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逆变电焊机电源的谐波抑制分析

文章出处:admin 人气: 发表时间:2017-05-25 15:20:20

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一、 逆变器及逆变式弧焊电源


  将直流电转换成交流电的装置称逆变器。


  其变换顺序可简单地表示为:工频交流(经整流滤波)→直流(经逆变)→中频交流(降压、整流、滤波)→直流。如果用符号表示,即为:


  AC→DC→AC→DC


  一般都采用上述这种体制。这是因为如果直接用逆变降压后的交流电进行焊接,由于其频率高,则感抗大,在焊接回路中有功功率就会大大降低。因此,还需再次进行整流。


  二、 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。这是因为变压器,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。这样,就能使整机的重量和体积显著减小。不仅如此,还因为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。


  由于逆变电源具有上述一系列的优点,因此,自20世纪70年代后期问世以来发展极快,在美、日等工业发达国家,应用范围已相当广了。


  逆变电源现在所用的开关元件有SCR(晶闸管)、GTR(晶体管)、MOSFET(场效应管)及IGBT(兼有GTR和MOSFET优点的一种电子元件)。IGBT有取代其他几种开关元件之势,IGBT逆变焊机是当今世界焊机技术的重大进步,发展的新潮流。


  焊接机头是将焊接能源设备输出的能量转换成焊接热,并不断送进焊接材料,同时机头自身向前移动,实现焊接。手工电弧焊用的电焊钳,随电焊条的熔化,须不断手动向下送进电焊条,并向前移动形成焊缝。自动焊机有自动送进焊丝机构,并有机头行走机构使机头向前移动。常用的有小车式和悬挂式机头两种。电阻点焊和凸焊的焊接机头是电极及其加压机构,用以对工件施加压力和通电。缝焊另有传动机构,以带动工件移动。对焊时需要有静、动夹具和夹具夹紧机构,以及移动夹具和顶锻机构。


  三、逆变电源的发展方向


  逆变电源总的发展趋向是向着大容量、轻量化、高效率、模块化、智能化发展并以提高可靠性、 性能及拓宽用途为核心,愈来愈广泛应用于各种弧焊方法、电阻焊、切割等工艺中。高效和高功 率密度(小型化)是国际弧焊逆变器追求的主要目标自之一。高频化和降低主要器件的功耗是实 现这一目标的主要技术途径。当前,在日、欧等国和地区,20KHz左右的弧焊逆变器技术已经成 熟,产品的质量较高且产品已系列化。


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