Сварочный осциллятор — устройство и изготовление своими руками
Чтобы облегчить задачу выполнения сварочных работ с деталями из цветных металлов и нержавеющей стали, необходимо использовать сварочный осциллятор. Это полезное приспособление, решающее задачи поджога сварочной дуги и ее поддержания в стабильном состоянии, одинаково успешно может использоваться и в производстве, и в быту.
Сварочный осциллятор марки ВСД-02, используемый для стабилизации горения дуги
Разбираемся в конструкции и принципе действия осциллятора
Сварочные осцилляторы, способные работать с источниками переменного и постоянного тока, необходимы для того, чтобы одновременно повысить как величину напряжения, так и частоту электрического тока. Если на входе такого устройства напряжение составляет 220 В, а частота тока – 50 Гц, то на выходе уже получается 2500–3000 В и 150000–300000 Гц. Продолжительность импульсов, которые создает осциллятор, составляет десятки микросекунд. Мощность этих устройств, с помощью которых в сварочную цепь поступает ток высокой частоты и с большим значением напряжения, – 250–350 Вт.
Технические возможности, которыми обладает осциллятор, обеспечиваются его конструкцией и характеристиками его элементов.
Электрическую схему аппарата составляют следующие компоненты:
- колебательный контур, выступающий в роли искрового генератора затухающих колебаний (в состав такого контура входят конденсатор и катушка индуктивности – подвижная обмотка высокочастотного трансформатора);
- разрядник;
- дроссельные катушки в количестве двух штук;
- повышающий трансформатор;
- трансформатор высокой частоты.
Функциональная схема осциллятора
Кроме того, осциллятор содержит элементы, обеспечивающие безопасность как самого устройства, так и сварщика. К таким элементам относятся конденсатор, защищающий сварщика от удара электрическим током, и предохранитель, размыкающий электрическую цепь при пробое конденсатора.
Осциллятор, который используется в паре со сварочным аппаратом, работает по следующему принципу. После прохождения по обмоткам повышающего трансформатора напряжение поступает на конденсатор колебательного контура и начинает заряжать его. Когда конденсатор заряжается до величины, предусмотренной его емкостью, он выдает разряд на разрядник, что приводит к пробою. После этого колебательный контур оказывается закороченным, что и вызывает возникновение резонансных затухающих колебаний. Высокочастотный ток, формирующий эти колебания, через блокировочный конденсатор и обмотку катушки поступает на сварочную дугу.
Пример изготовления платы осциллятора
Блокировочный конденсатор устроен таким образом, что через него может свободно проходить только ток высокой частоты, отличающийся и большим значением напряжения. Низкочастотный ток через такой конденсатор проходить не способен из-за слишком большого сопротивления. Благодаря данной характеристике блокировочного конденсатора через него не может пройти и низкочастотный ток от сварочного аппарата, что защищает осциллятор от короткого замыкания.
Виды сварочных осцилляторов
Осциллятор, который при желании нетрудно сделать и своими руками, может относится к:
- устройствам непрерывного действия;
- аппаратам с импульсным питанием.
При помощи осцилляторов первого типа к сварочному току добавляется ток высокой частоты (150–250 кГц) и с большим значением напряжения (3000–6000 В). Зажигание такой дуги может осуществляться даже без прикосновения электрода к поверхности соединяемых заготовок, а горит дуга очень устойчиво даже при небольших значениях тока, поступающего от сварочного аппарата. Это возможно благодаря высокой частоте тока, который выдает осциллятор. Что важно, ток с такими характеристиками не опасен для сварщика, выполняющего работу с использованием этого устройства.
Параллельное и последовательное подключение осциллятора
Электрическая схема, в которой задействован осциллятор первого типа, может предусматривать его параллельное или последовательное подключение. Большей эффективностью отличаются устройства, которые подключены к электрической цепи сварочного аппарата последовательно. Объясняется это тем, что в их схеме не применяют за ненадобностью защиту от высокого напряжения.
Сварочный осциллятор с импульсным питанием требуется преимущественно при сварке, которая выполняется на переменном токе. Кроме первоначального зажигания сварочной дуги, устройство такого типа обеспечивает ее поддержку при смене полярности переменного тока, которая происходит постоянно. Осцилляторы первого типа в условиях постоянной смены полярности переменного тока плохо справляются с повторным зажиганием дуги, что негативно сказывается на качестве выполнения сварочных операций.
К бесконтактному зажиганию сварочной дуги также способны осцилляторы, в электрической схеме которых имеются конденсаторы, накапливающие заряд от специального зарядного устройства. В те моменты, когда необходимо выполнить повторное зажигание дуги, эти конденсаторы разряжаются, и электрический ток их разряда подается в дуговой промежуток. Электрическая схема такого сварочного осциллятора содержит в себе устройство, которое обеспечивает синхронизацию разрядов конденсатора в те моменты, когда электрический ток дуги проходит через ноль.
Что касается правил использования осцилляторов, необходимо учесть, что сварку алюминия с их помощью выполняют на переменном токе, а нержавеющей стали – на постоянном токе прямой полярности.
Правила эксплуатации осцилляторов
Применение осциллятора для сварки алюминия, других цветных металлов или нержавеющей стали требует соблюдения ряда несложных правил, которые сделают работу с таким устройством комфортной и безопасной.
- Использовать осцилляторы можно как в помещениях, так и вне их.
- Не рекомендуется применение сварочных осцилляторов на открытом воздухе, если на улице идет дождь или снег.
- Работать с такими устройствами разрешается при температуре окружающего воздуха от –10 до +40 градусов Цельсия.
- Использовать осцилляторы допустимо при уровне влажности окружающего воздуха, не превышающей 98%.
- Атмосферное давление, при котором можно использовать такие устройства, должно находиться в интервале 85–106 килопаскалей.
- Не рекомендуется использовать такое устройство в помещениях, атмосфера которых сильно загрязнена пылью, едкими парами и газами, которые могут разрушить изоляцию и металл.
- Начинать работу со сварочным осциллятором можно лишь в том случае, если он надежно заземлен.
- Перед началом работы всегда следует проверять, правильно ли устройство подключено в сварочную цепь и исправны ли его контакты.
- Кожух осциллятора в процессе выполнения сварочных работ всегда должен быть надет на него, снимать его можно только тогда, когда устройство отключено от электрической сети.
- Рабочая поверхность разрядника должна всегда содержаться в чистоте, на ней не должно быть следов нагара. В случае появления нагара от него необходимо избавиться с помощью шлифовальной шкурки.
Такое устройство, которое поможет вам выполнять сварку цветных металлов и нержавейки, можно не только купить, но и сделать своими руками.
Как своими руками сделать осцилляторное устройство
Как уже говорилось выше, осцилляторы позволяют зажигать сварочную дугу без касания электродом поверхности соединяемых деталей, а также поддерживать ее стабильность в процессе горения. Обеспечивается такая функциональность данного устройства за счет того, что на электрический ток, поступающий от сварочного аппарата, накладывается ток, обладающий высокой частотой и большим значением напряжения. Используется такое приспособление, которое можно сделать и своими руками, преимущественно для сварки деталей из алюминия.
Для изготовления самодельного сварочного осциллятора можно воспользоваться наиболее простой и распространенной схемой. Основным элементом схемы такого устройства является трансформатор, который обеспечивает увеличение значения напряжения со стандартных 220 до 3000 В. Основную трудность при изготовлении осциллятора своими руками представляет разрядник, через который и проходит мощная электрическая искра.
Самодельный одноискровый разрядник
Важнейшим элементом схемы сварочного осциллятора выступает колебательный контур, в котором обязательно должен присутствовать блокировочный конденсатор. Такой контур, в состав которого входят также разрядник и катушка индуктивности, решает основную задачу осциллятора – генерирование затухающих высокочастотных импульсов, облегчающих зажигание сварочной дуги и ее поддержание в стабильном состоянии.
Как серийный, так и сделанный своими руками, такой аппарат может быть выполнен по двум основным схемам: непрерывного и импульсного действия. Осцилляторы, работающие по схеме непрерывного действия, считаются менее эффективными, в их конструкции необходимо использовать устройства, защищающие их от повышенного напряжения. Более эффективными являются импульсные осцилляторы, которые обеспечивают быстрое зажигание сварочной дуги и ее стабильное горение при работе на переменном токе.
Принципиальная схема сварочного аппарата с осциллятором
Приступая к изготовлению самодельного сварочного осциллятора, необходимо разобраться в электрической схеме такого устройства и правильно подобрать все составные элементы, в первую очередь, высоковольтный трансформатор.
Основным элементом управления осциллятором является кнопка, которая одновременно включает разрядник и отвечает за подачу защитного газа в область выполнения сварочных работ. Сами высокочастотные импульсы, обеспечивающие эффективное выполнение сварочных работ, вырабатывают разрядник и высоковольтный трансформатор. Выходными элементами такого устройства являются два контакта – плюсовой и минусовой. Первый, подающийся от высоковольтного трансформатора, подключается к горелке сварочного аппарата, второй – к свариваемым деталям.
Для того чтобы своими руками изготовить такое устройство, значительно упрощающее процесс сварки деталей из цветных металлов и нержавеющей стали, достаточно обладать элементарными знаниями электротехники и навыками сборки электрических устройств.
Конечно, можно приобрести такое устройство в магазине или на строительном рынке, но это обойдется вам недешево. Если использовать его вы собираетесь не постоянно, а время от времени, то есть смысл изготовить его своими руками.
Самое главное, что следует учитывать при сборке и использовании самодельного сварочного осциллятора – это требования по технике безопасности при работе с устройствами, питающимися электрическим током. В рамках соблюдения таких требований очень важно строго придерживаться правильности сборки электрических схем, а также использовать для этого только те компоненты, которые оптимально подходят по своим характеристикам.
Источник
Как сделать осциллятор своими руками в домашних условиях
Многие начинающие сварщики сталкиваются с проблемой розжига дуги. Опытные мастера так же не прочь облегчить этот процесс. Чтобы сварка всегда начиналась ровно и стабильно, придуман осциллятор. Особенно он полезен при сварке нержавеющей стали или цветных металлов.
Осциллятор — что это такое и для чего нужен?
Назначение осциллятора – зажечь и стабилизировать сварочную дугу вне зависимости от условий сварки. Причем этот прибор одинаково эффективен на сварочных аппаратах как постоянного, так и переменного тока. Принцип действия основан на искровой генерации затухающих колебаний.
Схема осциллятора достаточно сложна с точки зрения техники настройки. Однако работает она по простым законам физики.
Основа прибора – повышающий трансформатор, работающий на стандартно низкой частоте. Со вторичной обмотки снимается напряжение порядка 2000-3000 вольт.
Далее вступает в работу колебательный контур, формирующий ток высокой частоты. Внутренние обмотки переходят в режим высокочастотного трансформатора. Частота преобразования 150-200 кГц, при этом напряжение поднимается до 6000 вольт.
Высоковольтный осциллятор, что это и как работает смотрите в этом видео
Вторичные характеристики говорят о безопасности осциллятора. Мощность составляет не более 250 Вт, а продолжительность эффективных импульсов – не более 10-30 микросекунд. При этом дуга возбуждается, а при контакте с человеком не протекает ток, опасный для жизни.
Важно! Зная эту особенность осцилляторов, многие сварщики легкомысленно подходят к соблюдению техники безопасности. Это недопустимо – преобразователь может дать сбой, и оператор получит электрическую травму.
По способу возбуждения дуги, есть два варианта работы осцилляторов
Непрерывного действия
Интегрированы в блок питания сварочного аппарата. Возбуждение дуги происходит за счет приложения тока высокой частоты непосредственно к силовым кабелям аппарата. После чего не важно, какой ток выдаст основной блок питания. Дуга все равно остается стабильной.
Импульсного действия
Подключаются последовательно к силовым кабелям. Система не такая сложная, нет необходимости в монтаже дросселей, шунтирующих высокое напряжение и защищающих сварочный аппарат. Эффективно работает со сварочниками переменного тока. Дуга стабильно горит при смене направления тока в каждом полупериоде.
Общий элемент – блокировочный конденсатор. Он подобран таким образом, что через него свободно протекает ток высокой частоты (формируемый осциллятором), а стандартный ток с блока питания блокируется. Эта схема гарантирует гальваническую развязку между осциллятором и трансформатором блока питания.
Сварочный осциллятор своими руками
Убедившись в полезности этого прибора, вы обязательно пожелаете его приобрести. Однако стоимость хорошего осциллятора может превысить цену вашего сварочного аппарата.
При постоянной занятости в роли сварщика, покупка целесообразна, поскольку устройство оптимизирует работу и ускоряет процесс сварки. А если вы расчехляете свой трансформатор несколько раз в году – имеет смысл изготовить самодельный осциллятор.
Подробно как сделать самодельный сварочный осциллятор — видео
Он будет не таким эффективным, как заводской, но качество дуги вырастает в разы. Особенно если у вас не очень качественные электроды.
Осциллятор для инвертора своими руками
Есть опробованная схема, для изготовления которой не придется разыскивать дефицитные детали. Несмотря на простоту исполнения – качество дугообразования ненамного хуже заводских аналогов.
Осциллятор подсоединяется к выходам силовых проводов (электрод и масса). Поскольку данная схема непрерывного действия – подключение параллельное. Можно установить плату внутри сварочного аппарата, соблюдая экранирование от импульсного блока питания. Если есть подходящий корпус – монтаж выполняется в виде отдельного блока.
Важно! Подключение к сети осуществляется только через трансформатор. Иначе, при отключении основного аппарата, осциллятор останется под напряжением. Это опасно.
После сборки схемы, ее необходимо настроить. Калибровка производится по состоянию и устойчивости дуги. Качество дугообразования настраивается подбором номинала тиристоров.
Еще один пример самодельного осциллятора для инвертора — видео.
Дроссель Др 1 наматывается вручную. На кольцо R40 х 25 х 80 из феррита с магнитной проницаемостью М2000НМ, накручивается провод сечением 2,5 квадрата. Трансформатор Т 1 лучше использовать готовый. Отлично подходит строчный трансформатор от старых телевизоров с кинескопом. Например, ТС180-2.
Выключатель S1 размыкает высоковольтную дугу. Для безопасной смены электрода он должен быть разомкнут.
При подключении осциллятора невозможно угадать «полярность» (ноль-фаза). Для контроля правильности соединения используется индикатор МТХ-90. Он должен светиться.
Осциллятор для плазмореза делаем своими руками
Для розжига плазмы в резаке достаточно напряжения 20000 вольт постоянного тока. Поэтому подойдет искровой осциллятор. Чтобы не создавать сложный повышающий трансформатор, проще использовать банальный умножитель напряжения. Сила тока не имеет значения. Схема компактная, и выполняется буквально из бросовых деталей времен СССР.
Осциллятор для плазмореза — видео рекомендации.
Важно! При намотке высоковольтного трансформатора обязательно обеспечьте изоляцию между обмотками. Несмотря на малую мощность, 20 к Вольт легко «прошьют» первичку, и выведут трансформатор из строя.
Чтобы витки обмотки не вибрировали под нагрузкой, трансформатор пропитывается эпоксидной смолой.
Накопительный конденсатор – капризная часть схемы. После перебора нескольких вариантов, лучше всего показал себя «кондер» от стартера для люминесцентных ламп.
Схема управления плазморезом и осциллятором
При замыкании стартовой кнопки S3 включается схема блока питания инвертора плазмореза. Одновременно подается питание на схему осциллятора.
Время его работы определено разрядом конденсатора С5. Затем закрываются транзисторы Т7 и Т8, питание осциллятора прекращается. Цикл длится 2-3 секунды, за это время дуга плазмореза становится устойчивой.
После размыкания кнопки S3 конденсатор С5 перезаряжается, и система готова к повторному циклу запуска плазмотрона.
Осциллятор из катушки зажигания
Наиболее доступная схема выполняется на автомобильной катушке зажигания.
Однако характеристики бобин не совсем подходят для такой цели. Поэтому требуется тщательный подбор остальных элементов схемы. Можно использовать несколько комбинаций из тиристоров, пока вы не убедитесь в уверенном возбуждении дуги. Несмотря на соблазн изготовить простой осциллятор – это не самая лучшая схема.
Схема осциллятора для сварки алюминия
Алюминий требует особых условий для сварки, особенно тяжело разжечь на нем качественную дугу. Снова требуется осциллятор, способный преобразовать переменный ток частотой 50Гц в приемлемые для сварки 1500 Гц.
Как и остальные приборы, осциллятор для сварки алюминия подключается параллельно инвертору
или работает с последовательной схемой
Вывод:
В зависимости от интенсивности использования вашего сварочника, вы можете приобрести осциллятор заводского исполнения, или выбрать одну из предложенных схем.
Источник