中频逆变式脉冲引弧器的研究

作者:xingyang                         时间：2010-12-02

轴承及轴承相关技术文章（轴承型号查询网提供） 关键字：轴承, 1　前言　　目前高频引弧器广泛应用于TIG焊或等离子焊接与切割中，但由于高频引弧器存在如下缺点：(1)高频引弧器的火花放电器容易烧蚀，间隙难以调整；(2)体积大、质量重；(3)高频引弧器对快速开关管和快速整流管干扰严重，难以与弧焊逆变器良好兼容；(4)高频引弧器对人体伤害严重，容易造成大气污染。因此，为了克服上述缺点，我们用倍压整流取代升压变压器，用逆变技术取代脉冲振荡电路和火花放电器，研制了超小型中频逆变式引弧器。2　超小型中频逆变式引弧器基本原理　　图1是所研制的引弧器电路原理框图，它是由倍压整流电路输出直流高压(大约600 V)，通过逆变电路输出交变电压，经耦合变压器输出高压电(大约3000 V)，从而达到引弧目的。[img]http://www.jinkouzc.com/0904081550451379.bmp[/img]图1　引弧器电路原理框图2.1　倍压整流的工作原理　　倍压整流是利用二极管的整流和导引作用，将电压分别贮存到各自的电容上，然后把它们按极性相加的原理串接起来，输出高于输入电压的高压来。图2是一个2倍压整流电路。[img]http://www.jinkouzc.com/0904081550522599.bmp[/img]图2　2倍压整流电路　　图中R1、R2为限流电阻，RL为负载的折算值。首先在第一半周E2经V1对C1充电至E2的峰值E2m，第二半周C1上的电压与电源电压相加经V2对C2充电至2E2m。当然开始几个周期电容上的电压并不能真正充到这样高，但经过几个周期以后，C2上的电压渐渐能稳定在2E2m左右，这就是2倍压整流的原理。2.2　逆变电路　　逆变电路的主回路采用的是半桥式串联电路，如图3(a)，直流输入电源Ud因接有较大电容滤波，可把逆变主电路看成接在恒压源上，晶闸管VT1、VT2，换流电容C3、C4。二极管V3、V4，电阻R3、R4组成过压保护，限制du/dt。T为中频变压器。为便于分析，把它简化成等效电路，如图3(b)、(c)，L为负载条件下的变压器漏感，R为负载在变压器初级的折算值，并假设VT1、VT2为理想开关，C3=C4，电路工作在自然换流状态。　　设在o～t1时，VT1导通。由图3(b)可知，C4的充电电流经电源Ud-VT1-R-L-C4-Ud;同时，C3的放电电流由C3-VT1-R-L-C3。因此，在中频变压器T中流过正半波电流i1。同理，在t2～t3时，VT2导通。由图3(c)可知，C3的充电电流经电源Ud-C3-L-R-VT2-Ud;同时，C4的放电电流由C4-L-R-VT2-C4。因此，在中频变压器T中流过负半波电流i2。　　依此类推，在输出端获得交变电压，如图3(d)。[img]http://www.jinkouzc.com/0904081550597168.bmp[/img]图3　逆变电路2.3　触发控制电路　　本文采用它励触发控制电路，如图4。[img]http://www.jinkouzc.com/0904081551077989.bmp[/img]图4　触发控制电路　　它主要是通过方波发生器产生方波，再由脉冲分配电路把单列的它励信号转换成两列互差180°的方波，由微分电路把方波转换成尖脉冲，脉冲功放电路把触发脉冲提高到足以对晶闸管进行强触发。定时电路用来控制逆变管获得触发信号的时间，以保证晶闸管的安全工作。2.4　试验值　　本文经过反复试验给出如下表所示的试验值。在表中所述参数下测得晶闸管两端的电压波形如图5，测得的输出频率为f=400　Hz左右。表　元件参数试验值元件参　数元件参　数R17Ω/8W　4只10μF/400　V电容，2R222Ω/15WC2只分别串联后再并联C110μF/400VV1、V21N4007C3、C40.15μF/1200VV1V250A/1200V晶闸管[img]http://www.jinkouzc.com/0904081551154186.bmp[/img]图5　电压波形3　结论　　(1)本文研制的超小型中频逆变式引弧器，用倍压整流和逆变方式取代了升压变压器和火花放电器，体积和质量大大减小，在不含耦合变压器的条件下，可安装在100×100 mm2的印刷电路板上，质量仅为0.1 kg。　　(2)由于用逆变方式代替了传统的火花放电器，避免了由于火花放电器的烧蚀或间隙调整不到造成引弧困难，使引弧能力和可靠性得到提高。　　(3)引弧试验表明：引弧击穿能力强、噪声低。　　(4)本文研制的超小型中频逆变式引弧器，是中频起弧，减少了高频干扰和对大气臭氧层的破坏等问题。　　本文研制的超小型中频逆变式引弧器，由于具有引弧能力强、可靠性高、体积小、质量轻，因此它有希望取代老式高频引弧器，成为更新换代的产品。 【MechNet】

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