焊機(jī)用電容器選型指引(內(nèi)部培訓(xùn)資料)

1、佛山市肯博電子有限公司Member of CABO HK Group CABO Electronic(FS)Ltd. 焊機(jī)用電容器選型指引1選型指引1.1溫度等級(jí)為了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)溫度與要求溫度一一對(duì)應(yīng)，把產(chǎn)品的使用溫度劃分為幾個(gè)等級(jí)。 A級(jí)：120以上 B級(jí)：105120 C級(jí)：95105 D級(jí)：8595 E級(jí)：85,70,55. 1.2設(shè)計(jì)基本原則1 在高溫下使用的產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮降額使用。2 溫度超過常規(guī)使用溫度時(shí)，材料上要考慮用新的材料（耐高溫材料）。3 在工藝上要注意定型效果，定型不要太緊，定型應(yīng)力要均勻。1.3產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)則1A級(jí)產(chǎn)品 用新型耐高溫材料（紙或其它耐高溫材料

2、）。2B級(jí)產(chǎn)品 用MPET材料，芯子結(jié)構(gòu)采用箔式結(jié)構(gòu)。3C級(jí)產(chǎn)品 選用MPET材料或復(fù)合介質(zhì)（MPET和MPP）。 熱定型不要太緊。 產(chǎn)品降額使用。4D級(jí)產(chǎn)品 選用的材料縱向收縮率不要太大。 選用MPP材料。材料的結(jié)晶度要高。產(chǎn)品散熱性能要好。 5E級(jí)產(chǎn)品 按常規(guī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件 附：電壓溫度參考曲線 2.應(yīng)用說明 2.1 舉例說明（案例1）： 采用金屬化薄膜電容進(jìn)行的全波段的的吸收和濾波 感應(yīng)加熱逆變電路的應(yīng)用方案2.1.1：引言感應(yīng)加熱電源廣泛應(yīng)用于金屬工件表面及局部淬火、退火、電機(jī)、閥門的釬焊、鎢鉬和銅鎢合金的燒結(jié)以及金、銀的熔煉等，隨著功率半導(dǎo)體IGBT快速發(fā)展， 感應(yīng)加熱電源得到快速發(fā)展

3、，感應(yīng)加熱電源工作環(huán)境比較惡劣，其負(fù)載決定了工作頻率變化巨大，從而使感應(yīng)加熱設(shè)備的輸出功率變化大，這樣在選取IGBT吸收保護(hù)電容和濾波電容尤為重要，現(xiàn)介紹采用金屬化薄膜電容進(jìn)行的全波段的的吸收和濾波的應(yīng)用方案。2.1.2: 感應(yīng)加熱電源的原理和典型電路圖感應(yīng)加熱電源原理為產(chǎn)生交變的電流，從而產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，在利用交變磁場(chǎng)來產(chǎn)生渦流達(dá)到加熱的效果。如圖1.1：圖1.1 感應(yīng)電流圖示主電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1.2所示：圖1.2 感應(yīng)加熱電源主結(jié)構(gòu)框圖采用金屬化薄膜電容進(jìn)行的全波段的的吸收和濾波的感應(yīng)加熱電源主電路圖，如圖1.3所示 感應(yīng)加熱電源的主電路圖1.32.1.3：薄膜電容在主電路圖的應(yīng)用,舉例說

4、明： A:30KW設(shè)備 C1：直流支撐電容（LL型1000uF /800VDC/）1只C2：中高頻諧波吸收（LS型50uF/800VDC/）2只C3：高頻諧波吸收（S型1uF/1200V）2只C4：開關(guān)管上的吸收（SO 0.02uF/1200VDC）2只C5：諧振電容（根據(jù)客戶負(fù)載決定其容量及耐壓值，一般可選取的規(guī)格為0.1uF1uF;4000VAC6000VAC） B:50KW設(shè)備 C1：直流支撐電容（LL型1000uF /800VDC/）1只C2：中高頻諧波吸收（LS型100uF/800VDC/）2只C3：高頻諧波吸收（S型1uF/1200V）2只C4：開關(guān)管上的吸收（SO 0.02uF/

5、1200VDC）2只C5：諧振電容（根據(jù)客戶負(fù)載決定其容量及耐壓值，一般可選取的規(guī)格為0.1uF1uF;4000VAC6000VAC）2.1.4：薄膜電容安裝位置（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）對(duì)諧波吸收的作用A:C1在電路中主要擔(dān)當(dāng)整流后的濾波和儲(chǔ)能，其與IGBT之間的導(dǎo)線距離盡量控制在3050CM，由于導(dǎo)線上電感的存在（3050nH）,高次諧波電流會(huì)迅速衰減.B:C2在電路上主要擔(dān)當(dāng)中高頻率諧波的吸收，其與IGBT之間的導(dǎo)線距離盡量控制在815CM，同時(shí)在電容上加并電阻（47K/5W）,以RC方式進(jìn)行吸收。C:C3在電路中主要擔(dān)當(dāng)高頻諧波吸收，它是直接安裝在IGBT模塊上的。D:C4主要是在一些硬開關(guān)控制電路

6、中采用，直接在單管上作尖峰吸收，一般跟電阻組成RC吸收。2.1.5：薄膜電容使用注意事項(xiàng)LL電容主要參考電容上的電壓波形，波形盡量要平順；溫升控制在15度以內(nèi)。LS/S/SO電容一起承擔(dān)全部的吸收作用，主要參考IGBT上母線接線端的的電壓波形，IGBT開通與關(guān)斷時(shí)震蕩的電壓控制在100V峰峰值，同時(shí)溫升控制在35度以內(nèi)。電容最高溫度控制在85度以內(nèi)。2.2 舉例說明（案例2）：電容器在逆變焊機(jī)電源中的案例分析（唐山松下，山東奧太）2.2.1了解逆變焊機(jī)簡單電氣圖逆變焊機(jī)是電子控制的弧焊電源中的一種新類型。因此它的組成、基本原理與通常的電子控制弧焊電源相比在本質(zhì)上是基本相同的，一般都采用閉環(huán)反饋

7、系統(tǒng)控制它的電氣性能，即控制它的外特性和動(dòng)特性。逆變焊機(jī)的基本組成框圖如圖所示。它的主要組成及其作用如下：變壓器和二次濾波直流濾波和電子功率開關(guān)系統(tǒng)焊接輸出供電系統(tǒng) 輔助電源電子控制系統(tǒng)檢測(cè)電路 高頻引弧電路 給定電路 逆變焊機(jī)的基本組成框圖（1）主電路： 由供電系統(tǒng)、電子功率系統(tǒng)和焊接電弧等組成。 工頻交流整流濾波逆變?yōu)橹懈哳l交流降壓二次整流濾波直流輸出。 逆 變 電 源 原 理 圖2.2.2了解客戶所生產(chǎn)焊機(jī)的型號(hào)和功率 以唐山松下和山東奧太主要生產(chǎn)直流逆變焊機(jī)和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)逆變焊機(jī)，埋弧焊機(jī)。功率主要集中在輸出電流在350A，500A，630A的焊機(jī)設(shè)備上。2.2.3針對(duì)焊機(jī)型號(hào)精準(zhǔn)

8、把握客戶所需電容器的型號(hào)和規(guī)格（以唐山松下和山東奧太為例）2.2.3.1. 輸入整流濾波電路的電容器選?。–ABO電子DC-LINK和LS電容）DC-LINK和-LS電容器主要應(yīng)用在電源交流輸入采用三相三線輸入方式，經(jīng)三相橋式整流器輸出脈動(dòng)直流，經(jīng)直流母線濾波供給后級(jí)功率變換電路。輸入整流電路如圖1所示。圖 1輸入濾波電容的選擇過程如下：取整流濾波后的直流電壓的最大脈動(dòng)值，按照下面步驟計(jì)算電容的容量：容量選取方法附表CABO的-LL和-LS電容有以下優(yōu)勢(shì) 承受高有效電流的能力，可達(dá)200mA/F。 承受高峰值電流能力，dv/dt達(dá)100V/s, 電感量小，充放電速度快。 耐壓高，能承受1.5于

9、額定電壓的過壓。 無極性，能長期承受反向脈沖電壓。 介質(zhì)損耗小 ，溫度特性好，能在120下長期工作。 體積小，長壽命，沒有酸污染。 可長時(shí)間存儲(chǔ)。2.2.3.2.IGBT吸收電路的電容器選?。–ABO電子H-S/SB/SC電容器選?。?.1 緩沖電路參數(shù)選擇: Circuit A單電容 Circuit B電容+電阻+二極管（RCD） Circuit C 電容+電阻+二極管（RCD） a. 電容的選取式中VSCP為電容充電峰值電壓 :Ls為母線寄生電感Io為工作電流b 電阻的選?。壕彌_電阻要求的機(jī)能是在IGBT下一次關(guān)斷動(dòng)作進(jìn)行前，將存貯在吸收電容器中的電荷放電，在IGBT進(jìn)行下一次關(guān)斷動(dòng)作前，

10、將存儲(chǔ)電荷的90%放電。緩沖電阻值如果設(shè)定過低，由于緩沖電路的電流震蕩，IGBT開通時(shí)的集電極電流峰值也增加，請(qǐng)?jiān)跐M足上式有范圍內(nèi)盡量設(shè)定為高值，緩沖電阻發(fā)生的損耗P（Rs）與電阻值無關(guān)，可以有下式求得 2.2.3.3.高頻引弧模塊(包括電容器選取)（CABO的CH81電容器） CH81主要應(yīng)用在焊機(jī)中埋弧焊機(jī)在逆變焊機(jī)原理圖我們可以看到焊機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候需要一個(gè)引弧電容，型號(hào)推薦CABO電子的CH81，在選取額定電壓是根據(jù)變壓過的電壓來選取，一般在5KV-15KV，容量選取主要根據(jù)E=1/2*C平方 中算出電容器容量的理論值。電容CH81 a 具有超高的耐壓值 b 具有超低的損耗值 c 高壓滅

11、弧效果好，能量損失少2.2.3.4.變壓所需要的耦合隔直電容器（CABO電子-C電容器）在逆變焊機(jī)電源原理圖我們可以看到二次變壓（降壓）輸出電壓需要需要一個(gè)耦合隔直（-C）用電容器。推薦CABO公司生產(chǎn)的-C型號(hào)電容器。容量1-100UF，額定電壓250V-1200VDC，特殊規(guī)格電容器可特殊定做-C容量選?。篊=1/f, C=1/（2 x P x R x f）額定電壓選?。焊鶕?jù)整流母線上的電壓，一般單相整流出來的電壓，-C選額定電壓為400VDC，三相整流出來的電壓，-C選額定電壓為800VDC2.2.4電容器使用說明和注意事項(xiàng)在確認(rèn)使用及安裝環(huán)境時(shí)，作為按產(chǎn)品樣本規(guī)格說明書上所規(guī)定的額定性

12、能范圍內(nèi)使用的電容器，應(yīng)當(dāng)避免在下述情況下使用（注意事項(xiàng)）： a) 表面溫升（T）（電容器正常工作，溫升T15 ） b)過流（工作電流不應(yīng)長期超過額定有效電流） c)過壓（工作電壓不應(yīng)長期超過額定電壓）在定購或索要樣品之前，請(qǐng)盡可能多地提供以下信息 1.額定工作電壓：DC，AC，工作有效電流。2.電容量及電容量允許偏差：F、G、J、K、M 3.最終產(chǎn)品種類：焊機(jī)設(shè)備，變頻器，逆變電源等等 4.用途或電路圖：直流回路，交流脈沖回路（S校正電路，行逆程電路，尖峰吸收回路），耦合隔直，諧振電路，電源跨線噪音抑制電路、高穩(wěn)定性電路等等 5.使用條件：脈沖峰值，頻率，波形，電流等等 6.使用溫度 7.外

13、形尺寸：電容器本體尺寸，引出線尺寸等等 8.形狀：包封形式（浸漬型、盒式等），引出線（直腳、 成型、編帶等等） 9.安全性：當(dāng)電容器短路或開路時(shí)對(duì)其他部件的影響，當(dāng)其它部件或電路工作異常時(shí)對(duì)電容器的影響2.2.5典型逆變焊機(jī)電容器配套方案焊機(jī)輸出電流濾波電容-LS(800V)吸收電容S/B(1200V)耦合隔直(硬開關(guān))-C(800V)諧振選頻(軟開關(guān))-R(1200V)輸出濾波電容CH81(5000VDC)120A20uf(2支)0.22uf(2支)20uf(1支)3uf(1支)1000p160A20uf(2支)0.22uf(2支)20uf(1支)3uf(1支)1000p200A20uf(2支)0.47uf(2支)20uf(1支)3uf(1支)2000p250A20uf(2支)0.47uf(2支)20uf(1支)3uf(1支)3000p315A20uf(2支)1uf(2支)20uf(1支)5uf(1支)