逆變焊機(jī)原理
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maitaibao 發(fā)布時(shí)間:2011-06-22 20:56:41
逆變與整流是兩個(gè)相反的概念,整流是把交流電變換為直流電的過程,而逆變則是把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程,采用逆變技術(shù)的弧焊電源稱為逆變焊機(jī)。逆變過程需要大功率電子開關(guān)器件,采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為開關(guān)器件的的逆變焊機(jī)稱為IGBT逆變焊機(jī)。 逆變焊割設(shè)備由逆變電源與外接設(shè)備組成。逆變電源是逆變焊割設(shè)備的主要設(shè)備,其工作過程為:
工頻交流-直流-高頻交流-變壓-直流
逆變焊割設(shè)備的工作過程,是將三相或單相 50Hz 工頻交流電整流、濾波后得到一個(gè)較平滑的直流電,由 IGBT或場(chǎng)效應(yīng)管組成的逆變電路將該直流電變?yōu)?5~100kHz 的交流電,經(jīng)中頻主變壓器降壓后,再次整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流(或再次逆變輸出所需頻率的交流電)。逆變焊割設(shè)備的控制電路由給定電路和驅(qū)動(dòng)電路等組成,通過對(duì)電壓、電流信號(hào)的回饋進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)整機(jī)循環(huán)控制,采用脈寬調(diào)制PWM 為核心的控制技術(shù),從而獲得快速脈寬調(diào)制的恒流特性和優(yōu)異的焊割工藝效果。
逆變焊機(jī)工作過程 將三相或單相工頻交流電整流,經(jīng)濾波后得到一個(gè)較平滑的直流電,由IGBT組成的逆變電路將該直流電變?yōu)閹资甂HZ的交流電,經(jīng)主變壓器降壓后,再經(jīng)整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流。
由于逆變工作頻率很高,所以主變壓器的鐵心截面積和線圈匝數(shù)大大減少,因此,逆變焊機(jī)可以在很大程度上節(jié)省金屬材料,減少外形尺寸及重量,大大減少電能損耗,更重要的是,逆變焊機(jī)能夠在微秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)對(duì)輸出電流進(jìn)行調(diào)整,所以就能實(shí)現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程,獲得滿意的焊接效果。
雖然電路是閉合的,可正是因?yàn)殡娐肥情]合的才使得在整個(gè)閉合電路和電流處處相等;但各處的電阻可是不一樣的,特別是在不固定接觸處的電阻最大,這個(gè)電阻在物理中叫接觸電阻。根據(jù)電流的熱效應(yīng)定律(也叫焦?fàn)?/span>定律),Q=I方Rt可知,電流相等,則電阻越大的部位發(fā)熱越高,電焊在焊接時(shí)焊條的觸頭也被接的金屬體的接觸處的接觸電阻最大,則在這個(gè)部位產(chǎn)生的電熱自然也就最多,焊條又是熔點(diǎn)較低的合金,自然的容易熔化了,熔化后的合金焊條芯沾合在被焊物體上后經(jīng)過冷卻,就把焊接對(duì)象粘合在一塊了。
由于逆變焊機(jī)是一典型的開關(guān)電源(輸出特性又有很大特點(diǎn)),輸出功率大,工作環(huán)境變化大,所以要求元器件質(zhì)量要好,這樣才能保證工作的穩(wěn)定型,壽命長(zhǎng)!
逆變焊割的優(yōu)點(diǎn)
?、袤w積小、重量輕,節(jié)約制造材料,攜帶、移動(dòng)方便。
弧焊逆變器的基本特點(diǎn)是工作頻率高,由此而帶來很多優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)?/span>變壓器,無論是原繞組還是副繞組,其電勢(shì)E與電流的頻率f、磁通密度B、鐵芯截面積S及繞組的匝數(shù)W有如下關(guān)系:
E=4.44fBSW
而繞組的端電壓U近似地等于E,即:
U≈E=4.44fBSW
當(dāng)U、B確定后,若提高f,則S減小,W減少,因此,變壓器的重量和體積就可以大大減小。
由于逆變焊割設(shè)備中的逆變頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工頻(是工頻的300~2000倍),因此,其變壓器的體積和重量會(huì)大大減小。同理,工作頻率大幅度提高,電抗器的體積和重量也會(huì)大幅度減小。
變壓器和電抗器體積、重量的大幅度減小,使逆變焊割設(shè)備本身的體積和重量大幅度減小,重量?jī)H為傳統(tǒng)焊機(jī)的 1/10~1/5,方便生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用,并能在焊割設(shè)備制造中大量節(jié)約金屬材料(主要為銅、硅鋼片、鋁等)的耗用。
②節(jié)能、高效
逆變焊割設(shè)備變壓器和電抗器的體積和重量大大減小,相應(yīng)的功率損耗(主要為鐵心磁損耗和導(dǎo)線耗能)也隨之大幅減小,其有效功率輸出可達(dá)到 82%~93%。而傳統(tǒng)焊割設(shè)備的有效功率輸出只有 40%~60%,嚴(yán)重浪費(fèi)電力資源。
?、蹌?dòng)特性好、控制靈活
逆變焊割設(shè)備采用電子驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體功率器件,可以在微秒級(jí)的時(shí)間范圍精確控制電流的大小,控制精度的提高大幅提升了焊割精度,可以滿足各種弧焊方法的需要。 傳統(tǒng)焊割設(shè)備的焊接電流只能通過手動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器的抽頭和鐵芯進(jìn)行粗略調(diào)整,導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性較差,無法對(duì)焊接過程進(jìn)行準(zhǔn)確控制,對(duì)焊縫成形、飛濺量的控制較差,難以滿足制造業(yè)焊接精細(xì)化要求。
?、茌敵鲭妷?、電流的穩(wěn)定性好
逆變焊割設(shè)備抗干擾能力強(qiáng),不易受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和溫度變化的影響。傳統(tǒng)焊割設(shè)備采用交流電源,由于電流和電壓方向頻繁改變,每秒鐘電弧要熄滅和重新引燃100~120次,電弧不能連續(xù)穩(wěn)定燃燒,使得工件加熱時(shí)間較長(zhǎng),降低了焊縫的的強(qiáng)度,難以滿足高質(zhì)量焊接的要求。 逆變焊割缺點(diǎn)
逆變焊割設(shè)備缺點(diǎn)主要為涉及的電子元器件較多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的調(diào)試、檢測(cè)、參數(shù)設(shè)定難度較大。
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