弧焊電源設(shè)計(jì)論文

1、目錄1 緒論12 主電路的設(shè)計(jì)32.1 主電路的選擇32.2 變壓器的選擇72.2.1 變壓器的設(shè)計(jì)72.2.2 初步確定變壓器的主要尺寸82.2.3 計(jì)算一、二次繞組82.2.4 確定鐵芯尺寸102.2.5 鐵心的最后計(jì)算112.2.6 繞組質(zhì)量及銅鐵質(zhì)量比計(jì)算122.3 晶閘管的選擇122.3.1 晶閘管的額定電壓132.2.2 晶閘管的額定電流132.2.3 通態(tài)平均電壓142.4 直流電抗器的選擇142.4.1 設(shè)計(jì)步驟152.4.2 直流電抗器的計(jì)算163 移相觸發(fā)電路及零部件173.1 對(duì)觸發(fā)脈沖的要求173.2 觸發(fā)電路的選擇183.3 二極管的選擇19附錄a21附錄b22附錄c

2、23參考文獻(xiàn)241 緒論整流電路技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用極廣。如調(diào)壓調(diào)速直流電源、電解及電鍍的直流電源等。整流電路就是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20 世紀(jì)70 年代以后,主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間,用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電,網(wǎng)與整流電路之間的電隔離(可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響)。整流電路

3、的種類有很多,有半波整流電路、單相橋式半控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式全控整流電路等。把交流電變換成大小可調(diào)的單一方向直流電的過程稱為可控整流。整流器的輸入端一般接在交流電網(wǎng)上。為了適應(yīng)負(fù)載對(duì)電源電壓大小的要求,或者為了提高可控整流裝置的功率因數(shù),一般可在輸入端加接整流變壓器,把一次電壓u1,變成二次電壓u2。由晶閘管等組成的全控整流主電路,其輸出端的負(fù)載,我們研究是電阻性負(fù)載、電阻電感負(fù)載(如直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組,滑差電動(dòng)機(jī)的電樞線圈等)。以上負(fù)載往往要求整流能輸出在一定范圍內(nèi)變化的直流電壓。為此,只要改變觸發(fā)電路所提供的觸發(fā)脈沖送出的早晚,就能改變晶閘管在

4、交流電壓u2 一周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間,這樣負(fù)載上直流平均值就可以得到控制。晶閘管（thyristor）是晶體閘流管的簡稱，又被稱為可控硅整流器(silicon controlled rectifiedscr)，以前簡稱可控硅。在電力二極管開始應(yīng)用后不久，1956年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶閘管，1957年美國通用電氣公司開發(fā)出世界上第一支晶閘管，從此揭開了電力電子技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的序幕。由于晶閘管容量大、耐壓高、功耗小，具有良好的可控性，很適合制作弧焊電源，因此在20世紀(jì)60年代初期，便出現(xiàn)了以晶閘管為整流元件的弧焊電源晶閘管式弧焊整流器。它采用小功率信號(hào)改變晶閘管的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)對(duì)弧焊電源外特性的控制以

5、及焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)。目前在各種弧焊電源中，晶閘管式弧焊整流器的應(yīng)用較為廣泛。一般晶閘管式弧焊整流器由主電路、維弧電路、控制電路組成。主電路由三相主變壓器t、晶閘管組v和輸出直流電感l(wèi)組成。二極管組vd和限流電阻r構(gòu)成維弧電路?？刂齐娐酚山o定電路g、檢測電路m、比較電路和觸發(fā)電路組成。大功率晶閘管組v受控于觸發(fā)電路。觸發(fā)脈沖的移相可以改變晶閘管導(dǎo)通角的大小，晶閘管導(dǎo)通角大，則焊接電流（電壓）也大；反之亦然。晶閘管式弧焊整流器外特性控制是借助于電流、電壓反饋信號(hào)，當(dāng)需要獲得下降外特性時(shí)，觸發(fā)脈沖的相位由給定電壓和電流反饋信號(hào)經(jīng)比較后得到的控制信號(hào)確定；當(dāng)需要獲得平外特性時(shí)，觸發(fā)脈沖的相位由給定電壓和

6、電壓反饋信號(hào)確定；當(dāng)需要獲得任意外特性時(shí)，觸發(fā)脈沖的相位由電壓、電流反饋信號(hào)的比例確定，改變這個(gè)比例，就可以得到任意外特性。2 主電路的設(shè)計(jì)2.1 主電路的選擇晶閘管式弧焊整流器主電路主要有三種：三相橋式半控電路、三相橋式全控電路以及帶平衡電抗器雙反星形電路。按任務(wù)要求此處選擇三相橋式半控電路。三相橋式半控整流電路的負(fù)載一般分為兩種：電阻性負(fù)載、電阻電感性負(fù)載。電阻性負(fù)載時(shí)，當(dāng)晶閘管導(dǎo)通角時(shí)，輸出電壓、電流波形在一個(gè)周期只有三個(gè)波峰。脈動(dòng)較大，甚至還會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)，因此在弧焊中是不適用的。電阻電感性負(fù)載時(shí)，整流電路由三個(gè)晶閘管、和三個(gè)二極管、組成，為負(fù)載，t為變壓器，l為輸出電抗器。令l的電感值

7、足夠大，則當(dāng)為零出現(xiàn)間斷時(shí)，負(fù)載電流的減小產(chǎn)生自感電勢,其正負(fù)極性如圖2.1所示，它可以維持電流不致中止。若l值越大，則的波形波動(dòng)愈小。但l值過大常會(huì)導(dǎo)致晶閘管失控甚至損壞。為避免上述問題的產(chǎn)生，應(yīng)在負(fù)載兩端接上續(xù)流管。因此，當(dāng)整流電壓間斷時(shí)，由l、和構(gòu)成回路續(xù)流，即使不中止，又能使晶閘管按時(shí)關(guān)斷。于是加續(xù)流管后，整流器輸出的電壓波形與電阻性負(fù)載的相同。圖2.1 帶電阻電感負(fù)載的三相橋式半控整流電路圖 當(dāng)晶閘管控制角=0時(shí)波形分析如圖2.2所示。分別在自然換向點(diǎn)wt1、wt3、wt5，觸發(fā)三只晶閘管，使其輪流導(dǎo)通。而二級(jí)管則在自然換向點(diǎn)wt2、wt4、wt6處自然換向。例如，在wt1由ug1觸

8、發(fā)晶閘管v1，則它與陰極電位最負(fù)的兩級(jí)管vd6一起導(dǎo)通，將線電壓uab加到負(fù)載兩端。過了wt2，變成vd2比vd6的陰極電位更低（即ucua，使晶閘管v1承受反向陽極電壓而關(guān)斷，于是由晶閘管v3替換v1與二極管vd2串聯(lián)導(dǎo)通，負(fù)載rf兩端電壓是ubc。依此類推，各管的導(dǎo)電順序以及rf兩端電壓和電流波形如圖2.2所示。此時(shí)整流電路的工作情況和負(fù)載上的電壓電流波形，與不可控整流電路相同，稱為全導(dǎo)通狀態(tài)，每周內(nèi)有六個(gè)波峰，每只晶閘管導(dǎo)通角120，整流電壓平均值最大，其值為2.34u2，u2是變壓器二次相電壓的有效值。圖2.2 =0三相橋式半控整流電路電阻負(fù)載波形a) 相電壓 b）負(fù)載電壓 c）觸發(fā)電

9、壓 d）管子導(dǎo)通順序當(dāng)=30時(shí)，如圖2.3所示，wt1時(shí)刻v1管觸發(fā)導(dǎo)通，電源電壓uab通過v1和vd6加于負(fù)載r1兩端。在wt2時(shí)，共陽極組整流二極管vd2與vd6自然換向，所以在wt2之后，vd2導(dǎo)通，電源電壓uac通過v1、vd2加于負(fù)載，一直到wt3時(shí)刻，v3管導(dǎo)通后使v1承受反壓而關(guān)斷，電路轉(zhuǎn)換為v3與vd2導(dǎo)通。rf兩端電壓為ubc.依此類推從輸出電壓波形看每個(gè)周期有六次脈動(dòng)，且脈動(dòng)是不均勻的，如圖2.3所示。圖2.3 =30三相橋式半控整流電路電阻負(fù)載波形a) 相電壓 b）負(fù)載電壓 c）觸發(fā)電壓 d）管子導(dǎo)通順序 當(dāng)控制角=60時(shí)，即在滯后于自然換向點(diǎn)60處觸發(fā)晶閘管得到的負(fù)載波

10、形如圖2.4所示。其特點(diǎn)是，在觸發(fā)晶閘管時(shí)正值二極管的自然換向點(diǎn)，因而晶閘管與二極管同時(shí)換向。例如，在wt1處ug1觸發(fā)v1，這時(shí)正是c與b相二極管的換向點(diǎn)，故v1與vd2同時(shí)導(dǎo)通，ud=uac,直至過了120，在wt3處uac=0，v1關(guān)斷，但同時(shí)ug3 觸發(fā)v3，vd2與vd4換相改為由v3與vd4導(dǎo)通，ud=ubc.如此類推，可得到圖2.4所示波形。由該圖可以看出，=60是該電路整流正壓、電流波形連續(xù)的臨界點(diǎn)。若繼續(xù)增大，則由于某一線電壓為0時(shí)，前一晶閘管已經(jīng)關(guān)斷，而后一晶閘管尚未受到觸發(fā)不能導(dǎo)通。直至下一觸發(fā)電壓到來時(shí)又繼續(xù)接通整流電路,這隨著就使ud、id波形出現(xiàn)間斷。隨著的增大，只

11、要將圖2.4中的垂線部分往右移，即得到不同時(shí)的ud、id波形?？梢詫?dǎo)出負(fù)載電壓平均值ud與控制角的關(guān)系如下：ud=2.34u2。式中u2是變壓器二次相電壓有效值。當(dāng)=0即全導(dǎo)通時(shí)，ud=2.34u2。隨著的增大，即ud減小。=180時(shí)，ud=0,即輸出負(fù)載短路。角是從換向點(diǎn)開始算起，如圖2.4所示，可見觸發(fā)電壓移向范圍為30150，即這種整流電路從空載到短路要求觸發(fā)電壓移相范圍為120圖2.4 =60三項(xiàng)橋式半控整流電路電阻負(fù)載波形a) 相電壓 b）負(fù)載電壓 c）觸發(fā)電壓 d）管子導(dǎo)通順序2.2 變壓器的選擇2.2.1 變壓器的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)三相變壓器的基本參數(shù):輸出直流空載電壓：ud0=70v

12、。額定輸出直流電流：ide=380a。額定負(fù)載持續(xù)率：fse=60。相數(shù)：m=3。整流器形式為三相橋式半控整流電路。一次線電壓：ull=380v。繞組接法：y/型。冷卻方式：強(qiáng)迫風(fēng)冷。2、計(jì)算變壓器容量、相電壓及相電流1)直流輸出功率pd pd= ud0ide10-3=70v380a10-3=26.6kw (2.1)2)直流輸出長期功率pde pde= pd=26.6kw20.6kw (2.2)3)變壓器輸入長期功率(計(jì)算容量)pbc pbc=kbpde=1.0520.6kw21.63kw (2.3)4)變壓器一次相電壓u1，對(duì)于y/接法為 u1 = ull /=380v/220v (2.4)

13、5)變壓器一次長期相電流i1c i1c =1.1=1.132.8a (2.5)式中1.1考慮勵(lì)磁電流影響的系數(shù)。6)變壓器二次線電流i2l i2l=kiide=0.816380a310a (2.6)7)變壓器二次長期線電流i2lc i2lc=i2l240a (2.7)8)變壓器二次長期相電流i2c，對(duì)于y/型接法 i2c=i2lc=240=139a (2.8)9)變壓器二次線電壓u2l u2l=kuudo=0.7470=51.8v52v (2.9)式中 ku-直流電壓換算為交流電壓的系數(shù)，對(duì)于型接法，ku=0.7410)變壓器二次相電壓u2，對(duì)于y/型接法 u2=u2l=52v (2.10)2

14、.2.2 初步確定變壓器的主要尺寸選擇鐵心材料及確定磁通密度bm，鐵心選用d41-0.5熱軋硅鋼片，取bm=0.8t。計(jì)算變壓器鐵心的截面積sfe。鐵心截面積sfe可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： sfe=100.7cm2 (2.11)式中 sfe-鐵心截面積（cm2） pbc-長期三相總功率（kw） bm-磁通密度（t）（2030）系數(shù)-當(dāng)希望省銅時(shí)，可用30；希望省鐵時(shí)，可用20。2.2.3 計(jì)算一、二次繞組1)計(jì)算每伏電壓匝數(shù)n0（匝/v） n0=45/bmsfe=45/0.8100.70.56匝/v (2.12)式中 bm-鐵心中最大的磁通密度（t） sfe-鐵心截面積（cm2）2)計(jì)算一、二次繞組

15、匝數(shù)n1、n2 n1=u1n0=2200.56=123.2匝124匝 (2.13) n2=u2n0(1+5%)=520.56(1+5%)=30.5匝31匝 (2.14)3)確定導(dǎo)線截面積s1、s2，取電流密度j=4a/mm2 =0.565=8.2mm2 (2.15) =0.565=34.75mm2 (2.16)式中 kz-與導(dǎo)線電流密度有關(guān)的計(jì)算系數(shù)0.565 s1、s2-一次和二次繞組導(dǎo)線的截面積（mm）表2.1 許用電流密度j 變壓器容量許用電流密度 j/amm-2絕緣等級(jí)，冷卻方式10100pb/va1001000pb/va110pb/kva10100pb/kva100ib/kvaa級(jí)（

16、自冷）a級(jí)（風(fēng)冷）a級(jí)（油冷）53.5-3.5264-2.41.853-32434.5321.332.55.54.5b級(jí)（自冷）b級(jí)（風(fēng)冷）b級(jí)（油冷）64-42.575-2.82.05.53.5-2.61.84.53.553.521.63.5365表2.2 計(jì)算系數(shù)kz的取值表載流密度2 a/mm22.5 a/mm23.2 a/mm24 a/mm24.5 a/mm2kz0.7990.7150.6520.5650.533由此查閱jb1174-74選擇一次繞組導(dǎo)線為聚酯漆包扁銅線24.5/qzb，二次繞組導(dǎo)線為聚酯漆包扁銅線3.5510/qzb。一次導(dǎo)線有效面積 s1=a1b1-0.858r12

17、=24.5-0.8580.652=8.63 (2.17)二次導(dǎo)線有效面積 s2=a2b2-0.858r22=3.5510-0.8580.82=34.8 (2.18)校核電流密度 j1=i1c/ s1=32.88.63=3.8 a/mm2 (2.19) j2=i2c/ s2=13934.8=3.99a/mm2 (2.20)2.2.4 確定鐵芯尺寸1、排列導(dǎo)線，繞組形式采用并式繞組2、考慮到導(dǎo)線絕緣層厚度，根據(jù)所選導(dǎo)線的材質(zhì)與型號(hào)查表知一次側(cè)導(dǎo)線絕緣層厚度2取0.360.5，2取0.37；二次側(cè)導(dǎo)線絕緣層厚度2取0.430.58，2取0.52。3、并式繞組的寬度尺寸一次繞組共8并，每并16匝，其徑

18、向尺寸為=（a1+2）n11.1=(1.8+0.4) 161.1=38.7239mm (2.21)二次繞組共4并，每并8匝，其徑向尺寸為=（a2+2）n21.12=(3.55+0.45) 81.12=70.471mm (2.22)4、窗口寬度尺寸 b= + +10+22=39+71+10+4=124mm (2.23)5、窗口高度尺寸 h=102+( b1+2)m1+( b2+2) m2+87+34 (2.24)=102+4.878+10.524+56+12=169.4170mm6、鐵心外形尺寸 sfe=1.5a2 (2.25) b=1.5a (2.26)由上述兩式可得b=122.9mm123m

19、m，a=81.93mm82mm。鐵心毛厚度為 =13.22cm。 (2.27)2.2.5 鐵心的最后計(jì)算1、硅鋼片的層數(shù) n=b/0.5=1230.5=246 (2.28) 式中b變壓器鐵心凈厚度（mm）2、硅鋼片尺寸及數(shù)量各種硅鋼片尺寸a種：（h+a）a=(170+82)82=252mm82mmb種：（a+2b）a=(82+2124)82=330mm82mmc種：（a+b）a=(82+124)82=206mm82mm各種硅鋼片總片數(shù)a種：=3n=3246=738片b種：=n=246片c種：=2n=2246=492片3、鐵心質(zhì)量=7.6(252820.5738+330820.5246+2068

20、20.5492) =7.6(7625016+3328380+4155432) =114827.0928g115 kg2.2.6 繞組質(zhì)量及銅鐵質(zhì)量比計(jì)算1、一次繞組銅質(zhì)量線圈平均匝長 l1=2(2+a+2+ b) (2.29) =2(2+39+82+2+39+132.2) =592.4mm59.3cm銅質(zhì)量 = (2.30) =38.959.3cm1248.63 =16943.3g17 kg2、二次繞組銅質(zhì)量線圈平均匝長 l2=2(2+a+2+ b) (2.31) =2(2+71+82+2+71+132.2) =720.4mm=72cm銅質(zhì)量 = (2.32) =38.972cm3134.8

21、=20738.85g21 kg3、繞組銅質(zhì)量=+=17+21=38kg (2.33)4、鐵銅質(zhì)量比 (2.34)2.3 晶閘管的選擇晶閘管是一種大功率的半導(dǎo)體器件，它具有體積小、質(zhì)量輕、耐壓高、容量大、效率高、使用維護(hù)簡單和控制靈敏等優(yōu)點(diǎn)。晶閘管的導(dǎo)通必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：1） 晶閘管陽極電路加正向電壓。2） 晶閘管門極電路加適當(dāng)?shù)恼螂妷?。在晶閘管導(dǎo)通之后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋?zhàn)饔脕砭S持，即使門極電流消失，晶閘管仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)。所以，晶閘管是一個(gè)可控的單向?qū)щ婇_關(guān)它與具有一個(gè)pn結(jié)的二極管相比，其差別在于晶閘管正向?qū)щ娛荛T極電流的控制，與具有兩個(gè)pn結(jié)的晶體管相比，其差別在

22、于晶閘管對(duì)門極電流沒有放大作用。2.3.1晶閘管的額定電壓額定電壓是指通常斷態(tài)重復(fù)峰壓和反向重復(fù)風(fēng)壓二者之中的較小者，再下靠相近的電壓等級(jí)，該等級(jí)電壓便是器件的額定電壓。晶閘管的額定電壓必須大于其實(shí)際承受的最大電壓的23倍。由式(2.9) 、(2.10)可知此處晶閘管實(shí)際承受的最大電壓為52v，所以晶閘管的額定電壓最少為156v，向上取整為200v，所選電壓等級(jí)為2級(jí)。2.2.2 晶閘管的額定電流晶閘管的額定電流即額定通態(tài)平均電流。值是確定晶閘管電流容量的一項(xiàng)主要指標(biāo)，它是在環(huán)境溫度為40和規(guī)定的冷卻條件下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)，測得的通過器件單相工頻正弦半波電流在一個(gè)整周期內(nèi)的平均值。管

23、芯的升溫是電流流過晶閘管時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)引起的，而熱效應(yīng)是用電流有效值來表征的因此選擇晶閘管電流容量時(shí)，先要根據(jù)的定義條件換算成電流有效值，再同電路實(shí)際工作電流有效值比較確定的。與電流有效值的關(guān)系為 (2.35)而幅值為的半波正弦電流有效值為 (2.36)式（2.2）表明：晶閘管允許流過電流的有效值是其額定電流的1.57倍。則晶閘管的額定電流為 =88.8a (2.37)向上取整為90a。2.2.3 通態(tài)平均電壓通態(tài)平均電壓是指在規(guī)定環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，當(dāng)器件通以額定電流、結(jié)溫穩(wěn)定時(shí)，晶閘管陽極和陰極間電壓降的平均值（正向管壓降），由于晶閘管的數(shù)值不同，共分成九個(gè)級(jí)別，見表2.3。值越小，通

24、態(tài)損耗越小，說明管子質(zhì)量越好。表2.3 晶閘管按通態(tài)平均電壓分組組別/v組別/v組別/va0.4d0.60.7g0.91.0b0.40.5e0.70.8h1.01.1c0.50.6f0.80.9i1.11.2由式(2.9) 、(2.10)可知=0.20.4，所以等級(jí)為a級(jí)。綜上所述，所選晶閘管為kp902e。2.4 直流電抗器的選擇電抗器實(shí)際上就是帶鐵心的線圈。當(dāng)這線圈流過交流電流i時(shí)，有磁勢i（為電抗器線圈匝數(shù)）在鐵心中產(chǎn)生磁通。通常是按正弦規(guī)律變化的，在線圈上有自感電動(dòng)勢產(chǎn)生，=4.44f。在交流電路中起電抗壓降作用，故=i,即=。由此可見，改變和可以改變。按調(diào)節(jié)的辦法不同，電抗器可分為：

25、調(diào)節(jié)空氣隙式、調(diào)節(jié)線圈式、飽和電抗器式。設(shè)計(jì)的已知條件為電感中流過的直流電流及要求的電感量。需求解電感的鐵心尺寸，匝數(shù)n和氣隙。線性電感的概念就是電感基本上不隨電流而變化，而磁通密度卻與電流保持線性關(guān)系。這時(shí)使鐵心在整個(gè)磁路內(nèi)不飽和，則磁導(dǎo)率必然很大。若b，由書查得900，也就是鐵心的磁導(dǎo)率是空氣的900倍。這樣就可以認(rèn)為鐵心的磁導(dǎo)率與空氣相比為無窮大，所以可以認(rèn)為全部磁勢都降落在氣隙中。也就是說，全部磁路長度就是空氣隙的長度，則 l= (2.38)式中=0.4h=1.25h。設(shè)計(jì)完畢，還應(yīng)校核所設(shè)計(jì)電抗器的磁通密度b（t），即 b=1.25 (2.39)如果b，則合格，否則應(yīng)重新設(shè)計(jì)，加大鐵

26、心尺寸和質(zhì)量。2.4.1 設(shè)計(jì)步驟經(jīng)驗(yàn)公式 n1000 (2.40)式中 l 電感量0.810（h） n電感線圈匝數(shù)（匝）。計(jì)算氣隙l0（cm） (2.41)式中 i通過電感的電流（a） n電感線圈匝數(shù)（匝） b磁通密度（t） 一般取b=0.8t。鐵心截面積 sfe(cm2) (2.42)計(jì)算導(dǎo)線截面積scu ，計(jì)算窗口尺寸 (2.43) (2.44)式中 k窗口填充系數(shù)。k=0.20.3（考慮通風(fēng)散熱，取k較小者）。2.4.2 直流電抗器的計(jì)算已知額定直流電流為380a,fs=60。線圈匝數(shù)n n=1000=1000=28.3 （2.45）計(jì)算氣隙l0（cm） =0.62 （2.46）鐵心截

27、面積 sfe(cm2) =49.5 （2.47）計(jì)算導(dǎo)線截面積scu ,取j=4a/mm2，則 =27 （2.48）由此查閱jb1174-74選擇繞組導(dǎo)線為聚酯漆包扁銅線2.810/qzb，有效面積為 2.810-0.8580.80.8=27.45 （2.49）窗口尺寸s窗 ，取k=0.2，則 =3820.5 （2.50）3 移相觸發(fā)電路及零部件觸發(fā)電路一般由同步電路、脈沖形成電路、脈沖移相和放大電路等組成。按觸發(fā)電路使用的器件可分為單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體管觸發(fā)電路、數(shù)字式觸發(fā)電路和集成觸發(fā)電路等幾種。3.1 對(duì)觸發(fā)脈沖的要求晶閘管門極控制電路稱為觸發(fā)電路。觸發(fā)電路是用來產(chǎn)生移相和觸發(fā)脈沖的

28、，為保證晶閘管可靠地工作，觸發(fā)脈沖必須滿足如下要求：1. 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率 信號(hào)極性要求門極為正，陰極為負(fù)。晶閘管出廠時(shí)其觸發(fā)參數(shù)均寫在標(biāo)簽上?；『鸽娫词褂玫木чl管其觸發(fā)電壓一般在24v,觸發(fā)電流一般在50200ma。2. 觸發(fā)脈沖相位必須與加在晶閘管上的陽極電壓同步 觸發(fā)脈沖與主電路電源電壓應(yīng)有相同頻率且保持一定相位關(guān)系稱為同步。這樣才能保證在每個(gè)周期中都以相同的相位觸發(fā)，即各周期的控制角不變，從而可輸出穩(wěn)定的電流電壓。否則負(fù)載上的電壓會(huì)忽大忽小，甚至觸發(fā)脈沖出現(xiàn)在電源電壓的負(fù)半周，使主電路不能正常工作。3. 觸發(fā)脈沖可以移相且能達(dá)到所要求的移相范圍 為了調(diào)節(jié)焊接參數(shù)和控制電源的外特性

29、形狀，需要改變晶閘管的控制角，即通過移相觸發(fā)電路改變觸發(fā)脈沖相位。晶閘管弧焊電源的輸出電壓從0v到最大值，對(duì)應(yīng)的控制角的調(diào)節(jié)范圍即為所要求的觸發(fā)脈沖移相范圍。對(duì)于三相橋式全控、帶平衡電抗器雙反星形和六相半波可控整流電路，觸發(fā)脈沖移相范圍為090。對(duì)于三相半控整流電路則要求0180。4. 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度 脈沖前沿應(yīng)盡可能陡，以使晶閘管導(dǎo)通后陽極電流迅速上升，超過擎住電流而維持可靠導(dǎo)通。特別是當(dāng)主電路存在大電感負(fù)載時(shí)，電流上升速度較慢，觸發(fā)脈沖寬度通常要求有1ms以上寬度。對(duì)于三相全控整流電路，要求脈沖寬度大于60或采用雙窄脈沖。5. 多路觸發(fā)脈沖之間應(yīng)有電氣隔離 尤其是在三相全控整流電路

30、各路觸發(fā)脈沖必須在電氣上隔離。3.2 觸發(fā)電路的選擇自從1957年美國的ge公司發(fā)明晶閘管至今，其控制技術(shù)一直是電力電子行業(yè)探索的課題。晶閘管控制技術(shù)主要是移相觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)，20世紀(jì)60年代至70年代都采用分離元件，80年代經(jīng)歷了模擬數(shù)字集成時(shí)期，目前移相觸發(fā)電路已完成了大規(guī)模集成電路和全數(shù)字化轉(zhuǎn)變，并已逐步取代分離元件電路。集成觸發(fā)電路可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便。國內(nèi)常用的有kj系列和kc系列，兩者生產(chǎn)廠家不同，但很相似，如kc04與kj004，其引腳和性能完全相同，二者可以互換使用。本次設(shè)計(jì)為三相橋式半控整流電路，因此選擇kcz3集成化三脈沖觸發(fā)電路。其觸發(fā)組件如圖所

31、示： 圖3.1 集成化觸發(fā)電路圖功能與特點(diǎn)：主要適用于三相橋式半控整流器的觸發(fā)。每項(xiàng)輸出能可靠驅(qū)動(dòng)一只大功率晶閘管，具有能夠應(yīng)用于各種移相控制電壓，同步方式簡單等特點(diǎn)。交流同步電壓：10v移相控制電壓：0+8v移相范圍：170輸出級(jí)允許負(fù)載電流：300ma脈沖前沿：1s電源電壓：+15v,-15v（5%）消耗電流：+50 ma，-10 ma允許使用環(huán)境溫度：-10+703.3 二極管的選擇二極管共有兩根引腳，通常兩根引腳沿軸向伸出。常見的二極管體積不大，與一般電阻相當(dāng)。其作用是防止電路中電壓電流的突變，為反向電動(dòng)勢提供耗電通路。電感線圈可以經(jīng)過它給負(fù)載提供持續(xù)的電流，以免負(fù)載電流突變，起到平滑電流的作用。在開關(guān)電源中，就能見到一個(gè)由二極管和電阻串連起來構(gòu)成的的續(xù)流電路。這個(gè)電路與變壓器原邊并聯(lián)。當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，續(xù)流電路可以釋放掉變壓器線圈中儲(chǔ)存的能量，防止感應(yīng)電壓過高，擊穿開關(guān)管。整流二極管vd2、 vd4 、vd6的選擇整流二極管一種用于將交流電轉(zhuǎn)變