Осцилятори для інвертора

1. Класифікація осциляторів
2. Пристрій зварювального осцилятора
3. Принцип роботи
4. Самостійне виготовлення осцилятора

Якість зварювання кольорових металів, нержавіючої сталі та інших, важко зварюються, багато в чому залежить від стабільності параметрів зварювальної дуги. Для забезпечення цієї стабільності до стандартного зварювального апарата, в тому числі і инвертору, підключають паралельно додаткові електронні пристрої, які називаються осцилляторами. Осцилятори для інвертора призначений для безпосереднього збудження електричної дуги в зварювальному апараті і підтримки її стабільних параметрів під час всього процесу роботи. Одним з істотних переваг подібних пристроїв є можливість створення зварювальної дуги без безпосереднього контакту електрода з поверхнею деталей, що зварюються. Ця можливість реалізується за рахунок додавання двох струмів від різних джерел. На свій струм, що формується зварювальним апаратом, накладається струм, який формується в осцилляторе.

Осцилятори для інвертора

Це дозволяє отримати наступні переваги:

• створити умови дистанційного підпалу (тобто без безпосереднього контакту з поверхнею деталі);
• забезпечити необхідні параметри зварювання. Стабільність зварювальної дуги гарантує стійкість дуги навіть в разі мимовільного зміни відстані між кінцем електрода і поверхнею деталі;
• забезпечити надійність зварювання в несприятливих атмосферних умовах;
• застосування широкого асортименту електродів;

Такий тандем широко застосовується при ручному зварюванні, напівавтоматичного і автоматичної зварюванні. Зварювальні осцилятори застосовуються в промислових зварювальних апаратах (зварювальних лініях, зварювальних постів), і в зварювальних апаратах побутового призначення. Їх застосування допустимо в різних умовах зварювання, в тому числі і під час зварювання із застосуванням інертних газів.

Класифікація осциляторів

Всі подібні пристрої поділяються за технічними характеристиками і виду використовуваного харчування.

До основних технічних характеристик, за якими розрізняю осцилятори, відносяться:

• що використовується первинне, тобто вхідна напруга;
• величина вторинної напруги (вимірюється без навантаження);
• споживана потужність;
• масогабаритні характеристики.

За типом використовуваного харчування діляться на дві категорії:

• безперервної дії (в них використовується постійний струм);
• з імпульсним харчуванням (застосовується змінний струм).

Перший тип пристроїв включається в ланцюг послідовно. Створений ним ток має частоту, в залежності від конструкції, 250 кГц. Напруга досягає 6000 вольт.

Пристрій зварювального осцилятора

Принципова схема зварювального осцилятора і спосіб монтажу залежить від передбачуваної частоти його застосування. Зазвичай розглядають два способи підключення:

• Перший передбачає послідовне підключення. Він застосовується при зварюванні алюмінієвих деталей.
• Другий здійснює паралельне підключення. Цей спосіб підключення застосовуються при проведенні короткочасних зварювальних робіт. Його також використовують при зварюванні нержавіючої сталі.

Схема роботи осцилятора

У стандартний склад зварювального осцилятора входять наступні електротехнічні елементи:

• Стандартний іскровий розрядник. Він виконує роль генератора і формує затухаючі коливання. Конструктивно він являє одноконтурний розрядник. У його склад входить паралельно з'єднані, котушки запалювання (індуктивності) і конденсатор. Контакти виконані у вигляді вольфрамових електродів.
• Два дроселя. Для них також використовуються котушки індуктивності.
• Підвищуючий трансформатор великої потужності. З його допомогою відбувається перетворення стандартного напруги електричної мережі. Частота підвищується до 250 кГц. Одночасно підвищується напруга до 6000 вольт.
• Трансформатор вихідний ланцюга. Передає сформований напруга у вихідні ланцюга зварювального апарату.
• Елементи ланцюгів управління. Вони складаються з стабілізатора, елементів регулювання пускового моменту, елементів, що створюють контур зворотного зв'язку. В цей контур включають датчик струму, для оцінки параметрів.
• Елементи, що забезпечують безпеку. Вони являють собою ланцюги запобігання для захисту схеми від перевантаження. Крім цього він дозволяє захистити самого зварника від ураження електричним струмом в процесі роботи.

Принцип роботи

Загальна ідея поліпшення стабільності роботи зварювального апарату полягає в тому, що на електрод крім основного вихідної напруги подається висока напруга від зварювального осцилятора. Воно подається періодично. Це нагадує імпульси з внутрішньої амплітудної модуляцією. Величина цих імпульсів досягає 6 кіловольт. Частота внутрішньої модуляції коливається в інтервалі від 150 кГц до 500 кГц.

Сформовані імпульси мають невелику тривалість, отже, маленьку шпаруватість. Це дозволяє отримати достатню потужність. В середньому вона може досягати 300 Ватт. Їх завдання забезпечити надійний короткочасний електричний пробій між електродом і поверхнею деталі.

У момент наближення електрода до поверхні деталі, що зварюється на відстань приблизно в 5 мм відбувається запуск осцилятора. Електричні імпульси виробляють іонізацію навколишнього повітряного проміжку між електродом і деталлю. Це призводить до миттєвого розряду.

Підключення осцилятора для інвертора

Процес управління цим ефектом здійснюється за допомогою спеціальної кнопки. Для зручності її розташовують на утримувачі. Якщо зварювальний осцилятор підключений до апарату аргонодугового зварювання. Кнопку розташовують на корпусі пальника.

Висока іонізація підвищує електропровідність повітря. Через нього миттєво протікає основний струм формування дуги від зварювального апарату. Це призводить до підпалу та горіння зварювальної дуги. Створені осциллятором імпульси безперервно підтримують горіння електричної дуги. Навіть якщо несподівано виникають умови, які можуть привести до припинення процесу зварювання. Наприклад, рука зварника під час руху відхилилася від деталі, що зварюється. Це призведе до збільшення відстані повітряного проміжку між електродом і деталлю. Дуга може згаснути. Осцилятори своїм вироблюваним напругою буде перешкоджати цьому негативному ефекту. Сформований ток від осцилятора накладається на струм зварювального апарату і підтримує процес горіння.

Самостійне виготовлення осцилятора

Маючи вже готовий зварювальний апарат, використовуючи готові деталі, можна зібрати осцилятор своїми руками. Збірка подібного пристрою можлива тільки при наявності елементарних знань з фізики, особливо розділу «електрику», вміння читати найпростіші схеми, початковими навичками паяння радіодеталей. На кожному з етапів: складання, перевірки, роботі із зібраним осциллятором доведеться мати справу з дуже високою напругою. Тому необхідно вивчити і суворо виконувати правила техніки безпеки.

Всі сучасні осцилятори, як заводської збірки, так і саморобні, зібрані по одній з двох схем. Перша працює за принципом так званого безперервного дії. Друга є імпульсної. Пристрої, зібрані за першою схемою, на практиці вважаються менш ефективними, в порівнянні з імпульсними агрегатами. Апарати, зібрані за другою схемою, вважаються більш ефективними. Ця схема дозволяє забезпечувати більш швидке займання дуги.

При виборі конкретної схеми слід орієнтуватися на наступні вихідні параметри:

• Призначення пристрою. Слід визначитися, для зварювання якого виду металу передбачається його використовувати (алюміній, нержавіюча сталь, і так далі).
• Величина напруги і вид використовуваного струму. Яке джерело струму буде застосовуватися: постійного або змінного струму, стандартна напруга електричної мережі або інші джерела енергії.
• Допустима електрична потужність. Вона залежить від потужності вхідних електричних ланцюгів. Зазвичай така потужність не перевищує 250 Ватт. Підвищення потужності істотно може збільшити ціну як окремих компонентів, так і всього пристрою.
• Створюване вторинна напруга (зазвичай не перевищує 3 кВт).

Зварювальний осцилятор своїми руками

Перш за все, необхідно вибрати схему осцилятора. Вибір буде залежати від характеристик зварювального апарату. Потім слід підібрати необхідні радіодеталі. Особливу увагу необхідно приділити виготовленню розрядника. Якщо досвіду в електротехніці недостатньо, можна скористатися простою схемою.

Основним елементом в будь-якій обраній схемі є вхідний трансформатор, що підвищує. Основним критерієм при його виборі служить умова, що він повинен бути підвищує. Його основне завдання перетворювати напругу 220 вольт в 3000 вольт. Такий трансформатор можна підібрати з переліку, який пропонує промисловість. Коли знання і досвід дозволяють, його можна виготовити і самостійно.

Певні, але цілком вирішувані, проблеми можуть виникнути при виготовленні розрядника. Саме він сприяє утворенню потужної електричної іскри, є елементом коливального контуру. Крім розрядника до складу цього контуру входить котушка індуктивності і конденсатор. Він здійснює блокування низькочастотної складової, тому його називають блокувальний.

Основним завданням цих елементів є створення умов для генерування високочастотних імпульсів. Вони повинні полегшити процес запалювання зварювальної дуги. Крім цього вдається підтримувати її стабільність.

Для його виготовлення вибирають підходящу за розмірами плату. Обов'язковими умовами при виборі є розміри (на ній повинні вільно розміститися всі деталі) і наявність у неї декількох ребер жорсткості для забезпечення надійності всієї конструкції. Як завершальних елементів розрядника вибирають вольфрамові електроди. Якщо їх знайти не вдається, можна скористатися зварювальними електродами. Їх діаметр повинен бути більше 2 мм. Кінці електродів попередньо обробляють. При кріпленні необхідно забезпечити струмінь паралельність. Для цього доцільно передбачити можливість регулювання зазору між ними. Зазвичай це робиться за допомогою спеціального гвинта.

Для управління моментом подачі високочастотних імпульсів на ручці зварювального апарату або газового пальника монтують кнопку. Як кнопка вибирають мікровимикач.

Велике значення має компонування деталей на платі. Від їх взаємного розташування залежить працездатність всього пристрою.

Найбільш доцільним вважається наступний варіант розташування деталей. Високочастотний трансформатор, запобіжники і елементи управління розташовані зліва на платі. Такі елементи як розрядник, два конденсатора (блокувальний і коливального контуру) закріплюють в центі плати. Дросель і котушки індуктивності розташовують праворуч.

Котушку індуктивності збирають з двох котушок. Це дозволяє підвищити її надійність. Таким чином, виходить здвоєний контур. Обидві частини такого контуру повинні мати однакові електричні параметри (особливо величину індуктивності). До складу контуру підключають два конденсатора. Перший конденсатор з допустимою напругою на обкладинках не менше 500 вольт (для першої частини контуру). Другий з напругою понад 4 кіловольт. Ємності цих конденсаторів повинні бути 0,3 мкФ і 1мкФ відповідно. Для захисту від стрибків напруги в схемі передбачені два варістора. Їх напруга спрацювання повинен дорівнювати 100 і 150 вольт.

До складу контуру включені дві котушки індуктивності. Вони являють собою обмотані дротом ферритові стрижні. Дріт повинна мати діаметр перетину не більше 20 мм. Перша обмотка складається з 7 витків, а друга з 6. Друга обмотка виконує роль фільтра. Вона згладжує можливі зростання амплітуди електричного струму. Ці сплески можуть привести до нестабільного горіння дуги.

Після завершення збирання і перевірки, перший контакт осцилятора підключається до затискачів зварювального апарату (інвертора) або зварювальної пальнику. Другий - до поверхні деталі. Зібрану плату осцилятора доцільно помістити в корпус. Він повинен бути надійно захищений від зовнішніх впливів і забезпечувати хорошу вентиляцію електронних елементів, щоб не порушувався температурний режим.

Крім осцилятора можна самому виготовити плазморез. Для цього достатньо мати заводський зварювальний інвертор, плазмовий різак, невеликий компресор для формування плазми і набір шлангів і кабелів.

Саморобний осцилятор може застосовуватися з апаратами для зварювання алюмінію, нержавіючої сталі, зі зварювальними інверторами аргонно-дугового зварювання.

Якщо правильно зібрати такий осцилятор, він буде служити вірою і правдою і вирішувати поставлені завдання не гірше заводського.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.