Осциллятор

Для понимания того, что такое осциллятор, прежде всего, следует разобраться с тем, а зачем он вообще нужен и какую выполняет функцию при проведении рядовых сварочных работ. Ответить на все эти вопросы совсем несложно, если напомнить о том, что посредством этого устройства (другое его название – плазмотрон) удаётся повысить качество плазменной сварки. Другое его преимущество состоит в том, что этот агрегат может быть изготовлен в виде вспомогательного модуля.

Внешний вид

Помимо указанных достоинств, также необходимо отметить, что применение этих устройств позволяет стабилизировать режим горения дуги, что связано с особым методом преобразования получаемой от электросети энергии.

В связи с большой популярностью систем плазменной сварки повышенный интерес вызывает вопрос о том, можно ли изготовить осциллятор своими руками. Однако прежде желательно ознакомиться с принципом работы этого сварочного преобразователя, а также с особенностями его электрической схемы.

Характеристики и устройство (электронная схема)

Современные осцилляторы, работающие в паре с обычными трансформаторными аппаратами, позволяют получить заданные характеристики сварочного процесса путём одновременного повышения частоты и амплитуды напряжения.

При стандартных входных или сетевых показателях осциллятора для плазмореза  (питание 220 Вольт, 50 Гц) за счёт использования электронного преобразования на его выходе удаётся получить сигнал напряжением 2,5-3,0 киловольт и частотой 15-30 кГц. Продолжительность создаваемых аппаратом импульсов измеряется в десятках микросекунд. Мощность, развиваемая большинством известных моделей таких устройств, может иметь разброс от 250-ти до 350-ти Ватт.

Электрическая схема такого аппарата содержит следующие обязательные узлы и модули:

• Генератор синусоидального сигнала со специальным контуром, содержащим задающую ёмкость и катушку индуктивности;
• Специальный ограничивающий элемент – разрядник;
• Две дроссельные катушки, которые используются в качестве электрического фильтра, и подключаемый к ним трансформатор;
• Преобразователь высокой частоты.

Функциональная схема

Помимо перечисленных узлов и деталей, в состав этого изделия должны входить элементы, позволяющие обезопасить все рабочие операции со сварочным агрегатом. К ним следует отнести специальный защитный конденсатор, а также предохранительный элемент, отключающий цепь питания при пробое защитной ёмкости.

Принцип действия

Осциллятор для сварки, который применяется в паре с обычным аппаратом, работает в соответствии с рассмотренной выше схемой. Происходящие при этом процессы могут быть описаны следующим образом:

• Поступающее с повышающей обмотки трансформатора напряжение сначала подаётся на конденсатор, входящий в состав задающего колебательного контура, после чего начинается его зарядка;
• При достижении предельной для данной ёмкости величины заряда конденсатор разряжается через подключенный в параллель элемент, вызывая его пробой;
• В моменты формирования разряда контур оказывается закороченным, что является причиной появления в нём колебаний затухающей формы;
• На последнем этапе преобразования генерируемый ВЧ сигнал через последовательные элементы схемы подаётся на исполнительное устройство (для формирования сварочной дуги).

Известные типы осцилляторов

Подходящий для самостоятельного изготовления плазмотрон может иметь два различных исполнения, а именно:

• Устройства, работающие по принципу непрерывного действия;
• Аппараты, в которых применяется импульсный способ питания дуги.

Рассмотрим каждый из этих вариантов по отдельности.

Непрерывного действия

Посредством осцилляторов с непрерывной подачей сигнала к основному сварочному току примешиваются ВЧ гармоники (150-250 кГц) с амплитудой напряжения порядка 3 киловольта.

В устройствах этого типа дуга зажигается без особого труда, для этого даже не потребуется обязательного прикосновения электродом к самой обрабатываемой заготовке. Отметим также, что она в этом случае всегда горит устойчиво, несмотря на относительно малую амплитуду сварочного тока.

Кроме того, из-за инерционности процессов она надёжно маскируется основными токами агрегата.

Подключение осцилляторов этого типа в общую схему может осуществляться последовательно или параллельно. Самым простым и эффективным способом включения считается первый из этих вариантов, поскольку при его использовании нет необходимости в защите цепей от перенапряжений.

Способы подключения

С импульсной схемой питания

Такой тип питания в осцилляторах применяется обычно при подключении их к оборудованию, работающему с переменными токами. Он гарантирует быстрое зажигание дуги, а также эффективное её поддержание за счёт быстрой смены направления тока.

Приём бесконтактного зажигания удаётся реализовать в устройствах, работающих по принципу накопления заряда на конденсаторе, осуществляемого от отдельного источника.

В промежутки времени, отведенные для формирования импульсов повторного зажигания, конденсатор переключается в режим разряда, а образующийся при этом ток поступает непосредственно на дугу. Для синхронизации работы частей схемы в ней имеется специальный узел, обеспечивающий совпадение начала работы конденсатора с прохождением кривой разряда дуги через нулевое значение.

Порядок изготовления

Выбор схемы

Для того чтобы изготовить сварочный осциллятор своими руками, подойдёт самая простая и хорошо проверенная на практике электрическая схема. Её основу должен составлять повышающий трансформатор, способный увеличить подаваемое от сети напряжение до требуемого значения (минимум 3 киловольта). Особое внимание следует уделить изготовлению входящего в состав схемы разрядника, посредством которого формируется электрическая искра нужной мощности.

Электронная схема

Один из важнейших узлов осциллятора – его колебательный контур совместно с подключаемой к нему блокирующей ёмкостью и самодельным разрядником. Задача этого элемента схемы – обеспечить получение (генерацию) затухающих ВЧ импульсов, гарантирующих качественное зажигание дуги и её стабильность.

Детали

Для сборки устройства своими руками можно воспользоваться следующими готовыми узлами и деталями:

• Импульсным трансформатором от любого подходящего для схемы генератора строчной развёртки (можно взять изделие типа «ТС180-2», например);
• Тиратроном-индикатором типа «МТХ-90», выполняющим функцию разрядника и заодно обеспечивающим подсветку режима «Контроль фазировки»;
• Самостоятельно изготовленной катушкой индуктивности, состоящей из 15 витков изолированного провода сечением 2,5 кв. мм, аккуратно намотанного на ферритовом кольце подходящего размера.

Вид платы

При изготовлении осциллятора также необходимо учесть тот факт, что в процессе его работы разрядником могут создаваться значительные по амплитуде импульсные помехи. Для надёжной защиты от этих опасных воздействий плату с размещёнными на ней компонентами желательно поместить в наглухо запаянном металлическом корпусе, обеспечивающем их надёжное «экранирование».

При разработке самодельного сварочного приспособления также необходимо побеспокоиться об установке в схему особого элемента управления, выполненного в виде отдельной кнопки. С её помощью можно будет подключать разрядник к рабочей цепи и одновременно запускать механизм подачи инертного газа в зону сварки.

В заключение следует отметить, что собранный своими руками осциллятор позволит реализовать лишь те возможности, которые могут быть обеспечены входящими в его состав узлами. При необходимости сборки более «продвинутой» модели следует побеспокоиться о приобретении деталей и узлов соответствующего качества.

Видео