? ? ? 逆變電焊機主要是逆變器產(chǎn)生的逆變式弧焊電源,又稱弧焊逆變器,是一種新型的焊接電源。是將工頻(50Hz)交流電,先經(jīng)整流器整流和濾波變成直流,再通過大功率開關電子元件(晶閘管SCR、晶體管GTR、場效應管MOSFET或IGBT),逆變成幾kHz~幾十kHz的中頻交流電,同時經(jīng)變壓器降至適合于焊接的幾十V電壓,再次整流并經(jīng)電抗濾波輸出相當平穩(wěn)的直流焊接電流。
其變換順序可簡單地表示為:
工頻交流(經(jīng)整流濾波)→直流(經(jīng)逆變)→中頻交流(降壓、整流、濾波)→直流。
即為:AC→DC→AC→DC
因為逆變降壓后的交流電,由于其頻率高,則感抗大,在焊接回路中有功功率就會大大降低。所以需再次進行整流。這就是目前所常用的逆變電焊機的機制。
半橋逆變電路工作原理如圖11.2
工作原理:
①tl時間:開關K1導通,K2截止,電流方向如圖中①,電源給主變T供電,并給電容C2充電。
②t2時間:開關K1、K2都截止,負截無電流通過(死區(qū))。
③t3時間:開關K1截止,K2導通,電容C2向負載放電。
④t4時間:開關K1、K2均截止,又形成死區(qū)。如此反復在負載上就得到了如圖11.3的電流,實現(xiàn)了逆變的目的。
2、IGBT焊機的工作原理
①電源供給:
和場效應管作逆變開關的焊機一樣,焊機電源由市電供給,經(jīng)整流、濾波后供給逆變器。
②逆變:
由于IGBT的工作電流大,可采用半橋逆變的形式,以IGBT作為開關,其開通與關閉由驅(qū)動信號控制。
③驅(qū)動信號的產(chǎn)生:
驅(qū)動信號仍然采用處理脈寬調(diào)制器輸出信號的形式。使得兩路驅(qū)動信號的相位錯開(有死區(qū)),以防止兩個開關管同時導通而產(chǎn)生過大電流損壞開關管。驅(qū)動信號的中點同樣下沉一定幅度,以防干擾使開關管誤導通。
④保護電路:
IGBT焊機也設置了過流、過壓、過熱保護等,有些機型也有截流,以保證焊機及人身安全,其工作原理與場效應管焊機相似。
逆變與整流是兩個相反的概念,整流是把交流電變換為直流電的過程,而逆變則使把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程,采用逆變技術的弧焊電源稱為逆變焊機。逆變過程需要大功率電子開關器件,采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為開關器件的逆變焊機成為IGBT逆變焊機。
逆變焊機的工作過程如下:將三相或單相工頻交流電整流,經(jīng)濾波后得到一個較平滑的直流電,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。
逆變電焊機優(yōu)點: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,逆變焊機能夠在微妙級的時間內(nèi)對輸出電流進行調(diào)整,所以就能實現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程,獲得滿意的焊接效果。
逆變焊機電原理圖(220V焊機)
逆變焊機接線圖(380V焊機)
弧焊逆變器的基本特點是工作頻率高,由此而帶來很多優(yōu)點。
因為變壓器無論是原繞組還是副繞組,其電勢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有如下關系:
E=4.44fBSW
而繞組的端電壓U近似地等于E,即:
U≈E=4.44fBSW
當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。
就能使整機的重量和體積顯著減小。
還有頻率的提高及其他因素而帶來了許多優(yōu)點,
與傳統(tǒng)弧焊電源比較,
其主要特點如下:
1.體積小、重量輕,節(jié)省材料,攜帶、移動方便。
2.高效節(jié)能,效率可達到80%~90%,比傳統(tǒng)焊機節(jié)電1/3以上。
3.動特性好,引弧容易,電弧穩(wěn)定,焊縫成形美觀,飛濺小。
4.適合于與機器人結合,組成自動焊接生產(chǎn)系統(tǒng)。
5.可一機多用,完成多種焊接和切割過程。