Многие, кто хоть раз в жизни пользовались сварочным оборудованием не укомплектованным системой принудительного поджига дуги, помнят «наслаждение» от необходимости стукать электродом по свариваемой детали, с большой вероятностью прилипания. Высоковольтный осциллятор, подключенный к вторичной (силовой) обмотке трансформатора выводит процесс сварки на новый уровень. Кто хоть раз попробует варить с осциллятором, уже не сможет отказаться от него в будущем.

 

 

ТРАНСФОРМАТОР

Трансформатор марки ТС180-2 (можно взять и другой, просто этот подошел идеально для простого и быстрого изготовления), обязательно с повышенным электромагнитным рассеянием (2х катушечный как раз таким и является, при намотке обмоток на разные катушки). Первичка на одной катушке, а вторичка на другой.

Первичка соответственно на 220 вольт, а вторичка на 1000 В.

При использовании данного трансформатора (ТС 180-2) первичку можно не мотать, а последовательно соединить несколько обмоток уже имеющихся на катушке этого трансформатора, а именно 3 самые большие обмотки (номиналы имеются на каркасе трансформатора, это 127В, 59,5В и 43,5В), итого получится в сумме 230 вольт – это и будет первичка. Соединять нужно конец одной обмотки с началом другой (обмотки там обозначены цифрами, меньший номинал это начало, больший — конец).

Со второй катушки сматывем всю обмотку (запоминаем в какую сторону она была намотана, в туже сторону будем мотать и наши 1000 вольт, хотя здесь направление намотки вторичной обмотки не имеет значения, но я всё-таки перестраховался). Ну а вторичку мотаем проводом в лаковой изоляции диаметром 0,2…0,25 мм, например марки ПЭТВ-2. Если брать диаметр провода больше, то надо задаться вопросом — уместится ли обмотка. При диаметре провода 0,25 мм, катушка заполняется примерно на 2/3 (с учётом слоя изоляции между каждым слоем обмотки). Моточные параметры трансформатора: количество витков на вольт – 3,3 витка на вольт. Итого для обмотки 1000 вольт необходимо намотать 3300 витков. Точность не обязательна, вполне допустимо намотать 1000 вольт +/-100 вольт, т.е. 3000…3600 витков. Если используете другой трансформатор (например ТС 160 или другой), то сматывая обмотку подсчитайте количество её витков. Поделив количество витков на её напряжение получим количество витков на вольт.

Каждый слой изолировать друг от друга. Я использовал канцелярскую липкую бумажную ленту, она хорошо держит провод и мотать последующий слой становится удобно. Можно воспользоваться и другими изоляторами, например лакоткань или обычная трансформаторная бумага. Важно чтобы первые слои высоковольтной обмотки не пересекались с последующими слоями. Это может произойти по краям катушки, когда витки скатываются между каркасом катушки и слоями обмоток. Поэтому липкая лента должна заходить на щёчки катушки – это не даст проводу провалиться в злополучную щель. Мотать не обязательно ровно виток к витку, мотайте “навалом”, пусть не совсем ровно, зато быстро и на мой взгляд даже лучше. Мотайте как будто это катушка с нитками, не забывая, изолировать каждый последующий слой от предыдущего и следите, чтобы крайние витки не скатились к предыдущим слоям.

Когда намотаем все 1000 вольт, то с наружи катушку можно обернуть толстой бумагой (та которую смотали при разборке этой катушке, на ней ещё номиналы обмоток написаны) – тогда на вид получится, будто трансформатор и вовсе не разбирали. Между половинками трансформаторного железа я проложил диэлектрические прокладки толщиной 1 мм из нескольких слоёв плотной бумаги (можно использовать текстолит). На мой взгляд это понизило токи в разряднике, но не обошлось и без побочных эффектов: ток холостого хода трансформатора увеличился и он стал больше греться, но не намного. В осцилляторе ОСМ-2М трансформатор Ш-образный и там нет этих прокладок. Трансформатор показанный на схеме №1 я тоже не разбирал, поэтому зазор – это моя причуда. Делать зазор или нет, решать вам. Мне показалось, что с ним разрядник деградирует меньше.

Трансформатор готов, откладываем его в сторону.

РАЗРЯДНИК

Далее разрядник – это 2 вольфрамовых электрода диаметром 3 мм (или более), с зазором около 0,2 мм между собой или меньше, но не менее 0 — хотя это не смертельно, по крайней мере не на долго. Электроды можно взять у сварщика (огарок от аргонно-дуговой сварки), можно также купить в магазине специализирующемся на сварочном оборудовании. Диаметр электродов 3 мм или более. Совсем тонкий тоже брать не желательно. Я брал Ф3мм. Торцы электродов ровные (не заострённые).

По версии “ВВ” если торцы разрядника выполнены в виде, скажем, двух встречных иголок, то ударного разряда не происходит. Происходит плавное стекание заряда. Энергия разряда на пробой слабая, рассредоточена во времени. Другое дело, если встречные поверхности электродов представляют собой полированные (обязательно) части сфер (т.е. нет заостренных пиковых поверхностей). Стекания не происходит, а происходит до определенного момента накопление энергии, а затем лавинообразный пробой. Энергия разряда в единицу времени гораздо выше. Скруглить и заполировать легко и просто, можно сделать на алмазном круге. Идею “ВВ” почерпнул из эффекта Юткина (ударный разряд в жидкости).

Разрядник можно выполнить так: берём 2 небольших радиатора (ну скажем каждый со спичечный коробок), но желательно по больше. Радиаторы во время холостого хода почти не греются, а при работе осциллятора ощутимо нагреваются. Я брал радиаторы по больше, см рис.). В радиаторах делаем отверстие диаметром с электрод и вставляем электрод туда, с боку делаем резьбовое отверстие для фиксации электрода в радиаторе. В каждом радиаторе также делаем по одному резьбовому отверстию (М4 например) для крепления подводимых к разряднику проводов. Радиаторы (с уже вставленными электродами) крепим друг относительно друга, так чтобы зазор между электродами был 0,2 мм +/-0,1 мм. Соблюдать идеальную соосность не обязательно, искра будет пробивать там, где зазор минимальный, но если зазор будет больше 0,3 мм, то искры не будет и надо будет отрегулировать межэлектродный зазор. Для справки: 3000 вольт пробивают 1 мм воздушного зазора (это примерно и взято из расчёта электрошоковых устройств).

Одна из возможных схем разрядника:

Радиаторы дюралевые. Был у меня 1 самодельный, я его пополам разрезал, отломал несколько зубьев и сделал площадку, чтобы было, куда прикрепить текстолитовую пластину (толщиной взял 8мм, но можно и поменьше – 6, 5 и даже 4 мм). Вольфрамовые электроды Ф3 стопорятся винтами М4 (между электродом и винтом я ещё алюминиевый пруток вставил).

Резьба винта для регулировки зазора выполнена двухступенчатой, М6 и М5. За счёт разности шагов (1мм и 0,8 мм соответственно) при вворачивании винта, радиаторы расходятся, и увеличивается зазор между электродами. Предел регулирования получился примерно 0…1,5 мм. Радиаторы закреплены на пластинке из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Стеклотекстолит является диэлектриком и способен изгибаться в нужных пределах. Длина винта 60 мм.

На нижнем рисунке условно показан разрядник в крайнем раздвинутом положении. При раздвигании радиаторов видно, что текстолитовые пластины тоже наклоняются, пытаясь перегнуть винт, что не совсем хорошо, но этим можно пренебречь, т.к. текстолитовые пластины немного подогнутся, + зазоры в резьбовом соединении выберутся. От этого крепление станет только жёстче, даже стопорить винт – гайкой, нет необходимости (хотя я после настройки зазора все-таки гаечку на винт навернул. На фото её видно).

Напомню, что зазор между электродами составляет примерно 0,2 +/- 0,1 мм.

За 1 оборот винта, расхождение составляет на разность шагов (1-0,8=0,2 мм). Расстояние от низа до электродов и от электродов до винта равны, поэтому расхождение электродов составит 0,2/2=0,1 мм. Но это не принципиально, т.к. мы всё равно зазор выставляем не на рассчитанное расстояние, а на стабильное искрообразование (т.е. опытным путём). Таким образом, есть возможность немного регулировать мощность разряда на выходе осциллятора.

 

 

КОНДЕНСАТОРЫ

Конденсаторы обязательно высокочастотные. Такие как МБГЧ, ФТ-3, К78-2. Номиналы на схеме. По схеме видно, что последний шунтирующий конденсатор на 1000 вольт, хотя на выходе осциллятора получается напряжение несколько киловольт. Несмотря на это, данный конденсатор отлично справляется со своей задачей, в УДГ-501 стоит вроде на 400 вольт.

Я делал из обычных (не частотных) конденсаторов — ПКГТ-П, но при работе они сильно нагревались и осциллятор переставал работать, пока не остынет. Поэтому брать всякую ерунду типа МБМ и т.п. нельзя.

Rонденсатора ёмкостью 0,033 мкФ хватает для работы с длиной сварочного кабеля до 6 м. Если уменьшить этот номинал, то разряд будет рассасываться в кабеле и поджига дуги не получиться. Был вариант с ёмкостью этого конденсатора 0,0025 мкФ. На холостом ходу искру давал, а при подключении сварочных кабелей, разряд куда-то девался. Он то проскакивал, то исчезал.

 

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

Далее ферритовое кольцо К100х60х30 2000 НМ. Можно взять несколько колец потоньше и сложить их вместе для получения примерно такого же сечения.

Габариты кольца:

Наружный диаметр 100 мм

Внутренний диаметр 60 мм.

Ширина 15 мм – два сложенных вместе дают в сумме 30 мм.

На такое кольцо хорошо наматывается вторичная обмотка, которая будет выполнена толстым проводом. На меньший диаметр намотать будет сложнее. Кольцо обернуть чем нибудь по всей длине, например тканевой лентой (киперная лента) или лакотканью. Я обернул капроновой ленточкой. Для большей надёжности можно и лаком залить – я не стал, т.к. лака под рукой не было. Толщина феррита особой роли не играет. Можно взять поменьше и по тоньше. Участники форума конструировали на ферритах от строчных трансформаторов – два строчника сложенных вместе. Применение строчных трансформаторов также видел в промышленном осцилляторе УДГ-501. В нём стояло аж 8 строчников.

Моточные данные:

Сначала мотаем вторичку (6…8 витков) многожильным проводом в резиновой изоляции, сечением таким, по которому будет хорошо проходить ток от вашей сварки. На данное кольцо можно без проблем намотать проводом сечением 35 мм 2 (и даже наматывали 50 мм 2 в резиновой изоляции) – этого хватит, чтобы использовать его в паре с любыми установками. Напомню, что для использования этого устройства в паре с аргонодуговой сваркой достаточно провода сечением 16 мм 2 , т.к. ток там чаще всего не превышает 100…150 ампер. Но при сварке алюминия толщиной 30 мм, выходили на ток в 250 А, тут-то пластиковая изоляция провода, сечением 16 квадратов потекла, пришлось перемотать вторичку проводом в резиновой изоляции, сечением 50 квадратов. Перед намоткой, определитесь, совместно с каким устройством будет работать эта приставка. Я намотал проводом 25 мм 2 . Витки стягиваем пластмассовыми хомутиками (кабельный бандаж/кабельная стяжка) для фиксации провода на кольце. Достаточно через виток.

Первичка – 1 виток (получается эдакая петелька) многожильным проводом сечением 0,75 мм 2 , в пластиковой или резиновой изоляции. Этот провод ещё желательно поместить в пластиковую или резиновую трубочку (кембрик) для лучшей токоизоляции. Виток должен быть свободным (не в обтяжку) это хорошо скажется на мягкости дуги. Направление первичной и вторичной обмотки не имеет значения, но я опять таки на всякий случай наматывал в одном направлении.

 

RC- ЦЕПОЧКА (ШУНТ)

Резистор на 22 Ома. Можно и несколько резисторов соединить с другими номиналами, так, чтобы в итоге получилось желаемое сопротивление. Мощность брать помощнее (ватт на 25), т.к. это основная деталь, отвечающая за то, будет ли сожжён ваш сварочный аппарат высоковольтными, высокочастотными импульсами, которые в отсутствие этого шунта пойдут через силовой транс. Резистор сильно греется.

Шунт состоит из резистора и конденсатора. Очень качественно запаяйте это соединение, если не хотите потом расплачиваться за спаленный дорогостоящий сварочный аппарат.

Важно: не перепутать концы, куда подключается шунт. Внимательно смотрите схему.

Я первый запуск делал с не правильно подключенным шунтом и спалил силовой мостик сварочника. Разряд виднелся и в самом силовом трансе и даже в водном автомате. К счастью транс не пострадал и после замены диодов он снова пошёл в бой.

Резистор нужен для ускорения затухания колебаний, вызванных работой осциллятора. Т.к. этот резистор сильно греется, то в последствии переделки я выкинул его и оставил только один конденсатор. Ёмкость конденсатора рекомендуется в пределах 0,5…10мкФ. У меня конденсатор 0,25 мкФ прекрасно работает. Для простоты этот шунт в виде конденсатора или конденсатора с резистором, можно закрепить на самом сварочном трансформаторе, тогда не придётся тянуть дополнительного провода от осциллятора.

Я испытывал работу шунта, подключив осциллятор к трансформатору 63 вата с выходным диодным мостиком на 100 Вольт. Мостик не пробило. Значит всё ОК.

 

СВАРОЧНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

В качестве силового блока можно использовать обычный сварочный трансформатор, промышленные аппараты, сварочные выпрямители (с диодным мостом), даже аппараты с жёсткой характеристикой (дугу зажгёт осциллятор). С инверторными сварочными не пробовал, и вам не советую, в случае неудачи, их починить будет сложнее.

 

МОНТАЖ

Провода подходящие к повышающему трансу достаточно сечением 0,35-0,5 мм 2 .

Провод от шунта к клеммам сварочного трансформатора желательно 2,5 мм 2 – чтобы не порвался.

Остальные провода, соединяемые конденсаторы и разрядник 1 мм 2 .

 

ПОДКЛЮЧЕНИЕ

От сварочного трансформатора идут 2 провода (один на землю, другой на держак).

Тот, что на держак цепляем на вход осциллятора, а сам держак цепляем на выход осциллятора. Вход и выход – это вторичная обмотка на ферритовом кольце (кто из них вход, а кто выход определяется подключением шунта, смотри схему). Второй конец от транса так и идёт на землю, но к нему ещё цепляем провод от шунта осциллятора.

Конструктивно осциллятор выглядит в виде коробки с габаритами 330х250х150 мм. Сзади клемма (болт М8) для силового кабеля и клемма поменьше (болт М5) от шунта, провод которой идёт на другой конец сварочного трансформатора. Спереди тумблер включения осциллятора и клемма (болт М8) от которой идёт провод на держак.

 

ВКЛЮЧЕНИЕ

Подаём питание 220 вольт на трансформатор (ТС180-2), между электродами разрядника начинает искриться, сопровождающееся соответствующим приятным жужжанием. При подносе сварочной горелки к детали в среде аргона, на расстоянии примерно 15 мм пробивается дуга (хотите меньше – уменьшите зазор в разряднике или уменьшите количество витков на ферритовом кольце). Как показала практика это вполне нормально (т.е. было бы достаточно и 10 мм, но и 15 мм не мешает). Если при включении, разряда в разряднике нет, то отрегулируйте в нём зазор. Осциллятор можно испытать и в холостую, для этого просто поднесите друг к другу оба конца вторичной обмотки намотанной на ферритовое кольцо. На расстоянии около 2-4 мм должен произойти пробой воздушного зазора. Напомню: здесь имеем воздух, а не аргон, и силовое напряжение от сварочника здесь тоже отсутствует (оно тоже играет свою роль).

 

МОДЕРНИЗАЦИЯ

Трансформатор можно взять и меньшей мощности. Осциллятор по схеме №2 в холостом режиме при отсутствии диэлектрических прокладок в трансформаторе потребляет ток 0,66 А, при вставленных прокладках S =1мм, потребляемый из сети ток составил 1,8 А. Если будете экспериментировать с этим зазором то имейте ввиду, что при увеличении зазора увеличивается ток холостого хода и тем больше греется трансформатор. При зазоре в 2мм, потребляемый ток составил 2,74 А и трансформатор значительно грелся. Конденсатор 0,5 мкФ не является обязательным для работы осциллятора, но он предохраняет трансформатор от КЗ при случайном закорачивании разрядника при настройке. Уменьшать конденсатор 0,033 мкФ можно, но не значительно, т.к. в этом случае мощность заряда уменьшится и он затухнет в сварочном кабеле. А его увеличение приведёт к повышению мощности разряда, что отрицательно скажется на долговечности разрядника. Разрядники есть и промышленного изготовления, но они скорее всего не выдержат долговременное включение и выгорят.

Осциллятор можно включать через кнопку, установленную на горелке.

 

Целиком аппарат весит чуть меньше 8 кг. Он хоть и громоздкий, зато надёжен и универсален.

Теорию о данном аппарате можно прочитать в книге “Трансформаторы для электродуговой сварки” М.И.ЗАКС — Стр 71.

Вот фотографии осциллятора — это старые фотографии и на них конденсаторы марки ПКГТ-П, которые себя не оправдали и были заменены на МБГЧ и К78-2.

 

В боковине, в центре воздушных отверстий видно большое отверстие, это для регулировки зазора в разряднике. Но пользоваться им не пришлось. Настроил, собрал и больше не регулировал. Если и делать что-то подобное, то как в военной разработке аргоновой сварки – ТИР-315, там ручка регулировки разрядника вынесена на панель управления. Таким образом можно в процессе работы регулировать мощность поджигающей дуги.

Схема и фотография осциллятора собранная IgMi .