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.
Содержание
- Классификация осцилляторов
- Устройство сварочного осциллятора
- Принцип работы
- Самостоятельное изготовление осциллятора
- Вам также могут быть интересны статьи:
Классификация осцилляторов
Все подобные устройства подразделяются по техническим характеристикам и виду используемого питания.
К основным техническим характеристикам, по которым различаю осцилляторы, относятся:
- используемое первичное, то есть входное напряжение;
- величина вторичного напряжения (измеряется без нагрузки);
- потребляемая мощность;
- массогабаритные характеристики.
По типу используемого питания делятся на две категории:
- непрерывного действия (в них используется постоянный ток);
- с импульсным питанием (применяется переменный ток).
Первый тип устройств включается в цепь последовательно. Созданный им ток имеет частоту, в зависимости от конструкции, 250 кГц. Напряжение достигает 6000 вольт.
Устройство сварочного осциллятора
Принципиальная схема сварочного осциллятора и способ монтажа зависит от предполагаемой частоты его применения. Обычно рассматривают два способа подключения:
- Первый предполагает последовательное подключение. Он применяется при сварке алюминиевых деталей.
- Второй осуществляет параллельное подключение. Этот способ подключения применяются при проведении кратковременных сварочных работ. Его также используют при сварке нержавеющей стали.
Схема работы осциллятора
В стандартный состав сварочного осциллятора входят следующие электротехнические элементы:
- Стандартный искровой разрядник. Он исполняет роль генератора и формирует затухающие колебания. Конструктивно он представляет одноконтурный разрядник. В его состав входит параллельно соединённые, катушки зажигания (индуктивности) и конденсатор. Контакты выполнены в виде вольфрамовых электродов.
- Два дросселя. Для них также используются катушки индуктивности.
- Повышающий трансформатор большой мощности. С его помощью происходит преобразование стандартного напряжения электрической сети. Частота повышается до 250 кГц. Одновременно повышается напряжение до 6000 вольт.
- Трансформатор выходной цепи. Передаёт сформированное напряжение в выходные цепи сварочного аппарата.
- Элементы цепей управления. Они состоят из стабилизатора, элементов регулировки пускового момента, элементов, создающих контур обратной связи. В этот контур включают датчик тока, для оценки параметров.
- Элементы, обеспечивающие безопасность. Они представляют собой цепи предохранения для защиты схемы от перегрузки. Кроме этого он позволяет защитить самого сварщика от поражения электрическим током в процессе работы.
Принцип работы
Общая идея улучшения стабильности работы сварочного аппарата заключается в том, что на электрод кроме основного выходного напряжения подаётся высокое напряжение от сварочного осциллятора. Оно подаётся периодически. Это напоминает импульсы с внутренней амплитудной модуляцией. Величина этих импульсов достигает 6 киловольт. Частота внутренней модуляции колеблется в интервале от 150 кГц до 500 кГц.
Сформированные импульсы имеют небольшую длительность, следовательно, маленькую скважность. Это позволяет получить достаточную мощность. В среднем она может достигать 300 Ватт. Их задача обеспечить надёжный кратковременный электрический пробой между электродом и поверхностью детали.
В момент приближения электрода к поверхности свариваемой детали на расстояние приблизительно в 5мм происходит запуск осциллятора. Электрические импульсы производят ионизацию окружающего воздушного промежутка между электродом и деталью. Это приводит к мгновенному разряду.
Подключение осциллятора для инвертора
Процесс управления этим эффектом осуществляется с помощью специальной кнопки. Для удобства её располагают на держателе. Если сварочный осциллятор подключён к аппарату аргонодуговой сварки. Кнопку располагают на корпусе горелки.
Высокая ионизация повышает электропроводность воздуха. Через него мгновенно протекает основной ток формирования дуги от сварочного аппарата. Это приводит к поджигу и горению сварочной дуги. Созданные осциллятором импульсы непрерывно поддерживают горение электрической дуги. Даже если неожиданно возникают условия, которые могут привести к прекращению процесса сварки. Например, рука сварщика во время движения отклонилась от свариваемой детали. Это приведёт к увеличению расстояния воздушного промежутка между электродом и деталью. Дуга может потухнуть. Осциллятор своим вырабатываемым напряжением будет препятствовать этому негативному эффекту. Сформированный ток от осциллятора накладывается на ток сварочного аппарата и поддерживает процесс горения.
Самостоятельное изготовление осциллятора
Имея уже готовый сварочный аппарат, используя готовые детали, можно собрать осциллятор своими руками. Сборка подобного устройства возможна только при наличии элементарных знаний по физике, особенно раздела «электричество», умения читать простейшие схемы, начальными навыками паяния радиодеталей. На каждом из этапов: сборке, проверке, работе с собранным осциллятором предстоит иметь дело с очень высоким напряжением. Поэтому необходимо изучить и строго выполнять правила техники безопасности.
Все современные осцилляторы, как заводской сборки, так и самодельные, собраны по одной из двух схем. Первая работает по принципу так называемого непрерывного действия. Вторая является импульсной. Устройства, собранные по первой схеме, на практике считаются менее эффективными, в сравнении с импульсными агрегатами. Аппараты, собранные по второй схеме, считаются более эффективными. Эта схема позволяет обеспечивать более быстрое воспламенение дуги.
При выборе конкретной схемы следует ориентироваться на следующие исходные параметры:
- Назначение устройства. Следует определиться, для сварки какого вида металла предполагается его использовать (алюминий, нержавеющая сталь, и так далее).
- Величина напряжения и вид используемого тока. Какой источник тока будет применяться: постоянного или переменного тока, стандартное напряжение электрической сети или другие источники энергии.
- Допустимая электрическая мощность. Она зависит от мощности входных электрических цепей. Обычно такая мощность не превышает 250 Ватт. Повышение мощности существенно может увеличить цену как отдельных компонентов, так и всего устройства.
- Создаваемое вторичное напряжение (обычно не превышает 3 кВт).
Сварочный осциллятор своими руками
Прежде всего, необходимо выбрать схему осциллятора. Выбор будет зависеть от характеристик сварочного аппарата. Затем следует подобрать необходимые радиодетали. Особое внимание необходимо уделить изготовлению разрядника. Если опыта в электротехнике недостаточно, можно воспользоваться простой схемой.
Основным элементом в любой выбранной схеме является входной повышающий трансформатор. Основным критерием при его выборе служит условие, что он должен быть повышающим. Его основная задача преобразовывать напряжение 220 вольт в 3000 вольт. Такой трансформатор можно подобрать из перечня, который предлагает промышленность. Когда знания и опыт позволяют, его можно изготовить и самостоятельно.
Определённые, но вполне разрешимые, проблемы могут возникнуть при изготовлении разрядника. Именно он способствует образованию мощной электрической искры, является элементом колебательного контура. Кроме разрядника в состав этого контура входит катушка индуктивности и конденсатор. Он осуществляет блокировку низкочастотной составляющей, поэтому его называют блокировочный.
Основной задачей этих элементов является создание условий для генерирования высокочастотных импульсов. Они должны облегчить процесс зажигания сварочной дуги. Кроме этого удаётся поддерживать её стабильность.
Для его изготовления выбирают подходящую по размерам плату. Обязательными условиями при выборе являются размеры (на ней должны свободно разместиться все детали) и наличие у неё нескольких рёбер жёсткости для обеспечения надёжности всей конструкции. В качестве завершающих элементов разрядника выбирают вольфрамовые электроды. Если их найти не удаётся, можно воспользоваться сварочными электродами. Их диаметр должен быть более 2 мм. Концы электродов предварительно обрабатывают. При креплении необходимо обеспечить струю параллельность. Для этого целесообразно предусмотреть возможность регулировки зазора между ними. Обычно это делается с помощью специального регулировочного винта.
Для управления моментом подачи высокочастотных импульсов на ручке сварочного аппарата или газовой горелки монтируют кнопку. В качестве кнопки выбирают микровыключатель.
Большое значение имеет компоновка деталей на плате. От их взаимного расположения зависит работоспособность всего устройства.
Самым целесообразным считается следующий вариант расположения деталей. Высокочастотный трансформатор, предохранители и элементы управления расположены слева на плате. Такие элементы как разрядник, два конденсатора (блокировочный и колебательного контура) закрепляют в центе платы. Дроссель и катушки индуктивности располагают справа.
Катушку индуктивности собирают из двух катушек. Это позволяет повысить её надёжность. Таким образом, получается сдвоенный контур. Обе части такого контура должны иметь одинаковые электрические параметры (особенно величину индуктивности). В состав контура подключают два конденсатора. Первый конденсатор с допустимым напряжением на обкладках не менее 500 вольт (для первой части контура). Второй с напряжением более 4 киловольт. Ёмкости этих конденсаторов должны быть 0,3 мкФ и 1мкФ соответственно. Для защиты от скачков напряжения в схеме предусмотрены два варистора. Их напряжение срабатывания должно равняться 100 и 150 вольтам.
В состав контура включены две катушки индуктивности. Они представляют собой обмотанные проволокой ферритовые стержни. Проволока должна иметь диаметр сечения не более 20 мм. Первая обмотка состоит из 7 витков, а вторая из 6. Вторая обмотка исполняет роль фильтра. Она сглаживает возможные возрастания амплитуды электрического тока. Эти всплески могут привести к нестабильному горению дуги.
После завершения сборки и проверки, первый контакт осциллятора подключается к зажимам сварочного аппарата (инвертора) или сварочной горелке. Второй – к поверхности детали. Собранную плату осциллятора целесообразно поместить в корпус. Он должен быть надёжно защищён от внешних воздействий и обеспечивать хорошую вентиляцию электронных элементов, чтобы не нарушался температурный режим.
Кроме осциллятора можно самому изготовить плазморез. Для этого достаточно иметь заводской сварочный инвертор, плазменный резак, небольшой компрессор для формирования плазмы и набор шлангов и кабелей.
Самодельный осциллятор может применяться с аппаратами для сварки алюминия, нержавеющей стали, со сварочными инверторами аргонно-дуговой сварки.
Если правильно собрать такой осциллятор, он будет служить верой и правдой и решать поставленные задачи не хуже заводского.
Источник: