實(shí)驗(yàn)三逆變弧焊器的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)1

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 實(shí)驗(yàn)三逆變弧焊器的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)1 試驗(yàn)三逆變弧焊器的認(rèn)識(shí)試驗(yàn) 姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)班級(jí)：材料課程名稱：弧焊電源及數(shù)字化操縱試驗(yàn)日期：2022、3、27 1.概述 直流-交流之間的變換稱為逆變，實(shí)現(xiàn)這種變換的裝置稱為逆變器。為焊接電弧提供電能，并具有弧焊方法所要求性能的逆變器，即為弧焊逆變器。 隨著大功率電子元件和集成電路技術(shù)的發(fā)展，使先進(jìn)的中頻逆變技術(shù)迅速推廣、應(yīng)用。它從應(yīng)用于中頻加熱、穩(wěn)壓電源、電化學(xué)加工，發(fā)展到被應(yīng)用于電弧焊接、電阻焊接和電子束焊接等。迄今為止，相繼出現(xiàn)了晶閘管式弧焊逆變器，晶體管式弧焊逆變器，場(chǎng)效應(yīng)管式弧焊逆變器，IGBT（絕緣柵雙極性晶體管

2、）式弧焊逆變器。由于這種弧焊電源具有高效節(jié)能等突出優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于各種弧焊方法，因此，弧焊逆變器是一種很有發(fā)展前途的新型弧焊電源。 2.試驗(yàn)?zāi)康?（1）了解逆變弧焊器的結(jié)構(gòu)及其主要部件的功能 （2）熟悉逆變弧焊器的工作原理和工作過(guò)程。 3.試驗(yàn)裝置及材料 （1）逆變弧焊機(jī)1臺(tái) （2）拆卸工具（扳手、螺絲刀、萬(wàn)用表等）1套 4.試驗(yàn)原理 弧焊逆變器是電子操縱的弧焊電源中的一種新類型。因此它的組成、基本原理與尋常的電子操縱弧焊電源相比在本質(zhì)上是基本一致的，一般都采用閉環(huán)反饋系統(tǒng)操縱它的電即控 制它的外特性和動(dòng)特性。 弧焊逆變器的基本組成框圖如下圖。它的主要組成及其場(chǎng)效應(yīng)管弧焊逆變器與晶閘管弧焊逆變器

3、有什么異同點(diǎn)？ 逆變弧焊電源基本組成 主電路：由供電系統(tǒng)、電子功率系統(tǒng)和焊接電弧等組成。 a 供電系統(tǒng) 把工頻交流電經(jīng)整流器變換為直流電供應(yīng)電子功率開(kāi)關(guān)系統(tǒng)（逆變器）。此外還通過(guò)變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓系統(tǒng)對(duì)電子操縱系統(tǒng)提供所需的各種直流電壓。 b 電子開(kāi)關(guān)系統(tǒng) 是弧焊逆變器的逆變器主電路，起著變換電參數(shù)（電壓、電流及波形）的作用。并以低電壓大電流向焊接電弧提供所需的電氣性能和工藝參數(shù)。這里務(wù)必指出，一個(gè)電子功率系統(tǒng)，其本身并不能焊接，務(wù)必與電子操縱系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)才能焊接。也就是說(shuō)，只有兩者的結(jié)合才能對(duì)焊接電弧提供所需要的電氣性能和焊接參數(shù)。 （1）電子操縱系統(tǒng) 對(duì)電子功率開(kāi)關(guān)系統(tǒng)提供足夠大的、按

4、電弧所需變化規(guī)律的開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)逆變主電路的工作。確鑿地說(shuō)，它用于產(chǎn)生焊接電弧所需的靜（外）特性和動(dòng)特性。其主要組成是靜態(tài)單元和動(dòng)態(tài)單元。電子操縱系統(tǒng)往往包括驅(qū)動(dòng)電路。 （2）反饋給定系統(tǒng) 由檢測(cè)電路、給定電路、對(duì)比放大電路等組成。檢測(cè)電路主要作用是提取電弧電壓和電流的反饋信號(hào)；給定電路用于提供應(yīng)定信號(hào)，決定對(duì)電弧提供焊接工藝參數(shù)的電流大??；與電子操縱系統(tǒng)一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)弧焊逆變器的閉環(huán)操縱，并使它獲得所需外特性和動(dòng) 特性。 2、弧焊逆變器的基本工作原理 在供電系統(tǒng)中，單相或三相交流電網(wǎng)電壓，經(jīng)輸入整流器整流和濾波器濾波后獲得逆變器所需的平滑的直流電壓。該直流電壓在電子功率開(kāi)關(guān)系統(tǒng)中經(jīng)逆變器的大

5、功率開(kāi)關(guān)器件（晶閘管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管或IGBT）組成的交替開(kāi)關(guān)作用，變成幾千至幾萬(wàn)赫的中高頻 電流，再經(jīng)過(guò)中高頻變壓器降至適合于焊接的幾十伏低電壓，并借助于電子操縱系統(tǒng)的操縱電路和給定反饋電路及焊接回路的阻抗，獲得焊接工藝所需的外特性和動(dòng)特性。假如需要采用直流電進(jìn)行焊接，還需經(jīng)輸出整流器整流和濾波，把中高頻交流電變成直流輸出。 弧焊逆變器主電路的基本工作原理可以歸納為： 工頻交流直流逆變?yōu)橹懈哳l交流降壓二次整流直流輸出。 假如需要采用直流電進(jìn)行焊接，還需要經(jīng)輸出整流器U整流和經(jīng)電抗器L2、電容器C2的濾波，把高（中）頻交流變換成為直流輸出。工作原理如下圖所示。 3.逆變式弧焊電源的逆變形式：

6、 （1）ACDCAC 輸出的交流電頻率為逆變器的逆變頻率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工頻。傳輸損耗大，傳輸距離受限，很少采用。 （2）ACDCACDC 這種逆變形式最終輸出的是直流電，是目前大多數(shù)逆變式直流弧焊電源所采用的形式。 （3）ACDCACDCAC 這種形式有兩次逆變，最終輸出的是方波交流電。方波交流電的頻率可以選擇的較低，一般用于鋁、鎂及其合金材料的焊接。目前交流逆變式弧焊電源、變極性逆變式弧焊電源往往采用此種形式。 4.主電路基本形式： 逆變電路根據(jù)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，一般可分為推挽式、單端正激、單端反激、半橋式、全橋式等，根據(jù)電子開(kāi)關(guān)元件的工作狀態(tài)，又可以分為軟開(kāi)關(guān)式，硬開(kāi)關(guān)式等。 弧焊逆變電源一般

7、輸出功率較大，可靠性要求較高，目前市場(chǎng)上較常用的主要有單端正激式、半橋式和全橋式，且多為硬開(kāi)關(guān)電源。下面就這幾種電路結(jié)構(gòu)做簡(jiǎn)要介紹。 1)單端通向開(kāi)關(guān)電路為了限制晶體管Trs集射極的電壓尖峰，該電路設(shè)有帶去磁繞 組的二極管D1鉗位電路，使Trs的集射極間的電壓Uee不超過(guò)2U(直流電源電壓)。這種電路不存在正負(fù)半波晶體管同時(shí)導(dǎo)通的問(wèn)題，可用于焊接電流較小的場(chǎng)合。見(jiàn)圖 3.1-16a。 2)雙端通向開(kāi)關(guān)電路由兩個(gè)單端通向開(kāi)關(guān)電路組成，輸出功率提高一倍，有利于減 小輸出電抗器的體積和改善輸出波紋。它可用于需要較大焊接電流的場(chǎng)合，見(jiàn)圖 3.1-16b。 3)串聯(lián)半橋式電路晶體管集射極間電壓為電源電壓

8、U，抗不平衡能力強(qiáng)。適合用于 中等焊接電流的場(chǎng)合，見(jiàn)圖3.1一16c。 4)串聯(lián)全橋式電路晶體管集射極間電壓為電源電壓U，抗不平衡的能力較弱，它適 合用于需要大焊接電流的場(chǎng)合。見(jiàn)圖3.1-16d。 5)并聯(lián)(推挽)式電路晶體管集射極間承受2U的電壓，操縱電路較簡(jiǎn)單，見(jiàn)圖3.1-16e 5.弧焊逆變器的工藝參數(shù)調(diào)理方法 1)定脈寬調(diào)頻率脈沖電流寬度不變，通過(guò)改變逆變器的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)理工藝參數(shù)。 頻率愈高，工作電流就愈大。尋常，晶閘管類弧焊逆變器就采用這種調(diào)理工藝參數(shù)的方法。 2)定頻率調(diào)脈寬脈沖電流頻率不變，通過(guò)改變逆變器開(kāi)關(guān)脈沖的脈寬比(占空比)來(lái) 調(diào)理工藝參數(shù)，脈寬比愈大，則工作電流也愈大。

9、晶體管類弧焊逆變器都適于采用這種工藝參數(shù)調(diào)理方法。 3)混合調(diào)理調(diào)頻率和調(diào)脈寬相結(jié)合。 弧焊逆變器可用于手工電弧焊、各種氣體保護(hù)焊(包括脈沖弧焊、半自動(dòng)焊);等離子弧焊、埋弧焊，藥芯焊絲電弧焊等多種弧焊方法;還可用作機(jī)器人弧焊電源。由于焊接飛濺少，因而有利于提高機(jī)器人焊接的生產(chǎn)率。它具有更新?lián)Q代的意義，應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。 5.試驗(yàn)方法及步驟 1.細(xì)心拆卸弧焊逆變器，了解其內(nèi)部構(gòu)造 2.用萬(wàn)用表測(cè)其內(nèi)部電路輸出電壓 3.用萬(wàn)用表測(cè)其額定電流 6.試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及結(jié)果分析 1.逆變電路性能對(duì)比 2.電子功率開(kāi)關(guān)參數(shù)對(duì)比 其中：SCR為晶閘管弧焊逆變器 GTO為可關(guān)斷晶閘管弧焊逆變器 GTR為晶體管弧焊逆變器 VMOS為場(chǎng)效應(yīng)管弧焊逆變器 7.思考題 場(chǎng)效應(yīng)管弧焊逆變器與晶閘管弧焊逆變器有什么異同點(diǎn)？ 答：不同點(diǎn)： 1.開(kāi)關(guān)頻率不同 場(chǎng)效應(yīng)管弧焊逆變器的開(kāi)關(guān)頻率極高，其每秒可開(kāi)關(guān)50萬(wàn)次以上