Важные моменты при работе с осцилляторами

Осциллятор для инвертора

Качество сварки цветных металлов, нержавеющей стали и других, тяжело свариваемых материалов, во многом зависит от стабильности параметров сварочной дуги. Для обеспечения этой стабильности к стандартному сварочному аппарату, в том числе и инвертору, подключают параллельно дополнительные электронные устройства, называемые осцилляторами. Осциллятор для инвертора предназначен для непосредственного возбуждения электрической дуги в сварочном аппарате и поддержания её стабильных параметров во время всего процесса работы. Одним из существенных достоинств подобных устройств является возможность создания сварочной дуги без непосредственного контакта электрода с поверхностью свариваемых деталей. Эта возможность реализуется за счёт сложения двух токов от различных источников. На свой ток, формируемый сварочным аппаратом, накладывается ток, который формируется в осцилляторе.

Это позволяет получить следующие преимущества:

• создать условия дистанционного поджига (то есть без непосредственного контакта с поверхностью детали);
• обеспечить требуемые параметры сварки. Стабильность сварочной дуги гарантирует устойчивость дуги даже в случае непроизвольного изменения расстояния между концом электрода и поверхностью детали;
• обеспечить надёжность сварки в неблагоприятных атмосферных условиях;
• применение широкого ассортимента электродов;

Такой тандем широко применяется при ручной сварке, полуавтоматической и автоматической сварке. Сварочные осцилляторы применяются в промышленных сварочных аппаратах (сварочных линиях, сварочных постов), и в сварочных аппаратах бытового назначения. Их применение допустимо в различных условиях сварки, в том числе и при сварке с применением инертных газов.

КОНСТРУКЦИЯ СВАРОЧНОГО ОСЦИЛЛЯТОРА

Сварочные осцилляторы универсальны: они работают и с переменным, и с постоянным током. Суть работы осциллятора заключается в повышении напряжения и повышении частоты электрического тока, оба этих процесса происходят одновременно.

Приведем небольшой пример. Возьмем стандартный сварочный аппарат с напряжением в 220 В, а также электрической частотой тока в 50 Гц. Такие аппараты есть у многих домашних сварщиков. Если такой аппарат использовать в связке с осциллятором, то на выходе мы получим примерно 2500 В и 15000 Гц соответственно. При этом осциллятор создает импульсы, которые продолжаются несколько десятков микросекунд. Стандартная мощность осциллятора примерно 300 Вт, этого достаточно для сварочного аппарата, который мы привели в пример. Именно благодаря особой конструкции осциллятор обеспечивает такое существенное увеличение напряжения и частоты тока. Давайте подробнее остановимся на основных компонентах стандартного осциллятора.

Итак, электрическая схема осциллятора состоит из колебательного контура, который играет роль генератора искр в затухающих колебаниях. Контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности (катушка имеет подвижную обмотку), разрядника, повышающего трансформатора и трансформатора высокой частоты. Так же есть дроссельные катушки зажигания, обычно их две штуки. Дополнительно производители могут встроить компоненты, обеспечивающие повышенную безопасность . Так в современных приборах может быть использован специальный конденсатор, который дополнительно защитит вас от ударов током, а также предохранители, которые разрывают электрическую цепь при неправильной работе аппарата. Для сравнения, в бытовом электрощитке предохранители работают по такому же принципу.

Схема работы

Схема осциллятора для сварки алюминия, включенного параллельно

Схема осциллятора для сварки алюминия

Схема осциллятора, включенного последовательно

Схема осциллятора для сварки алюминия, включенного последовательно

Вторичное напряжение в повышающем трансформаторе во время полупериода конденсатор заряжался, до тех пор, пока не возникнет пробой разрядника. После этого колебательный контур получается в состоянии короткого замыкания, что и помогает создавать затухающие колебания, у которых имеется резонансная чистота такие колебания, через конденсатор и обмотку прикладываются к дуговому промежутку. Блокировочный конденсатор помогает предотвратить шунтирование другого  промежутка с источником напряжения при помощи своей обмотки. Дроссель, который включен в сварочную цепь, защищает от пробоя изоляцию обмотки. Мощность такого аппарата может составлять около 250-250 Вт. Длительность импульсов не превышает десятков микросекунд.

Осциллятор для сварки своими руками

Стоит отметить, что приборы последовательного включения на практике оказываются более действенными, так как для них не требуется установка специального источника защиты в общей цепи. Во время работы осциллятора разрядник слегка потрескивает. Искровой зазор устанавливается при помощи регулировочного винта, но данная процедура возможна только если устройство отключено от сети.

Виды

Существует два основных вида осциллятора, которые применяются в сварочном деле. Они серьезно отличаются, как по методу подключения, так и по типу работы, поэтому, нужно точно определиться с правильным выбором. Это может быть:

• Импульсный – данная разновидность используется для аппаратов, которые работают на переменном токе. Импульсный осциллятор подключается параллельно к основному сварочному аппарату.
• Непрерывный – данная разновидность используется для аппаратов, которые работают на постоянном токе. Непрерывный осциллятор подключается последователь к основному сварочному аппарату.

Также стоит выделить основные модели данного оборудования, которые производятся для сварки и являются часто используемыми в промышленности.

Осциллятор для сварки алюминия своими руками

Схема осциллятора для сварки алюминия своими руками должна максимально соответствовать заводской модели. Разработка разрядника считается одним из самых сложных моментов, так как именно в нем и проходит электрическая искра. Также требуется подобрать блокировочный конденсатор вместе с колебательным контуром. Существует множество схем создания и основа успеха состоит в том, чтобы правильно подобрать компоненты. Таким образом, в итоге можно получить все те же импульсные или непрерывные осцилляторы. При выборе второго варианта в схеме еще должна присутствовать защита от высокого напряжения. Импульсный легче в изготовлении и более эффективный в работе, благодаря своей простоте.

Естественно, что техника безопасности в данном вопросу должна стоят на первом месте, так как при неправильном подключении схемы или некорректном выборе элементов все может испортиться и стать опасным для жизни и здоровья человека. Изготовлением данных вещей должен заниматься только специалист с большим опытом.

Условия эксплуатации и меры предосторожности

• Перед тем как запустить устройство в эксплуатацию его необходимо зарегистрировать и пройти инспектирование электросвязи;
• Разрешается применять осциллограф, как в открытых, так и в закрытых помещениях;
• Нельзя использовать технику на открытой территории при осадках;
• Рабочая температура техники лежит в пределах от -10 до +40 градусов Цельсия;
• Влажность воздуха должна быт не более 98%;
• Запрещается применение в запыленных помещениях, а также в комнатах с едкими газами или парами;
• Также запрещается работа без заземления;
• Перед использованием всегда нужно контролировать правильность присоединения к аппарату;
• Работа должна проводиться только в специальном кожухе, который снимается только при отключенном от питания аппарате.

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

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.

Принцип действия и назначение

Применение осциллятора позволяет обеспечить бесконтактный розжиг дуги, что существенно облегчает задачу сварщика, а также влияет на стабильность электрической дуги в процессе работы. Хотя мы отметили, что устройство является обособленным элементом, иногда оно интегрировано в сварочный инвертор, то есть, источник питания и осциллятор находятся в одном корпусе. При достаточном объеме знаний в области электроники и электричества возможно изготовление самодельного осциллятора

Именно на этом обычно концентрируют свое внимание читатели, так как экономия денежных средств всегда выглядит привлекательно

Начнем с того, что сформулируем основную идею работы данного устройства. При работе сварочного инвертора на электроды подается напряжение 220 В. Если сварка ведется переменным током, то его частота составляет 50 Гц. «Поверх» этого напряжения в импульсном режиме подается высокая разность потенциалов и высокая частота. Количество таких импульсов, как правило, невелико. Добавочный высокочастотный ток должен лишь разжечь дугу. На это уходят доли секунды. Для качественно оценки следует подчеркнуть, что амплитуда колебаний напряжения достигает 6 кВ, а частота при этом составляет 500 кГц. Но за счет малой продолжительности импульса мощность электрического тока не превышает 300 Вт.

Среди пользователей возникает лаконичный вопрос: «Может ли осциллятор генерируемым током проводить сварку металлов?». Действительно, это было бы логично, однако низкая мощность не позволяет расплавить металл и присадку, поэтому импульс используется исключительно для пробоя воздушного зазора. В задачи сварщика входит лишь приближение электрода на расстояние примерно 5 мм и нажатие кнопки. В осцилляторах интегрированного типа кнопка локализуется прямо на держателе. Длительность импульса соответствует времени удержания кнопки. Далее сварка проводится в обычном режиме.

Высокочастотный ток протекает через диэлектрик (воздух) после активной ионизации. Практически моментально возникает дуговой разряд. Одновременно ионизированный воздух становится проводником, и основной ток сварочного аппарата течет, образуя электрическую дугу. Если процесс сварки автоматизирован и инвертор обладает микропроцессором, то осциллятор в процессе формирования шва автоматически включается при необходимости, когда возникает тенденция гашения дуги. Примером может служить ситуация с перепадом напряжения или случайного движения руки сварщика в сторону. В результате работы осциллятора можно получить качественный и равномерный шов.

1 Принцип действия оборудования

Сам по себе осциллятор, как фабричный, так и собранный своими руками – это устройство для стабилизации дуги при сварке металлических, алюминиевых конструкций. Принцип действия данного оборудования на самом деле достаточно прост: имеющееся вторичное напряжение в данной конструкции проводит зарядку конденсатора, которая, достигая определенной величины, дает пробой на разрядник.

Это вызывает в свою очередь колебания с резонансной частотой на самом контуре. Именно они и подаются к дуговому промежутку. Мощность такого устройства составляет до 350 Вт, длительность же самого импульса у такого оборудования обычно составляет десятки секунд. Подключается непосредственно к элементам сварочного аппарата. Использование последнего без осциллятора является задачей практически невозможной.

Схема сварочного осциллятора

Современные виды такого оборудования достаточно просты, а главное – безопасны в применении, и при использовании они не представляют для сварщика особой угрозы, если, разумеется, он будет следовать технике безопасности. Именно потому они могут быть допущены не только для применения в специальных цехах, но и непосредственно в домашних условиях.

Поскольку такой прибор не имеет сложных компонентов в своей конструкции, его вполне возможно собрать самостоятельно даже и в домашних условиях, естественно, если у вас есть схема и некоторый опыт работы с таким оборудованием. Как это можно сделать, давайте рассмотрим более подробно.

1.1 Что понадобится для такой конструкции?

Для того чтобы сделать своими руками данный сварочный элемент для обработки нержавейки или же алюминия, вам нужны будут такие детали:

• обмотка для связи;
• колебательный контур;
• конденсатор для блокировки;
• генератор, трансформаторы которого постоянно действуют на повышение до 3000 В, с разрядником.

Особенно важно проводить правильный подбор последнего компонента в том случае, если вы хотите работать с алюминием. В таком случае нужно использовать остатки вольфрама для конструкции разрядника. Только в таком случае вам удастся обеспечить правильный поджиг элемента

Только в таком случае вам удастся обеспечить правильный поджиг элемента.

Испытание сварочного осциллятора

Подбор таких деталей необходимо проводить на основе технической документации. Таковой может стать готовая схема такого оборудования, которую вы можете найти в интернете или позаимствовать из уже готовых образцов, либо же составленная вами самостоятельно. Прибегать ко второму варианту рекомендуется только тем мастерам, у которых уже есть опыт сборки сварочного или какого-либо другого оборудования своими руками.

Принцип работы

Генерация состоит из нескольких последовательных операций, для наглядности их лучше перечислить:

• подача тока;
• от повышающей обмотки заряжается конденсатор;
• при полной зарядке емкости блок управления подает сигнал на разрядник;
• происходит пробивной разряд;
• закорачивается колебательный контур;
• в рабочую зону подаются затухающие колебания;
• предохранитель размыкает электрическую цепь, когда освобождается конденсатор;
• за счет ионизации воздуха или защитного газа вспыхивает дуга.

С помощью специальной кнопки на держателе или корпусе горелки (для аргонодуговой сварки) можно управлять процессом.

Осциллятор для сварки, сделанный своими руками или приобретенный магазине, подключается к аппарату, чтобы в процессе сваривания при необходимости генерировать импульс, разжигающий потухшую дугу. Как только дуга разгорится, импульс исчезает. Кратковременный разряд схож с ударом молнии, непосредственный контакт детали с электродом для возникновения дуги не нужен. Осциллятор применим для работ:

• с вольфрамовым неплавящимся стержнем, присадочной проволокой;
• стандартными электродами в обмазке (подбираются по типу свариваемых заготовок).

Импульсы, генерируемые осциллятором, небольшие по длительности, характеризуются низкой скважностью, мощностью до 300 Вт. Формируют искровой пробой между электродом и деталью на удалении

Осциллятор можно купить фабричный, либо изготовить своими руками

Созданные своими руками осцилляторы не хуже фабричных поддерживают стабильное горение дуги в процессе сварки. Устройства срабатывают, когда возрастает промежуток между деталью и электродом. Когда воздушный промежуток слишком большой, электродуга самопроизвольно затухает. Дополнительный генератор возобновляет горение без процедуры электродного чиркания или прямого контакта детали с электродом. Приложив свои руки, можно сделать осциллятор из имеющихся электродеталей. До этого нужно узнать критерии выбора устройств.

Сварочный осциллятор своими руками

Промышленных конструкций сварочных осцилляторов немало. Например, модель УВК-7, используемая для питания сварочных аппаратов постоянного и переменного тока. Недостаток такого устройства в том, что оно непригодно для инвертора, поскольку требует питания не более 80 В против 220 В, от которого работают сварочные инверторы.

Модель ОССД-300 рассчитывается на напряжение холостого хода не ниже 60 В и обязательно потребует балластного реостата, что поднимает планку требований к мощности сварочного аппарата. Подобные ограничения действуют и в отношении популярного осциллятора ОП-240 «Огниво».

Исходными данными для изготовления осциллятора своими руками являются:

1. Назначение (для алюминия или нержавеющей стали).
2. Род используемого тока – переменный, постоянный и его напряжение.
3. Потребляемая мощность – обычно не более 200…250 Вт, в противном случае стоимость компонентов схемы резко возрастёт.
4. Вторичное напряжение, которое должно быть не ниже 2500 В, иначе изготовление самодельного осциллятора себя не окупит.

Работу легче начинать, располагая сварочным преобразователем: в этом случае осциллятор можно делать не импульсно, а непрерывно действующим, и подключать к сварочной сети по более простой последовательной схеме. Наконец, при высокой частоте тока поджиг дуги произойдёт без контакта электрода со свариваемой поверхностью, а устойчивое горение дуги гарантируется даже при сравнительно небольших значениях силы тока.

Компоновку осциллятора на прямоугольной плате лучше выполнять следующим образом. Слева размещается высокочастотный трансформатор, предохранители и цепь управления, справа — дроссель, в центре – разрядник, конденсатор колебательного контура и блокировочный конденсатор, который будет отсекать ток низкой частоты от сварочной цепи.

Трансформатор подбирается по его требуемым характеристикам тока во вторичной обмотке. Катушку индуктивности надёжнее собрать сдвоенной: при последовательном соединении двух колебательных контуров подача тока и напряжения оказывается более стабильной, а защита осциллятора от выхода из строя – более надёжной. Обе части контуров – одинаковы, и состоят из:

• конденсатора, рассчитанного на менее, чем на двукратный запас по напряжению (не менее 450…500 В для первой части и хотя бы 4 кВ – для второй) при ёмкости от 0,3 мФ (во втором каскаде может быть до 1 мФ);
• варистора напряжением не менее того, которое требуется для напряжения на вторичной обмотке – 90…100 В (во втором каскаде может быть до 140…150 В);
• катушки индуктивности, представляющей собой ферритовый стержень, на который с зазором не менее 0,8 мм наматывается проволока сечением 15…20 мм2. Число витков на первом каскаде должно быть не менее 7, во втором – меньше Вторая катушка служит своего рода фильтром от возможных колебаний тока большей амплитуды, которые могут привести к нестабильному горению дуги;

Для изготовления разрядника подбирается плата с рёбрами жёсткости, которая должна понижать температуру при срабатывании. В качестве вольфрамовых электродов можно воспользоваться сварочными, с диаметром не менее 2 мм. Торцы электродов предварительно торцуют, чтобы они были строго параллельны. Обязательно предусматривается регулировка зазора при помощи винта.

Во вторичную обмотку второго каскада для повышения стабильности работы подключается катушка от любого электрошокера. Правда, для питания этой катушки требуется напряжение 6В, которое можно получить только от аккумулятора, но это даже и лучше: всё равно самодельный осциллятор время от времени необходимо подвергать регламентному обслуживанию.

Первый каскад подключают к зажимам сварочного инвертора, а второй – к свариваемой детали и сварочной горелке. Осциллятор следует собрать во влагозащищённом корпусе, который снабжается вентиляционными отверстиями.

Какие бывают сварочные осцилляторы

Сварочный осциллятор не является основным устройством для проведения сварочных работ. Использовать его самостоятельно не представляется возможным, так как он не обладает большой мощностью, способной расплавлять и соединять металлы. Основная его функция – зажечь дугу без прикосновения электрода к рабочей поверхности, и далее поддерживать ее стабильное состояние.

Такой эффект возможен благодаря генерации прибором высокочастотного высоковольтного напряжения, способного осуществлять пробой воздушного промежутка между электродом и металлом. По мостику этого пробоя уже начинает течь основной сварной ток. Различают такие типы сварочных осцилляторов:

• Аппарат с непрерывным режимом действия;
• Аппарат с питанием импульсным режимом;
• Аппарат с накопительными конденсаторами.

Схема сварочного осциллятора

Осциллятор непрерывного действия

Прибор такого типа выдает ток, частота которого доходит до 250 кГц, и амплитуда напряжения может достигать 6 киловольт. Это электричество дополнительно накладывается на основной ток сварки, дуга мгновенно зажигается на расстоянии от заготовки и держится стабильно при любых амплитудных значениях силы основного тока за счет высокой частоты. Ток сварочного осциллятора не представляет реальной угрозы для оператора, так как мощностью обладает небольшой.

Схема включения прибора в общую сеть со сварочным аппаратом может быть выполнена параллельно и последовательно. Последовательное включение более целесообразно. Здесь не нужно применять дополнительную защиту устройства по высокому напряжению.

Осциллятор импульсный

Конструкция осциллятора этого типа удобна в использовании, если сварка осуществляется током переменного значения. Оборудование способно удержать дугу в момент перехода полярности электричества, что наблюдается постоянно. Схема осциллятора непрерывного действия в этом смысле проигрывает. Импульсный прибор также без физического контакта зажигает дугу в первоначальный момент времени.

Осциллятор с накопительными конденсаторами

Прибор, в схеме которого имеются накопительные конденсаторы, работает по режиму заряд-разряд. Для насыщения конденсаторов используется специальный зарядный модуль. В первоначальный момент времени заряженные конденсаторы отдают энергию дуге и, отключаясь от схемы разряда, соединяются с зарядным модулем. При угрозе срыва дуги синхронизирующий модуль вновь переключает разрядники на рабочую линию сварочного аппарата.

Это интересно: Ремонт бензогенераторов своими руками — разъясняем со всех сторон

Взаимодействие с инвертором

Принцип действия аппаратуры, стабилизирующей работу инвертора, состоит в дополнительной подаче высокого напряжения к электроду. Оно поступает периодически, вместе с основным выходным напряжением самого сварочного агрегата. Напряжение поступает в виде импульсов, имеющих характерную амплитудную модуляцию. Их параметры могут достигать 6 кВ, а частота находится в пределах 150-500 кГц.

Продолжительность сформированных импульсов незначительная, поэтому они отличаются очень маленькой скважностью, вполне достаточной для получения необходимой мощности – до 300 Вт. Их воздействие приводит к образованию кратковременного электрического пробоя между деталью и электродом, повышающего надежность контакта

Осциллятор запускается в тот момент, когда электрод приближается к металлу примерно на 5 мм. Под действием электрических импульсов воздушный промежуток ионизируется, после чего возникает мгновенный разряд.

Управление осциллятором производится специальной кнопкой, удобно расположенной на держателе. Если используется аргоновая сварка, то управляющая кнопка размещается непосредственно на горелке.

Благодаря высокой степени ионизации, электропроводность воздуха существенно повышается. Через этот промежуток происходит мгновенное течение дугового тока, сформированного в инверторе. В результате, сварочная дуга появляется и затем продолжает гореть в рабочем режиме. За счет импульсов этот процесс поддерживается непрерывно и не прекращается даже при случайном увеличении воздушного зазора. Ток, произведенный осциллятором, объединяется с током инвертора, и их совместных усилий вполне хватает для поддержания дуги в любых условиях.

Итог

Осциллятор моделей (ОССД300 или же ОП240) упростит процесс сварки в разы, сделает его дешевле, быстрее. Ваша сварочная дуга не будет прерываться, и гаснуть за секунды, когда вы ещё даже ничего толком не успели сделать.

Ведь это самая большая и неприятная проблема при роботе со сваркой, дуга постоянно тухнет и работа которую ты планировал сделать за пол часа растягивается на часы.

Также значительно принижается качество сварочного  шва, возникают наплывы или просто не проваренные участки, которые не продержаться долгое время. Настоящие мастера даже научились делать такой прибор самостоятельно, но это точно не для новичков.

Попробуйте в эксплуатации осциллятор и поделитесь с нами своим опытом и особенностями работы. Пишите , делитесь статей. Всем успехов!

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине