Возбудитель сварочной дуги схема

Обновлено: 08.05.2024

Осциллятор — это устройство, преобразующее ток промышленной частоты низкого напряжения в ток высокой частоты (150—500 тыс. Гц) и высокого напряжения (2000—6000 В), наложение которого на сварочную цепь облегчает возбуждение и стабилизирует дугу при сварке.

Основное применение осцилляторы нашли при аргно-дуговой сварке переменным током неплавящимся электродом металлов малой толщины и при сварке электродами с низкими ионизирующими свойствами покрытия. Принципиальная электрическая схема осциллятора ОСПЗ-2М показана на рис. 1.

Осциллятор состоит из колебательного контура (конденсатора С5, в качестве индукционной катушки используется подвижная обмотка трансформатора ВЧТ и разрядника Р) и двух индуктивных дроссельных катушек Др1 и Др2, повышающего трансформатора ПТ, высокочастотного трансформатора ВЧТ.

Колебательный контур генерирует ток высокой частоты и связан со сварочной цепью индуктивно через высокочастотный трансформатор, выводы вторичных обмоток которого присоединяются: один к заземленному зажиму выводной панели, другой — через конденсатор С6 и предохранитель Пр2 ко второму зажиму. Для защиты сварщика от поражения электрическим током в цепь включен конденсатор С6, сопротивление которого препятствует прохождению тока высокого напряжения и низкой частоты в сварочную цепь. На случай пробоя конденсатора С6 в цепь включен плавкий предохранитель Пр2. Осциллятор ОСПЗ-2М рассчитан на подключение непосредственно в двухфазную или однофазную сеть напряжением 220 В.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема осициллятора ОСПЗ-2М: СТ — сварочный трансформатор, Пр1, Пр2 — предохранители, Др1, Др2 — дроссели, С1 — С6 — конденсаторы, ПТ — повышающий трансформатор, ВЧТ — высокочастотный трансформатор, Р - разрядник

Рис. 2. Схема включения осциллятора М-3 и ОС-1 в сварочную цепь: Тр1 — трансформатор сварочный, Др — дроссель, Тр2 — повышающий трансформатор осциллятора, Р — разрядник, С1 — конденсатор контура, С2 — защитный конденсатор контура, L1 — катушка самоиндукции, L2 — катушка связи

При нормальной работе осциллятор равномерно потрескивает, и за счет высокого напряжения происходит пробой зазора искрового разрядника. Величина искрового зазора должна быть 1,5—2 мм, которая регулируется сжатием электродов регулировочным винтом. Напряжение на элементах схемы осциллятора достигает нескольких тысяч вольт, поэтому регулирование необходимо выполнять при отключенном осцилляторе.

Осциллятор необходимо зарегистрировать в местных органах инспекции электросвязи; при эксплуатации следить за его правильным присоединением к силовой и сварочной цепи, а также за исправным состоянием контактов; работать при надетом кожухе; кожух снимать только при осмотре или ремонте и при отсоединенной сети; следить за исправным состоянием рабочих поверхностей разрядника, а при появлении нагара — зачистить их наждачной бумагой. Осцилляторы, у которых первичное напряжение 65 В, подключать к вторичным зажимам сварочных трансформаторов типа ТС, СТН, ТСД, СТАН не рекомендуется, так как в этом случае напряжение в цепи при сварке понижается. Для питания осциллятора нужно применять силовой трансформатор, имеющий вторичное напряжение 65—70 В.

Схема подключения осцилляторов М-3 и ОС-1 к сварочному трансформатору типа СТЭ показана на рис.2. Технические характеристики осцилляторов приведен в таблице.

Технические характеристики осцилляторов

Тип	Первичное напряжение, В	Вторичное напряжение холостого хода, В	Потребляемая мощность, Вт	Габаритные размеры, мм	Масса, кг
М-3 ОС-1 ОСЦН ТУ-2 ТУ-7 ТУ-177 ОСПЗ-2М	40 — 65 65 200 65; 220 65; 220 65; 220 220	2500 2500 2300 3700 1500 2500 6000	150 130 400 225 1000 400 44	350 x 240 x 290 315 x 215 x 260 390 x 270 x 310 390 x 270 x 350 390 x 270 x 350 390 x 270 x 350 250 х 170 х 110	15 15 35 20 25 20 6,5

Импульсные возбудители дуги

Это такие устройства, которые служат для подачи синхронизированных импульсов повышенного напряжения на сварочную дугу переменного тока в момент изменения полярности. Благодаря этому значительно облегчается повторное зажигание дуги, что позволяет снизить напряжение холостого хода трансформатора до 40—50 В.

Импульсные возбудители применяют только для дуговой сварки в среде защитных газов неплавящимся электродом. Возбудители с высокой стороны подключаются параллельно к сети питания трансформатора (380 В), а на выходе — параллельно дуге.

Мощные возбудители последовательного включения применяют для сварки под флюсом.

Импульсные возбудители дуги более устойчивы в работе, чем осцилляторы, они не создают радиопомех, но из-за недостаточного напряжения (200—300 В) не обеспечивают зажигания дуги без соприкосновения электрода с изделием. Возможны также случаи комбинированного применения осциллятора для начального зажигания дуги и импульсного возбудителя для поддержания ее последующего стабильного горения.

Стабилизатор сварочной дуги

Для повышения производительности ручной дуговой сварки и экономичного использования электроэнергии создан стабилизатор сварочной дуги СД-2. Стабилизатор поддерживает устойчивое горение сварочной дуги при сварке переменным током плавящимся электродом путем подачи на дугу в начале каждого периода импульса напряжения.

Стабилизатор расширяет технологические возможности сварочного трансформатора и позволяет выполнять сварку на переменном токе электродами УОНИ, ручную дуговую сварку неплавящимся электродом изделий из легированных сталей и алюминиевых сплавов.

Схема внешних электрических соединений стабилизатора показана на рис. 3, а, осциллограмма стабилизирующего импульса — на рис. 3, б.

Сварка c применением стабилизатора позволяет экономичнее использовать электроэнергию, расширить технологические возможности применения сварочного трансформатора, уменьшить эксплуатационные расходы, ликвидировать магнитное дутье.

Сварочное устройство «Разряд-250». Это устройство разработано на базе сварочного трансформатора ТСМ-250 и стабилизатора сварочной дуги, выдающего импульсы частотой 100 Гц.

Функциональная схема сварочного устройства и осциллограмма напряжения холостого хода на выходе устройства показаны на рис. 4, а, б.

Рис. 3. Схема внешних электрических соединений стабилизатора и осциллограмма стабилизирующего импульса: а — схема: 1 — стабилизатор, 2 — трансформатор варочный, 3 — электрод, 4 — изделие; б — осцилограмма: 1 — стабилизирующий импульс, 2 — напряжение на вторичной обмотке трансформатора

Устройство «Разряд-250» предназначено для ручной дуговой сварки переменным током плавящимися электродами любого типа, в том числе предназначенными для сварки на постоянном токе. Устройство может использоваться при сварке неплавящимися электродами, например, при сварке алюминия.

Устойчивое горение дуги обеспечивается подачей на дугу в начале каждой половины периода переменного напряжения сварочного трансформатора импульса напряжения прямой полярности, т. е. совпадающего с полярностью указанного напряжения.

Каталог радиолюбительских схем

Для возбуждения сварочной дуги переменного тока широко применяются искровые осцилляторы. Однако они имеют существенный недостаток — высокий уровень радиопомех. Этого недостатка лишены генераторы импульсов, которые для повторных возбуждений дуги подают кратковременный импульс на дуговой промежуток в моменты перехода тока через нуль.

Описываемый ниже возбудитель последовательного включения разработан на основе генератора импульсов. Общий принцип действия подобных устройств заключается в разряде конденсатора на дуговой промежуток непосредственно или через трансформатор.

Основным затруднением при разработке было выполнение трансформатора с достаточной мощностью на выходной обмотке. Эта проблема связана с ограничением напряжения, подаваемого на первичную обмотку, и скорости его нарастания техническими данными тринистора. Поэтому требуется, чтобы трансформатор имел большой коэффициент трансформации. Однако как повышение коэффициента трансформации, так и увеличение числа витков вторичной обмотки для трансформатора с одним магнитопроводом неизбежно ведет к росту межвитковой емкости, шунтирующей выходной сигнал.

Авторами применен оригинальный трансформатор с расщепленным магнитопроводом, т. е. состоящий из нескольких трансформаторов. Их вторичные обмотки соединены последовательно, первичные — параллельно. Поэтому шунтирование сигнала происходит в пределах обмотки одного трансформатора и не возрастает с увеличением числа трансформаторов.

Принципиальная схема возбудителя приведена на рисунке. В него входят удвоитель напряжения, представляющий собой мост из диодов Д1, Д2, ограничительного резистора R1 и конденсаторов С1—С4 трансформатор последовательного включения Tp1; тринистор Д3; цепь запуска тринистора, состоящая из стабилитронов Д4, Д5, диода Д6, резистора R2 и контактов Р1.1 реле Р1. Реле Р1 через стабилитрон Д12 и выпрямитель на диодах Д8 — Д11 подключено к конденсатору С5, шунтирующему сварочный источник питания. Стабилитрон Д12 подобран таким образом, чтобы реле при холостом ходе включалось, а после зажигания дуги отключалось.

При нажатии кнопки В1 в том случае, если реле Р1 включено (холостой ход сварочного источника), триннстор открывается, и конденсаторы С1 — С4 разряжаются через первичную обмотку трансформатора Tp1. Трансформатор имеет большой коэффициент трансформации (44 для тока 150 А и 22 для 300 А). Поэтому на выходной обмотке создается высоковольтный импульс, достаточный для пробоя.

Принципиальная схема возбудителя дуги дугового промежутка длиной 2,5—5 мм в воздухе и более 10 мм в аргоне.

Если после первого импульса дуга не возникла, возбудитель будет давать импульсы с частотой повторения 50 Гц до тех пор, пока будет нажата кнопка и пока не возникнет устойчивая дуга.

Диод Д7 предназначен для защиты тринистора от пробоя обратным напряжением и для получения выходных импульсов в виде затухающих гармонических колебаний, улучшающих условия возбуждения дуги (этот метод защищен авторским свидетельством № 484058).

Быстронасыщающийся дроссель Др1 предназначен для защиты от перегрузок, возникающих при нарастании напряжения, и снижения коммутационных потерь в тринисторе в моменты включения. Как известно, включение тринистора на очень малое сопротивление быстронасыщающегося дросселя обеспечивает значительное снижение тока в течение начального времени его открывания, что существенно снижает потери и локальный разогрев тринистора.

Детали и конструкция. Дроссель Др1 выполнен на тороидальном магннтопроводе типоразмера К10X6X5 из феррита 2000НМ и содержит 3 витка провода МГШВ 0,35. Кнопка В1 — КМ1 — 1. Она находится на рукоятке сварочной горелки.

Резистор R1 — ПЭВ-25, R2 — ОМЛТ-0,5, конденсаторы—МБГО, реле P1 — РСМ-2 (паспорт РФ4. 500. 034).

Трансформатор Tp1 состоит из восьми трансформаторов, выполненных на П-образных магнитопроводах сечением 10 X10 мм из феррита 2000НМ. Каждый трансформатор имеет первичную обмотку, состоящую из 5 витков провода МГШВ 0,35, продетого в полихлорвиниловую трубку, и вторичную обмотку, состоящую из двух секций по 12 витков в каждой из медной шины сечением 2X7 мм; шаг намотки 1 — 1,5 мм. Вторичные обмотки Tp1 на первом диапазоне токов — до 150 А — включаются последовательно, на втором — до 300 А — смешанно (две группы из четырех обмоток, соединенных последовательно, включаются параллельно). На передней панели расположены три силовые клеммы для включения в сварочную цепь и разъем Ш2 для подключения выносной кнопки В1.

На задней стенке возбудителя расположен предохранитель Пр1, выключатель питания В2, разъем Ш1 для подключения к сети.

Возбудитель питается от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц, его габариты 340X190X150 мм, масса 5 кг.

Что такое сварочный осциллятор и как его сделать своими руками – 5 лучших схем

Если Вы хотите узнать о том, что такое сварочный осциллятор и для чего он нужен или вы хотите его самостоятельно сделать в домашних условиях, то все это вы найдете в нашей статье. Для Вас мы подробно описали принцип работы устройства, подобрали рабочие схемы и видео для сборки, а также способы откуда можно взять детали чтобы не тратить лишних денег.

Что такое «осциллятор» и его назначение для сварки

Осциллятор представляет собой генератор электрического тока высокой частоты. Ток позволяет связать катод и анод без прямого контакта. Устройство создаётся в модульном исполнении и включается в электрическую цепь между держателем вольфрамового электрода и источником питания.

«Продвинутые» сварочные аппараты поставляются уже с установленными осцилляторами – для максимального удобства сварщика. В любом исполнении устройство нужно для таких целей:

создание краткосрочного импульса, вследствие действия которого между анодом и катодом возникает сварочная дуга – это смотрится практически как молния, проскакивающая между электродом и поверхностью металла;
поддержание требуемого значения номинального напряжения сварочного тока – вследствие этого дуга становится стабильной, что гарантирует непрерывность сварки.

Активная мощность доходит до 200-250 Вт, при этом длительность выдачи импульсов не превышает 30-40 микросекунд. При замыкании на человека ток не представляет опасности – но только в безопасном режиме.

При появлении неисправности или ошибки в подключении электросварщик легко оказывается под угрозой получения электротравмы.

Основные виды

Создать самодельный сварочный осциллятор технически возможно и дома. «Заводские» модели стоят недешёво – но они являются просто набором электротехнических деталей, которые знающий специалист отыщет в находящихся рядом устройствах.

На непрерывной подаче тока

Сварочный осциллятор, выдающий рабочее напряжение постоянно, сравнительно безопасен для сварщика.

Он генерирует импульсы с напряжением до 6 кВ и частотой до 200-250 кГц. Его главное достоинство – в зажигании дуги вне зависимости от расстояния между электродом и свариваемым металлом. Стабильность в работе обеспечивается как раз постоянством наложения высокочастотной составляющей на сварочный ток.

Как разрядник эта деталь подключается параллельно или последовательно. При последнем варианте он нуждается в средствах защиты источника питания – высокочастотные колебания способны вывести его из строя.

Импульсный осциллятор

Такой сварочный осциллятор оптимален для аппаратов на токе переменного рода.

Его главное достоинство – в удерживании разряда при смене полярности электрического тока (что происходит до 50 раз в секунду). Он генерирует сжатый во времени импульс – он и удерживает уже имеющуюся дугу.

Если сравнить с изделием постоянного действия, данный вариант имеет повышенную эффективность.

С дополнительными конденсаторами

Данный осциллятор для сварки менее распространён в силу относительной сложности: основную роль в нём играет пара-тройка дополнительных накопительных конденсаторов. Их заряжание производится силами отдельного блока питания, функционирующего ступенчато (разряд – заряд – разряд).

Суть работы устройства: в первую очередь накопленную энергию получает сварочная дуга, после чего выполняется отключение конденсаторов от основной схемы и их заряжание, но при разрыве дуги синхронизирующее устройство включает конденсаторы обратно в цепь, в результате чего успевшая накопиться энергия выбрасывается в воздушный зазор.

Устройство и принцип работы осциллятора

Осциллятор для сварки состоит из следующих основных компонентов:

трансформатор: обязательная характеристика – повышающий (для образования необходимого напряжения);
стандартный колебательный модуль: аппарат из катушек и конденсатора (одного или нескольких), нужен для генерирования колебаний высокой частоты;
разрядник с вольфрамовыми электродами: для получения искры при пробое;
стабилизатор питания: для выпрямления входного напряжения;
блок контроля;
линия обратной связи по току;
предохранитель для разрыва электроцепи при чрезмерно резком повышении силы тока.

Также конструкция может включать в себя клапан газового типа (для защиты от повышения собственной температуры изделия), трансформатор выходной и датчики для механизации работы.

Для полной автоматизации устанавливается микропроцессор и элементы системы безопасности – они выдерживают корректную работу.

Функционирует этот механизм примерно следующим образом. Рабочее напряжение подаётся на повышающий трансформатор – на первичную обмотку. В результате электротехнического процесса на его вторичной обмотке возникает электродвижущая сила величиной в несколько киловольт. Текущая частота тока соответствует входной частоте (50 Гц).

Вторичная обмотка подключается к специальной конденсаторной сборке — так называемый «конденсатор колебательного контура». Начинается его постепенное заряжание, из-за чего в контуре проявляются собственные колебания. Их частота постепенно растёт и в какой-то момент превышает частоту тока входного.

При этом разомкнутый контур замыкается силами разрядника – специального ключа. Накопленные колебания поступают по энергоцепи, воздушный зазор «пробивается» напряжением, подаваемым с крайне высокой частотой, сварочный аппарат начинает активную работу.

Для полного представления невысокой сложности рекомендуем взглянуть на схему сварочного осциллятора.

Как использовать

Независимо от того, изготовлен осциллятор своими руками или куплен как готовое изделие, важно помнить про ряд основополагающих правил при его применении для ТИГ-сварки своими руками (впрочем, и для других способов тоже).

Сварочный осциллятор допускается применять только совершеннолетним лицам.

Для инвертора

Осциллятор для инвертора нуждается в дополнительных мерах безопасности:

регулировка производится исключительно в состоянии полного отключения от питающей энергосети;
общая очистка механизма и зачистка контактов производится в том же режиме;
при работе важно проверять исправность блокировки на постоянной основе, важность этого сложно переоценить – выход из строя чреват электрической травмой сварщика или другого специалиста;
частота импульсов также подлежит контролю – не допускается превышения 40 мкс.

Для плазмореза

Сварочный осциллятор, созданный своими руками или купленный, для плазмореза требуется подстроить под фактически применяемый плазменный резак. С целью получения устойчивого процесса для этого кропотливо подбираются тиристоры.

Главная особенность энергоцепи плазмореза – постоянное наличие импульсов, поэтому при выключении из сети контакты будут под напряжением. Технику безопасности забывать не стоит.

Схемы для осциллятора

Схема сварочного осциллятора – техническое решение, основывающееся на том, какие планируются частота применения и условия эксплуатации.

Совместно с аргонодуговой сваркой

Осциллятор своими руками для аргонодуговой сварки следует создавать по принципу постоянного действия. Подключение производится через «штатный» трансформатор. Сборка не потребует дорогих или уникальных деталей, затруднения возможны только с тиристорами. Они подбираются при проверке устойчивости разряда.

Хотя возможно сработать и без тиристоров – схема осциллятора такой конструкции проще.

Для инверторного устройства

Схема осциллятора состоит из таких элементов:

общий блок питания;
источник питания для конденсаторов;
выпрямитель входного тока;
блок, генерирующий целевой импульс;
трансформатор для создания повышенного напряжения;
управляющий блок.

Монтируется готовое изделие между выпрямителем и держателем для электрода.

Подробнее о том что такое tig сварка можете узнать перейдя по ссылке.

Осциллятор для сварки алюминия

Самодельный осциллятор для обработки алюминия почти обязателен при отсутствии «заводского». Дело – в особом режиме горения дуги, который характеризуется слабой устойчивостью.

Главная задача при этом – постоянное превращение низкой частоты переменного тока в высокую.

С плазморезом

Осциллятор для инвертора создаётся искрового типа – ввиду необходимого напряжения порядка 20 кВт для генерирования плазмы. По нажатии его кнопки включения заряд начинает накапливаться в конденсаторе (конденсаторах), по готовности или необходимости сбрасываясь на воздушный промежуток.

Такие продаются готовые, но и сделать самостоятельно тоже возможно, главное – знать радиотехнику.

При изготовлении своими руками осциллятора для плазмореза важно не забыть такие элементы:

кнопка для запуска источника питания всего плазмореза, вместе с который запитывается также и конденсатор;
конденсатор (обращаем внимание на необходимые тип и мощность) – этот компонент напрямую влияет на продолжительность импульса;
тиристоры (тоже – тип и мощность) – при закрытии тиристоров появляется устойчивость сварочной дуги.

Пошаговое изготовление

Собрать осциллятор своими руками лучше всего с помощью опытного сварщика. При этом экономика тут проста: если варить придётся регулярно, оптимально купить сертифицированное изделие, а если буквально раз-два в год – дешевле сделать самому.

Для этого потребуются «обычные» дроссель (ферритовое кольцо с медным кабелем), готовый трансформатор, выключатель. Желателен индикатор замкнутости соединения (к примеру, МТХ-90).

Осциллятор для инвертора

Ввиду универсальности и широкого спектра возможностей инверторной и плазменной техники следует учесть особенности будущего применения сварочного осциллятора:

целевое назначение: тип свариваемых сплавов и их толщина (поверьте, это имеет значение);
требуемые параметры номинального тока и мощности – если они эксклюзивные (к примеру, достаточно высокие), электротехнические компоненты нужны будут недешёвые.

Для сборки прибора под инвертор своими руками следует не забыть следующее:

обмотки трансформатора доводятся под требуемый ток – изменяется количество витков, сердечник дополнительно обматывается;
устанавливается разрядник;
цепь усиливается колебательным контуром, снабжённым одним или парой конденсаторов;
после сборки выполняется проверка: кнопкой пуска активируется разрядник, который генерирует сварочную дугу.

Если прибор собран корректно, дугу будет легко зажечь, она будет отличаться высокой устойчивостью. Подробнее о том что такое дуговая сварка можете узнать перейдя по ссылке.

Осциллятор для плазмореза

Осциллятор для плазмореза своими руками собирается по известной схеме, но важно обратить внимание на конденсаторы. Наибольшим ресурсом и рабочей гибкостью считаются компоненты от люминесцентных ламп.

Как вариант можно включить в цепь не трансформатор, а умножитель напряжения – сняв его с телевизора, жидкокристаллического монитора или копировального аппарата.

Изоляцию важно обеспечить как можно более качественную – иначе ток высокой частоты «пробьёт» свою же обмотку. Для профилактики гудения рекомендуется обработать готовые намотки эпоксидкой.

Из микроволновки

Осциллятор своими руками можно собрать с помощью деталей из микроволновки. Основной компонент – трансформатор от СВЧ-печи, который станет силовым блоком. Он хорош возможностью создания целых 2,2 кВ – в безопасном режиме, в считанных десятках сантиметров от пользователей.

Нарастить с 2 кВ до 5-6 кВ можно с помощью добавляемых конденсаторов. Сердечник под высокочастотный трансформатор сгодится от устаревшего монитора.

Под первичную обмотку подходит медный кабель с толщиной 15 мм, под вторичную – с сечением до 50 мм2. Закрытие обмоток производится винилом и специальной трансформаторной бумагой.

Разрядники качественно получаются из обычных болтов и медных патрубков.

Клапан пуска аргона покупается готовым. Также в список покупок можно внести кнопку пуска вместе с её источником питания.

Как вариант применения подручных материалов можно взять части уже не микроволновки – а ненужного телевизора. Так, трансформатор ТДКС почти гарантированно будет в рабочем состоянии – он популярен для создания самодельной сварочной техники, поэтому его легко купить.

Схема которую автор демонстрирует на видео, вы можете скачать кликнув на картинку, и в открывшемся окне нажать правой кнопкой мыши и выбрать в пункт сохранить как.

Из катушки зажигания

Распространённость автомобильных катушек зажигания привела техническую мысль и к этой конструкции. Однако ввиду неполного сходства выходных характеристик с оптимальным уровнем всё же применять этот вариант не рекомендуется.

Катушка дополняется высоковольтным диодом и тиристорными сборками – для этого нужно владеть электротехникой. В ином случае дуга не будет гореть, а электробезопасность окажется под угрозой.

Основные ошибки

Чтобы не испытывать неудобств и не получать травм при эксплуатации данного прибора рекомендуется применять его исключительно по назначению – для соответствующего конструкции процесса. Теоретическую схему и готовую конструкцию лучше перед включением продемонстрировать опытному специалисту.

Для получения требуемой стабильности в работе иногда мало задействовать штатный источник питания. При постоянно меняющихся частоте и напряжении рекомендуется ввести в электроцепь так называемый автотрансформатор – он сгладит недопустимые колебания.

Планирование конструкции агрегата следует вести с запасом на погрешности и внешние влияния. Так, дроссель окажет неоценимую поддержку при сглаживании колебаний при их напряжении до 1 кВ и не позволит сгореть вторичной обмотке трансформатора, а конденсатор для блокировки будет защищать колебательный контур.

При прокладывании обмоток важно не допустить коротких замыканий – их легко предотвратить с помощью изолирующих материалов и пропитывания готовых жил специальными лаками (к примеру, бакелитовым).

Организация заземления – один из ключевых шагов в плане безопасности. Заземление позволяет избежать поражения электрическим током. Причём если основной вред от электричества наносится внутренним органам и крови, то оптимально планировать номинальную частоту тока до 300 кГц – так будут вызваны лишь ожоги кожи и верхних тканей.

Правила эксплуатации осцилляторов

Самодельный осциллятор следует защищать от осадков и образования конденсата. При работе вне помещения обязательно накрывать при дожде или снеге. Рекомендуется следить за влажностью воздуха: если она выше 95…98%, процесс следует отложить.

Агрегат должен располагаться в чистой атмосфере (без излишней загазованности и запылённости), на него не должны оказывать влияние химически агрессивные вещества;

Допускаемая температура окружающего воздуха должна быть в интервале от -15…-10 до +40…+50°С (в соответствии с инструкцией производителя, если она имеется).

Работать с ним можно не только сваркой – резка тоже возможна. В любом случае проверяется надёжность смонтированного заземления и всех остальных соединений.

Перед включением необходимо проверить корпус и соединения на отсутствие коррозии, пыли и грязи, смазочных материалов и жидкостей.

Расскажите в комментариях собрали ли вы осциллятор или купили готовый, а также почему приняли такое решение.

Сварочный осциллятор — устройство и изготовление своими руками

Чтобы облегчить задачу выполнения сварочных работ с деталями из цветных металлов и нержавеющей стали, необходимо использовать сварочный осциллятор. Это полезное приспособление, решающее задачи поджога сварочной дуги и ее поддержания в стабильном состоянии, одинаково успешно может использоваться и в производстве, и в быту.

Сварочный осциллятор марки ВСД-02, используемый для стабилизации горения дуги

Разбираемся в конструкции и принципе действия осциллятора

Сварочные осцилляторы, способные работать с источниками переменного и постоянного тока, необходимы для того, чтобы одновременно повысить как величину напряжения, так и частоту электрического тока. Если на входе такого устройства напряжение составляет 220 В, а частота тока – 50 Гц, то на выходе уже получается 2500–3000 В и 150000–300000 Гц. Продолжительность импульсов, которые создает осциллятор, составляет десятки микросекунд. Мощность этих устройств, с помощью которых в сварочную цепь поступает ток высокой частоты и с большим значением напряжения, – 250–350 Вт.

Технические возможности, которыми обладает осциллятор, обеспечиваются его конструкцией и характеристиками его элементов.

Электрическую схему аппарата составляют следующие компоненты:

колебательный контур, выступающий в роли искрового генератора затухающих колебаний (в состав такого контура входят конденсатор и катушка индуктивности – подвижная обмотка высокочастотного трансформатора);
разрядник;
дроссельные катушки в количестве двух штук;
повышающий трансформатор;
трансформатор высокой частоты.

Функциональная схема осциллятора

Кроме того, осциллятор содержит элементы, обеспечивающие безопасность как самого устройства, так и сварщика. К таким элементам относятся конденсатор, защищающий сварщика от удара электрическим током, и предохранитель, размыкающий электрическую цепь при пробое конденсатора.

Осциллятор, который используется в паре со сварочным аппаратом, работает по следующему принципу. После прохождения по обмоткам повышающего трансформатора напряжение поступает на конденсатор колебательного контура и начинает заряжать его. Когда конденсатор заряжается до величины, предусмотренной его емкостью, он выдает разряд на разрядник, что приводит к пробою. После этого колебательный контур оказывается закороченным, что и вызывает возникновение резонансных затухающих колебаний. Высокочастотный ток, формирующий эти колебания, через блокировочный конденсатор и обмотку катушки поступает на сварочную дугу.

Пример изготовления платы осциллятора

Блокировочный конденсатор устроен таким образом, что через него может свободно проходить только ток высокой частоты, отличающийся и большим значением напряжения. Низкочастотный ток через такой конденсатор проходить не способен из-за слишком большого сопротивления. Благодаря данной характеристике блокировочного конденсатора через него не может пройти и низкочастотный ток от сварочного аппарата, что защищает осциллятор от короткого замыкания.

Виды сварочных осцилляторов

Осциллятор, который при желании нетрудно сделать и своими руками, может относится к:

устройствам непрерывного действия;
аппаратам с импульсным питанием.

При помощи осцилляторов первого типа к сварочному току добавляется ток высокой частоты (150–250 кГц) и с большим значением напряжения (3000–6000 В). Зажигание такой дуги может осуществляться даже без прикосновения электрода к поверхности соединяемых заготовок, а горит дуга очень устойчиво даже при небольших значениях тока, поступающего от сварочного аппарата. Это возможно благодаря высокой частоте тока, который выдает осциллятор. Что важно, ток с такими характеристиками не опасен для сварщика, выполняющего работу с использованием этого устройства.

Параллельное и последовательное подключение осциллятора

Электрическая схема, в которой задействован осциллятор первого типа, может предусматривать его параллельное или последовательное подключение. Большей эффективностью отличаются устройства, которые подключены к электрической цепи сварочного аппарата последовательно. Объясняется это тем, что в их схеме не применяют за ненадобностью защиту от высокого напряжения.

Сварочный осциллятор с импульсным питанием требуется преимущественно при сварке, которая выполняется на переменном токе. Кроме первоначального зажигания сварочной дуги, устройство такого типа обеспечивает ее поддержку при смене полярности переменного тока, которая происходит постоянно. Осцилляторы первого типа в условиях постоянной смены полярности переменного тока плохо справляются с повторным зажиганием дуги, что негативно сказывается на качестве выполнения сварочных операций.

К бесконтактному зажиганию сварочной дуги также способны осцилляторы, в электрической схеме которых имеются конденсаторы, накапливающие заряд от специального зарядного устройства. В те моменты, когда необходимо выполнить повторное зажигание дуги, эти конденсаторы разряжаются, и электрический ток их разряда подается в дуговой промежуток. Электрическая схема такого сварочного осциллятора содержит в себе устройство, которое обеспечивает синхронизацию разрядов конденсатора в те моменты, когда электрический ток дуги проходит через ноль.

Что касается правил использования осцилляторов, необходимо учесть, что сварку алюминия с их помощью выполняют на переменном токе, а нержавеющей стали – на постоянном токе прямой полярности.

Применение осциллятора для сварки алюминия, других цветных металлов или нержавеющей стали требует соблюдения ряда несложных правил, которые сделают работу с таким устройством комфортной и безопасной.

Использовать осцилляторы можно как в помещениях, так и вне их.
Не рекомендуется применение сварочных осцилляторов на открытом воздухе, если на улице идет дождь или снег.
Работать с такими устройствами разрешается при температуре окружающего воздуха от –10 до +40 градусов Цельсия.
Использовать осцилляторы допустимо при уровне влажности окружающего воздуха, не превышающей 98%.
Атмосферное давление, при котором можно использовать такие устройства, должно находиться в интервале 85–106 килопаскалей.
Не рекомендуется использовать такое устройство в помещениях, атмосфера которых сильно загрязнена пылью, едкими парами и газами, которые могут разрушить изоляцию и металл.
Начинать работу со сварочным осциллятором можно лишь в том случае, если он надежно заземлен.
Перед началом работы всегда следует проверять, правильно ли устройство подключено в сварочную цепь и исправны ли его контакты.
Кожух осциллятора в процессе выполнения сварочных работ всегда должен быть надет на него, снимать его можно только тогда, когда устройство отключено от электрической сети.
Рабочая поверхность разрядника должна всегда содержаться в чистоте, на ней не должно быть следов нагара. В случае появления нагара от него необходимо избавиться с помощью шлифовальной шкурки.

Такое устройство, которое поможет вам выполнять сварку цветных металлов и нержавейки, можно не только купить, но и сделать своими руками.

Как своими руками сделать осцилляторное устройство

Как уже говорилось выше, осцилляторы позволяют зажигать сварочную дугу без касания электродом поверхности соединяемых деталей, а также поддерживать ее стабильность в процессе горения. Обеспечивается такая функциональность данного устройства за счет того, что на электрический ток, поступающий от сварочного аппарата, накладывается ток, обладающий высокой частотой и большим значением напряжения. Используется такое приспособление, которое можно сделать и своими руками, преимущественно для сварки деталей из алюминия.

Для изготовления самодельного сварочного осциллятора можно воспользоваться наиболее простой и распространенной схемой. Основным элементом схемы такого устройства является трансформатор, который обеспечивает увеличение значения напряжения со стандартных 220 до 3000 В. Основную трудность при изготовлении осциллятора своими руками представляет разрядник, через который и проходит мощная электрическая искра.

Самодельный одноискровый разрядник

Важнейшим элементом схемы сварочного осциллятора выступает колебательный контур, в котором обязательно должен присутствовать блокировочный конденсатор. Такой контур, в состав которого входят также разрядник и катушка индуктивности, решает основную задачу осциллятора – генерирование затухающих высокочастотных импульсов, облегчающих зажигание сварочной дуги и ее поддержание в стабильном состоянии.

Как серийный, так и сделанный своими руками, такой аппарат может быть выполнен по двум основным схемам: непрерывного и импульсного действия. Осцилляторы, работающие по схеме непрерывного действия, считаются менее эффективными, в их конструкции необходимо использовать устройства, защищающие их от повышенного напряжения. Более эффективными являются импульсные осцилляторы, которые обеспечивают быстрое зажигание сварочной дуги и ее стабильное горение при работе на переменном токе.

Принципиальная схема сварочного аппарата с осциллятором

Приступая к изготовлению самодельного сварочного осциллятора, необходимо разобраться в электрической схеме такого устройства и правильно подобрать все составные элементы, в первую очередь, высоковольтный трансформатор.

Основным элементом управления осциллятором является кнопка, которая одновременно включает разрядник и отвечает за подачу защитного газа в область выполнения сварочных работ. Сами высокочастотные импульсы, обеспечивающие эффективное выполнение сварочных работ, вырабатывают разрядник и высоковольтный трансформатор. Выходными элементами такого устройства являются два контакта – плюсовой и минусовой. Первый, подающийся от высоковольтного трансформатора, подключается к горелке сварочного аппарата, второй – к свариваемым деталям.

Для того чтобы своими руками изготовить такое устройство, значительно упрощающее процесс сварки деталей из цветных металлов и нержавеющей стали, достаточно обладать элементарными знаниями электротехники и навыками сборки электрических устройств.

Конечно, можно приобрести такое устройство в магазине или на строительном рынке, но это обойдется вам недешево. Если использовать его вы собираетесь не постоянно, а время от времени, то есть смысл изготовить его своими руками.

Самое главное, что следует учитывать при сборке и использовании самодельного сварочного осциллятора – это требования по технике безопасности при работе с устройствами, питающимися электрическим током. В рамках соблюдения таких требований очень важно строго придерживаться правильности сборки электрических схем, а также использовать для этого только те компоненты, которые оптимально подходят по своим характеристикам.

RU2103125C1 - Возбудитель сварочной дуги переменного тока - Google Patents

Images

Abstract

Изобретение относится к дуговой сварке на переменном токе. Сущность изобретения заключается в том, что возбудитель содержит входные контакты для подключения к источнику питания дуги и выходные контакты. К входным контактам через ключи полупроводниковой пороговой схемы подключен коммутационный перезаряжающийся конденсатор, напряжение на котором ограничивается цепью, состоящей из симметричного стабилитрона и резистора. Между коммутационным конденсатором и выходными контактами включена схема формирования возбуждающих импульсов. Между входным и выходным контактами включен дроссель. Возбудитель может быть снабжен дополнительным LC-фильтром и цепью подпитки дуги, содержащей резистор и конденсатор, емкость которого меньше емкости коммутационного конденсатора. 3 з.п. ф-лы,2 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к оборудованию для дуговой сварки на переменном токе.

Известно, что для поджига сварочной дуги между источником питания и электродом может быть включен возбудитель, содержащий накопительный конденсатор и схему преобразования накопленной в конденсаторе энергии в высокочастотные импульсы, подаваемые на сварочный электрод [1].

К недостаткам таких устройств относится то, что при напряжениях холостого хода ток через выходную индуктивность источника питания не может быстро достичь необходимого значения, что сказывается на качестве переходного процесса поджига дуги.

Для повышения надежности поджига дуги при работе источника питания на холостом ходу используют устройство, содержащее схему формирования возбуждающих импульсов и коммутационную схему, подключенную к выходным выводам источника питания и закорачивающую его перед подачей импульса возбуждения на время, необходимое для нарастания тока до уровня стабильного тока дуги [2]. Из данного источника информации известна также возможность подключения к выходам источника питания порогового устройства, которое при срабатывании соединяет с источником нагрузку в виде коммутационных конденсаторов, что в первый момент времени соответствует режиму короткого замыкания. К недостаткам технических решений, описанных в [2] относится то, что режим короткого замыкания может стать причиной выхода из строя полупроводниковых элементов схемы. Недостатком схемы с коммутационными конденсаторами является то, что перед очередным срабатыванием порогового элемента напряжение на конденсаторах равно нулю, следовательно для создания необходимого тока нагрузки источника питания требуется конденсатор большой емкости. Это в свою очередь приводит к увеличению длительности коммутационного процесса. Кроме того, использованный пороговый элемент представляет собой магнитный ключ (дроссель с насыщающимся магнитопроводом), вольтсекундная площадь которого должна выбираться, исходя из характеристик конкретного трансформатора, входящего в состав источника питания, т.е. данный возбудитель не может быть использован с отличающимися по характеристикам источниками питания. Следует также отметить, что пороговый элемент, выполненный на магнитном ключе, может быть причиной ложных срабатываний, что перегружает схему и создает дополнительные радиопомехи.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства для возбуждения дуги, уменьшение его массо-габаритных показателей и расширение области применения.

Поставленная задача решается путем того, что в возбудителе сварочной дуги переменного тока, содержащем входные контакты для подключения к источнику питания дуги, выходные контакты для подключения к электроду и свариваемому изделию, индуктивный элемент, включенный между входным и выходным контактами, коммутационный конденсатор, пороговую схему, через которую коммутационный конденсатор подключен к входным контактам, и схему формирования возбуждающих импульсов, включенную между коммутационным конденсатором и выходным контактом, пороговая схема выполнена полупроводниковой и снабжена двумя выходными ключами, соединенными с обкладками коммутационного конденсатора, причем к конденсатору подключена цепь двухстороннего ограничения напряжения его заряда.

Использование процесса перезаряда коммутационного конденсатора с одного стабильного уровня напряжения до другого позволяет уменьшить емкость данного конденсатора, сохранив (или увеличив) скорость нарастания тока в выходной цепи источника питания, т. е. возможно получение большей амплитуды тока нагрузки источника за меньший промежуток времени. При этом нагрузка источника осуществляется не за счет короткого замыкания, а за счет стабильного переходного процесса.

Надежность возбудителя может быть повышена за счет включения между пороговой схемой и входными контактами LC-фильтра, позволяющего предотвратить воздействие импульсов высокого напряжения на полупроводниковые элементы схемы.

Увеличение стабильности процесса возбуждения дуги достигается за счет включения между входными контактами возбудителя цепи подпитки дуги, содержащей резистор и накопительный конденсатор. Емкость накопительного конденсатора должна быть меньше емкости коммутационного конденсатора для исключения его шунтирующего воздействия на переходный процесс возбуждения дуги.

Для увеличения количества энергии, запасаемой в накопительном конденсаторе, схема формирования может быть снабжена трансформатором, вторичная обмотка которого включена в цепь подпитки дуги последовательно накопительному конденсатору.

На фиг. 1 представлена электрическая схема возбудителя; на фиг. 2 - графики изменения напряжения на выходных выводах источника питания (V_ист) и изменения напряжения на коммутационном конденсаторе (V_с).

Возбудитель содержит входные контакты 1 и 2 для подключения к источнику 3 питания дуги, включающему источник 4 ЭДС Е с индуктивностью рассеивания 5, и выходные контакты 6 и 7 для подключения к электроду 8 и свариваемому изделию 9. К входным контактам 1 и 2 через выходные ключи 10 и 11 полупроводниковой пороговой схемы 12 подключен коммутационный конденсатор 13, к которому подключена цепь двухстороннего ограничения напряжения его заряда, состоящая из симметричного стабилитрона 14 и резистора 15. Между коммутационным конденсатором 13 и выходными контактами 6 и 7 включена схема 16 формирования возбуждающих импульсов. Между входным и выходным контактами включен индуктивный элемент, выполненный в виде дросселя 17. а между входными контактами - защитный конденсатор 18. Возбудитель снабжен дополнительным Г-образным LC-фильтром 19, который включен между пороговым элементом 12 и входными контактами 1 и 2 и состоит из конденсатора 20 и катушки индуктивности 21. Возбудитель также снабжен цепью подпитки дуги, содержащей резистор 22 и конденсатор 23. емкость которого меньше емкости коммутационного конденсатора 13 по меньшей мере в пять раз. Цепь подпитки дуги может быть включена непосредственно между контактами 1 и 2.

Пороговая схема 12 содержит управляющую часть, состоящую из тиристора 24, стабилитрона 25, выпрямительного моста на диодах 26 - 29. конденсатора 30 и резисторов 31 - 37. Каждый из входных ключей 10 и 11 пороговой схемы выполнен на встречно-параллельно включенных тиристоре и диоде. В состав ключей входят тиристоры 38 и 39 и диоды 40 и 41. Параллельно коммутационному конденсатору 13 подключен разрядный резистор 42.

В состав схемы 16 формирования возбуждающих импульсов входит дополнительный конденсатор 43, магнитный ключ 44 и повышающий трансформатор 45 с первичной обмоткой 46 и вторичными обмотками 47 и 48, контактный разрядник 49 и конденсатор 50. Возможно иное выполнение схемы формирования импульсов возбуждения, например, с использованием вместо разрядника цепи из нескольких конденсаторов, последовательно перезаряжающихся через магнитные ключи (не показано). В этом случае схема содержит несколько каскадов укорочения импульсов, подобных каскаду, состоящему из конденсатора 43. магнитного ключа 44 и насыщающегося трансформатора 45.

Напряжение, близкое к синусоидальному, с источника 3 питания через фильтр 19 поступает на пороговую схему 12. Далее через резисторы 34 и 37, шунтирующие управляющие переходы тиристоров 38 и 39, и низкоомные ограничительные резисторы 35 и 36 напряжение подается на двухполупериодный выпрямитель, выполненный на диодах 26 - 29. При увеличении мгновенной величины напряжения до значения V_пр. (фиг. 2) открывается стабилитрон 25 и на управляющий электрод тиристора 24 поступает отпирающий импульс. Порог срабатывания стабилитрона 25 задается резистором 31. В результате отпирания тиристора 24 начинает заражаться конденсатор 30 и импульс тока проходит через управляющий переход одного из выходных тиристоров 38 или 39. При отпирании соответствующего выходного тиристора (например, тиристора 39) коммутационный конденсатор 13 подключается к источнику 3 питания через данный тиристор и диод другого выходного ключа (диод 40 ключа 10 ) . Напряжение на выходе источника 3 питания при этом резко падает, а выходной ток - увеличивается. Конденсатор 13 заряжается до напряжения, близкого к V_пр. Полярность напряжения заряда зависит от полярности приложенного напряжения, т.е. от того, во время какой полуволны синусоиды происходит заряд.

Во время заряда конденсатора 13 напряжение прикладывается к магнитному ключу 44, который в ненасыщенном состоянии имеет большое сопротивление. Через некоторое время магнитопровод ключа 44 (при V = V_ср) насыщается, конденсатор 43 заряжается и импульс тока проходит через первичную обмотку 46 повышающего трансформатора 45 . Во вторичной обмотке 47 трансформатора при этом формируется укороченный импульс с увеличенной амплитудой, заряжающий конденсатор 50. После заряда конденсатора 50 до напряжения срабатывания разрядника 52 возникает переходной коммутационный процесс, создающий высоковольтные, высокочастотные, поджигающие импульсы, которые поступают на электрод 3. Конденсатор 18 предотвращает поступление высоковольтных импульсов в источник питания при соединении электрода 8 с деталью 9.

При протекании тока в трансформаторе 45 на вторичной обмотке 48 формируется импульс, напряжение которого складывается с уже имеющимся напряжением заряда на конденсаторе 23. Когда происходит пробой дугового промежутка, конденсатор 23 разряжается через резистор 22. Это позволяет сформировать в дуговом промежутке канал проводимости на время задержки нарастания тока, которое имеет место из-за наличия дросселей 17 и 19 и паразитных индуктивностей проводов.

После формирования поджигающих импульсов происходит разряд коммутационного конденсатора через цепь ограничения напряжения, состоящую из стабилитрона 14 и резистора 15 до величины V_ст. Ток, протекающий при этом через обмотку магнитного ключа 44 и первичную обмотку 46 трансформатора 45 создает в магнитопроводах этих элементов магнитный поток, подготавливающий их к работе в следующем цикле.

Claims ( 4 )

1. Возбудитель сварочной дуги переменного тока, содержащий входные контакты для подключения к источнику питания дуги, выходные контакты для подключения к электроду и свариваемому изделию, индуктивный элемент, включенный между входным и выходным контактами, коммутационный конденсатор, пороговую схему, через которую коммутационный конденсатор подключен к входным контактам, и схему формирования возбуждающих импульсов, включенную между коммутационным конденсатором и выходным контактом, отличающийся тем, что пороговая схема выполнена полупроводниковой и снабжена двумя выходными ключами, соединенными с обкладками коммутационного конденсатора, к которому подключена цепь двустороннего ограничения напряжения его заряда.

2. Возбудитель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен LC-фильтром, включенным между пороговой схемой и входными контактами.

3. Возбудитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен цепью подпитки дуги, включенной между входными контактами и содержащей резистор и накопительный конденсатор, емкость которого меньше емкости коммутационного конденсатора.

4. Возбудитель по п.3, отличающийся тем, что схема формирования возбуждающих импульсов снабжена трансформатором, вторичная обмотка которого включена в цепь подпитки дуги последовательно накопительному конденсатору.

Читайте также: