конденсаторная сварка через HF дугу осциллятора

[savvey]

Приветствую, и всем хорошего времени суток!

в общем, имеется следующий замысел, создать конденсаторную сварку из батареи конденсаторов около 50 вольт, но которая разряжается не замыканием, а через высоковольтную, но маломощную дугу.

на рынке сейчас имеются аппараты аргонодуговой сварки имеющие режим так называемой "холодной сварки" (cold welding), что это и зачем можно посмотреть на видео ниже.


но для совсем мелких работ, такой аппарат избыточен по мощности и как правило не позволяет провести регулировку на совсем малых значениях тока.

https://www.jportal.ru/forum/forum62/topic5735/ ювелиры используют конденсаторную сварку с поднимающимся вольфрамовым электродом.

но в некоторых других применениях нужен короткий импульс тока без контакта с металлом.

например, оплавление и выравнивание дендритов и дефектов на гальваническом осажденном металле.

и тут мне попался один ролик на ютубе, где конденсатор разряжают через дугу осциллятора



и возникла идея собрать батарею кондеров на напряжение около 50 вольт, запасенную энергию которых можно довольно точно регулировать через контроль напряжения (можно через лабораторный блок питания, а можно через микроконтроллер)...

...а разряжать кондеры через дугу осциллятора, например, какую-нибудь плазменную зажигалку.

насколько мне известно, существует два типа включения осциллятора относительно рабочей цепи тока, последовательное и параллельное.

но вопрос только в том - как это сделать оптимально с точки зрения схемотехники и электроники к самой конденсаторной батарее.

допустим, если параллельно, нужно, ведь, ставить дроссель из толстого медного провода на феррите, чтобы ток высокой частоты не шел на батарею кондеров, так ведь?

почему параллельно?

потому что модули с высокочастотным током высокого напряжения можно купить, типа плазменных зажигалок и т.п.

проще чем такой источник параллельно батарее конденсаторов нельзя же ничего придумать, так ведь?

какие мысли?

Добавлено after 47 minutes 49 seconds:
в общем, как грамотно и лаконично организовать защиту от тока осциллятора конденсаторной батареи, для инициальных в схемотехнике и электронике?

например, защита инвертора что-то типа этого

[AntonSor]

Зачем вам там именно управляемый разрядник? Напряжения и токи у вас не такие и большие. Мощный полевик или тиристор (или IGBT) справятся.

[savvey]

в смысле управляемый?

мне нужно разряжать кондер через маленькую дугу.
именно кондер, в не трансформатор, потому что нужен очень быстрый разряд.

который успеет прогреть и расплавить лишь небольшой объем металла на поверхности, не подвергая лишнему прогреву током остальные части.

видел, как таким образом оплавляют даже скрутки проводов и приваривают ножки транзисторов, правда требуется аргон, иначе меди приходит карачун.

видел и приставки к аппаратам сварки, которые делают модификацию тока по времени и длительности, но все это получается сильно сложнее и дороже, чем взять просто батарею кондеров и прикрутить к ней плазменную зажигалку, на мой взгляд.

нужно, чтобы как только сформировался плазменный канал между вольфрамовым электродом и деталью (источник стартовой дуги - плазменная зажигалка, допустим) конденсаторы разрядились на эту деталь, через эту дугу.

то есть, в схеме нет лишнего ничего, как в русской водке и автомате калашникова, кроме сопротивления самой дуги и внутреннего сопротивления кондеров.

вопрос только в том, что вольтаж и частота дуги зажигания должны быть безопасными для кондеров.

посему и хотелось бы узнать мнение тех людей, кто с электроникой на ты, о том как это сделать.

например, по-моему, можно изолировать высокочастотный ток осциллятора от кондеров с помощью дросселя из большого кольца феррита и нескольких витков толстенного провода, чтобы индуктивное сопротивление его было достаточным для того, чтобы убрать высокочастотный ток после него,

но это создаст проблемы для скорости разряда, растянув прямоугольный импульс в синусовую волну,

наверное так.

плюс мощность магнитопровода должна быть достаточной, чтобы и не ушел в насыщение, и работал как индуктивное сопротивление.

а вообще, я тут чего-то могу не понимать потому что школьную физику подзабыл,

в ролике выше человек подключал кондер последовательно с осциллятором, может так лучше/надо?

вч ток будет проходить через них без вреда, или кондеры могут сдохнуть таки?

Добавлено after 2 hours 9 minutes 55 seconds:
вообще, как правильно разряжать заряженный конденсатор через "постороннюю" дугу?

китайцы продают аппараты для сварки аппараты типа ANDELI TIG-250MPL, где как раз используют схему разряда конденсатора через маломощную дугу осциллятора, на сколько я знаю там именно так.

какие тут нюансы относительно защиты кондеров от тока источника дуги, и как это можно реализовать попроще?

[savvey]

вот схема разряда конденсатора через дугу осциллятора, взятая с сайта
http://www.imajeenyus.com/electronics/2 ... ndex.shtml



русский перевод и оффлайн документы на яндекс диске

https://disk.yandex.ru/d/1KOAXKrwgGwNmg

Добавлено after 38 minutes 15 seconds:
вообще, как я понял из схемы, высоковольтный импульс проходит через низковольтный рабочий конденсатор, так ведь?

так как вторичка осцилляторного трансформатора последовательно подключена к 50-вольтовому кондеру (он же еще и электролитический, небось?)

если - да, почему тогда конденсатор выживает?

в чем соль там?

[AntonSor]

Конденсатор представляет собой малое сопротивление для высокочастотного тока. Чем выше частота, тем меньше емкостное сопротивление. К тому же, импульс короткий. Конденсатор не успевает зарядиться от этого импульса. Не переживайте, ничего с ним не случится. Но на всякий случай можете параллельно вашему оксидному конденсатору подключить керамический на 0,1 - 1 мкФ. Чтобы ВЧ ток шел через него.

[savvey]

хм-м... то есть, если сделать батарею на 100 тыс. микрофарад из 50-вольтовых банок, и подключить последовательно с источником тысяч 10-15 вольт (в виде вторичной обмотки) и частотой около мегагерца (или сотен килогерц), то конденсаторам ничего не будет, получается?

а там нет еще каких-то подводных камней касательно нюансов прохождения такого HF/HV тока через электролитический конденсатор?

лично меня смущает то, что амплитуда высокочастотного тока тысячи вольт (даже десятки тысяч, наверное), а рабочее напряжение конденсатора всего 50 жалких вольтиков, как так (?).

плюс, конденсаторы рабочие электролитические, имеют плюс и минус, а там переменка высокочастотная, чего-то мне это "ни-па-нят-на", видать, где-то прогулял физику...

еще, вот, подумал, а если взять простой пьезоэлемент для пробоя воздуха его искрой, он не пробьет сам конденсатор, если его параллельно включить, в смысле, искра пьезоэлемента, для бесконтактного разряда конденсатора - это бред или нет?

[AntonSor]

Подводных камней? Не будет.
Можете сколько угодно бить из пьезоэлемента от зажигалки по конденсатору. Ничего с конденсатором не будет.

[Дмитрий М]

Собственно сопротивление дуги достаточно велико, даже мощная ионизированная основная дуга имеет падение на ней 14..20 вольт при токе в 160..200 ампер. Поэтому конденсатор ничего не даст, особенно на маломощной дуге, которую предлагает ТС.
Много лет известна импульсная сварка, когда с помощью модулятора ток в дуге меняется по какому-то закону с тока дежурной дуги (10..30 ампер) на ток основной дуги в сотни ампер. Это позволяет получать например типа электрозаклёпок, то есть точечный провар листов.

[HochReiter]

Дмитрий М, ТС говорит не о маломощной дуге, а об искре, которая только пробъёт воздушный промежуток, больше от неё ничего не требуется. А дальше - конденсатор, трансформатор, инвертор - без разницы, что является источником тока.

[Дмитрий М]

Тогда (если об искре) что его осциллятор не устраивает? По любому есть минимальное напряжение, которое упадёт на дуге (искре). И оно десятки вольт... Это просто физика разряда в газах. И какого размера будет батарея конденсаторов высоковольтных для формирования разряда? Смысл то тут в чём? Промежуток высокоомный по любому, большого тока он там не получит.

[HochReiter]

Я не знаю, что его устраивает или не устраивает: у него ссылки на видео, а не на тексты, а видео я не смотрю: тратить время на выслушивание "Привет друзья, сегодня я расскажу и бла-бла-бла на полчаса" не хочется. Может, его устраивает, что бОльшая часть энергии будет выделяться в дуге, а не в железе. Кстати, в точечной сварке важен ещё и прижим свариваемых деталей друг к другу.

[savvey]

ювелиры используют разряд конденсатора для сварки без осциллятора.

там именно 50-вольтовые кондеры разряжаются особой формой тока в точно заданный момент времени, причем, исходным положением вольфрамовой иглы является касание, то есть это вариант поджига души касанием.

но это, разумеется, никакая не контактная сварка, а именно дуговая, причем 50 вольт конденсатора хватает за глаза (а обычным сварщикам TIG хватает и 14 вольт даже, в том смысле, что сопротивление дуги, оно как бы есть, но это не критичный фактор)

хитрый поджиг дуги касанием - это та боль в заднице, которые ювелиры вынуждены терпеть, потому что, во-первых, не должно быть загрязнения вольфрамом, он часто влипает у сварщиков, а во-вторых, дуга должна бить точно в то место, которое надо, тогда как осциллятор пробивает на самую близкую точку, отчего попасть в угол или в глубину - целая проблема.

однако для устранения гальванических дефектов, таких как дендритные выступы, такие предосторожности излишни.

дендрит - это выступ над кривизной плоскости, куда осциллятор пробьёт дугу с наивысшей вероятностью, что собственно и требуется, чтобы расплавить его, и конденсатор тут представляется лучшим выбором, так как можно послать строгое количество джоулей за минимальное время, не расплавив ничего лишнего.

возможно, этого можно достигнуть управляя током инвертора или трансформатора, но тогда все усложняется, нужны полупроводники, которые могут пропустить себя такой ток за минимальное время, нужна схема управления током с помощью микроконтроллера и т.д.

идея состоит в том, чтобы просто зарядить банку конденсатора до заданной величины и разрядить его через промежуток между вольфрамовым электродом и деталью, чтобы дешево и сердито,

и конечно, там будут проблемы с сопротивлением дуги (качество поверхности сварочной ванны зависит от расстояния между электродами, то есть от сопротивления дуги), но это проблема, полагаю, решаемая в большей степени, чем неожиданное расплавление детали обычным сварочным аппаратом.

[HochReiter]

Тут мне вспоминаются схемы стилоскопов - старинных примитивных спектроскопов для анализа состава сплавов. Там те же задачи - маломощная дуга или разряд конденсатора без касания образца электродом.

[Ivanoff-iv]

[uquote="savvey",url="/forum/viewtopic.php?p=4200501#p4200501"]например, по-моему, можно изолировать высокочастотный ток осциллятора от кондеров с помощью дросселя из большого кольца феррита и нескольких витков толстенного провода, чтобы индуктивное сопротивление его было достаточным для того, чтобы убрать высокочастотный ток после него,

но это создаст проблемы для скорости разряда, растянув прямоугольный импульс в синусовую волну,

наверное так.

плюс мощность магнитопровода должна быть достаточной, чтобы и не ушел в насыщение, и работал как индуктивное сопротивление.[/uquote]наоборот, дроссель при разрядетконденсатора должен уйтиив насыщение, превратившись в проводник....

[Динозавр]

savvey, Дроссель нужен не для защиты конденсаторов , а для того чтобы не закорачивать маломощный источник высокого напряжения. Дроссель не слишком большой
(меньше паразитная ёмкость), провода потоньше (ток импульсный).

[proton-87]

На воздухе (не в аргоне) никакие "50 вольт" не помогут. Даже в плазморезах 300В постоянки. Я пробовал соединять кипятильник - диодный мост - электролит_от_вспышки - дроссель - угольный стержень - дуга получается, если растянуть её сильно она холодная, если сводить электроды при горящей дуге - желтеет и начинает плавить металл. Но это опасно. То что вы хотите следует поискать либо среди последовательных осцилляторов для сварочника, либо на базе схем дежурной дуги для накачки лазеров. Там стоят сборки из высокочастотных силовых диодов для защиты электролитов. Схема их простая, а цена - неприятная.