第二章4晶閘管式弧焊整流器

1、2021-10-171第二章第二章 晶閘管式弧焊整流器晶閘管式弧焊整流器 晶閘管式弧焊整流器是目前實(shí)際工程中應(yīng)用最多的電子控制弧焊電源之一。既有下降外特性的晶閘管式弧焊整流器，也有平緩?fù)馓匦缘木чl管式弧焊整流器。既可以用于焊條電弧焊、鎢極氬弧焊，也可以用于CO2氣體保護(hù)焊、熔化極氬弧焊等弧焊方法。 主要內(nèi)容：1、晶閘管式弧焊整流器的構(gòu)成；2、常用的晶閘管可控整流主電路結(jié)構(gòu)及工作原理；3、晶閘管觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)及工作原理；4、實(shí)例介紹。2021-10-1726.1 概述概述 在20世紀(jì)60年代初，隨著大功率晶閘管的問(wèn)世，出現(xiàn)了以晶閘管為整流元件的直流弧焊電源晶閘管式弧焊整流器。 晶閘管弧焊整流器由電

2、子功率系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成，如圖6-1所示。電子功率系統(tǒng)又稱弧焊電源的主電路，它是由主變壓器T、晶閘管整流器UR和直流輸出電感L組成。AT為晶閘管的觸發(fā)脈沖驅(qū)動(dòng)電路，C為電子控制電路。 CTURLR1ATRPUgiUguUfiUfu三相三相380VUk控制電路同步2021-10-173晶閘管弧焊整流器輸出電壓和電流的大小決定于整流器中晶閘管的導(dǎo)通角，晶閘管的導(dǎo)通角越大，電源輸出電壓和電流越大。晶閘管導(dǎo)通角的大小是由其觸發(fā)脈沖的相位所決定的，而觸發(fā)脈沖的相位是由電流給定信號(hào)Ugi、電壓給定信號(hào)Ugu和電流、電壓反饋信號(hào) Ufi、Ufu通過(guò)電子控制電路C得到的控制信號(hào)Uk所確定的。Uk決定著晶閘

3、管觸發(fā)脈沖的相位，也就決定了晶閘管導(dǎo)通角的大小。Uk的變化規(guī)律決定了弧焊電源輸出電壓和電流的變化規(guī)律，通過(guò)對(duì)Uk的控制，可以控制晶閘管式弧焊整流器的輸出特性。電壓電流電流的相位時(shí)間即為導(dǎo)通角，電流相位可能在一個(gè)半波內(nèi)，若有電感作用就有可能超過(guò)半波，極限情況應(yīng)是2021-10-1746.2 三相可控整流主電路三相可控整流主電路晶閘管式弧焊電源一般采用三相變壓器及晶閘管整流電。常用主電路結(jié)構(gòu)形式：1、三相半控橋式；2、三相全控橋式；3、六相半波可控整流；4、帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路等四種。晶閘管式弧焊整流器具有以下特點(diǎn)：（1）動(dòng)特性好 （2）控制性能好 （3）省材節(jié)能 （4）噪聲小 （5

4、）電路較復(fù)雜 相對(duì)于弧焊變壓器和弧焊發(fā)電機(jī)而言2021-10-1756.2.1 三相半控橋式整流電路三相半控橋式整流電路電路結(jié)構(gòu)2021-10-176三相半控橋電阻性負(fù)載觸發(fā)角=30的波形圖相電壓波形負(fù)載電壓波形觸發(fā)脈沖時(shí)序SCR導(dǎo)通順序2021-10-177相電壓波形負(fù)載電壓波形觸發(fā)脈沖時(shí)序SCR導(dǎo)通順序三相半控橋電阻性負(fù)載觸發(fā)角=60的波形圖2021-10-178三相半控橋電阻電感性負(fù)載要求增加續(xù)流二極管D72021-10-179三相半控橋式整流電路的特點(diǎn):1、只用三只晶閘管和三個(gè)觸發(fā)脈沖單元，因而線路比較簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)和較易調(diào)試；2、整流變壓器為普通的三相降壓變壓器，易于制造。3、其主

5、要缺點(diǎn)是調(diào)至低電壓或小電流時(shí)波形脈動(dòng)較明顯。4、需配備大電感量的輸出電抗器。 改進(jìn)方案附加全波整流的維弧電路以及高壓引弧電路。2021-10-17106.2.2 三相全控橋式整流電路三相全控橋式整流電路2021-10-1711圖6-10 0電阻負(fù)載三相全控橋式整流電路波形a）相電壓 b）負(fù)載電壓 c）觸發(fā)脈沖 d）管子導(dǎo)通順序三相橋 與三相半控整流電路有什么區(qū)別呢？三相半控觸發(fā)頻率150Hz，此處為300Hz，意味著動(dòng)特性提高了！2021-10-17121、三相橋式全控整流電路的輸出電壓每周有六個(gè)波峰，脈動(dòng)較小，所需配用的輸出電感的電感量也較小。2、其缺點(diǎn)是要用六個(gè)晶閘管，且觸發(fā)電路復(fù)雜，增加

6、了調(diào)試和維修的難度。3、該電路是目前應(yīng)用較多的電路之一，美國(guó)米勒公司生產(chǎn)的焊機(jī)以及國(guó)內(nèi)ZX5400B型晶閘管弧焊整流器都采用了此電路。特點(diǎn)及應(yīng)用2021-10-17136.2.3 六相半波可控整流電路六相半波可控整流電路電路結(jié)構(gòu)2021-10-17141. 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載圖6-17 0時(shí)六相半波可控整流波形 a）ud波形 b）晶閘管導(dǎo)通順序2021-10-1715觸發(fā)頻率300Hz，意味著動(dòng)特性與三相全控整流電路基本相同2021-10-17162. 電阻電感性負(fù)載電阻電感性負(fù)載2021-10-17176.2.4 帶平衡電抗器雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器雙反星形可控整流電路電路結(jié)構(gòu)20

7、21-10-1718圖6-24 帶平衡電抗器雙反星形整流器波形圖（0）a）正極性組的整流電壓 b）反極性組的整流電壓c）輸出電壓波形 d）平衡電抗器兩端電壓e）晶閘管導(dǎo)通次序2021-10-171930時(shí)整流電壓波形 60時(shí)整流電壓波形 2021-10-172090時(shí)整流電壓波形2021-10-1721與其它可控整流電路相比，該電路具有以下特點(diǎn)： l）它相當(dāng)于兩組三相可控半波整流電路并聯(lián)。它的各相電流流通時(shí)間可延長(zhǎng)至120 2）有六個(gè)晶閘管，觸發(fā)電路比三相半控橋式整流電路的要復(fù)雜，比三相全控橋式整流電路的簡(jiǎn)單。 3）整流電壓波形為每個(gè)周波六個(gè)波峰，其脈動(dòng)程度比三相半控橋式電路的小，最低諧波為六次，要求輸出電感的電感量及體積都較小。 4）需用平衡電抗器，為保證電路能正常工作，其鐵心不能飽和。為此，應(yīng)避免該鐵心被直流成份所磁化，從而要求其抽頭兩邊線圈的直流安匝相互抵消，