Характеристика сварочной дуги и зачем нужен сварочный осциллятор?

Взаимодействие с инвертором

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

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

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

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

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

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.

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.

Как изготовить своими руками?

Как уже отмечалось, посредством осциллятора осуществляется формирование дуги без необходимости соприкасания электродного стержня и подлежащей свариванию заготовки, удержание стабильности горения.

Такие функции прибора возможны за счет накладки на приходящий ток высокочастотного тока со значительно большей величиной напряжения. Задействуются осцилляторы, как правило, для соединения заготовок, изготовленных из алюминия.

Для сборки сварочного осциллятора своими руками предназначена схема, распространенная из-за своей простоты. Основной частью этой схемы считается трансформаторное устройство, увеличивающее напряжение с поступающих 220 В до 3 кВ. Самой большой проблемой сборочных работ считается разрядник, используемый для прохождения электрической искры высокой мощности.

Также важная деталь – контур колебаний, в который в обязательном порядке включается блокирующий конденсатор. Этот контур, содержащий помимо конденсатора еще и разрядник с индуктивной катушкой, помогает решить главную задачу устройства – формирование высокочастотных затухающих волн. Данные импульсы облегчают поджиг дуги и содержат ее в устойчивом состоянии.

Как изготавливаемый в заводских условиях, так и смонтированный самостоятельно прибор может выполняться по двум схемам – импульсного и непрерывного типа. Лучшим считается задействование осциллятора импульсного типа, позволяющего обеспечить быстрое и легкое первичное формирование дуги, удержание стабильности ее горения на непостоянном токе на протяжении всего времени пользования.

Непрерывный тип приборов считается не настолько эффективными. В их состав нужно включать приборы, предохраняющие от воздействия увеличенного напряжения.

Перед работой по изготовлению прибора собственными силами нужно подробно разобраться со схемой оборудования, верно определить марку каждой детали, а самое важное – повышающий напряжение преобразователь.

В качестве управляющего блока служит кнопка, позволяющая совместно выполнить включение и подать защитную газовую среду в зону сваривания двух элементов. Сами импульсы высокой частоты, из-за которых обеспечивается эффективное проведение сварочных работ, вырабатываются высоковольтным трансформирующим оборудованием и разрядником.

Элементы на выходе такого прибора – пара контактов: минус и плюс. Первый подключается с подлежим свариванию изделиям, а второй, выходящий от высоковольтного преобразователя – к горелке сварочника.

Главное, что нужно учесть при изготовлении и применении самостоятельно собранного осциллятора – это правила безопасности, предъявляемые к работам с установками, подключаемыми к электросети

При соблюдении данных правил важно неукоснительно соблюдать электрическую схему и порядок ее сборки, применять для изготовления только оптимально подходящие по своим параметрам элементы

Дмитрий Соколов, электрогазосварщик, стаж работы 25 лет: Применение осциллятора любого типа для проведения сварочных работ позволяет оптимизировать рабочий процесс и сократить расход дорогостоящих материалов на единицу продукции. Подобрав такой прибор в соответствии с характером \сварки и ее типом, можно значительно упростить и облегчить ее проведение и существенно повысить качество».

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.

Как работает осциллятор

Осциллятор предназначен не только для формирования импульса, с его помощью меняется входное напряжение, увеличивается частота тока. Изменение параметров происходит за доли секунды.

Принцип действия возбудителя:

запуск электрической цепи;
выравнивание поступившего тока выпрямителем;
зарядка накопителей;
высвобождение тока и передача его колебательному контуру для повышения напряжения;
если используется аргонодуговой сварочник, то дополнительно раскрывается газовый клапан;
генерируется импульс, соединяющий кончик электрода и подлежащие свариванию детали с заранее наброшенным кабелем массы.

Подключенный к цепи инверторный сварочник выполняет свою непосредственную функцию, а возбудитель создает и удерживает дугу.

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.

Сварочный осциллятор своими руками

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

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

Исходными данными для изготовления осциллятора своими руками являются:

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

1 Принцип действия оборудования

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

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

Схема сварочного осциллятора

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

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

1.1 Что понадобится для такой конструкции?

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

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

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

Только в таком случае вам удастся обеспечить правильный поджиг элемента.

Испытание сварочного осциллятора

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

Условия эксплуатационного использования и меры предосторожности

Конструкция сварочного осциллятора.

Перед введением в использование с агрегатом стоит пройти регистрацию в организации инспектирования электросвязи.
Разрешено использовать аппарат как в закрытых, так и в открытых помещениях.
На открытой территории применять при осадках запрещено. Температура воздуха, при которой можно включать осциллятор, колеблется от 10 градусов мороза до 40 градусов тепла.
Влажность воздуха не должна превышать 98 процентов.
Разрешена эксплуатация при атмосферном давлении от 85 до 106 кПа.
Ни в коем случае нельзя использовать осциллятор сварочного аппарата в обстановке, воздух которой пропитан пылью (с содержанием едких паров и газов, разрушающих изоляцию и металлы).
Приступать к работе только в том случае, если имеется надежное заземление.

Схема и принцип работы

Осциллятор позволяет работать с переменным и постоянным источником напряжения. Частота при стандартном токе в 220 В, равна 50 Гц. При выходе, характеристики изменятся до 145000-300000 Гц и 3000 В. Частотность импульсов создаваемых агрегатом, равны десяткам миллисекунд. Его мощность, при которой ток попадает в цепь для сварки на высокой частоте с большими значениями напряжения, доходит до 350 В.

Схема сварочного осциллятора при самостоятельной сборке будет предполагать наличие таких компонентов:

Трансформатор (повышающий);
Трансформатор высокочастотник;
Разрядник;
Пара катушек (дроссельных);
Как генератор колебаний, применяется контур (колебательный). У него есть двигающееся обмотка трансформатора высоких частот и конденсатор.

Порядок действий при сборке аппарата

Приведём схему для осциллятора, позволяющую провести сварку алюминия и других металлов. Этот способ является самым популярным при самостоятельной сборке устройства:

сначала происходит подбор генератора, который сможет работать с увеличенной подачей напряжения до 3000 В;
для пропуска искры, устанавливается разрядник;
далее монтируется колебательный контур с конденсатором для корректировки импульсов высоких частот.

Важно! Осцилляторы для сварки, будь они куплены в магазине или сделаны дома, существуют 2-х типов, постоянного и импульсного действия

Обратите внимание на устройство импульсного типа, так как для его эксплуатации не понадобится ещё одно устройство, защищающее от высокого напряжения в сети.

Полезные советы

Если собран осциллятор непрерывного типа, вход подключается к параллели сварочной цепи (где точки присоединения, это держак и «масса»). Запитывается аппарат исключительно через Тр. Подключать его в сеть напрямую не советуют, так как если трансформатор отключается, генераторная схема останется под напряжением. Тиристоры подбираются, опираясь на устойчивость сварочной дуги.

Собрать сварочный осциллятор своими руками оказывается не так сложно, как говорят, теперь он готов. Основополагающей деталью в конструкции будет выступать колебательный контур. Он предполагает наличие конденсатора и блокировки, это обязательно. Ещё он должен иметь катушку и разрядник, они нужны для генерации импульса. Такая схема осциллятора, позволит упростить процесс работы с поджогом дуги для сварки.