Осциллятор

Осциллятор для инвертора

Качество сварки цветных металлов, нержавеющей стали и других, тяжело свариваемых материалов, во многом зависит от стабильности параметров сварочной дуги. Для обеспечения этой стабильности к стандартному сварочному аппарату, в том числе и инвертору, подключают параллельно дополнительные электронные устройства, называемые осцилляторами. Осциллятор для инвертора предназначен для непосредственного возбуждения электрической дуги в сварочном аппарате и поддержания её стабильных параметров во время всего процесса работы. Одним из существенных достоинств подобных устройств является возможность создания сварочной дуги без непосредственного контакта электрода с поверхностью свариваемых деталей. Эта возможность реализуется за счёт сложения двух токов от различных источников. На свой ток, формируемый сварочным аппаратом, накладывается ток, который формируется в осцилляторе.

Осциллятор для инвертора

Это позволяет получить следующие преимущества:

• создать условия дистанционного поджига (то есть без непосредственного контакта с поверхностью детали);
• обеспечить требуемые параметры сварки. Стабильность сварочной дуги гарантирует устойчивость дуги даже в случае непроизвольного изменения расстояния между концом электрода и поверхностью детали;
• обеспечить надёжность сварки в неблагоприятных атмосферных условиях;
• применение широкого ассортимента электродов;

Такой тандем широко применяется при ручной сварке, полуавтоматической и автоматической сварке. Сварочные осцилляторы применяются в промышленных сварочных аппаратах (сварочных линиях, сварочных постов), и в сварочных аппаратах бытового назначения. Их применение допустимо в различных условиях сварки, в том числе и при сварке с применением инертных газов.

Устройство сварочного осциллятора

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

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

Схема работы осциллятора

В стандартный состав сварочного осциллятора входят следующие электротехнические элементы:

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

Принцип работы

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

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

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

Подключение осциллятора для инвертора

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

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

Самостоятельное изготовление осциллятора

Имея уже готовый сварочный аппарат, используя готовые детали, можно собрать осциллятор своими руками. Сборка подобного устройства возможна только при наличии элементарных знаний по физике, особенно раздела «электричество», умения читать простейшие схемы, начальными навыками паяния радиодеталей. На каждом из этапов: сборке, проверке, работе с собранным осциллятором предстоит иметь дело с очень высоким напряжением. Поэтому необходимо изучить и строго выполнять правила техники безопасности.

Все современные осцилляторы, как заводской сборки, так и самодельные, собраны по одной из двух схем. Первая работает по принципу так называемого непрерывного действия. Вторая является импульсной. Устройства, собранные по первой схеме, на практике считаются менее эффективными, в сравнении с импульсными агрегатами. Аппараты, собранные по второй схеме, считаются более эффективными. Эта схема позволяет обеспечивать более быстрое воспламенение дуги.

При выборе конкретной схемы следует ориентироваться на следующие исходные параметры:

• Назначение устройства. Следует определиться, для сварки какого вида металла предполагается его использовать (алюминий, нержавеющая сталь, и так далее).
• Величина напряжения и вид используемого тока. Какой источник тока будет применяться: постоянного или переменного тока, стандартное напряжение электрической сети или другие источники энергии.
• Допустимая электрическая мощность. Она зависит от мощности входных электрических цепей. Обычно такая мощность не превышает 250 Ватт. Повышение мощности существенно может увеличить цену как отдельных компонентов, так и всего устройства.
• Создаваемое вторичное напряжение (обычно не превышает 3 кВт).

Сварочный осциллятор своими руками

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

осциллировать

Смотреть что такое «осциллировать» в других словарях:

• осциллировать — колебаться, вибрировать Словарь русских синонимов … Словарь синонимов

• осциллировать — osciller, нем. oszillieren. Вибрировать, колебаться. Часто слово осциллирует между двумя или более значениями. Ю. Д. Апресян Типы информации. // А. 1995 2 339 … Исторический словарь галлицизмов русского языка

• осциллировать — Syn: колебаться, вибрировать … Тезаурус русской деловой лексики

• Брента-Вяйсяля частота — (частота плавучести) (в механике сплошных сред) частота с которой элемент жидкости перемещённый вертикально в стратифицированой среде будет в этой среде осциллировать. Используется для определения условий устойчивой или неустойчивой… … Википедия

• Частота Брента-Вяйсяля — Брента Вяйсяля частота (частота плавучести) (в механике сплошных сред) частота с которой элемент жидкости перемещённый вертикально в стратифицированой среде будет в этой среде осциллировать. Используется для определения условий устойчивой… … Википедия

• Частота Брента — Частота Брента Вяйсяля (также частота плавучести) в механике сплошных сред частота, с которой элемент жидкости, перемещённый вертикально в стратифицированной среде будет в этой среде осциллировать. Используется для определения условий … Википедия

• колебаться — осциллировать — Тематики электротехника, основные понятия Синонимы осциллировать EN oscillate … Справочник технического переводчика

• Мышечное сокращение — укорочение мышцы, в результате которого она производит механическую работу. М. с. обеспечивает способность животных и человека к произвольным движениям. Наиболее важная составная часть мышечной ткани (См. Мышечная ткань) белки (16,5… … Большая советская энциклопедия

• ОСЦИЛЛЯЦИИ — элементарных частиц периодический во времени и пространстве процесс превращения частиц определ … Физическая энциклопедия

• РАЗДУВАЮЩАЯСЯ ВСЕЛЁННАЯ — (инфляционная Вселенная) название теории начальной стадии развития Вселенной, предложенной в нач. 80 х гг. 20 в. с целью исправить ряд недостатков стандартного варианта горячей Вселенной теории (см. также Космология). Согласно теории горячей… … Физическая энциклопедия

• Нанотехнология — Шестерни молекулярного размера на основе нанотрубок … Википедия

Принцип работы осциллятора

При сварках где участвуют цветные металлы обычно применяют аргонодуговые аппараты, в которых вольфрамовые электроды подплавливают края и создают своеобразную ванну. Алюминиевый материал и нержавеющую сталь сшивают, когда источником напряжения и тока является инвертор.

В любых случаях наблюдается одна и та же проблема — первоначальное разжигание дуги. При работе с цветными металлами постукивают электродом по поверхности, в результате чего образуются трещины и следы, которые требуют дальнейшей обработки. Осциллятор — это то, что нужно для аргонной сварки.

Если лист металла тонкий, то при работе на небольших токах дуга постоянно тухнет. Неоднократное и постоянное её возбуждение забирает рабочее время. Для предотвращения подобных ситуаций тоже необходим осциллятор.

Сборка этих приборов может быть разная, но все они необходимы для возбуждения сварочной дуги между электродом и изделием на расстоянии около пяти миллиметров. Осциллятор размещают между источником тока и горелкой с электродом из вольфрама.

Принцип работы заключается в изменении входящего напряжения в высокочастотные короткие импульсы. Эти импульсы суммируются со сварочным током и принимают активное участие в розжиге. Можно собрать такой осциллятор для инвертора своими руками.

Эти устройства могут питаться от переменного или постоянного тока и повышают как значение напряжения, так и частоту электротока. Если на вход прибора подать напряжение 220В с частотой тока в 50 Герц, то на выходе получится напряжение от 2500 до 3000В при частоте от 150 000 до 300 000 Герц. Полученные импульсы имеют продолжительность десятков микросекунд.

Номинальная мощность таких устройств примерно 250–350 Ватт.

Функциональная схема

Технические характеристики каждого прибора зависят от его конструкции и свойств элементов на схеме. Принципиально агрегат состоит из таких элементов:

• Колебательный контур. Он собран из индуктивной катушки и конденсатора. Катушка представляет собой вторичную обмотку трансформатора высокой частоты. Сам контур генерирует необходимые искры.
• Разрядник.
• Катушки дроссельные. Их количество — две единицы.
• Высокочастотный повышающий трансформатор. Он преобразует входные параметры напряжения в высокочастотные колебания.

Прибор также содержит вспомогательные электрические детали, которые отвечают за безопасность использования агрегата. Это защитный конденсатор, предохраняющий работника от поражения электрическим током и предохранитель.

Предохранитель должен срабатывать при коротком замыкании и пробое конденсатора.

Входное напряжение, проходя через обмотки повышающего трансформатора, проходит через колебательный контур и начинает зарядку конденсатора. Затем, после зарядки последнего до необходимой ёмкости, происходит разряд и возникает пробой. Пробой вызывает короткое замыкание колебательного контура, вследствие которого возбуждаются резонансные колебания. Ток высокой частоты, создающий эти колебания, через защитный конденсатор и обмотки катушки доходит до сварочной дуги.

Защитный конденсатор свободно пропускает высокочастотный ток, который отличается также большой величиной напряжения. Но этот блокировочный конденсатор не способен пропускать ток низкой частоты, так как обладает большим сопротивлением. Это свойство мешает пройти низкочастотному току от сварочного прибора и является надежной защитой от короткого замыкания.

Последовательность процесса сварки

Невзирая на некоторые отличия в сборке, использование устройств этого класса проходит по одному сценарию. Можно так представить последовательность работы прибора:

• Сварщик на горелке нажимает кнопку «Пуск».
• Выпрямитель на входе получает напряжение из сети, выпрямляет и отправляет на накопитель.
• Накопительный узел заряжается.
• После срабатывания накопительного конденсатора, освобождается импульс.
• Импульс поступает на высокочастотный трансформатор и преобразовывается в высоковольтный импульс.
• Одновременно срабатывает клапан газа и выходит аргон из аргонно содержащей камеры.
• После короткого разряда тока, дуга зажигается в газовом облаке и начинается процесс сварки.
• Когда начинает работать сварочный ток с силой, превышающей пять ампер, то импульс затухает. Происходит процесс сварки с установленными на аппарате значениями. При потере контакта возникает следующий импульс для возрождения дуги.
• Когда сварка заканчивается, прибор завершает процесс.

При изготовлении аргоновой горелки своими руками, конструкция может быть упрощена и прибор становится полуавтоматом. В этом случае при случайном завершении процесса сварки надо вручную включать бесконтактный поджиг, нажимая кнопку «Пуск».

Сборка в бытовых условиях

Для сборки прибора аргонной сварки своими руками из инвертора чаще всего используют распространенную и несложную схему.

В этой схеме главным элементом является повышающий трансформатор. Именно он увеличивает величину стандартного напряжения до трёх тысяч вольт. Самым проблемным узлом при сборке этого устройства является разрядник, который вырабатывает сильную искру. Разрядник и катушка индуктивности обеспечивают главное — они генерируют затухающие высокочастотные импульсы, которые зажигают дугу и поддерживают равномерное горение. Катушка и разрядник совместно с блокировочным конденсатором образуют узел колебательного контура.

Самодельные аппараты тоже могут быть выполнены по двум различным схемам. Они могут быть импульсного или непрерывного действия. Приборы, использующие принцип непрерывного действия менее эффективны и в их конструкцию надо обязательно включать блок защиты от напряжения. Импульсные устройства считаются лучше, удобнее и производительнее.

Основной деталью узла управления является кнопка. Она выполняет две функции: включение разрядника и контролирование подачи защитного газа в область сварки. Первичными данными при самостоятельной сборке являются детальные ответы на следующие вопросы:

• Применение для алюминия или нержавейки.
• Вид электрического тока — переменный или постоянный.
• Какое напряжение предусматривается.
• На какую мощность будет рассчитан прибор.
• Какая величина вторичного напряжения.

Сборка деталей производится на прямоугольной плате. Слева обычно располагается трансформатор высокой частоты, блок управления и предохранительный узел. В центральной части логично расположить разрядник с конденсатором колебательного контура и блокировочный конденсатор. Последний становится преградой для низкочастотного тока на пути к сварке. Место справа остается для дросселя.

Трансформатор выбирают исходя из потребностей по величине тока во вторичной обмотке. При этом катушку индуктивности лучше сделать сдвоенной. Тогда напряжение и величина тока оказываются более стабильными, а защита аппарата надежнее. Контуры подобны друг другу и состоят из:

• Конденсатора, запас которого по напряжению в первой части должен быть не менее 500В и 5–6 кВ для второй. Емкость первого конденсатора должна составлять не менее 0.3 мФ, а второго до 1 мФ.
• Варистора с напряжением во вторичной обмотке около 90–100 В (для первого каскада) и до 140–150 В во второй линии.
• Катушки индуктивности. Обе катушки имеют ферритовый стержень с намотанной на него медной проволокой сечением около 20 миллиметров квадратных с зазором не менее 0.8 миллиметров. В первом каскаде количество витков от семи, а во втором — меньше. Катушка второго каскада является фильтром и защитой от колебаний тока. Ток различной амплитуды может привести к нестабильному горению.

Для разрядника находят плату с ребрами теплоотвода. Эта плата охлаждает при срабатывании разряда. Электроды из вольфрама иногда заменяют на обычные. Главное, чтобы их диаметр составлял не менее двух миллиметров. Кончики электродов должны быть строго параллельны. При помощи специального винта делают возможной регулировку расстояния между электродами.

Чтобы получить максимальную стабильность, ко второй обмотке второго каскада подключают катушку от любого электрошокера. Для этого в схему устройства приходится подключать аккумулятор напряжением в шесть вольт. Он обеспечивает питание этой катушки.

Наличие аккумулятора не дает забыть, что время от времени всё устройство нужно осматривать и проводить регламентные работы. Первый каскад подключается к инвертору, а второй предназначен для сварочной горелки и заготовки, которую надо сварить. Корпус прибора должен иметь вентиляционные отверстия и быть влагозащищенным.

Правила эксплуатации

Применение осцилляторов несложно, но требует выполнения ряда правил. Тогда работа с прибором становится безопасной, удобной и продуктивной. Правила использования следующие:

• Применение этих устройств разрешено как в помещениях, так и на воздухе.
• В случае обильного снегопада или дождя лучше воздержаться от включения прибора при работе на улице.
• Температурный режим окружающей среды должен быть от -10 до +40 градусов по Цельсию.
• Влажность воздуха не должна быть больше 98%.
• Крайне не рекомендуются работать со сварочным аппаратом в помещениях где сильно накопилась пыль или едкие газы способные повредить металл или изоляцию.
• Обязательно перед включением нужно убедиться в наличии заземления.
• Защитный кожух прибора можно снимать только в выключенном состоянии. Во время сварки кожух должен быть надет.
• На рабочей поверхности разрядника не должно быть следов нагара или грязи. В случае загрязнения нужно вычистить кончики разрядника тонкой наждачной шкуркой.

При сборке осциллятора для инвертора своими руками необходимо также соблюдать правила поведения с электрическими устройствами. Необходимо строго соблюдать основные правила сборки электрических схем и использовать только те детали, которые обладают нужными характеристиками.