逆變焊機原理
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maitaibao 發(fā)布時間：2011-06-22 20:56:41
逆變與整流是兩個相反的概念，整流是把交流電變換為直流電的過程，而逆變則是把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程，采用逆變技術(shù)的弧焊電源稱為逆變焊機。逆變過程需要大功率電子開關(guān)器件，采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為開關(guān)器件的的逆變焊機稱為IGBT逆變焊機。 逆變焊割設(shè)備由逆變電源與外接設(shè)備組成。逆變電源是逆變焊割設(shè)備的主要設(shè)備，其工作過程為：
工頻交流－直流－高頻交流－變壓－直流
逆變焊割設(shè)備的工作過程，是將三相或單相 50Hz 工頻交流電整流、濾波后得到一個較平滑的直流電，由 IGBT或場效應(yīng)管組成的逆變電路將該直流電變?yōu)?5～100kHz 的交流電，經(jīng)中頻主變壓器降壓后，再次整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流（或再次逆變輸出所需頻率的交流電）。逆變焊割設(shè)備的控制電路由給定電路和驅(qū)動電路等組成，通過對電壓、電流信號的回饋進行處理，實現(xiàn)整機循環(huán)控制，采用脈寬調(diào)制PWM 為核心的控制技術(shù)，從而獲得快速脈寬調(diào)制的恒流特性和優(yōu)異的焊割工藝效果。
逆變焊機工作過程 將三相或單相工頻交流電整流，經(jīng)濾波后得到一個較平滑的直流電，由IGBT組成的逆變電路將該直流電變?yōu)閹资甂HZ的交流電，經(jīng)主變壓器降壓后，再經(jīng)整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流。
由于逆變工作頻率很高，所以主變壓器的鐵心截面積和線圈匝數(shù)大大減少，因此，逆變焊機可以在很大程度上節(jié)省金屬材料，減少外形尺寸及重量，大大減少電能損耗，更重要的是，逆變焊機能夠在微秒級的時間內(nèi)對輸出電流進行調(diào)整，所以就能實現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程，獲得滿意的焊接效果。
雖然電路是閉合的，可正是因為電路是閉合的才使得在整個閉合電路和電流處處相等；但各處的電阻可是不一樣的，特別是在不固定接觸處的電阻最大，這個電阻在物理中叫接觸電阻。根據(jù)電流的熱效應(yīng)定律(也叫焦?fàn)?/span>定律)，Q=I方Rt可知，電流相等，則電阻越大的部位發(fā)熱越高，電焊在焊接時焊條的觸頭也被接的金屬體的接觸處的接觸電阻最大，則在這個部位產(chǎn)生的電熱自然也就最多，焊條又是熔點較低的合金，自然的容易熔化了，熔化后的合金焊條芯沾合在被焊物體上后經(jīng)過冷卻，就把焊接對象粘合在一塊了。
由于逆變焊機是一典型的開關(guān)電源（輸出特性又有很大特點），輸出功率大，工作環(huán)境變化大，所以要求元器件質(zhì)量要好，這樣才能保證工作的穩(wěn)定型，壽命長！
逆變焊割的優(yōu)點
?、袤w積小、重量輕，節(jié)約制造材料，攜帶、移動方便。
弧焊逆變器的基本特點是工作頻率高，由此而帶來很多優(yōu)點。這是因為變壓器，無論是原繞組還是副繞組，其電勢E與電流的頻率f、磁通密度B、鐵芯截面積S及繞組的匝數(shù)W有如下關(guān)系：
E=4.44fBSW
而繞組的端電壓U近似地等于E，即：
U≈E=4.44fBSW
當(dāng)U、B確定后，若提高f，則S減小，W減少，因此，變壓器的重量和體積就可以大大減小。
由于逆變焊割設(shè)備中的逆變頻率遠遠高于工頻（是工頻的300～2000倍），因此，其變壓器的體積和重量會大大減小。同理，工作頻率大幅度提高，電抗器的體積和重量也會大幅度減小。
變壓器和電抗器體積、重量的大幅度減小，使逆變焊割設(shè)備本身的體積和重量大幅度減小，重量僅為傳統(tǒng)焊機的 1/10～1/5，方便生產(chǎn)、運輸和使用，并能在焊割設(shè)備制造中大量節(jié)約金屬材料（主要為銅、硅鋼片、鋁等）的耗用。
?、诠?jié)能、高效
逆變焊割設(shè)備變壓器和電抗器的體積和重量大大減小，相應(yīng)的功率損耗(主要為鐵心磁損耗和導(dǎo)線耗能)也隨之大幅減小，其有效功率輸出可達到 82%～93%。而傳統(tǒng)焊割設(shè)備的有效功率輸出只有 40%～60%，嚴(yán)重浪費電力資源。
?、蹌犹匦院?、控制靈活
逆變焊割設(shè)備采用電子驅(qū)動半導(dǎo)體功率器件，可以在微秒級的時間范圍精確控制電流的大小，控制精度的提高大幅提升了焊割精度，可以滿足各種弧焊方法的需要。 傳統(tǒng)焊割設(shè)備的焊接電流只能通過手動調(diào)節(jié)變壓器的抽頭和鐵芯進行粗略調(diào)整，導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性較差，無法對焊接過程進行準(zhǔn)確控制，對焊縫成形、飛濺量的控制較差，難以滿足制造業(yè)焊接精細(xì)化要求。
④輸出電壓、電流的穩(wěn)定性好
逆變焊割設(shè)備抗干擾能力強，不易受電網(wǎng)電壓波動和溫度變化的影響。傳統(tǒng)焊割設(shè)備采用交流電源，由于電流和電壓方向頻繁改變，每秒鐘電弧要熄滅和重新引燃100～120次，電弧不能連續(xù)穩(wěn)定燃燒，使得工件加熱時間較長，降低了焊縫的的強度，難以滿足高質(zhì)量焊接的要求。 逆變焊割缺點
逆變焊割設(shè)備缺點主要為涉及的電子元器件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的調(diào)試、檢測、參數(shù)設(shè)定難度較大。
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