Осциллятор для сварочного инвертора своими руками

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.

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.

Устройство сварочного осциллятора

Принципиальная схема сварочного осциллятора и способ монтажа зависит от предполагаемой частоты его применения. Обычно рассматривают два способа подключения:

• Первый предполагает последовательное подключение. Он применяется при сварке алюминиевых деталей.
• Второй осуществляет параллельное подключение. Этот способ подключения применяются при проведении кратковременных сварочных работ. Его также используют при сварке нержавеющей стали.

Схема работы осциллятора

В стандартный состав сварочного осциллятора входят следующие электротехнические элементы:

• Стандартный искровой разрядник. Он исполняет роль генератора и формирует затухающие колебания. Конструктивно он представляет одноконтурный разрядник. В его состав входит параллельно соединённые, катушки зажигания (индуктивности) и конденсатор. Контакты выполнены в виде вольфрамовых электродов.
• Два дросселя. Для них также используются катушки индуктивности.
• Повышающий трансформатор большой мощности. С его помощью происходит преобразование стандартного напряжения электрической сети. Частота повышается до 250 кГц. Одновременно повышается напряжение до 6000 вольт.
• Трансформатор выходной цепи. Передаёт сформированное напряжение в выходные цепи сварочного аппарата.
• Элементы цепей управления. Они состоят из стабилизатора, элементов регулировки пускового момента, элементов, создающих контур обратной связи. В этот контур включают датчик тока, для оценки параметров.
• Элементы, обеспечивающие безопасность. Они представляют собой цепи предохранения для защиты схемы от перегрузки. Кроме этого он позволяет защитить самого сварщика от поражения электрическим током в процессе работы.

Принцип работы

Общая идея улучшения стабильности работы сварочного аппарата заключается в том, что на электрод кроме основного выходного напряжения подаётся высокое напряжение от сварочного осциллятора. Оно подаётся периодически. Это напоминает импульсы с внутренней амплитудной модуляцией. Величина этих импульсов достигает 6 киловольт. Частота внутренней модуляции колеблется в интервале от 150 кГц до 500 кГц.

Сформированные импульсы имеют небольшую длительность, следовательно, маленькую скважность. Это позволяет получить достаточную мощность. В среднем она может достигать 300 Ватт. Их задача обеспечить надёжный кратковременный электрический пробой между электродом и поверхностью детали.

В момент приближения электрода к поверхности свариваемой детали на расстояние приблизительно в 5мм происходит запуск осциллятора. Электрические импульсы производят ионизацию окружающего воздушного промежутка между электродом и деталью. Это приводит к мгновенному разряду.

Подключение осциллятора для инвертора

Процесс управления этим эффектом осуществляется с помощью специальной кнопки. Для удобства её располагают на держателе. Если сварочный осциллятор подключён к аппарату аргонодуговой сварки. Кнопку располагают на корпусе горелки.

Высокая ионизация повышает электропроводность воздуха. Через него мгновенно протекает основной ток формирования дуги от сварочного аппарата. Это приводит к поджигу и горению сварочной дуги. Созданные осциллятором импульсы непрерывно поддерживают горение электрической дуги. Даже если неожиданно возникают условия, которые могут привести к прекращению процесса сварки. Например, рука сварщика во время движения отклонилась от свариваемой детали. Это приведёт к увеличению расстояния воздушного промежутка между электродом и деталью. Дуга может потухнуть. Осциллятор своим вырабатываемым напряжением будет препятствовать этому негативному эффекту. Сформированный ток от осциллятора накладывается на ток сварочного аппарата и поддерживает процесс горения.

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).

Сварочный осциллятор своими руками

Прежде всего, необходимо выбрать схему осциллятора. Выбор будет зависеть от характеристик сварочного аппарата. Затем следует подобрать необходимые радиодетали. Особое внимание необходимо уделить изготовлению разрядника. Если опыта в электротехнике недостаточно, можно воспользоваться простой схемой.

Основным элементом в любой выбранной схеме является входной повышающий трансформатор. Основным критерием при его выборе служит условие, что он должен быть повышающим. Его основная задача преобразовывать напряжение 220 вольт в 3000 вольт. Такой трансформатор можно подобрать из перечня, который предлагает промышленность. Когда знания и опыт позволяют, его можно изготовить и самостоятельно.

Определённые, но вполне разрешимые, проблемы могут возникнуть при изготовлении разрядника. Именно он способствует образованию мощной электрической искры, является элементом колебательного контура. Кроме разрядника в состав этого контура входит катушка индуктивности и конденсатор. Он осуществляет блокировку низкочастотной составляющей, поэтому его называют блокировочный.

Основной задачей этих элементов является создание условий для генерирования высокочастотных импульсов. Они должны облегчить процесс зажигания сварочной дуги. Кроме этого удаётся поддерживать её стабильность.

Для его изготовления выбирают подходящую по размерам плату. Обязательными условиями при выборе являются размеры (на ней должны свободно разместиться все детали) и наличие у неё нескольких рёбер жёсткости для обеспечения надёжности всей конструкции. В качестве завершающих элементов разрядника выбирают вольфрамовые электроды. Если их найти не удаётся, можно воспользоваться сварочными электродами. Их диаметр должен быть более 2 мм. Концы электродов предварительно обрабатывают. При креплении необходимо обеспечить струю параллельность. Для этого целесообразно предусмотреть возможность регулировки зазора между ними. Обычно это делается с помощью специального регулировочного винта.

Для управления моментом подачи высокочастотных импульсов на ручке сварочного аппарата или газовой горелки монтируют кнопку. В качестве кнопки выбирают микровыключатель.

Большое значение имеет компоновка деталей на плате. От их взаимного расположения зависит работоспособность всего устройства.

Самым целесообразным считается следующий вариант расположения деталей. Высокочастотный трансформатор, предохранители и элементы управления расположены слева на плате. Такие элементы как разрядник, два конденсатора (блокировочный и колебательного контура) закрепляют в центе платы. Дроссель и катушки индуктивности располагают справа.

Катушку индуктивности собирают из двух катушек. Это позволяет повысить её надёжность. Таким образом, получается сдвоенный контур. Обе части такого контура должны иметь одинаковые электрические параметры (особенно величину индуктивности). В состав контура подключают два конденсатора. Первый конденсатор с допустимым напряжением на обкладках не менее 500 вольт (для первой части контура). Второй с напряжением более 4 киловольт. Ёмкости этих конденсаторов должны быть 0,3 мкФ и 1мкФ соответственно. Для защиты от скачков напряжения в схеме предусмотрены два варистора. Их напряжение срабатывания должно равняться 100 и 150 вольтам.

В состав контура включены две катушки индуктивности. Они представляют собой обмотанные проволокой ферритовые стержни. Проволока должна иметь диаметр сечения не более 20 мм. Первая обмотка состоит из 7 витков, а вторая из 6. Вторая обмотка исполняет роль фильтра. Она сглаживает возможные возрастания амплитуды электрического тока. Эти всплески могут привести к нестабильному горению дуги.

После завершения сборки и проверки, первый контакт осциллятора подключается к зажимам сварочного аппарата (инвертора) или сварочной горелке. Второй – к поверхности детали. Собранную плату осциллятора целесообразно поместить в корпус. Он должен быть надёжно защищён от внешних воздействий и обеспечивать хорошую вентиляцию электронных элементов, чтобы не нарушался температурный режим.

Кроме осциллятора можно самому изготовить плазморез. Для этого достаточно иметь заводской сварочный инвертор, плазменный резак, небольшой компрессор для формирования плазмы и набор шлангов и кабелей.

Самодельный осциллятор может применяться с аппаратами для сварки алюминия, нержавеющей стали, со сварочными инверторами аргонно-дуговой сварки.

Если правильно собрать такой осциллятор, он будет служить верой и правдой и решать поставленные задачи не хуже заводского.

Источник

Как сделать осциллятор своими руками в домашних условиях

Многие начинающие сварщики сталкиваются с проблемой розжига дуги. Опытные мастера так же не прочь облегчить этот процесс. Чтобы сварка всегда начиналась ровно и стабильно, придуман осциллятор. Особенно он полезен при сварке нержавеющей стали или цветных металлов.

Осциллятор — что это такое и для чего нужен?

Назначение осциллятора – зажечь и стабилизировать сварочную дугу вне зависимости от условий сварки. Причем этот прибор одинаково эффективен на сварочных аппаратах как постоянного, так и переменного тока. Принцип действия основан на искровой генерации затухающих колебаний.

Схема осциллятора достаточно сложна с точки зрения техники настройки. Однако работает она по простым законам физики.

Основа прибора – повышающий трансформатор, работающий на стандартно низкой частоте. Со вторичной обмотки снимается напряжение порядка 2000-3000 вольт.

Далее вступает в работу колебательный контур, формирующий ток высокой частоты. Внутренние обмотки переходят в режим высокочастотного трансформатора. Частота преобразования 150-200 кГц, при этом напряжение поднимается до 6000 вольт.

Высоковольтный осциллятор, что это и как работает смотрите в этом видео

Вторичные характеристики говорят о безопасности осциллятора. Мощность составляет не более 250 Вт, а продолжительность эффективных импульсов – не более 10-30 микросекунд. При этом дуга возбуждается, а при контакте с человеком не протекает ток, опасный для жизни.

Важно! Зная эту особенность осцилляторов, многие сварщики легкомысленно подходят к соблюдению техники безопасности. Это недопустимо – преобразователь может дать сбой, и оператор получит электрическую травму.

По способу возбуждения дуги, есть два варианта работы осцилляторов

Непрерывного действия

Интегрированы в блок питания сварочного аппарата. Возбуждение дуги происходит за счет приложения тока высокой частоты непосредственно к силовым кабелям аппарата. После чего не важно, какой ток выдаст основной блок питания. Дуга все равно остается стабильной.

Импульсного действия

Подключаются последовательно к силовым кабелям. Система не такая сложная, нет необходимости в монтаже дросселей, шунтирующих высокое напряжение и защищающих сварочный аппарат. Эффективно работает со сварочниками переменного тока. Дуга стабильно горит при смене направления тока в каждом полупериоде.

Общий элемент – блокировочный конденсатор. Он подобран таким образом, что через него свободно протекает ток высокой частоты (формируемый осциллятором), а стандартный ток с блока питания блокируется. Эта схема гарантирует гальваническую развязку между осциллятором и трансформатором блока питания.

Сварочный осциллятор своими руками

Убедившись в полезности этого прибора, вы обязательно пожелаете его приобрести. Однако стоимость хорошего осциллятора может превысить цену вашего сварочного аппарата.

При постоянной занятости в роли сварщика, покупка целесообразна, поскольку устройство оптимизирует работу и ускоряет процесс сварки. А если вы расчехляете свой трансформатор несколько раз в году – имеет смысл изготовить самодельный осциллятор.

Подробно как сделать самодельный сварочный осциллятор — видео

Он будет не таким эффективным, как заводской, но качество дуги вырастает в разы. Особенно если у вас не очень качественные электроды.

Осциллятор для инвертора своими руками

Есть опробованная схема, для изготовления которой не придется разыскивать дефицитные детали. Несмотря на простоту исполнения – качество дугообразования ненамного хуже заводских аналогов.

Осциллятор подсоединяется к выходам силовых проводов (электрод и масса). Поскольку данная схема непрерывного действия – подключение параллельное. Можно установить плату внутри сварочного аппарата, соблюдая экранирование от импульсного блока питания. Если есть подходящий корпус – монтаж выполняется в виде отдельного блока.

Важно! Подключение к сети осуществляется только через трансформатор. Иначе, при отключении основного аппарата, осциллятор останется под напряжением. Это опасно.

После сборки схемы, ее необходимо настроить. Калибровка производится по состоянию и устойчивости дуги. Качество дугообразования настраивается подбором номинала тиристоров.

Еще один пример самодельного осциллятора для инвертора — видео.

Дроссель Др 1 наматывается вручную. На кольцо R40 х 25 х 80 из феррита с магнитной проницаемостью М2000НМ, накручивается провод сечением 2,5 квадрата. Трансформатор Т 1 лучше использовать готовый. Отлично подходит строчный трансформатор от старых телевизоров с кинескопом. Например, ТС180-2.

Выключатель S1 размыкает высоковольтную дугу. Для безопасной смены электрода он должен быть разомкнут.

При подключении осциллятора невозможно угадать «полярность» (ноль-фаза). Для контроля правильности соединения используется индикатор МТХ-90. Он должен светиться.

Осциллятор для плазмореза делаем своими руками

Для розжига плазмы в резаке достаточно напряжения 20000 вольт постоянного тока. Поэтому подойдет искровой осциллятор. Чтобы не создавать сложный повышающий трансформатор, проще использовать банальный умножитель напряжения. Сила тока не имеет значения. Схема компактная, и выполняется буквально из бросовых деталей времен СССР.

Осциллятор для плазмореза — видео рекомендации.

Важно! При намотке высоковольтного трансформатора обязательно обеспечьте изоляцию между обмотками. Несмотря на малую мощность, 20 к Вольт легко «прошьют» первичку, и выведут трансформатор из строя.

Чтобы витки обмотки не вибрировали под нагрузкой, трансформатор пропитывается эпоксидной смолой.

Накопительный конденсатор – капризная часть схемы. После перебора нескольких вариантов, лучше всего показал себя «кондер» от стартера для люминесцентных ламп.

Схема управления плазморезом и осциллятором

При замыкании стартовой кнопки S3 включается схема блока питания инвертора плазмореза. Одновременно подается питание на схему осциллятора.

Время его работы определено разрядом конденсатора С5. Затем закрываются транзисторы Т7 и Т8, питание осциллятора прекращается. Цикл длится 2-3 секунды, за это время дуга плазмореза становится устойчивой.

После размыкания кнопки S3 конденсатор С5 перезаряжается, и система готова к повторному циклу запуска плазмотрона.

Осциллятор из катушки зажигания

Наиболее доступная схема выполняется на автомобильной катушке зажигания.

Однако характеристики бобин не совсем подходят для такой цели. Поэтому требуется тщательный подбор остальных элементов схемы. Можно использовать несколько комбинаций из тиристоров, пока вы не убедитесь в уверенном возбуждении дуги. Несмотря на соблазн изготовить простой осциллятор – это не самая лучшая схема.

Схема осциллятора для сварки алюминия

Алюминий требует особых условий для сварки, особенно тяжело разжечь на нем качественную дугу. Снова требуется осциллятор, способный преобразовать переменный ток частотой 50Гц в приемлемые для сварки 1500 Гц.

Как и остальные приборы, осциллятор для сварки алюминия подключается параллельно инвертору

или работает с последовательной схемой

Вывод:
В зависимости от интенсивности использования вашего сварочника, вы можете приобрести осциллятор заводского исполнения, или выбрать одну из предложенных схем.

Источник