Осциллятор своими руками

Какие бывают сварочные осцилляторы

Сварочный осциллятор не является основным устройством для проведения сварочных работ. Использовать его самостоятельно не представляется возможным, так как он не обладает большой мощностью, способной расплавлять и соединять металлы. Основная его функция – зажечь дугу без прикосновения электрода к рабочей поверхности, и далее поддерживать ее стабильное состояние.

Такой эффект возможен благодаря генерации прибором высокочастотного высоковольтного напряжения, способного осуществлять пробой воздушного промежутка между электродом и металлом. По мостику этого пробоя уже начинает течь основной сварной ток. Различают такие типы сварочных осцилляторов:

• Аппарат с непрерывным режимом действия;
• Аппарат с питанием импульсным режимом;
• Аппарат с накопительными конденсаторами.

Схема сварочного осциллятора

Осциллятор непрерывного действия

Прибор такого типа выдает ток, частота которого доходит до 250 кГц, и амплитуда напряжения может достигать 6 киловольт. Это электричество дополнительно накладывается на основной ток сварки, дуга мгновенно зажигается на расстоянии от заготовки и держится стабильно при любых амплитудных значениях силы основного тока за счет высокой частоты. Ток сварочного осциллятора не представляет реальной угрозы для оператора, так как мощностью обладает небольшой.

Схема включения прибора в общую сеть со сварочным аппаратом может быть выполнена параллельно и последовательно. Последовательное включение более целесообразно. Здесь не нужно применять дополнительную защиту устройства по высокому напряжению.

Осциллятор импульсный

Конструкция осциллятора этого типа удобна в использовании, если сварка осуществляется током переменного значения. Оборудование способно удержать дугу в момент перехода полярности электричества, что наблюдается постоянно. Схема осциллятора непрерывного действия в этом смысле проигрывает. Импульсный прибор также без физического контакта зажигает дугу в первоначальный момент времени.

Осциллятор с накопительными конденсаторами

Прибор, в схеме которого имеются накопительные конденсаторы, работает по режиму заряд-разряд. Для насыщения конденсаторов используется специальный зарядный модуль. В первоначальный момент времени заряженные конденсаторы отдают энергию дуге и, отключаясь от схемы разряда, соединяются с зарядным модулем. При угрозе срыва дуги синхронизирующий модуль вновь переключает разрядники на рабочую линию сварочного аппарата.

Это интересно: Ремонт бензогенераторов своими руками — разъясняем со всех сторон

Разбираемся в конструкции и принципе действия осциллятора

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

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

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

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

Электрическую схему аппарата составляют следующие компоненты:

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

Функциональная схема осциллятора

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

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

Пример изготовления платы осциллятора

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

Как сделать сварочный осциллятор

Сделать осциллятор своими руками не так то трудно. Аппарат должен быстро зажигать дугу без контактирования электрода с поверхностями деталей, которые соединяются и поддерживать стабильное качество горения.

Для осцилляторов домашнего производства чаще всего применяют следующую схему. Главным ее компонентом будет трансформаторный элемент, отвечающий за наращивание напряжения со стандартной отметки в 220 В до 3000 В. Сложность состоит в создании хорошего разрядника – приспособления, пропускающего искровые разряды высоких мощностей.

Следующим важным рабочим компонентом бытового самодельного осциллятора является контур колебательных движений с блокировочным конденсаторным блоком. Он с катушкой-индуктором, разрядником обеспечивает поддержание непрерывного течения генерации затухающих высокочастотных импульсов. Они упрощают процесс дугового розжига, отвечают за стабильность процесса.

Самодельные аппараты делятся на импульсные и непрерывной подачи тока. Импульсные модели более практичные и комфортные в эксплуатации, гарантируют стабильное горение дуги.

Важные нюансы самостоятельной сборки

До начала работ по изготовлению сварочного осциллятора нужно досконально разобраться в схеме функционирования, подобрать компоненты – начиная с высоковольтной трансформаторной установки.

Сразу предусмотрите кнопку управления – в ее состав входит разрядник, отвечающий за подачу защитных газовых масс к месту создания сварочного шва. Высокочастотные импульсные токи, необходимые для осуществления процесса сварки, производят разрядник с трансформаторной установкой. Выходные компоненты прибора – пара рабочих контактов (с минусом и плюсом). Положительный контакт, поступающий от трансформатора, подается на горелку аппарата для сварки, второй направлен к деталям, которые свариваются.

Для создания аппарата будет достаточно минимальных познаний по вопросам электротехники и сборки соответствующих устройств.

Возможные схемы сборки

Аппарат должен повышать показатели напряжения, которое поступает. Колебания частот могут находиться в диапазоне 150-500 кГц.

Схема сборки может включать разные компоненты. Стандартный набор:

• выпрямитель;
• источник (стабилизатор);
• зарядник с накопителем;
• блок для программирования, управления;
• формирователь импульса;
• трансформаторная станция;
• определитель силы тока;
• клапан (газ).

Осциллятор устанавливают в цепь за обычным трансформаторным, инверторным узлом, перед рукавом с идущим к горелке либо держателю электрода кабелем. Отдельные системные блоки можно собрать из купленных деталей, другие сделать с нуля. Так контур колебаний, который функционирует как генератор искр, можно собрать из конденсаторов, в качестве катушки индуктивности подойдет высокочастотная трансформаторная обмотка. Следует обязательно предусмотреть предохранитель, который предотвратит замыкания, заземление.

Подготовка составляющих

Начинать изготовление бытового осциллятора для сварочных работ нужно с повышающего трансформатора. Он отвечает за повышение напряжения. Площадь, сечение, количество витых деталей выбирают по электротехническим справочным нормам. Нужно ориентироваться на необходимость корректировки показателей до 3000-6000 В.

Колебательный рабочий контур создают из индуктивных катушек, приматываемых кабелем к сердечнику из феррита. Хватит одного витка провода на первичку и пяти для вторички. В контур устанавливают блокировочный конденсатор и разрядное устройство.

Внутри разрядника протекают процессы генерации и высвобождаются затухающие импульсы. Этот узел получают из пары вертикально расположенных медных стержней. К стержням фиксируются прутки из вольфрама – они передают ток. Желательно заливать медные металлические стойки составом с диэлектрическими свойствами, который самостоятельно затвердевает. Предварительно к стойкам проводят контактные провода.

Можно собрать осциллятор с катушкой зажигания – после нее в схему устанавливают диод ВВ, конденсатор, только потом подсоединенный к первичной трансформаторной обмотке разрядник.

Накопительный конденсатор покупайте отдельно или достаньте из старого телевизора. Клапаны подачи газа для монтажа на выходе в продаже есть, так что можно выбрать любое устраивающее в плане соотношения цены и качества решение.

Как работает осциллятор

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

Советуем изучить Осциллограф своими руками

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

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

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

Сварочный осциллятор своими руками

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

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

Исходными данными для изготовления осциллятора своими руками являются:

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

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

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

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

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

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

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

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

Схема для самодельного осциллятора

Чтобы было понятно, что вы будете создавать, расскажем, в общих чертах, о принципе действия осциллятора. Сетевое напряжение после повышающего трансформатора поступает на конденсатор колебательного контура и заряжает его. Когда конденсатор зарядился до оптимального значения, предусмотренного параметрами электросхемы, происходит его разряд через разрядник (пробой воздушного зазора).

Внешний вид самодельного разрядника приведён на рисунке.

Самодельный одноискровый разрядник.

Импульс, возникший в этот момент на разряднике, возбуждает колебания в колебательном контуре (колебания представляют собой обмен энергией между ёмкостью конденсатора и индуктивностью обмотки высокочастотного трансформатора). В колебательном контуре возникают затухающие высокочастотные электрические колебания, соответствующие его резонансной частоте.

В момент резонанса на обкладках конденсатора колебательного контура образуется высокое напряжение (величина зависит от добротности «Q» колебательного контура), которое через разделительный конденсатор и обмотку катушки поступает на резак и производит поджиг. Параметры разделительного конденсатора подбираются таким образом, чтобы его реактивное сопротивление препятствовало прохождению тока низкой (сетевой) частоты и не препятствовало высокой частоте.

Вот один из вариантов принципиальной электрической схемы самодельного осциллятора.

Принципиальная электрическая схема осциллятора, который можно собрать своими руками.

Пояснения к схеме:

1. Назначение индикатора «МТХ-90». В момент разряда накопительного конденсатора (при условии правильного подключения всего устройства) светится табло «Контроль фазировки».
2. S1– выключатель дугообразователя.
3. Дроссель Др1 представляет собой катушку из 15 витков провода сечением 2,5 кв. мм, намотанную на кольце R40 х 25 х 80 из феррита с магнитной проницаемостью M2000HM.
4. Т1 – импульсный трансформатор генератора строчной развёртки (на сленге – «строчник») типа «ТС180-2».

Следует учесть, что осциллятор в процессе работы, благодаря разряднику, создаёт большие электропомехи. Для их нейтрализации, необходимо осуществлять монтаж всех компонентов в «глухом» металлическом корпусе. Пример конструкции приведён на рисунке.

Пример монтажа осциллятора в «глухом» корпусе.

Настройка осциллятора должна осуществляться с тем плазморезом, с которым он будет в дальнейшем работать. Заключается она в подборе опытным путём тиристоров. Ориентироваться следует на устойчивость сварочной дуги.

Принцип действия и назначение

Применение осциллятора позволяет обеспечить бесконтактный розжиг дуги, что существенно облегчает задачу сварщика, а также влияет на стабильность электрической дуги в процессе работы. Хотя мы отметили, что устройство является обособленным элементом, иногда оно интегрировано в сварочный инвертор, то есть, источник питания и осциллятор находятся в одном корпусе. При достаточном объеме знаний в области электроники и электричества возможно изготовление самодельного осциллятора

Именно на этом обычно концентрируют свое внимание читатели, так как экономия денежных средств всегда выглядит привлекательно

Начнем с того, что сформулируем основную идею работы данного устройства. При работе сварочного инвертора на электроды подается напряжение 220 В. Если сварка ведется переменным током, то его частота составляет 50 Гц. «Поверх» этого напряжения в импульсном режиме подается высокая разность потенциалов и высокая частота. Количество таких импульсов, как правило, невелико. Добавочный высокочастотный ток должен лишь разжечь дугу. На это уходят доли секунды. Для качественно оценки следует подчеркнуть, что амплитуда колебаний напряжения достигает 6 кВ, а частота при этом составляет 500 кГц. Но за счет малой продолжительности импульса мощность электрического тока не превышает 300 Вт.

Среди пользователей возникает лаконичный вопрос: «Может ли осциллятор генерируемым током проводить сварку металлов?». Действительно, это было бы логично, однако низкая мощность не позволяет расплавить металл и присадку, поэтому импульс используется исключительно для пробоя воздушного зазора. В задачи сварщика входит лишь приближение электрода на расстояние примерно 5 мм и нажатие кнопки. В осцилляторах интегрированного типа кнопка локализуется прямо на держателе. Длительность импульса соответствует времени удержания кнопки. Далее сварка проводится в обычном режиме.

Высокочастотный ток протекает через диэлектрик (воздух) после активной ионизации. Практически моментально возникает дуговой разряд. Одновременно ионизированный воздух становится проводником, и основной ток сварочного аппарата течет, образуя электрическую дугу. Если процесс сварки автоматизирован и инвертор обладает микропроцессором, то осциллятор в процессе формирования шва автоматически включается при необходимости, когда возникает тенденция гашения дуги. Примером может служить ситуация с перепадом напряжения или случайного движения руки сварщика в сторону. В результате работы осциллятора можно получить качественный и равномерный шов.

Правила работы на самодельном осцилляторе

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

Принципиальная схема осциллятора.

Для их соблюдения нужно:

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

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

Изготовление ключевых деталей

Создание осциллятора для сварки своими руками начинают со сборки основных элементов:

1. Повышающего трансформатора. Можно купить готовую деталь или сделать ее самостоятельно. Число витков и толщина жилы выбираются в зависимости от параметров работы будущего устройства. При намотке учитывают, что блок должен повышать напряжение до 6000 В.
2. Колебательного модуля. Его изготавливают из катушки индуктивности, включающей ферритовый сердечник и намотанный на него силовой кабель. Для первичной обмотки достаточно 1 витка, для вторичной — 5. Контур снабжают разрядником и защитным конденсатором. Первый используется для выработки и освобождения ослабевающего импульса. Разрядник изготавливают из медных прутков и вольфрамовых стержней, передающих ток. Контактирующие с проводами области покрывают твердеющим диэлектрическим составом.

Колебательный модуль последовательно соединяют с конденсатором. После этого устанавливают разрядник, подключаемый к первичной обмотке трансформатора. Конденсатор можно приобрести или достать из нерабочего телевизора. Для выработки более стабильного напряжения используют сдвоенную катушку индуктивности. Кроме того, такой подход препятствует выходу аппарата из строя.

Обе части контура состоят из следующих компонентов:

• конденсаторов емкостью не менее 0,3 мФ;
• варистора с напряжением, соответствующим таковому на вторичной обмотке (90-150 В);
• ферритового стержня, на который наматывается медная жила сечением 15-20 мм².

Примеры схем

Если есть желание сделать осциллятор самостоятельно, то стоит обратить внимание на самые простые схемы. На приведенной ниже схеме представлен аппарат непрерывного действия, поэтому подключение к сети осуществляется исключительно через трансформатор. Чтобы собрать данную схему, не придётся использовать дорогостоящие элементы

Чтобы собрать данную схему, не придётся использовать дорогостоящие элементы

На приведенной ниже схеме представлен аппарат непрерывного действия, поэтому подключение к сети осуществляется исключительно через трансформатор. Чтобы собрать данную схему, не придётся использовать дорогостоящие элементы.

Недостатком является выбор тиристоров. Их надо подбирать, что называется, методом «тыка», пробовать, при каких тиристорах сварочная дуга наиболее устойчива.

Вторая схема самодельного осциллятора для сварки так же достаточно проста и лишена недостатков предыдущей. Собрать по ней устройство можно с минимальными навыками в монтаже электросхем.

На третьей схеме более подробно представлены элементы сборки.

При сборке надо помнить о технике безопасности, поскольку устройство работает с большими токами.

Особенности

• Подключение выхода – в параллель сварочной цепи (точки присоединения – «масса» и держак), так как данный осциллятор – непрерывного действия.
• Устройство запитывается только через Тр. Его подсоединение к сети напрямую не рекомендуется по причине, что даже при отключении трансформатора схема генератора останется под напряжением.
• Замена электрода производиться при переводе переключателя S1 в положение «выкл».
• Тиристоры подбираются опытным путем. Ориентироваться следует на устойчивость дуги.

Понятно, что эта схема не самая совершенная, но для бытового применения такой осциллятор вполне подойдет. Тем более что собрать генератор своими руками большого труда не составит.

Вариант 4

https://youtube.com/watch?v=ToozvSUtsY8

Возможно, читатель найдет и какую-то другую, более удобную с его точки зрения схему. Автор лишь напоминает, что все осцилляторы подразделяются на устройства импульсные и непрерывного действия. Первые всегда включаются в цепь последовательно, вторые – параллельно.

Успехов в сборке осциллятора своими руками!