Сварочный осциллятор. Схема и принцип работы

Берегите глаза | 09.10.2017

В быту часто приходится производить сварку изделий из цветных металлов, в частности, алюминия и его сплавов. При этом надлежащее качество сварки может обеспечить только стабильное горение дуги. Не имея сварочного преобразователя, и пользуясь лишь инверторным аппаратом, такого качества достичь сложно. Выход – в применении сварочного осциллятора, стабилизующего горение дуги, и облегчающего её поджиг.

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.

Подключение

Схема подключения осциллятора к основному сварочному аппарату зависит от конструкции прибора. Прежде всего, осциллятор должен быть подключен к питанию 220 Вольт.

Подключение к сварочному аппарату может быть двух типов: параллельное и последовательное. На рисунке ниже представлены варианты подключения осциллятора, а также пример компоновки прибора, выполненного в виде отдельного блока.

При параллельном подключении, выводы осциллятора присоединяются к сварочному электроду и заготовке. При последовательном варианте, осциллятор включается в разрез кабеля, питающего сварочный электрод.

Можно найти большое количество схем и описаний этого полезного прибора, пользуясь которыми, его несложно сделать своими руками. Устройство не содержит дорогих и дефицитных деталей и доступно для исполнения человеку с начальными познаниями в электротехнике.

Разновидности установок

Осцилляторы можно применять в разных целях – с учетом типа и особенностей выполняемых работ. Единая для всех установок характеристика – преобразование токового импульса до значений максимально до 500 кГц.

Осцилляторы отличаются временными характеристиками высокочастотных импульсов.

Модель непрерывного цикла поддерживают горение дуги. Подключение нужно делать последовательным – это защитит мастера от негативного влияния высоких показателей напряжений, присутствующих внутри электроцепи. Установки накладывают высокие частотные токи поверх сварочных, розжиг происходит быстро и без препятствий, сварку можно проводить на минимальных токах. Установками оснащают инверторы, трансформаторы.

Второй вид осцилляторных аппаратов используют в ходе бесконтактных дуговых поджигов. Данный принцип активно задействуется в аргоновых установках. Электродный элемент из вольфрама будет быстро затупляться в ходе чирканья, что снизит качество шва, увеличит его толщину, начнет рассеивать дугу. Регулярные затачивания кончика иглы возможны, но они замедляют рабочий процесс. Введение в схему осцилляторной установки с импульсом кратковременного типа даст возможность возбуждать дугу, избежав контакта с рабочей поверхностью.

Виды, подключение

По принципу работы устройства делятся на два типа:

Осцилляторы непрерывного действия.
Осцилляторы импульсного действия.

При работе осциллятора первого типа сварочный ток суммируется с высокочастотным током высокого напряжения. Зажигание дуги происходит без непосредственного контакта электрода с поверхностью металла. При малом значении силы тока дуга остается стабильной. Исключается разбрызгивание металла и поражение сварщика электрическим разрядом. Такой осциллятор может быть включен в сеть последовательно или параллельно. При последовательном соединении устройство включается в разрыв кабеля электрода. Подобное подключение позволяет использовать осциллятор более эффективным образом. Нет потери энергии на обеспечение защиты от высокого напряжения.

Импульсный осциллятор подключается параллельно и используется преимущественно в тех случаях, когда требуется вести сварочные работы переменным током. Вся сложность заключается в том, что устройство должно реагировать на смену полярности, причем за минимальное время. Поддержать дугу, повысив ее стабильность, может только ток высокой частоты импульсного типа. Если применить при такой сварке аппараты непрерывного действия, то дуга будет получена без особых проблем, однако повторное ее зажигание уже невозможно, то есть осциллятор будет выполнять только одну свою функцию.

Наличие в схеме конденсаторов позволяет сделать более функциональное устройство. Накопленный электрический заряд позволяет производить повторные импульсы и поджигать дугу в процессе формирования шва, если сварщик случайно отклонил электрод на большое расстояние. В схеме устройства без обратной связи не обойтись. Именно управляющая система обеспечивает синхронизированный разряд конденсатора.

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.

Разновидности

Тем, кто планирует собирать осциллятор самостоятельно, следует выбрать тип оборудования для сварки. Импульсное устройство применяется на аппаратах различного типа.

Существует классификации фабричных осцилляторов для инверторов по разным признакам: габаритам, весу, техническим характеристикам: выходному вольтажу, частотности.

В электроприборах непрерывного действия используется постоянный ток, в устройствах для сварки с краткосрочной разрядкой – переменный. В зависимости от режима работы подключаются приборы параллельно или последовательно. Устройство, изготовленное своими руками, лучше подключать последовательно, снижается риск поражения сварщика током при неисправности оборудования. При варианте последовательного присоединения один из трансформаторов дополняют сглаживающим конденсатором с предохранителем, вторичную – колебательным контуром, соединенным с разрядником.

Схема подключения осциллятора

Устройства для сварки цикличной полярности чаще применяют для сварки алюминия, а также сплавов на его основе. Для нержавейки и цветных металлов нужен постоянный ток. При выборе устройств учитывают особенности заготовок, тип имеющегося сварочника, предстоящий объем работы. Когда сформировалась привычка к имеющемуся сварочному аппарату, расширить возможности оборудования можно самостоятельно.

Разновидности осцилляторов

Использование сварочного осциллятора возможно лишь в качестве дополнительного устройства. Сам по себе он не может обеспечить рабочий процесс, из-за малой мощности и невозможности к самостоятельному соединению и расплавлению металлов. Основное предназначение прибора заключается в зажигании дуги и поддержке ее стабильного состояния без контакта электрода с металлической поверхностью.

Подобного результата удалось добиться за счет генерации высокого напряжения с высокой частотой, способного пробить воздушное пространство между металлом и электродом. Создается зона ионизированного воздуха, по которой в дальнейшем начинается течение уже основного сварочного тока.

В зависимости от рабочих режимов, все осцилляторы можно условно разделить на следующие группы:

Устройства непрерывного действия (рис. 1). Способны выдавать ток напряжением до 6000 вольт, частотой порядка 250 кГц. Этот дополнительный потенциал объединяется с основным сварочным током, способствуя мгновенному зажиганию дуги на определенном расстоянии от детали. Высокая частота обеспечивает стабильность, независимо от параметров инверторного тока. За счет малой мощности, дополнительный ток совершенно безопасен для сварщика. Прибор подключается к инвертору по параллельной или последовательной схеме. Последний вариант используется чаще и не требует дополнительной защиты от высокого напряжения.
Импульсные осцилляторы (рис. 2). Очень удобны при выполнении сварочных работ переменным током. Данные устройства обладают способностью к постоянному поддержанию дуги при изменяющейся полярности электричества. Они легко зажигают дугу при отсутствии каких-либо контактов электрода и заготовки. В целом, импульсные приборы имеют некоторые преимущества перед непрерывно действующими осцилляторами.
Приборы с использованием накопительных конденсаторов. Данные компоненты устанавливаются в общую схему и в дальнейшем обеспечивают работу устройства в режиме заряда-разряда. Наполнение конденсаторов энергией осуществляется с помощью зарядного модуля. В момент начала работы энергия заряженных конденсаторов отдается дуге. Затем они отключаются от схемы разряда и автоматически подключаются к зарядному модулю. При возникновении угрозы прерывания дуги происходит переключение конденсаторов на рабочую цепь сварочной аппаратуры.

Самостоятельное изготовление осциллятора

Имея уже готовый сварочный аппарат, используя готовые детали, можно собрать осциллятор своими руками. Сборка подобного устройства возможна только при наличии элементарных знаний по физике, особенно раздела «электричество», умения читать простейшие схемы, начальными навыками паяния радиодеталей. На каждом из этапов: сборке, проверке, работе с собранным осциллятором предстоит иметь дело с очень высоким напряжением. Поэтому необходимо изучить и строго выполнять правила техники безопасности.

Все современные осцилляторы, как заводской сборки, так и самодельные, собраны по одной из двух схем. Первая работает по принципу так называемого непрерывного действия. Вторая является импульсной. Устройства, собранные по первой схеме, на практике считаются менее эффективными, в сравнении с импульсными агрегатами. Аппараты, собранные по второй схеме, считаются более эффективными. Эта схема позволяет обеспечивать более быстрое воспламенение дуги.

При выборе конкретной схемы следует ориентироваться на следующие исходные параметры:

Назначение устройства. Следует определиться, для сварки какого вида металла предполагается его использовать (алюминий, нержавеющая сталь, и так далее).
Величина напряжения и вид используемого тока. Какой источник тока будет применяться: постоянного или переменного тока, стандартное напряжение электрической сети или другие источники энергии.
Допустимая электрическая мощность. Она зависит от мощности входных электрических цепей. Обычно такая мощность не превышает 250 Ватт. Повышение мощности существенно может увеличить цену как отдельных компонентов, так и всего устройства.
Создаваемое вторичное напряжение (обычно не превышает 3 кВт).

Как работает осциллятор

Подобные устройства могут иметь различные варианты сборки, но все они предназначены для одной цели — возбуждать сварочную дугу между концом электрода и поверхностью изделия на расстоянии 5 мм, без физического прикосновения материалов. Достигается это за счет размещения осциллятора между источником сварочного тока и горелкой с вольфрамовым электродом. Вместо последнего может находиться держатель для сварки покрытыми электродами.

Суть процесса заключается в модернизации входящего напряжения переменного характера с частотой 50 Гц в импульсы высокой частоты и короткой длительности. Они накладываются на сварочный ток, и активно участвуют в розжиге дуги. Осциллятор для сварки, в большинстве вариантов схем, работает в следующей последовательности:

Сварщик нажимает кнопку управления на горелке.
Входной выпрямитель получает напряжение из сети с параметрами 220 V и 50 Гц. Устройство выпрямляет ток и передает его на накопитель.
Накопительная емкость собирает в себе разряд.
Схема управления руководит этим процессом. Когда сетевое напряжение достигает 0В, высвобождается импульс, для последующего формирования.
Он поступает на первичную обмотку трансформатора, где происходит его преобразование в высоковольтный импульс.
Одновременно с этим, схема управления подает сигнал в клапан газа, и выпускается аргон.
Происходит короткий разряд тока, связывающий в воздухе напряжение от горелки и изделие, к которому прикреплена масса от сварочного аппарата. Дуга зажигается в уже подготовленном газовом облаке, и можно сразу вести сварку.
Когда в процесс включается сварочный ток, с силой более 5 А, то импульс прекращает свое действие. Сварка ведется на тех параметрах, которые были установлены на аппарате. Если происходит утеря контакта, то схема управления подает повторный импульс для возобновления дуги.
После окончания сварки осциллятор регулирует время последующей продувки защитным газом и завершает весь процесс.

Это очень удобно для сварки алюминия или легированных сталей, где требуется точность начала шва, а механическая зачистка следов от касания электрода оставляет лишние следы. Изготовление осциллятора своими руками может быть упрощено до нескольких узлов. Тогда, при обрыве сварки, требуется запускать действие бесконтактного поджига вручную, повторно нажимая кнопку на горелке.

Какие бывают?

Осцилляторы выпускаются таких типов:

непрерывной работы;
импульсного типа;
с конденсаторами.

Какой именно применить прибор определяется от характера производимых работ и подлежащих свариванию заготовок.

Непрерывного действия

Осцилляторы этого типа к выходному току прибавляют высокочастотный ток (150-250 кГц) со значительным напряжением (3-6 кВ). Дуга поджигается без соприкасания нержавеющей либо алюминиевой детали со стержнем. Горение стабильное при низком токе, что достигается повышенной частотой тока, приходящего от сварочного аппарата с осциллятором.

Для работающего сварщика такие параметры тока безопасны.

В схеме осциллятора для сварки алюминия своими руками предусматривается параллельное либо последовательное включение прибора. Второй вариант предпочтительней, потому как не предусматривает по причине ненадобности предохранения от напряжения.

Импульсный

Устройства импульсного типа применяются преимущественно для соединения переменным током.

Помимо начального формирования дуги, приборы требуются для ее поддерживания при переменах полярности. Осцилляторы непрерывного принципа работы не имеют подобных функций, что влечет снижение качества.

Наблюдать за временными и амплитудными характеристиками тока можно с помощью осциллограмм сварочного инвертора, показываемыми специальным прибором – осциллографом.

C накопительными конденсаторами

Для формирования дуги без соприкасания также используются приборы с конденсаторами, собирающими заряд от заряжающего оборудования. При необходимости вторичного поджига конденсаторы разряжаются, а высвободившийся ток переходит к дуге.

Особенности

Существует несколько типов осцилляторов и все они применяются для конкретных задач. Но мы начнем с характеристик, которые объединяют все типы осцилляторов. Итак, все приборы способны преобразовывать ток до 5000В и повышать частоту до 500 кГц.

Теперь о различиях. Существует осциллятор для сварки алюминия или любого другого металла, который работает непрерывно. Благодаря непрерывному действию обеспечивается стабильное горение дуги. К этому типу относится большинство современных приборов, продающихся в магазине. Такой осциллятор следует подключать последовательно, чтобы избежать повышенного напряжения, из-за которого вы можете пострадать. Не забывайте соблюдать технику безопасности на рабочем месте. С помощью таких приборов можно вести сварку с использованием малого значения тока и легко разжигать дугу. Зачастую такой осциллятор устанавливают на сварочный инвертор или трансформатор, для работы с электродами с покрытием.

Читать также: Индикатор напряжения с прозвонкой

Также есть осцилляторы для бесконтактного возбуждения дуги при сварке с использованием аргоновых аппаратов. Они отличаются тем, что имеют газовый клапан. Обычно сварку аргоном производят с помощью вольфрамовых электродов, которые могут часто тупиться при поджиге методом постукивания. Из-за этого шов получается неаккуратным и неровным, а дуга горит нестабильно. Вы, конечно, можете постоянно затачивать электрод, но мы все же рекомендуем использовать осциллятор.

Как использовать домашнее оборудование начинающим

Применение самодельного осциллятора для электродуговой сварки деталей из алюминия и иных материалов требует соблюдения следующих правил:

Приборы могут использоваться как в помещениях, так и на открытых участках. При наличии осадков устройства нельзя применять на улице.
Диапазон рабочих температур оборудования составляет -10…+50 °С. Применять осциллятор можно при влажности воздуха не более 95%.
Устройства применяются при атмосферном давлении 85-105 кПа.
Нельзя включать приборы в запыленных и загазованных помещениях, подвергать элементы устройства воздействию агрессивных веществ, способных разрушать металл и изоляцию.
Разрешается работать только с заземленными приборами. Перед началом сварки проверяют правильность подключения осциллятора к электрической цепи, осматривают контакты.
Демонтировать защитный корпус можно только после отсоединения оборудования от сети.
На поверхностях прибора не должно присутствовать следов пыли, коррозии или нагара. При появлении загрязнений элементы аппарата зачищают наждачной бумагой.

Дополнение для инвертора

В таком случае вместе с основной техникой безопасности соблюдают следующие правила:

В процессе сварки регулярно проверяют работоспособность блокировочного конденсатора. При повреждении этой детали оператор рискует получить электротравму.
Настраивают и регулируют аппарат только в отключенном от сети состоянии. Это же касается процесса очищения поверхностей от нагара.
Постоянно контролируют частоту импульсов. Она не должна быть более 40 мкс.

Для плазмореза

Осциллятор настраивают в соответствии с параметрами режущего устройства, в сочетании с которым он будет работать. Тиристоры подбирают опытным путем, ориентируясь на устойчивость дуги. При работе с устройством особо тщательно соблюдают технику безопасности.

Роль осциллятора при сварке алюминия

Сварка алюминия является очень сложным процессом, так как свойства сваривания данного металла находятся далеко не на самом высоком уровне. Благодаря воздействию этого устройства на сварочный аппарат, удается поддерживать параметры сварочной дуги в заданном положении, которое может отличаться от стандартного, в течении длительного периода времени. При работе с данным видом металла стабильность параметров имеет большое значение, так как любое отклонение может привести к браку. Для таких условий может подойти даже самодельный осциллятор для сварки алюминия, если его правильно подготовить.

Стоит отметить, что сварка электродами с покрытием существенно уступает тем же результатам, которые получаются благодаря аргонно-дуговой сварке, поэтому осциллятор является вполне востребованным дополнительным устройством. Ток устройства не представляет опасности для мастера, если соблюдать технику безопасности. Но при ошибках можно получить большой разряд тока.

Избежание частых ошибок

Исключить возникновение проблем в работе самодельного прибора помогает соблюдение следующих рекомендаций:

При сборке простых схем удерживать стабильную дугу удается не всегда. Причиной неисправности является низкое напряжение в электрической сети. Исключить возникновение сбоев в работе сварочного агрегата помогает установка автотрансформатора.
Не стоит экономить на дросселе. Разрядник подает ряд затухающих высокочастотных колебаний с напряжением 1000 В. Не имеющая дросселя вторичная обмотка принимает до 50 В. Из-за этого возникает короткое замыкание. Поступающий от сети ток начинает нагревать трансформатор. Чтобы сварочный аппарат не вышел из строя, устанавливают дроссель.
При формировании обмотки используют изолирующие прокладки, пропитывают жилы бакелитовым лаком.
Безопасной считается частота тока в 150-300 кГц. Если человек становится проводником, ток не влияет на работу внутренних органов, однако вызывает поверхностные ожоги. Избежать возникновения травмоопасной ситуации помогает правильное заземление.
Колебательный контур должен быть оснащен блокировочным конденсатором.

Перед сборкой рекомендуется проконсультироваться со специалистом, который выяснит, является ли выбранная схема безопасной.

Рекомендуем к прочтению Как выбрать сварочный бензиновый генератор

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.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

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.

Разбираемся в конструкции и принципе действия осциллятора

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

Пример изготовления платы осциллятора

Схема работы

Схема осциллятора для сварки алюминия, включенного параллельно

Схема осциллятора, 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.

Читать также: Приспособление для распиловки бревен на доски бензопилой

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.

Параметр	ОСП3-2М	ОСЦВ-2	М-3	ОСПП3-300М
Напряжение падания, В (все работают на переменном токе)	220		65	200
Вторичное напряжение при холостом ходу, В	6000	2300	2600	6000
Ток дуги	Постоянный, переменный	Переменный		Постоянный, переменный
Вид подключения к сети	Параллельно	Последовательно
Мощность потребления устройства, кВт	0,045	0,08	0,14	—
Вес, кг	6,5	16	20	—

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.

Классификация осцилляторов

Все подобные устройства подразделяются по техническим характеристикам и виду используемого питания.

К основным техническим характеристикам, по которым различаю осцилляторы, относятся:

используемое первичное, то есть входное напряжение;
величина вторичного напряжения (измеряется без нагрузки);
потребляемая мощность;
массогабаритные характеристики.

По типу используемого питания делятся на две категории:

непрерывного действия (в них используется постоянный ток);
с импульсным питанием (применяется переменный ток).

Первый тип устройств включается в цепь последовательно. Созданный им ток имеет частоту, в зависимости от конструкции, 250 кГц. Напряжение достигает 6000 вольт.

Общая информация

Сварочный осциллятор для сварки алюминия или любого другого металла — это прибор, генерирующий ток высокой частоты. Благодаря этому току электрод лучше взаимодействует с поверхностью металла. Чтобы использовать осциллятор нужен сварочный аппарат и держатель электродов. В данном случае осциллятор устанавливается между ними. Наиболее известные модели осцилляторов: ОССД 300 и ОССД 400, ОП 240, ОП 400.

В целом, такие приборы работают по следующему принципу: осциллятор генерирует кратковременный электрический импульс, зажигая дугу. Импульс исчезает сразу после розжига дуги. При этом нет необходимости в физическом контакте электрода и поверхности металла. Со стороны этот импульс выглядит, как маленький разряд молнии между концом электрода и свариваемой поверхностью. Кстати, осциллятор можно сделать своими руками.

Принцип работы

Прибор не просто генерирует электрический импульс, он изменяет входящее напряжение, повышая его частоту и вольтаж. Весь этот процесс занимает секунду. Давайте подробнее остановимся на принципе работы осциллятора.

Сначала запускается электрическая цепь путем нажатия на кнопку горелки. Выпрямитель выравнивает поступающий ток, переводя его в однонаправленное состояние. Затем ток накапливается в конденсаторах. Впоследствии ток высвобождается и попадает в колебательный контур. Именно здесь повышается вольтаж. Если прибор предназначен для сварки аргоном, то одновременно открывается газовый клапан.

Образуется тот самый импульс, с виду напоминающий молнию. Он связывает конец электрода и поверхность свариваемого металла. К металлу предварительно подсоединяют кабель массы. Вот и все! Сварочный аппарат, включенный в эту цепь, позволяет сварить детали. А осциллятор сварочный (например, модель ОССД 300 или ОП 240, ОП 400) обеспечивает стабильное горение дуги.

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:

Назначение (для алюминия или нержавеющей стали).
Род используемого тока – переменный, постоянный и его напряжение.
Потребляемая мощность – обычно не более 200…250 Вт, в противном случае стоимость компонентов схемы резко возрастёт.
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.

Как сделать осциллятор для сварки своими руками

Осуществляют сборку из готовых узлов и распространенных деталей, которые несложно приобрести или извлечь из других электротехнических приборов и старого электрооборудования. Сделать самодельный осциллятор «с нуля» невозможно. Слишком сложная схема.

Схема изготовления сварочного осциллятора

Устройство базируется на входном повышающем трансформаторе. Вместо нее умельцы используют катушку зажигания. Этот узел необходим для преобразования низковольтного напряжения, поступающего от аккумулятора, в высоковольтное. Автомобильная катушка способна создавать напряжение до 400 В. За счет этого генерируется электроимпульс на свече. Вторая катушка выполняет функцию фильтра, защищает от вероятных значительных колебаний тока.

Изготовление осциллятора, предназначенного для ручной или аргонной сварки, предусматривает формирование печатной платы своими руками. Обычно блоки располагаются следующим образом:

посередине размещают колебательный контур, отсеивающий низкочастотный ток;
в левой части – повышающий трансформатор, преобразующий стандартное электропитание с высокочастотный ток; устанавливают предохранители, монтируют блок управления;
справа – индуктивную катушку, лучше сделать сдвоенный вариант, тогда контур будет работать стабильно.

Конденсатор должен иметь двойной запас по напряжению. Для первого контура оптимальный параметр – 500 В (выбирают емкость 0,3 мФ), для второго – 4 кВ (конденсатор 1 микрофарад).

При выборе варистора следует учитывать, что нужна обмотка для второго касакада с показателями 150 вольт, для первого достаточно 100.

Катушки индуктивности можно изготовить самостоятельно. Это – обмотанные проволокой (диаметр до 2 мм) стержни из ферромагнитного сплава. На первой делают 7 витков, на второй только 6 (это фильтр, сглаживающий амплитудные скачки).

Трудности возникают при изготовлении разрядника. Он формирует мощную искру, является частью колебательного контура. Лучше найти готовый узел. Собранную плату размещают в корпусе, защищающим детали от пыли. Желательно предусмотреть охлаждающий вентилятор.

После сборки осциллятор для сварки необходимо проверить. Один контакт выводится на зажим, другой к держателю или сварочной горелке. Правильно собранный сварочный осциллятор своими руками будет работать долго, самоделки служат порой дольше заводских аналогов.

Устройство и работа

Если с назначением осциллятора разобраться не так сложно, то для понимания его работы потребуются некоторые знания в области физики. Первым делом необходимо понимать, что с помощью этого прибора мы получаем дистанционный розжиг дуги и в процессе сварки стабильную дугу, которая статична по отношению к изменяющемуся зазору между электродом и поверхностью металла.

Осциллятор принципиально состоит из нескольких блоков:

Повышающий трансформатор служит для преобразования амплитуды напряжения.
Колебательный контур, имеющий классическое строение. Он состоит из конденсатора и катушки индуктивности. В этом контуре возникают высокочастотные колебания.
Разрядник. Его основной элемент – воздушный зазор, в котором возникает искра.

Естественно, нами не учтены различные датчики, обеспечивающие автономность работы и систему контроля. При реализации интегрированной схемы, когда осциллятор является составной частью аргонодугового инвертора, устройство оснащено клапаном подачи газа. Последний управляется микропроцессором и подает аргон в нужный момент времени. Осциллятор оснащен системой безопасности, обеспечивающей бесперебойную работу электрической цепи, а также сохранность жизни и здоровья самого сварщика. От поражения электрическим током защищает конденсатор. В случае его пробоя в работу вступает плавкий предохранитель, размыкающий цепь при превышении силы тока.

Алгоритм работы осциллятора можно представить в виде последовательности процессов. Рабочее напряжение бытовой сети поступает на первичную обмотку повышающего трансформатора. После преобразования тока на вторичной обмотке индуцируется ЭДС заданной величины (5-6 тысяч вольт). На данный момент частота тока равна промышленной частоте, то есть, 50 Гц. К обмотке вторичной катушки подключен конденсатор колебательного контура. Он начинает заряжаться, но так как собственная частота колебательного контура превышает частоту тока на обмотке, то в контуре возникают колебания. Изначально контур разомкнут, но пробой в разряднике играет роль своеобразного ключа и замыкает цепь. Колебания тока в контуре поступают на электрод.

Одним из примечательных свойств конденсатора является пропускание переменного электрического тока. Емкостное сопротивление с повышением частоты уменьшается. Блокировочный конденсатор является препятствием для низкочастотного тока, которым питается сам инвертор, однако пропускает высокочастотный ток. Таким образом, обеспечивается защита осциллятора от короткого замыкания.

Устройство

Принципиальная схема сварочного осциллятора предполагает наличие следующих блоков:

Повышающего трансформатора, который преобразует первичные значения напряжения бытовой сети – 220 В, 60 Гц – в высокочастотные колебания частотой до 250 кГц, при одновременном повышении напряжения до 5…6 кВ.
Искрового генератора затухающих колебаний, представляющего собой одноконтурный разрядник, контакты которого представляют собой эрозионно стойкие вольфрамовые электроды.
Управляющей ветки, включающей в себя стабилизатор внешнего питания, пускорегулирующий блок и линию обратной связи с датчиком тока. При длительной работе потребуется ещё газовый клапан от перегрева осциллятора.
Выходного трансформатора, которым ток повышенного напряжений и высокой частоты передаётся на контакты сварочного аппарата. Параллельно этот трансформатор соединяется с датчиком тока.
Блока безопасности, защищающего сварщика и оборудование от недопустимого превышения силы тока или напряжения на дуге.

Устройство сварочного осциллятора зависит от интенсивности его применения и вида используемого сварочного аппарата. Так, для сварки алюминия, когда чаще используется постоянный ток и обратная полярность, более выгодным считается последовательное подключение, а для кратковременных операций, а также сварки нержавеющих сталей – параллельное. Соответственно, разной будет и схема.

Сварочный осциллятор с последовательным подключением состоит из одного трансформатора. В его первичную обмотку включаются предохранитель и два сглаживающих конденсатора, а во вторичную – разрядник и колебательный контур (конденсатор + катушка индуктивности). Схема сварочного осциллятора с параллельным подключением сложнее: в ней должны быть два трансформатора. В первичной обмотке первого из них имеется двойной колебательный контур, а вторичная обмотка, вместе с параллельно подключенным разрядником составляет первичную обмотку второго, высокочастотного трансформатора, от которого и осуществляется питание дуги. Кроме сложности сборки и регулировки, параллельная схема требует специальной защиты от превышения допустимого напряжения.

Безопасность

Чтобы понять, что такое осциллятор, для чего нужен, необходимо иметь минимальные навыки сварщика. Основные различия рассматриваемых устройств и принцип их действия приведены выше. При работе с подобными приспособлениями следует соблюдать определенные меры безопасности.

Необходимо постоянно контролировать правильность подсоединения в сварочную цепь и проверять контакты на исправность. Кроме того, следует работать с использованием защитного кожуха, который снимать и одевать нужно при выключенном от сети аппарате. Также надо периодически проверять состояние поверхности разрядника (очищать его наждачкой от нагара).

Правила работы на самодельном осцилляторе

Понятно, что главные требования – это безопасность и надежность работы аппарата.

Принципиальная схема осциллятора.

Для их соблюдения нужно:

Проверять на постоянной основе работу блокировочного конденсатора. Если он будет не в порядке, вы можете получить травму от низкочастотного сварочного тока.
Взять себе за правило заниматься регулировкой и настройкой устройства только при его отключении от сети.
Счищать нагар с электродов, делать это постоянно.
Частота импульсов от осциллятора не должна превышать 40 мкс: следить за этим.

Желаем надежных конденсаторов, параллельных электродов и качественных обмоток в ваших трансформаторах. И хороших заказов!

Принцип работы осциллятора

При сварках где участвуют цветные металлы обычно применяют аргонодуговые аппараты, в которых вольфрамовые электроды подплавливают края и создают своеобразную ванну. Алюминиевый материал и нержавеющую сталь сшивают, когда источником напряжения и тока является инвертор.

В любых случаях наблюдается одна и та же проблема — первоначальное разжигание дуги. При работе с цветными металлами постукивают электродом по поверхности, в результате чего образуются трещины и следы, которые требуют дальнейшей обработки. Осциллятор — это то, что нужно для аргонной сварки.

Сборка этих приборов может быть разная, но все они необходимы для возбуждения сварочной дуги между электродом и изделием на расстоянии около пяти миллиметров. Осциллятор размещают между источником тока и горелкой с электродом из вольфрама.

Принцип работы заключается в изменении входящего напряжения в высокочастотные короткие импульсы. Эти импульсы суммируются со сварочным током и принимают активное участие в розжиге. Можно собрать такой осциллятор для инвертора своими руками.

Эти устройства могут питаться от переменного или постоянного тока и повышают как значение напряжения, так и частоту электротока. Если на вход прибора подать напряжение 220В с частотой тока в 50 Герц, то на выходе получится напряжение от 2500 до 3000В при частоте от 150 000 до 300 000 Герц. Полученные импульсы имеют продолжительность десятков микросекунд.