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认识逆变式弧焊整流器及其工作原理与优点

2018-07-15  忍冬花mu4...

逆变电弧焊电源:是一种新型源,世界首台实用型逆变式弧焊电源由瑞典于1977年推出。到80年代中期,这种焊接电源的设计制造技术已趋成熟,并在全世界范围内获得迅速发展和普及。短短20多年,逆变式弧焊整流器就经历了晶闸管(可控硅)→晶体管→场效应管(MOS-FET)→绝缘门极晶体管(IGBT)逆变四代发展。这种电源已应用于钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、焊条电弧焊以及等离子弧切割机等,特别在机械化、自动化焊机中占有很大的比重。

逆变电弧焊电源工作原理

逆变的含义是指从直流电变为交流电(特别是中频或高频交流电)的过程。逆变电源的基本原理框图如下图所示。

逆变电弧焊电源工作原理图

交流220V/380V经整流装置整流成高电压直流电,经过由高频电子开关组成的逆变功放组件,变为几千赫兹至几十千赫兹的中、高频交流电,这时电压还很高,必须通过中频变压器降,然后再整流成为直流低电压(几十伏)、大电流(几十安培到几百安培),供给焊接用。经过二次整流后的直流电,还可经第二次逆变,将直流电变为所需频率和波形的交流电,供给铝、镁及其合金的TIG焊和碱性焊条交流电弧焊。

变式弧焊电源的特点

一、与普通弧焊整流器相比,采用逆变技术的焊机由于增加了一块整流和逆变这两次变流环节,必然引起整机复杂度及成本的增高,但其优越性所带来的收益远大于成本的付出。

二、由于提高了变压器的工作频率,使得主变压器的体积大大降低,只为同样额定电流的整流式焊机的1/6~1/10,体积接近一只小手提箱,是整流焊机的1/6左右。因此逆变焊机不仅节约材料,而且轻便灵活,特别适合移动,适应性好。下表为弧焊整流器与逆变式弧焊整流器技术数据的对比。

弧焊镇流器与逆变式弧焊镇流器技术参数对比

三、逆变电源功率因数达0.95以上,总体效率可以达到85%~92%,比传统焊机(AX系列弧焊发电机50%,普通硅整流式67%左右,晶闸管式78%左右)平均节电25%~60%,空载时电耗只有30~50W,节能效果明显。

四、逆变电源为焊接工艺提供了最理想的电弧特性。由于全部采用电子控制,逆变电源能提供最好的电弧指向性、电弧稳定性和动、静特性。例如,由开始通电到设定电流值的时间约为0.2ms;而三相晶闸管焊接电源则需30ms。这意味着焊接电流的超速上升,实现名副其实的瞬间起弧。逆变弧焊整流器的输出特性曲线具有外拖的陡降恒流特性,如下图所示。

逆变弧焊镇流器的外特性曲线

具有外拖特性的曲线,使焊工容易操作。这是因为焊接时,若因某种原因电弧突然缩短,电弧电压降低到某一值时,曲线外拖,输出电流增大,加速熔滴过渡,电弧仍能稳定燃烧,不会发生焊条与焊件粘着现象。釆用电子控制的另一个优点是容易实现遥控和计算机控制,尤其适合作为机械化焊接、自动化及弧焊机器人配套使用。

五、飞溅小,焊接过程稳定;其各种特性均能大范围无级自动或手动调节,焊接适应性好;可一机多用,完成多种焊接和切割过程。

六、逆变电源普遍采用模块化设计,方便维修。如ZX7-315电源内的元器件按其发挥的功能被设计成若干个独立的安装单元,每个单元均可方便地拆换下来单独进行检修,因此整机维护、修理方便。

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