Сборка сварочного осциллятора своими руками по схеме

При работе с аппаратами электродуговой сварки возбуждение электрической дуги осуществляется соприкосновением электрода и заготовки. Не всегда зажечь дугу удается с первого касания.

Иногда для возбуждения дуги касание приходится заменять неоднократным постукиванием, чтобы пробить непроводящий слой окисла на поверхности заготовки.

Выполнение тонких сварочных работ с цветными металлами производится на малых токах, усугубляющих нестабильность зажигания дуги. Для решения проблем подобного рода используется так называемый осциллятор. Его используют при сварке в среде аргона, которая как раз и применяется к цветным металлам и сплавам.

Принцип работы

Осциллятор предназначен для бесконтактного розжига сварочной электрической дуги и поддержания ее стабильности в процессе дальнейшей работы. Прибор является дополнением к используемому аппарату электродуговой сварки, и может располагаться в одном корпусе с ним. Можно сделать осциллятор для сварки своими руками, и подключить его отдельно, улучая условия работы.

Основная идея применения осциллятора заключается в следующем. На электрод обычного сварочного аппарата поверх номинального напряжения сварки накладываются импульсы повышенного напряжения и частоты.

Амплитуда импульсов достигает 2019 – 2019 Вольт, частота – от 150 до 500 кГц. Эти высокочастотные импульсы имеют очень малую длительность, мощность сигнала составляет 200 – 300 Ватт.

Такая мощность импульсов слишком мала, чтобы они могли служить генератором сварочного тока, их роль заключается в кратковременном электрическом пробое воздушного промежутка.

Работает осциллятор следующим образом. Сварщик приближает кончик электрода к свариваемой заготовке на расстояние около 5 мм.

Нажимает кнопку, которая обычно располагается в удобном месте держателя электрода (или горелки, как называют держатель электрода в аргонодуговых аппаратах), запуская осциллятор.

Электрические импульсы высокой частоты напряжением несколько киловольт мгновенно ионизируют воздушный промежуток, который при этом пробивается тонким разрядом. Поскольку ионизированный воздух становится электропроводящим, по нему начинает протекать сварочный ток основного аппарата, то есть, загорается полноценная сварочная дуга.

Далее в процессе работы импульсы, генерируемые осциллятором, поддерживают горение основной сварочной дуги в моменты, когда возникают предпосылки для ее гашения.

Например, ошибочное движение руки сварщика, случайно увеличившее воздушный промежуток, не приводит к немедленному гашению дуги, и процесс может продолжаться.

Устройство

Таким образом, применение осциллятора для сварки позволяет повысить стабильность работы сварочного аппарата и качество выполняемой работы за счет обеспечения следующих возможностей:

  • дистанционный розжиг электрической дуги;
  • сохранение устойчивости дуги при случайном изменении величины воздушного зазора.

Основными элементами осциллятора являются: трансформатор, обеспечивающий повышение сетевого напряжения 220 Вольт до 3 – 6 кВ, колебательный контур, генерирующий колебания высокой частоты, а также искровой промежуток.

Очень часто осцилляторы используются совместно с аппаратами аргонодуговой сварки, поскольку именно такими аппаратами производятся работы с цветными металлами. В этом случае, включение прибора синхронизируется с клапаном, открывающим каналы подачи аргона.

Подключение

Схема подключения осциллятора к основному сварочному аппарату зависит от конструкции прибора. Прежде всего, осциллятор должен быть подключен к питанию 220 Вольт.

Подключение к сварочному аппарату может быть двух типов: параллельное и последовательное. На рисунке ниже представлены варианты подключения осциллятора, а также пример компоновки прибора, выполненного в виде отдельного блока.

При параллельном подключении, выводы осциллятора присоединяются к сварочному электроду и заготовке. При последовательном варианте, осциллятор включается в разрез кабеля, питающего сварочный электрод.

Можно найти большое количество схем и описаний этого полезного прибора, пользуясь которыми, его несложно сделать своими руками. Устройство не содержит дорогих и дефицитных деталей и доступно для исполнения человеку с начальными познаниями в электротехнике.

Применение

Основное применение данного прибора, как уже было сказано выше, относится к сварке цветных металлов, хотя и не ограничивается этой сферой. Описываемое устройство с успехом может применяться в сочетании со сварочными аппаратами любого типа.

Использование осциллятора с трансформатором для сварки переменным током, позволяет устранить недостатки этого вида сварки, порождающие нестабильное горение дуги.

Более того, в этом варианте становится возможным кроме штатных электродов, использовать при сварке электроды, предназначенные для работы с постоянным током.

Это расширяет технические возможности сварочных трансформаторов переменного тока и позволяет с их помощью выполнять сварочные соединения, по качеству не уступающие тем, которые выполнены сваркой на постоянном токе.

Использование осциллятора для работы с инвертором дает возможность производить сварочные работы с меньшими значениями токов, следовательно, работать с более тонкими и деликатными заготовками.

Осциллятор, предназначенный для сварки алюминия, часто сочетается с аппаратом аргонодуговой сварки. Алюминий является одним из самых «капризных» цветных металлов, не прощающих сварщику малейшей ошибки.

Он склонен к разбрызгиванию и быстрому сквозному прогару благодаря низкой температуре плавления. По этой причине, именно для работы с этим металлом актуально применение технологий, позволяющих работать малыми токами с высокой стабильностью сварочной дуги.

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.

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.

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.

Правила эксплуатации осцилляторов

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 2019 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.

Всем доброго времени суток. Я хочу варить вольфрамовыми электродами в среде аргона. Варить буду только чернуху. Покупать tig сварочный аппарат за большие деньги нет смысла так как это для хобби. С паяльником дружу и встает вопрос собрать самому. У меня есть сварочный трансформатор переменник, есть диоды на 200 ампер. И мне нужна схема осциллятора. Может кто собирал что то подобное? Есть еще инвернтор можно и на базе его собрать. Мне алюминий не варить и переменник не нужен.

1 год

Комментарии 33

Участвовать в обсуждениях могут только зарегистрированные пользователи.

Прикупил себе товарищ сварочный инвертор аргонно-дуговой сварки для разных металлов. В основном таких как нержавейка  и алюминий в среде газа аргон, но вот незадача такой тип сварки не подходит для сварки алюминия. Задал я вопрос на форуме, рекомендовали менять местами массу и держак, но при таком подключении вольфрамовый электрод просто сгорает. Рекомендовали варить переменным сварочником, якобы алюминий лучше варить переменным током, при таком токе шов получается качественный.  Было решено купить сварочник переменного тока, но для него нужен осциллятор. Вот и дал он мне такую задачку собрать для него осциллятор

Осциллятор это такой прибор, который нужен для бесконтактного розжига дуги. Дуга разжигается за счет высоковольтного напряжения между контактами, к примеру как в свече двигателя внутреннего сгорания искра пробивается на расстоянии. По такому же принципу работает осциллятор

В поисках хорошей схемы долго я скитался по просторам рунета, схемы все время чем то не нравились, но вот наткнулся на каком то форуме на схему от Евгения. Выкладываю схему в оригинале

Человек построил схему на базе принципиальной схемы обратнохода на UC3842-5 и трансформатора строчника телевизора. Мне эта идея очень понравилась, но к сожалению у меня нет этой микросхемы и я решил сделать схему на базе таймера NE555.

На базе NE555 можно собрать неплохой генератор прямоугольных импульсов, усилить его драйвером на транзисторах для управления полевым транзистором и гонять преобразующий трансформатор.
Разберу схему с начала. Питать осциллятор решил от отдельного блока питания 30В, после диодного моста напряжение примерно 45В. На Q1R2R5D6C2C3 собран источник опорного напряжения для питания генератора и драйвера. На R3R4R8D5C6C7 и таймере 555 собран генератор прямоугольных импульсов скважностью 60%, R6Q2Q5 драйвер для управления Q3. C1R1D3 RCD клампер для подавления выбросов с трансформатора.
После трансформатора высокое напряжение свыше 1000В поэтому установлен высоковольтный диод HVR-1×4, такой диод можно найти в микроволновке, он способен выдержать до 12кВ
. Между плюсом и минусом установлен разрядник из свечи с мопеда, после через конденсатор установлен развязывающий трансформатор, через который пропускается сам сварочный кабель. Второй трансформатор уже подает высоковольтное напряжение на держак и массу

В точке А схема осциллятора соединяется с датчиком тока, он необходим для работы осцилятора в нужный момент. То есть когда дуга не зажжена и ток не течет через кабель, осциллятор работает выдавая высоковольтное напряжение. Когда дуга зажигается, через датчик тока на трансформаторе проходит какой то ток,  с трансформатора на компаратор поступает напряжение, компаратор открывает транзистор C945 и работа осциллятора останавливается. Эта мера необходима, что бы осциллятор работал только для розжига и поддержания дуги когда она затухает, все остальное время осциллятор как бы в режиме ожидания

Датчик тока построен на повторителе из первого ОУ, для согласования напряжения с датчика и компаратора, и собственно самого компаратора, который сравнивает опорное напряжение с напряжением с датчика тока. В качестве датчика тока выступает обычный трансформатор 50ГЦ, как расчитать его описано в статье Расчет трансформатора тока

Со схемой немного определился и принялся за разводку платы, кусок текстолита взял 160*100мм

Скачать печатную плату
Прочитайте Получить пароль от архива

Разводя печатную плату стремился сделать ее как можно компактней, но добиться этого удалось только в управляющей части схемы, в высоковольтной части все компоненты разместил подальше друг от друга, что бы избежать пробоя ведь напряжения немалые

Пока печатка травилась в растворе медного купороса решил заняться трансформатором. Для расчета использовал программку Flyback 8.1, замерил размеры магнитопровода и ввел все в программку.
Задал напряжение питания 30В и частоту генератора 48кГц, напряжение на вторичке выставлял таким образом, что бы количество витков вторички равнялось примерно 700, по паспорту это количество витков внутри залитой эпоксидкой катушке
Нажав на кнопку рассчитать я получил точное количество витков первички и диаметр кабеля, а так же   зазор на магнитопроводе

На ферритовый магнитопровод намотал пару витков молярного скотча, поверх него намотал 23 витка проводом диаметром 0,63 и сверху намотал скотчем еще пару  слоев для изоляции
После намотки принялся за сборку платы. Собрал ИОН и генератор. Установил трансформатор Т1 и диод с разрядником, установлено все кроме RCD клампера. Клампер рассчитываю в той же программе. Задаю емкость конденсатора и рассчитываю диод и сопротивление резистора

Собрал все в кучу, прикрутил на радиатор через прокладки транзисторы, теперь можно и пробное включение сделать.

Включил через лампу на секунду другую. Лампа светится, но не в весь накал, искра стала пробиваться, значит генератор работает. Удалил лампу с цепи, сделал замеры на ИОН там 15В как и надо.

На генераторе есть импульсы, искра пробивается значит можно продолжать сборку и собирать датчик тока.
Установил второй трансформатор и временно установил последовательно два конденсатора 1600В 2,2нФ, так как не было подходящего. На второй трансформатор временно намотал витков для проверки работы схемы

Схема работает отлично, осциллятор работает. Осталось только доработать датчик тока, но так как товарищ еще не привез сварку, испытывать нечем. О его работе я расскажу в следующей статье, а пока устройство лежит ждет своего времени

Не хотите тратить время на сборку платы и настройку, закажите готовый модуль из Китая
для питания от переменного напряжения 220В модуль стоит 2019 рублей, ссылка вот 

Так же вы можете приобрести осциллятор с питанием от 24В стоимостью 2019 рублей, ссылка вот

Если вы серьезно заинтересованный этой темой, рекомендую прочитать последнюю статью по самодельному аргонодуговому аппарату для алюминия, так же можете прочитать про первый горький опыт Самодельная сварка аргоном. Переделка переменного сварочного аппарата

С ув. Эдуард