认识逆变式弧焊整流器及其工作原理与优点

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。

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。

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。

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。