диаметром 3/32 дюйма может выдерживать до 250 ампер. Это также означает, что мы можем заточить кончик электрода до острой конической точки, чтобы сконцентрировать дугу, и она не испортится быстро.

Алюминий бывает разным. Хотя можно сваривать алюминий, используя DCEN и защитный газ гелий, это сложнее и требует строгой предварительной очистки.Для алюминиевых сплавов чаще всего используют GTAW на переменном токе.

Когда мы используем переменный ток, отрицательная электродная (EN) часть волны переменного тока дает хорошее проникновение, которое нам нужно, в то время как положительная электродная (EP) часть волны переменного тока удаляет любые оставшиеся оксиды с поверхности алюминия, которые нам нужно.

Эта очистка облегчает получение хорошего сварного шва. Фактически, вы это видите. Если вы посмотрите на хороший GTAW, вы увидите яркую морозную полосу шириной от 1/16 до 1/8 дюйма прямо рядом с валиком сварного шва.Это область, где оксиды были удалены дугой переменного тока.

Ранние источники питания переменного тока GTAW использовали простой синусоидальный переменный ток с периодом 60 циклов, который давал равные количества EN и EP. Однако это не оптимально. В более новых источниках питания используется прямоугольная волна переменного тока, что позволяет изменять баланс между EP и EN. Нам не нужно 50% EP для хорошей очистки, а EP нагревает вольфрамовый электрод больше.

Кроме того, мы хотим максимизировать количество EN, чтобы получить наибольшее проплавление шва. Обычные источники питания переменного тока GTAW обычно используют при 65% EN и 35% EP для достижения наилучших результатов.

Какое отношение все это имеет к вашему выбору?

Соединение между источниками питания, вольфрам

Вольфрамовый электрод при GTAW переменного тока проходит больше тепла, чем при DCEN GTAW. Это означает две вещи. Во-первых, вам понадобится вольфрамовый электрод большего диаметра для переноса, например, 200 ампер переменного тока, чем для переноса 200 ампер постоянного тока (см. , рис. 1, ).

Во-вторых, если заточить вольфрам до острия и использовать его при сварке на переменном токе, наконечник быстро изнашивается.Традиционное решение этой проблемы - не шлифовать вольфрам острием. Большая часть GTAW на переменном токе выполняется с помощью электрода с тупым концом. Во время сварки этот наконечник быстро образует круглый шар.

Если у вас есть 2-процентный шарик торированного электрода, вы обнаружите, что по мере его поворота на поверхности появляются небольшие неровности. Затем дуга переходит от одной неровности к другой на острие и становится несколько нестабильной. По этой причине электроды с 2-процентным торированием обычно не рекомендуются для сварки на переменном токе.

Вместо этого используйте электроды из чистого вольфрама или циркония. Совсем недавно стали доступны электроды из редкоземельных металлов - церированные и лантановые. Эти электроды заменяют оксид тория в вольфраме оксидом церия или оксидом лантана и могут хорошо работать как на постоянном, так и на переменном токе. У них есть дополнительное преимущество в том, что они не радиоактивны, но они дороже, чем электроды других типов.

Рекомендации

Таким образом, следуйте этим трем рекомендациям:

  1. При сварке алюминия на переменном токе используйте электрод из чистого вольфрама или циркониевого вольфрама.Не используйте электрод из 2-процентного торированного вольфрама.
  2. Убедитесь, что вы используете вольфрамовый электрод достаточно большого диаметра, чтобы выдерживать сварочный ток, который вы планируете использовать. Помните, что для сварки на переменном токе требуются вольфрамовые электроды большего диаметра.
  3. Пусть вольфрам образует на конце круглый шар. Это произойдет естественным образом при сварке.

Все эти рекомендации действительны для традиционных источников питания GTAW. Однако в последние несколько лет большинство производителей представили источники питания GTAW на основе инверторной технологии, которая позволяет изменять частоту переменного тока в диапазоне примерно от 20 до 150 Гц.Это означает, что вольфрам уходит меньше тепла, чем при сварке с использованием обычных источников питания. Кроме того, эти источники питания могут производить приемлемые сварные швы на переменном токе, используя от 10 до 15 процентов обратной полярности.

В инверторных источниках питания вы можете использовать вольфрам меньшего диаметра и измельчить его до точки. Если у вас низкий сварочный ток, точка прослужит долго. Если сила тока выше, она быстрее испортится.

Итак, какой электрод следует использовать для сварки алюминия переменным током? Все сводится к вашему источнику питания.Если вы используете обычный источник питания, используйте чистый вольфрам или вольфрам с цирконием и дайте его концу сформировать шар. Если вы используете инверторную машину, используйте 2-процентный торированный вольфрам, заземленный до точки.

.

Сравнение инверторных и трансформаторных источников питания для алюминия GTAW

В: Я ищу новый блок питания GTAW для сварки алюминия переменным током. Я намеревался купить обычный трансформаторный блок, но несколько человек посоветовали мне купить блок питания на основе инвертора. Какой из них лучше для моего приложения?

A: Инверторные источники питания имеют некоторые преимущества по сравнению с традиционными трансформаторными источниками питания.Однако некоторые из этих преимуществ были преувеличены, а другие значимы не для всех пользователей. Итак, давайте подробно рассмотрим различия между инверторами и обычными трансформаторами.

Прежде чем начать, я хочу прояснить, что большинство инверторных источников питания GTAW вырабатывают только постоянный ток. Немногие производят переменный ток, обычно используемый для GTAW алюминиевых сплавов. Они, как правило, сложнее и дороже, чем инверторы постоянного тока.

Размеры и вес. Инверторные блоки питания меньше и легче трансформаторных блоков питания.Типичный блок питания с трансформатором на 300 А весит от 200 до 400 фунтов, а блок питания с инвертором на 300 А обычно весит от 30 до 50 фунтов. Инвертор также занимает меньше места, поэтому в целом он более портативный. Это важно, если вы хотите приварить алюминиевую архитектурную отделку к крыше. Однако если у вас есть магазин, и вы ставите сварочный аппарат в одном месте и никогда не перемещаете его, портативность не имеет значения.

Входная мощность. Для большинства обычных трансформаторов требуется однофазная входная мощность 208/230 или 460 Вольт.Источники питания инвертора также могут работать при этих входных напряжениях. Однако многие инверторы будут работать от однофазной входной мощности 115 В при пониженной мощности, максимум около 100 ампер. Это преимущество для тех, кому нужен портативный блок питания, но не для тех, кто не часто перемещает блок питания.

Эффективность. Инверторы более эффективны, чем трансформаторы. Обычный источник питания GTAW использует входную мощность 60 Гц и преобразует ее в низковольтную сварочную мощность: переменный ток 60 Гц для сварки алюминия или постоянный ток для сварки других металлов.

Инверторный источник питания принимает входную мощность 60 Гц, выпрямляет ее, затем инвертирует ее в переменный ток с частотой от 8000 до 25000 Гц, прежде чем преобразовать его в низковольтную сварочную мощность. Тот факт, что инвертор работает с более высокой частотой переменного тока, делает его более эффективным. Это означает, что при прочих равных условиях инверторный источник питания будет дешевле в эксплуатации, чем обычный источник питания.

Однако в некоторых случаях разница в эксплуатационных расходах была завышена. В статье, написанной несколько лет назад, автор сказал, что стоимость нового инверторного источника питания может окупиться за 14 месяцев снижения стоимости электроэнергии.Однако с этим номером была одна проблема. Десятичная точка была неуместной. Цифры действительно показали, что стоимость энергоснабжения может быть компенсирована снижением стоимости электроэнергии на 140 месяцев.

Да, инверторы дешевле в эксплуатации, но разница в стоимости сама по себе недостаточна, чтобы оправдать покупку новых источников питания.

Стоимость покупки. Инверторные источники питания здесь находятся в невыгодном положении. Инверторы, особенно инверторы переменного тока, сложнее в производстве и обычно стоят дороже, чем обычные источники питания аналогичной мощности.

Все, что я сказал до сих пор, применимо как к источникам питания переменного, так и постоянного тока. Так в чем же особые преимущества инвертора переменного тока для GTAW из алюминиевых сплавов? В основном их три:

1. Нет необходимости в непрерывной высокой частоте. Инверторы вырабатывают переменный ток принципиально иначе, чем трансформаторные блоки питания. В то время как обычные источники питания требуют постоянного использования высокой частоты для стабилизации дуги, большинство инверторов этого не делают.

Вместо этого высокая частота вызывает только дугу, что дает несколько преимуществ.Во-первых, это означает, что вероятность того, что высокая частота создаст радиопомехи или повредит хрупкую электронику в этой области, меньше. Во-вторых, дуга более стабильна. В-третьих, нет возможности высокочастотного травления границ зерен в зоне термического влияния (ЗТВ). Это часто обнаруживается при проникающем контроле, при котором травление выглядит как множество мелких трещин.

2. Частота переменного тока регулируется. Инверторные источники питания позволяют изменять частоту переменного тока на выходе.Диапазон частот переменного тока обычно составляет примерно от 20 Гц до 200 Гц. Это преимущество, поскольку с увеличением частоты переменного тока дуга становится более жесткой, а конус дуги сужается. Более узкий конус дуги обеспечивает меньший или более узкий сварочный проход, чем при использовании переменного тока 60 Гц. Это преимущество при сварке тонкого алюминия или когда важна эстетика шва.

3. Инверторы предлагают расширенный диапазон балансировки. При GTAW на переменном токе проплавление происходит из отрицательной части электрода (EN) переменного тока, а очистка дуги происходит из положительной части электрода (EP) переменного тока.Однако чем больше ЭП мы используем, тем больше энергии дуги уходит на нагрев вольфрамового электрода. Вот почему для сварки на переменном токе мы используем вольфрамовые электроды большого диаметра в балках.

Много лет назад мы выяснили, что для хорошей очистки дуги не требуется 50-процентное противозадирное действие. Фактически, большинство обычных источников питания GTAW обеспечивают хорошую очистку дуги с EP всего лишь на 30 процентов. Инверторы сделали еще один шаг вперед. Многие инверторы обеспечивают хорошую очистку дуги, при этом EP в дуге составляет всего 15 процентов. Имея всего 15 процентов EP, мы меньше нагреваем вольфрамовый электрод, что позволяет нам использовать заостренный вольфрам меньшего диаметра.

Можно использовать резаки GTAW меньшего размера, которые более удобны для оператора. Кроме того, заостренный вольфрамовый электрод сужает дугу, создавая меньшие, более эстетичные сварные швы, чем можно получить с помощью скрученного вольфрама.

Планируется ли в будущем блок питания GTAW на основе инвертора? Это зависит. Если вам нужна портативность или если вы свариваете относительно тонкий алюминий в отрасли, в которой внешний вид сварного шва имеет первостепенное значение, преимущества могут перевесить дополнительные затраты на оборудование.

Если вы свариваете в основном тяжелый алюминий в отрасли, где внешний вид не так важен, вам может быть лучше с обычным трансформаторным источником питания GTAW.

.

7 простых инверторных схем, которые вы можете построить дома

Эти 7 инверторных схем могут показаться простыми с их конструкцией, но способны обеспечить достаточно высокую выходную мощность и КПД около 75%. Узнайте, как собрать этот дешевый мини-инвертор и запитать небольшие приборы на 220 или 120 В, такие как сверлильные станки, светодиодные лампы, лампы CFL, фен, мобильные зарядные устройства и т. Д., От аккумулятора 12 В 7 Ач.

Что такое простой инвертор

Инвертор, который использует минимальное количество компонентов для преобразования 12 В постоянного тока в 230 В переменного тока, называется простым инвертором.Свинцово-кислотная батарея на 12 В является наиболее стандартной формой батареи, которая используется для работы таких инверторов.

Начнем с самого простого из списка, в котором используется пара транзисторов 2N3055 и несколько резисторов.

1) Схема простого инвертора на транзисторах с перекрестной связью

В статье рассматриваются детали конструкции мини-инвертора. Прочтите, чтобы узнать о процедуре построения базового инвертора, который может обеспечивать достаточно хорошую выходную мощность, но при этом очень доступный и элегантный.

В Интернете и электронных журналах может быть огромное количество инверторных схем. Но эти схемы зачастую представляют собой очень сложные и высокотехнологичные инверторы.

Таким образом, у нас не остается выбора, кроме как задаваться вопросом, как построить силовые инверторы, которые могут быть не только простыми в сборке, но также дешевыми и высокоэффективными в работе.

Схема инвертора от 12 В до 230 В

На этом ваши поиски такой схемы заканчиваются. Описанная здесь схема инвертора, пожалуй, самая маленькая по количеству компонентов, но при этом достаточно мощная, чтобы удовлетворить большинство ваших требований.

Порядок сборки

Для начала убедитесь, что для двух транзисторов 2N3055 установлены подходящие радиаторы. Его можно изготовить следующим образом:

  • Вырежьте два листа алюминия по 6/4 дюйма каждый.
  • Согните один конец листа, как показано на схеме. Просверлите отверстия подходящего размера на изгибах, чтобы его можно было надежно закрепить на металлическом шкафу.
  • Если вам сложно изготовить этот радиатор, вы можете просто приобрести его в местном магазине электроники, показанном ниже:
  • Также просверлите отверстия для установки силовых транзисторов.Отверстия диаметром 3мм, типоразмер ТО-3.
  • Плотно закрепите транзисторы на радиаторах с помощью гаек и болтов.
  • Подключите резисторы перекрестной связью непосредственно к выводам транзисторов в соответствии с принципиальной схемой.
  • Теперь присоедините радиатор, транзистор, резистор в сборе ко вторичной обмотке трансформатора.
  • Закрепите всю схему вместе с трансформатором внутри прочного, хорошо вентилируемого металлического корпуса.
  • Смонтируйте выходные и входные гнезда, держатель предохранителя и т. Д. Снаружи шкафа и подсоедините их соответствующим образом к схемному узлу.

После завершения вышеуказанной установки радиатора вам просто нужно соединить несколько резисторов высокой мощности и 2N3055 (на радиаторе) с выбранным трансформатором, как показано на следующей схеме.

Полная схема подключения

После того, как вышеуказанная проводка будет завершена, пора подключить ее к батарее 12 В 7 Ач с лампой на 60 Вт, прикрепленной к вторичной обмотке трансформатора.При включении в результате будет мгновенное освещение груза с поразительной яркостью.

Здесь ключевым элементом является трансформатор, убедитесь, что трансформатор действительно рассчитан на 5 ампер, иначе вы можете обнаружить, что выходная мощность намного меньше ожидаемой.

Я могу сказать это по своему опыту, я построил это устройство дважды, один раз, когда я учился в колледже, и второй раз недавно, в 2015 году. Хотя я был более опытным во время недавнего предприятия, я не смог получить потрясающую мощность, которая Приобрел от своего предыдущего агрегата.Причина была проста: предыдущий трансформатор представлял собой надежный, изготовленный по индивидуальному заказу трансформатор 9-0-9В на 5 ампер, по сравнению с новым, в котором я, вероятно, использовал ложно рассчитанный 5 ампер, что на самом деле было всего 3 ампер на его выходе.

Перечень деталей

Для конструкции вам потребуются только следующие компоненты:

  • R1, R2 = 100 Ом. / 10 Вт намотка провода
  • R3, R4 = 15 Ом / 10 Вт намотка провода
  • T1 , Т2 = 2Н3055 СИЛОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ (МОТОРОЛА).
  • ТРАНСФОРМАТОР = 9-0-9 Вольт /8 Ампер или 5 ампер.
  • АВТОМОБИЛЬНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ = 12 В / 10 Ач
  • АЛЮМИНИЕВЫЙ РАДИАТОР = ОТРЕЗАТЬ ДО ТРЕБУЕМОГО РАЗМЕРА.
  • ВЕНТИЛИРУЕМЫЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ШКАФ = СООТВЕТСТВИЕ РАЗМЕРАМ ВСЕГО УЗЛА

Видео-тестовая проба

Как это проверить?

  • Тестирование этого мини-инвертора выполняется следующим методом:
  • Для тестирования подключите лампу накаливания мощностью 60 Вт к выходному разъему инвертора.
  • Затем подключите полностью заряженный автомобильный аккумулятор 12 В к его клеммам питания.
  • Лампа мощностью 60 Вт должна сразу же ярко загореться, указывая на то, что инвертор работает нормально.
  • На этом конструирование и тестирование схемы инвертора завершается.
  • Я надеюсь, что из приведенных выше обсуждений вы, должно быть, ясно поняли, как построить инвертор, который не только прост в сборке, но и очень доступен для каждого из вас.
  • Может использоваться для питания небольших электроприборов, таких как паяльник, лампы КЛЛ, небольшие портативные вентиляторы и т. Д.Выходная мощность будет около 70 Вт и зависит от нагрузки.
  • КПД этого инвертора составляет около 75%. Устройство может быть подключено к аккумуляторной батарее вашего автомобиля, когда вы находитесь на улице, так что проблема с переносом дополнительной батареи устранена.

Работа схемы

Работа этой схемы мини-инвертора довольно уникальна и отличается от обычных инверторов, в которых для питания транзисторов используется каскад дискретного генератора.

Однако здесь две секции или два плеча схемы работают в регенеративном режиме.Это очень просто и может быть понято с помощью следующих пунктов:

Две половины схемы, независимо от того, насколько они согласованы, всегда будут иметь небольшой дисбаланс в параметрах, окружающих их, таких как резисторы, Hfe, витки обмотки трансформатора и т. Д.

Из-за этого обе половины не могут проводить вместе одновременно.

Предположим, что первыми проводят ток верхние полупроводниковые транзисторы, очевидно, они будут получать свое напряжение смещения через нижнюю половину обмотки трансформатора через R2.

Однако в тот момент, когда они насыщаются и проводят полную проводку, все напряжение батареи передается через их коллекторы на землю.

Отсасывает любое напряжение через R2 к их базе, и они немедленно прекращают проводить.

Это дает возможность нижним транзисторам проводить, и цикл повторяется.

Таким образом, вся цепь начинает колебаться.

Базовые эмиттерные резисторы используются для определения определенного порога разрыва их проводимости, они помогают установить базовый опорный уровень смещения.

Вышеупомянутая схема была вдохновлена ​​следующим дизайном Motorola:


ОБНОВЛЕНИЕ: Вы также можете попробовать это: Схема мини-инвертора 50 Вт


Форма выходного сигнала лучше, чем прямоугольная (разумно подходит для все электронные устройства))

Конструкция печатной платы для описанной выше простой схемы инвертора 2N3055 (схема расположения рельсов)

2) Использование IC 4047

Как показано выше, простой, но полезный маленький инвертор можно построить, используя всего один IC 4047.IC 4047 - это универсальный генератор с одиночной интегральной схемой, который обеспечивает точные периоды включения / выключения на своих выходных контактах №10 и №11. Частоту здесь можно определить, точно рассчитав резистор R1 и конденсатор C1. Эти компоненты определяют частоту колебаний на выходе ИС, которая, в свою очередь, устанавливает выходную частоту 220 В переменного тока этой схемы инвертора. Он может быть установлен на 50 Гц или 60 Гц в зависимости от индивидуальных предпочтений.

Аккумулятор, МОП-транзистор и трансформатор можно модифицировать или модернизировать в соответствии с требуемой выходной мощностью инвертора.

Для расчета значений RC и выходной частоты, пожалуйста, обратитесь к таблице данных IC

Результаты тестирования видео

3) Использование IC 4049

Информация о контактах IC 4049

В этом простом инверторе Мы используем одну микросхему IC 4049, которая включает в себя 6 вентилей НЕ или 6 инверторов внутри. На диаграмме выше N1 ---- N6 обозначают 6 вентилей, которые сконфигурированы как каскады генератора и буфера. Вентили НЕ N1 и N2 в основном используются для каскада генератора, C и R могут быть выбраны и зафиксированы для определения частоты 50 Гц или 60 Гц в соответствии со спецификациями страны

Остальные ворота N3 - N6 настраиваются и конфигурируются как буферы и инверторы, так что конечный результат приводит к генерации чередующихся импульсов переключения для силовых транзисторов.Конфигурация также гарантирует, что никакие вентили не останутся неиспользованными и простаивающими, что в противном случае может потребовать, чтобы их входы были терминированы отдельно по линии питания.

Трансформатор и аккумулятор можно выбрать в соответствии с требованиями к мощности или мощностью нагрузки.

На выходе будет чисто прямоугольная волна.

Формула для расчета частоты имеет следующий вид:

f = 1 /1.2RC,

где R будет в Ом, а F в Фарадах

4) Использование IC 4093

Информация о контакте IC 4093

Очень похоже на предыдущий инвертор с логическим элементом НЕ, простой инвертор на основе логического элемента И-НЕ, показанный выше, может быть построен с использованием одной микросхемы 4093.Створки с N1 по N4 обозначают 4 затвора внутри IC 4093.

N1 подключен как схема генератора для генерации необходимых импульсов 50 или 60 Гц. Они соответствующим образом инвертируются и буферизируются с использованием оставшихся вентилей N2, N3, N4, чтобы, наконец, передать чередующуюся частоту переключения между базами силовых BJT, которые, в свою очередь, переключают силовой трансформатор с заданной скоростью для выработки необходимых 220 В или 120 В. Переменный ток на выходе.

Хотя здесь подойдет любая ИС логического элемента NAND, рекомендуется использовать IC 4093, поскольку в ней есть функция триггера Шмидта, которая обеспечивает небольшую задержку переключения и помогает создать своего рода мертвое время на коммутационных выходах, гарантируя, что питание устройства никогда не включаются вместе даже на долю секунды.

5) Еще один простой инвертор с затвором NAND с использованием полевых МОП-транзисторов

В следующих параграфах объясняется еще одна простая, но мощная схема инвертора, которая может быть создана любым энтузиастом электроники и использоваться для питания большинства бытовых электроприборов (резистивных нагрузок и нагрузок SMPS) .

Использование пары МОП-транзисторов влияет на мощный отклик схемы, состоящей из очень небольшого количества компонентов, однако конфигурация прямоугольной волны действительно ограничивает использование устройства довольно большим количеством полезных приложений.

Введение

Расчет параметров полевого МОП-транзистора может показаться сложным, однако, следуя стандартной конструкции, заставить эти замечательные устройства действовать определенно легко.

Когда мы говорим о схемах инвертора с выходами мощности, полевые МОП-транзисторы обязательно становятся частью конструкции, а также основным компонентом конфигурации, особенно на выходных концах схемы.

Инверторные схемы являются фаворитами этих устройств, поэтому мы будем обсуждать одну такую ​​конструкцию, включающую полевые МОП-транзисторы для питания выходного каскада схемы.

На схеме мы видим очень простую конструкцию инвертора, включающую каскад прямоугольного генератора, буферный каскад и выходной каскад мощности.

Использование одной ИС для генерации требуемых прямоугольных волн и для буферизации импульсов, в частности, упрощает разработку конструкции, особенно для начинающих энтузиастов электроники.

Использование IC 4093 вентилей И-НЕ для схемы генератора

IC 4093 - это ИС триггера Шмидта с четырьмя вентилями И-НЕ, одиночный И-НЕ подключен как нестабильный мультивибратор для генерации базовых прямоугольных импульсов.Номинал резистора или конденсатора может быть отрегулирован для получения импульсов частотой 50 или 60 Гц. Для приложений 220 В необходимо выбрать вариант 50 Гц, а для версий на 120 В. - 60 Гц.

Выход из вышеупомянутого каскада генератора связан с парой дополнительных логических элементов И-НЕ, используемых в качестве буферов, выходы которых в конечном итоге завершаются затвором соответствующих полевых МОП-транзисторов.

Два логических элемента И-НЕ соединены последовательно, так что два полевых МОП-транзистора получают поочередно противоположные логические уровни от каскада генератора и попеременно переключают полевые МОП-транзисторы для создания желаемой индукции во входной обмотке трансформатора.

Коммутация Mosfet

Вышеупомянутое переключение полевых МОП-транзисторов направляет весь ток батареи в соответствующие обмотки трансформатора, вызывая мгновенное повышение мощности на противоположной обмотке трансформатора, где в конечном итоге выводится выход на нагрузку. .

МОП-транзисторы способны выдерживать ток более 25 ампер, а их диапазон довольно велик, поэтому они подходят для управления трансформаторами с различными характеристиками мощности.

Это просто вопрос модификации трансформатора и батареи для создания инверторов различных диапазонов с разной выходной мощностью.

Список деталей для объясненной выше принципиальной схемы инвертора на 150 Вт:
  • R1 = 220K pot, необходимо установить для получения желаемой выходной частоты.
  • R2, R3, R4, R5 = 1K,
  • T1, T2 = IRF540
  • N1 — N4 = IC 4093
  • C1 = 0,01 мкФ,
  • C3 = 0,1 мкФ

TR1 = входная обмотка 0-12 В , ток = 15 А, выходное напряжение в соответствии с требуемыми характеристиками

Формула для расчета частоты будет идентична описанной выше для IC 4049.

f = 1 / 1.2RC. где R = R1 установленное значение, а C = C1

6) Использование IC 4060

Если у вас есть одна микросхема 4060 в вашем электронном ящике, вместе с трансформатором и несколькими силовыми транзисторами, вы, вероятно, все настроены на Создайте свою простую схему инвертора мощности, используя эти компоненты. Базовая конструкция предлагаемой схемы инвертора на основе IC 4060 может быть представлена ​​на диаграмме выше. Концепция в основном та же, мы используем IC 4060 в качестве генератора и настраиваем его выход для создания поочередно переключающихся импульсов через транзисторный каскад инвертора BC547.

Так же, как IC 4047, IC 4060 требует внешних RC-компонентов для настройки своей выходной частоты, однако выход IC 4060 ограничен 10 отдельными выводами в определенном порядке, при этом выходная частота генерирует частоту со скоростью, вдвое превышающей его предыдущей распиновки.

Хотя вы можете найти 10 отдельных выходов с удвоенной частотой по выводам IC, мы выбрали вывод 7, поскольку он обеспечивает самую быструю частоту среди остальных и, следовательно, может выполнить это, используя стандартные компоненты для RC. сеть, которая может быть легко доступна вам независимо от того, в какой части земного шара вы находитесь.

Для расчета значений RC для R2 + P1 и C1 и частоты вы можете использовать формулу, как описано ниже:

Или другой способ - использовать следующую формулу:

f (osc) = 1 / 2.3 x Rt x Ct

Rt в омах, Ct в фарадах

Более подробную информацию можно получить из этой статьи

Вот еще одна крутая идея инвертора DIY, которая чрезвычайно надежна и использует обычные детали для реализации конструкции инвертора высокой мощности. и может быть повышен до любого желаемого уровня мощности.

Давайте узнаем больше об этой простой конструкции

7) Простейший инвертор на 100 Вт для новичков

Схема простого инвертора на 100 Вт, описанная в этой статье, может считаться наиболее эффективным, надежным, простым в сборке и мощным инвертором дизайн. Он эффективно преобразует любые 12 В в 220 В с использованием минимального количества компонентов.

Введение

Идея была опубликована много лет назад в одном из журналов по электронике Elecktor. Я представляю ее здесь, чтобы вы все могли создать и использовать эту схему для своих личных приложений.Узнаем больше.

Предлагаемая простая схема инвертора на 100 ватт была опубликована довольно давно в одном из электронных журналов elektor, и, на мой взгляд, эта схема - одна из лучших схем инвертора, которую вы можете получить.

Я считаю его лучшим, потому что конструкция хорошо сбалансирована, хорошо рассчитана, использует обычные детали, и если все будет сделано правильно, то сразу заработает.

Эффективность этой конструкции составляет около 85%, что хорошо, учитывая простой формат и низкую стоимость.

Использование нестабильного транзистора в качестве генератора 50 Гц

В основном вся конструкция построена вокруг каскада нестабильного мультивибратора, состоящего из двух маломощных транзисторов общего назначения BC547 вместе с соответствующими частями, состоящими из двух электролитических конденсаторов и некоторых резисторов.

Этот каскад отвечает за генерацию основных импульсов 50 Гц, необходимых для запуска работы инвертора.

Вышеупомянутые сигналы относятся к низким текущим уровням и, следовательно, требуют повышения до более высоких уровней.Это делается с помощью транзисторов драйвера BD680, которые по своей природе являются дарлингтонскими.

Эти транзисторы принимают сигналы малой мощности с частотой 50 Гц от транзисторных каскадов BC547 и поднимают их при более высоких уровнях тока, чтобы их можно было подать на выходные транзисторы.

Выходные транзисторы представляют собой пару 2N3055, которые получают усиленный ток в своих базах от вышеупомянутого каскада драйвера.

Транзисторы 2N3055 как силовой каскад

Транзисторы 2N3055, таким образом, также работают с высоким уровнем насыщения и высоким током, который попеременно накачивается в соответствующие обмотки трансформатора и преобразуется в требуемые напряжения переменного тока 220 В на вторичной обмотке трансформатора.

Список деталей для объясненной выше простой схемы инвертора на 100 Вт
  • R1, R2 = 27K, 1/4 Вт 5%
  • R3, R4, R5, R6 = 330 Ом, 1/4 Вт 5%
  • R7, R8 = 22 ОМ, ТИП НАВИВКИ ПРОВОДА 5 Вт
  • C1, C2 = 470nF
  • T1, T2 = BC547,
  • T3, T4 = BD680, ИЛИ TIP127
  • T5, T6 = 2N3055,
  • D1, D2 = 1N5402
  • ТРАНСФОРМАТОР = 9-0-9 В, 5 ампер
  • БАТАРЕЯ = 12 В, 26 Ач,

Радиатор для T3 / T4 и T5 / T6

Технические характеристики:

  1. Выходная мощность: 100 Вт если на каждом канале используются одиночные транзисторы 2n3055.
  2. Частота: 50 Гц, прямоугольная волна,
  3. Входное напряжение: 12 В при 5 А для 100 Вт,
  4. Выходное напряжение: 220 В или 120 В (с некоторыми настройками)

Из приведенного выше обсуждения вы можете почувствовать себя полностью осведомленным относительно как построить эти 7 простых инверторных схем, сконфигурировав данную базовую схему генератора с BJT-каскадом и трансформатором, и включив очень обычные детали, которые могут уже существовать у вас или быть доступными при утилизации старой собранной печатной платы.

Как рассчитать резисторы и конденсаторы для частот 50 Гц или 60 Гц

В этой транзисторной схеме инвертора конструкция генератора построена с использованием транзисторной нестабильной схемы.

В основном резисторы и конденсаторы, связанные с базами транзисторов, определяют частоту выхода. Хотя они правильно рассчитаны для получения частоты приблизительно 50 Гц, если вы хотите дополнительно настроить выходную частоту в соответствии с собственными предпочтениями, вы можете легко сделать это, рассчитав их с помощью этого калькулятора нестабильного мультивибратора .

Универсальный двухтактный модуль

Если вы заинтересованы в достижении более компактной и эффективной конструкции с помощью простой двухпроводной двухтактной конфигурации трансформатора, вы можете попробовать следующую пару концепций

В первом из них используется IC 4047 вместе с парой полевых МОП-транзисторов с каналом p и n:

Если вы хотите использовать какой-либо другой каскад генератора в соответствии с вашими предпочтениями, в этом случае вы можете применить следующую универсальную конструкцию.

Это позволит вам интегрировать любой желаемый каскад генератора и получить требуемый двухтактный выход 220 В.

Кроме того, он также имеет встроенное зарядное устройство с автоматическим переключением.

Преимущества простого двухтактного инвертора

Основными преимуществами этой универсальной конструкции двухтактного инвертора являются:

  • В нем используется 2-проводный трансформатор, что делает конструкцию высокоэффективной с точки зрения размера и выходной мощности.
  • Он включает в себя переключение с зарядным устройством, которое заряжает батарею при наличии сети, а во время сбоя сети переключается в инверторный режим, используя ту же батарею для выработки намеченных 220 В от батареи.
  • Он использует обычные p-канальные и N-канальные MOSFET без каких-либо сложных схем.
  • Он дешевле в сборке и более эффективен, чем аналог центрального смесителя.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ МОП-транзистора с вытяжным приводом, который будет взаимодействовать с любой желаемой ЦЕПЬ ОСЦИЛЛЯТОРА

Для опытных пользователей

Выше было объяснено несколько простых схем инвертора, однако, если вы думаете, что они довольно обычные для вас, вы всегда можете изучить более продвинутые проекты, представленные на этом веб-сайте.Вот еще несколько ссылок для справки:


Другие проекты инверторов для вас с полной онлайн-справкой!


О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Смотрите также