Применение осциллятора для сварки

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.

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

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.

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.

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.

Избежание частых ошибок

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

1. 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.
2. 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.
3. При формировании обмотки используют изолирующие прокладки, пропитывают жилы бакелитовым лаком.
4. 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.
5. Колебательный контур должен быть оснащен блокировочным конденсатором.

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

Рекомендуем к прочтению Как самому сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора

Стандартные сигналы индикаторов

Как уже было отмечено выше, смысл появления осцилляторов в 70-x годах состоял в определении зон возможных разворотов котировок при падении или росте. На то время пришелся расцвет спекуляций товарными фьючерсами, внутридневные трейдеры стремились увеличить заработок ловлей отскоков и коррекций.

Авторы осцилляторов – Чайкин, Уайлдер, Билл Вильямс, Элдер и другие – создали себе имя и заработали деньги на фьючерсных рынках. Благодаря тому, что каждый из разработчиков этого типа инструментов придерживался одного и того же плана – поймать коррекции или развороты, можно легко выделить стандартные типы сигналов.

 Перекупленность/перепроданность

Смысл терминов становится понятным с одного взгляда на график и положение линий индикатора. Как только они достигают верхней или нижней зоны, трейдер может в 80% прогнозировать коррекцию текущего тренда.

Несмотря на частое совпадение вершин и впадин кривой осциллятора, при применении стратегии сигналы запаздывают, так как трейдер должен дождаться обратного пересечения зон перекупленности/перепроданности индикатором, а это может оказаться ложным сигналом на затяжных трендах.

Дивергенции

Кривые осцилляторов следуют за курсом валютной пары, повторяя вершины и впадины тренда, но иногда возникают расхождения

Обратите внимание на рисунок ниже: быки оказались неспособны выйти на новый максимум, подтверждая разворотный сигнал «двойная вершина», после которого начался сильный тренд вниз

Дивергенции часто называют «золотыми сигналами». Это совершенно не означает, что они имеют высокую точность, но их появление однозначно ведет к временной остановке тренда. На рисунке ниже представлена мощная волна снижения GBPUSD, но стоит силе медведей показать повышающиеся минимумы, как после очередного дна рынка начинается боковое движение.

Это дает возможность трейдеру «подтянуть» стоп-лосс и выйти с минимальными потерями, если он не склонен пересиживать просадку.

Пересечение средней линии

Средняя линия осцилляторов – это дополнительное подтверждение, что перекупленность или перепроданность рынка привела к развороту в обратном направлении. Правильно подобрав вид индикатора, трейдер может удерживать позицию достаточно долгое время, пока кривая или гистограмма находятся в одной из зон.

На дневном графике GBPUSD ниже показано, как MACD со стандартными настройками Metatrader 4 позволял удерживать полугодовой лонг с одним перезаходом. Индикатор снимал необходимость трейлинг-стопа и подбора его размера. Это защитило трейдера от преждевременной потери позиции из-за непредсказуемых скачков волатильности или в период флэта.

 Графический анализ осцилляторов на Форекс

Формулы осцилляторов, как будет показано ниже, сглаживают ценовые потоки, модифицируют «хаотичные» колебания курса до вида циклов, упрощая тем самым графический анализ этих индикаторов.

Эффективность применения наклонных трендовых линий уже была показана в разделе «Дивергенции». Если применить все инструменты анализа к осцилляторам, то развороты и коррекции валютных пар можно прогнозировать не только в редкие моменты расхождений кривых графика и индикатора.

Представленный ниже пример анализа трендового осциллятора On Balance Volume (OBV) наглядно показывает простоту рисования горизонтальных и наклонных линий поддержки / сопротивлений. Благодаря четко отрисованным пилообразным вершинам и впадинам с задачей анализа справится даже новичок.

Сравнение графика и динамики кривой помогает определить в точке (1), что восходящий тренд будет продолжен до разворота в точке 2. 

Сигналы осциллятора значительно опережают результаты теханализа на графике почти на всех участках, где складывается четкое пилообразное движение OBV. Трейдер-новичок может сконцентрироваться только на этих случаях, параллельно повышая навык анализа графика с помощью более сложных фигур.

Импульсные приборы

Осциллятор – это устройство, которое подразделено на два типа. Прибор с импульсным питанием позволяет спровоцировать на начальном возникновении дуги ее постоянство при переменном токе. При выполнении сварки могут появляться колебания используемого тока, что иногда может вызывать ухудшение качества работ. Чтобы этого избежать, осцилляторы синхронизируются.

Часто для возбуждения бесконтактной дуги используются генераторы импульсного типа, в которых имеются накапливаемые резервуары, подзаряжающиеся от специального устройства. С учетом того момента, что фазное изменение сварочного тока в рабочем процессе не всегда стабильно, для организации надежной функциональности генератора требуется прибор, синхронизирующий разряд емкости в тех случаях, когда ток из дуги проходит через ноль.

На переменном токе осциллятор применяется для сварки как обычными электродами, так и элементами, применяющимися для работы с нержавейкой, цветными металлами, обработки аргоном.

Принцип устройства и работы осциллятора

Схем таких аппаратов много. Но набор принципиальных блоков один и тот же.

Как происходит аргонная сварка с осциллятором?

Вот что он включает в себя:

1. Трансформатор, повышающий напряжение: для преобразования входного сетевого напряжения 220 В и 60Гц в колебания более высокой частоты со значением до 250 кГц напряжения 5…6 кВ.
2. Выходной трансформатор для передачи тока повышенных напряжения и частоты на выходные контакты сварочного аппарата.
3. Генератор искрового типа с контактами в виде вольфрамовых электродов, который по своей сути является одноконтурным разрядником.
4. Управляющий блок из газового клапана, стабилизатора, кнопки пуска и датчика тока.
5. Специальный защитный блок для контроля превышения допустимой силы тока или напряжения.

Устройство и принципиальную схему устройства нужно выбирать в зависимости от интенсивности вашей работы с его помощью. Если в планах ваших сварочных работ преобладает алюминий, который нужно варить при постоянном токе обратной полярности, то выбираем схему последовательного подключения – это будет осциллятор для сварки алюминия.

Если вы работаете с нержавейкой, ваша схема должна быть с параллельным подключением.

Осцилляторы для сварки с последовательным и параллельным подключением принципиально различаются. В состав аппарата с последовательным подключением входит только один трансформатор с двумя обмотками: первичной с предохранителем и двумя конденсаторами и вторичной с разрядником и колебательным контуром из катушки индуктивности и конденсатора.

Система осциллятора для сварки с параллельным подключением намного сложнее и требует наличия двух трансформаторов. В первом из них первичная обмотка состоит из двойного колебательного контура, а вторичная включает в себя разрядник и является первичной обмоткой второго трансформатора высокочастотного типа.

Именно от него подается электрического питание дуги. Такую схему не только сложно собрать и регулировать, она должна быть защищена от напряжения, превышающего предельные нормы.

Схемы для осциллятора

Способ подключения и виды компонентов оборудования зависят от того, в сочетании с каким аппаратом будет использоваться блок.

Управление с плазморезом

Для выработки плазмы в резаке требуется напряжение 20000 В. Поэтому конструкцию прибора дополняют искровым осциллятором.

На чертеже вспомогательного устройства обязательно отображаются такие компоненты:

1. Кнопка запуска (S3). Включает блок питания плазмореза, обеспечивая подачу электричества в цепь осциллятора.
2. Конденсатор (C5). От этой детали зависит длительность выдаваемого импульса.
3. Тиристоры (T7, T8). После их закрытия питание осциллятора приостанавливается, дуга становится стабильной.

При повторном нажатии кнопки запуска конденсатор вновь накапливает заряд, система подготавливается к следующему циклу работы плазмореза.

В сочетании с аргонодуговой сваркой

В этом случае рекомендуется собирать осциллятор непрерывного действия. К электрической сети он подключается через трансформатор. Для сборки схемы не потребуются дорогие детали и сложные действия. Затруднения могут возникать только на этапе установки тиристоров. Их выбирают опытным путем, оценивая стабильность горения дуги.

Используют и более простые чертежи осцилляторов, не включающие тиристоров. Собрать устройство по такому чертежу можно, обладая минимальными знаниями электротехники.

Для инверторного устройства

Осциллятор для инвертора устанавливают между держателем электродов и выпрямителем.

Схема блока включает следующие компоненты:

• выпрямитель напряжения;
• средство зарядки конденсаторов;
• блок питания;
• модуль, вырабатывающий импульс;
• управляющий;
• клапан впуска газа;
• трансформатор повышающего типа;
• вольтметр.

Для работы с алюминием

При сварке этого металла соблюдают особые условия. Получать и удерживать мощную дугу в этом случае сложно. Поэтому сварочный аппарат дополняют осциллятором, превращающим низкочастотный переменный ток в высокочастотный. Компонент вводится в цепь параллельно инвертору или после него.

Электрическая схема осциллятора

Схемы и конструкции сварочных осцилляторов могут отличаться, исходя из условий эксплуатации и частоты использования.

Как правило, эти устройства подключаются двумя способами:

• Последовательно. Такое подключение позволяет сваривать заготовки из алюминия.
• Параллельно. Применяется во время работ с нержавеющей сталью и для краткосрочной сварки.

Типовая схема состоит из следующих электротехнических компонентов:

• Стандартная конструкция искрового одноконтурного разрядника. Эта деталь по сути является генератором и обеспечивает формирование затухающих колебаний. Он состоит из конденсатора и катушек индуктивности, соединенных параллельно между собой. Вольфрамовые электроды выполняют функцию контактов.
• Дроссели в количестве двух, также изготовленные на основе катушек индуктивности.
• Мощный повышающий трансформатор. Преобразует стандартное сетевое напряжение до 6000 В, а частоту – до 250 кГц.
• Трансформатор, установленный на выходе. Осуществляет передачу сформированного напряжения в цепь сварочного инвертора.
• Детали управляющей цепи. Сюда входит стабилизатор, регулировочные элементы пуска, контур обратной связи с датчиком тока.
• Элементы системы безопасности. Выполнены в виде предохранительных цепей, защищающих схему от перегрузок, а самого рабочего – от поражения электротоком.

Как изготовить плазменный резак

Рабочим инструментом установки плазменной резки является резак, или плазмотрон. Он создает поток воздуха, превращенный в плазму, разогретую до 30000°С, которая разрезает металл.

Изготовить его можно самостоятельно. Желательно в качестве образца использовать готовую конструкцию. Состоит плазмотрон из нескольких основных элементов:

• Центральный держатель со сменным электродом. При токе реза до 100А и толщине металла до 50 мм держатель изготавливается из медного прута, в более мощных аппаратах внутри есть каналы для водяного охлаждения. Для поджига дуги расстояние между электродом и соплом должно быть 2 мм, поэтому для регулировки плазмотрона центральный стержень делается подвижным.
• Изолятор между центральным электродом и наружным корпусом. Часть изолятора, ближняя к соплу, изнашивается и изготавливается сменной из фторопласта.
• Наружный корпус со сменным соплом. Плазма образуется в камере между электродом и соплом. При изготовлении устройства с водяным охлаждением внутри стенок находятся каналы для охлаждающей жидкости.
• Сменные насадки, кабеля – силовой и для вспомогательной дуги, шланги.

Один из способов изготовить такое устройство – это сделать его из горелки для аргонно-дуговой сварки. В ней есть большинство необходимых элементов:

• вольфрамовый электрод Ø4мм с возможностью регулировки положения;
• клемма и кабель для подачи к нему тока для сварки;
• направляющие каналы и шланг для подвода газа к соплу.

Для доработки необходимо:

• снять тонкостенное латунное сопло;
• накрутить вместо него изолирующую прокладку из фторопласта цилиндрической формы с резьбой снаружи и внутри цилиндра;
• сверху на прокладку накрутить латунный корпус с креплением для медного сопла;
• к корпусу припаять или прижать хомутом кабель для вспомогательной дуги;
• в рукоятке установить микровыключатель, включающий режим реза.

Сменные насадки

Сменными элементами, которые изнашиваются во время работы, являются электроды и сопла:

• Электрод изготавливается из меди со вставкой из тугоплавкого металла – бериллия, тория, циркония и гафния. Вставка находится в центре, напротив отверстия сопла. Вспомогательная кратковременная дуга появляется между краем электрода и соплом, рабочая постоянная между вставкой и деталью, поэтому вставка, является самым изнашивающимся элементом и заменяется вместе с электродом.
• Сопло формирует плазменную струю, образованную электродом. Оптимальный размер сопла 30мм, в центре находится отверстие Ø2мм. Во время работы плазма, проходящая через него, увеличивает диаметр канала, что делает поток газа шире, а рез менее аккуратным. Поэтому сопло, как и электрод, следует периодически менять.

Выбор газа

Несмотря на то, что любой металл можно разрезать потоком воздуха, создаваемым компрессором, для каждого из металлов есть оптимальный состав газа:

• медь, латунь и титана – азот;
• алюминий – смесь азота с водородом;
• высоколегированная сталь – аргон.

Советуем изучить Схема реверсивного пускателя

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.

Разновидности

Осциллятор может применять по-разному, в зависимости от его типа и вида выполняемых сварочных работ. Общими параметрами всех устройств является преобразование тока до 3000-5000 В, и повышение частоты колебания до 150-500 кГц. Различие же заключается во временном показателе высокочастотного тока.

Модели с непрерывным действием применяются для поддержания и стабилизации сварочной дуги. Их подключение должно быть последовательным, чтобы защитить сварщика от высокого напряжения, которое постоянно присутствует в цепи. Такие осцилляторы накладывают высокочастотный ток поверх сварочного, что помогает производить беспрепятственный розжиг и вести сварку на малых токах. Чаще всего эти модели устанавливают на инверторы или трансформаторы для работы с покрытыми электродами.

Второй тип осцилляторов применяется лишь для бесконтактного поджига дуги. Обычно это используется в аргоновых аппаратах. Вольфрамовый электрод быстро затупляется при чирке об изделие. Это сказывается на качестве шва, который становится толще, и на свойствах дуги, чье действие рассеивается. Постоянная заточка конца иглы тормозит рабочий процесс. Внедрение в схему осциллятора с кратковременным импульсом позволяет возбуждать дугу без непосредственного контакта с поверхностью. Количество заточек электрода зависит лишь от аккуратности сварщика во время ведения шва.

Использование осцилляторов значительно оптимизирует сварочный процесс и экономит дорогостоящие расходные материалы. Выбрав аппарат в зависимости от типа намеченных работ, можно облегчить ее выполнение и повысить качество.

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.

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.