逆变直流电焊机的工作原理Word格式.docx
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逆变电源的特点:
弧焊逆变器的基本特点是工作频率高,由此而带来很多优点。
因为变压器无论是原绕组还是副绕组,其电势E与电流的频率f、磁通密度B、铁芯截面积S及绕组的匝数W有如下关系:
E=4.44fBSW
而绕组的端电压U近似地等于E,即:
U≈E=4.44fBSW
当U、B确定后,若提高f,则S减小,W减少,因此,变压器的重量和体积就可以大大减小。
就能使整机的重量和体积显著减小。
还有,频率的提高及其他因素而带来了许多优点,与传统弧焊电源比较,其主要特点如下:
1.体积小、重量轻,节省材料,携带、移动方便。
2.高效节能,效率可达到80%~90%,比传统焊机节电1/3以上。
3.动特性好,引弧容易,电弧稳定,焊缝成形美观,飞溅小。
4.适合于与机器人结合,组成自动焊接生产系统。
5.可一机多用,完成多种焊接和切割过程。
电焊机之IGBT系列焊机工作原理
一、功率开关管的比较
常用的功率开关有晶闸管、IGBT、场效应管等。
其中,晶闸管(可控硅)的开关频率最低约1000次/秒左右,一般不适用于高频工作的开关电路。
1、效应管的特点:
场效应管的突出优点在于其极高的开关频率,其每秒钟可开关50万次以上,耐压一般在500V以上,耐温150℃(管芯),而且导通电阻,管子损耗低,是理想的开关器件,尤其适合在高频电路中作开关器件使用。
但是场效应管的工作电流较小,高的约20A,低的一般在9A左右,限制了电路中的最大电流,而且由于场效应管的封装形式,使得其引脚的爬电距离(导电体到另一导电体间的表面距离)较小,在环境高压下容易被击穿,使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。
2、IGBT的特点:
IGBT即双极型绝缘效应管,符号及等效电路图见图11.1,其开关频率在20KHz~30KHz之间。
但它可以通过大电流(100A以上),而且由于外封装引脚间距大,爬电距离大,能抵御环境高压的影响,安全可靠。
一、场效应管逆变焊机的特点
由于场效应管的突出优点,用场效应管作逆变器的开关器件时,可以把开关频率设计得很高,以提高转换效率和节省成本(使用高频率变压器以减小焊机的体积,使焊机向小型化,微型化方便使用。
(高频变压器与低频变压器的比较见第三章《逆变弧焊电源整机方框图》。
但无论弧焊机还是切割机,它们的工作电流都很大。
使用一个场效应管满足不了焊机对电流的需求,一般采用多只并联的形式来提高焊机电源的输出电流。
这样既增加了成本,又降低了电路的稳定性和可靠性。
二、IGBT焊机的特点
IGBT焊机指的是使用IGBT作为逆变器开关器件的弧焊机。
由于IGBT的开关频率较低,电流大,焊机使用的主变压器、滤波、储能电容、电抗器等电子器件都较场效应管焊机有很大不同,不但体积增大,各类技术参数也改变了。
三、IGBT焊机工作原理:
半桥逆变电路工作原理如图11.2。
工作原理:
①tl时间:
开关K1导通,K2截止,电流方向如图中①,电源给主变T供电,并给电容C2充电。
②t2时间:
开关K1、K2都截止,负截无电流通过(死区)。
③t3时间:
开关K1截止,K2导通,电容C2向负载放电。
④t4时间:
开关K1、K2均截止,又形成死区。
如此反复在负载上就得到了如图11.3的电流,实现了逆变的目的。
2、IGBT焊机的工作原理
①
电源供给:
和场效应管作逆变开关的焊机一样,焊机电源由市电供给,经整流、滤波后供给逆变器。
②
逆变:
由于IGBT的工作电流大,可采用半桥逆变的形式,以IGBT作为开关,其开通与关闭由驱动信号控制。
③
驱动信号的产生:
驱动信号仍然采用处理脉宽调制器输出信号的形式。
使得两路驱动信号的相位错开(有死区),以防止两个开关管同时导通而产生过大电流损坏开关管。
驱动信号的中点同样下沉一定幅度,以防干扰使开关管误导通。
④
保护电路:
IGBT焊机也设置了过流、过压、过热保护等,有些机型也有截流,以保证焊机及人身安全,其工作原理与场效应管焊机相似。
逆变与整流是两个相反的概念,整流是把交流电变换为直流电的过程,而逆变则使把直流电改变为交流电的过程,采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。
逆变过程需要大功率电子开关器件,采用绝缘栅双极晶体管IGBT作为开关器件的逆变焊机成为IGBT逆变焊机。
逆变焊机的工作过程如下:
将三相或单相工频交流电整流,经滤波后得到一个较平滑的直流电,由IGBT组成的逆变电路将该直流电变为几十KHz的交流电,经主变压器降压后,再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。
逆变电焊机优点:
由于逆变工作频率很高,所以主变压器的铁心截面积和线圈匝数大大减少,因此,逆变焊机可以在很大程度上节省金属材料,减少外形尺寸及重量,大大减少电能损耗,更重要的是,逆变焊机能够在微秒级的时间内对输出电流进行调整,所以就能实现焊接过程所要求的理想控制过程,获得满意的焊接效果。
日朗逆变直流电焊机
本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频(20KC)处理后,由中频变压器降压,再经整流输出可供焊接所需的电源,通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理,实现整机闭环控制,采用脉宽调制PWM为核心的控制技术,从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
主电路电气原理图
主控制板电器原理图:
逆变触发电路图:
脉冲及时序板原理图:
ZX7-500S逆变直流弧焊机工作原理
[日期:
2011-12-20]作者:
杨华
ZX7-500S采用ICBT功率模块器件,及先进的电子电路,比传统焊机节电1/3以上,是一种新型的高效节能机电一体化产品。
具有动态响应快,焊接电弧稳定,功率输出能力强,调节精确,效率高,空载损耗小,保护功能完善,可靠性更高等特点。
工作原理
见图所示。
三相电源经断路器K1供给三相桥式整流D6的输入端,整流输出600V直流电压,由限流电抗器Ll进行限流。
因为电容C5、C6的容量比较大,又因为电容两端的电压不能突变,因此在电源接通的瞬间,电容C5、C6中产生较大的冲击电流。
为了减小此冲击电流,串入电感L1(因为Ll两端的电流不能突变)。
另外,当直流脉冲电压从最大值减小到零时.Ll所产生的反电势通过续流二极管D5构成回路,以免对ICBT管构成威胁。
电容C22、C23是滤除电源高次谐波:
限流后经电容C5、Cl0滤波。
电阻Rl、R2是放电电阻,电容C8、C9是换向电容,由于C8、C9是串联容量又相等,所以在每个电容上充有300V的直流电压。
当Vl触发导通,电源+→V1→变压器初级线圈b端→a端(C8负极),B2线圈h+、a-。
当V2导通,电容C9的正端→变压器初级线圈b端→V2→C9负极,B2线圈a+、b-。
因此ICBT模块中的Vl、V2在主控板PCB3-7的控制下轮流导通(频率为20kHz).即高频变压器B2初级线圈就有交变电流通过。
这样.B2的次级线圈感应出电压经D1~D4整流、电抗滤波器L2及滤波板LB2组成的滤波电路,滤波后输出直流80V弧焊电压。
由于B2初级线圈在IGBT通断瞬间所产生的反峰电势,由C7、R4、C6、R3组成的阻容吸收保护电路,防止IGBT过电压击穿。
此外,过电压保护还由于压敏电阻RY1并在直流输出回路中,当电压高于所设定值时.RYI导通迫使断路器Kl断开;
过热保护是由热敏继电器J置于ICBT的散热片上,当温度高于75℃时J断开,由主控板PCB内部处理迫使振荡电路停振,使Bl/El、B2/E2无驱动信号输出。
控制电路是由主控板PCB组成,通过集成电路构成的逻辑控制电路对输出反馈电压P、F,和电流传感器Fl反馈的电流信号进行处理,实现整机闭环控制。
本机采用脉宽调制PWM为核心的控制技术,输出信号使得两路驱动信号的相位错开(设置死区),以防两个开关管同时导通而产生过大电流损坏开关管。
从而获得快速脉冲调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
2013年9月17日,本人亲见的一台直流逆变电焊机是:
220V,20-30A,输出空载60V,负载30A、21.2V—200A、28V。
电流连续可调。
重量8kg.
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- 直流 电焊机 工作 原理
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