弧焊电源项目报告.doc

包头职业技术学院教案首页 课程名称 焊接设备的 使用与维护 授课时数 4 总学时 78 授课班级 教学载体 授课日期 ZDK、IGBT 型弧焊电源 典型工 作任务 新型弧焊电源的结构与使用 职业 能力要求 1. 掌握逆变式弧焊电源原理、特点及应用 2. 掌握矩形波弧焊电源原理、特点及应用 教学 内容 1.逆变式弧焊电源原理、特点及应用 2.矩形波弧焊电源原理、特点及应用 教学 资源 文本、课件、仿真软件、网络、教学视频、参考资料 教学 环境 理实一体化焊接加工实训中心实训基地、多媒体教学平台 指导教师 编制时间 典型工作任务 4 新型弧焊电源结构与使用 子任务1 晶体管式弧焊电源 一、概述 晶体管式弧焊电源是20世纪70年代后期发展起来的一种弧焊电源.它的主要特点是:在 焊接主回路中串入大功率晶体管组,起到线性放大器(即可控电阻)或电子开关的作用,依靠 多种电子控制电路进行各种闭环控制,从而获得不同的外特性和输出电流波形. 晶体管式弧焊电源的基本工作原理,如图13-1所示.这种弧焊电源由变压器TC降压,再经 整流器UR整流,然后在直流主回路中串入大功率晶体管组V.从本质上说,大功率晶体管 组在主回路中可以起到线性放大器作用,也可以起到电子开关的作用.根据晶体管组的工作 方式不同,常把前者称为模拟式晶体管弧焊电源,后者则称为开关式晶体管弧焊电源. 晶体管弧焊电源的控制电路,从主电路中的输出检测器M中取出反馈信号(电压反馈信 号mUh和电流反馈信号nIh),与给定值信号i=f1(t)和u=f2(t)分别在N1、N2比较放大后得出控制 信号,经比例加法器N3综合放大后,输入控制晶体管组V的基极,从而可 以获得所需的外特性. 晶体管式弧焊电源的上述两种形 式,既可输出平稳的直流电压、电流, 也可以输出脉冲电压、电流.但是,输 出脉冲电压、电流更能体现它的优越性. 因此,在实际应用中多采用脉冲电压、 电流输出,通常也把这类弧焊电源称为 晶体管式脉冲弧焊电源. 二、模拟式晶体管弧焊电源特点 模拟式晶体管弧焊电源具有以下优 点: 1) 这类电源实质是一个带反馈的大 功率放大器,可以在很宽的频带内获得任 意波形的输出电流. 2) 控制灵活,调节精度高,对微机控 制具有很强的适应性. 3) 通过电子控制电路控制di/dt的数 值,可以获得十分理想的动特性,减少飞 溅. 4) 电源的外特性可任意调节,因而适 用范围广. 这类弧焊电源的主要缺点是功耗大, 晶体管上消耗40%以上的电能,因而效率 低.这是因为晶体管工作在模拟状态,管 压降大所致.这样,既浪费电能,也使晶体管散热系统较复杂,因而其应用受到一定限制. 图13-1 晶体管式弧焊电源原理框图 图13-2 模拟式晶体管弧焊电源基本原理图 三、开关式晶体管弧焊电 开关式晶体管弧焊电源具有如下特点: 1) 大功率晶体管组工作在开关状态,功耗小,效率高,而且单位电流用晶体管少,造 价低. 2) 开关频率约为10~30kHz,在工作过程中频率不变,通过调节脉冲占空比来控制焊接 工艺参数和获得所需外特性.滤波环节时间常数不宜太大,否则会降低动态性能. 3) 通过脉冲调制可获得低频脉冲电流,但受晶体管开关频率的限制,调节范围较小, 且有较大的脉动 子任务2 逆变式弧焊电源 一、概述 逆变式弧焊电源也称为弧焊逆变器,是弧焊电源的必威体育精装版发展.它采用逆变技术,以大功 率电子开关器件为核心,去除了工频 变压器,从而在性能上发生质的飞跃. 弧焊逆变器是一种很有发展前途的弧 焊电源. (一) 弧焊逆变器的组成及作用 弧焊逆变器的基本组成框图如图 13-8所示.它的主要组成及其作用如 下: 1.主电路 由供电系统、电子功率系统和焊 接电弧等组成. (1) 供电系统 把工频交流电经 整流器整流变换为直流电供给电子功率系统(逆变器).此外,还通过变压、整流、滤波及稳 压系统对电子控制系统提供所需的各组不同大小的直流稳压电源. (2) 电子功率系统 是弧焊逆变器UI的主电路,起着开关、变换电参数(电压、电流 及图13-5 指令式开关晶体管弧焊电源 图13-8 弧焊逆变器的基本组成框图 波形)的作用,并以低电压大电流向焊接电弧提供所需的电气性能和工艺参数.这里必须指 出,一个电子功率系统,其本身并不能焊接,必须与电子控制系统结合起来才能焊接. 2.电子控制系统 对电子功率系统提供足够大的、按电弧所需变化规律的开关脉冲信号,驱动逆变主电路 的工作.电子控制系统往往包括驱动电路. 3.反馈给定系统 由检测电路P、给定电路G、比较放大电路N等组成.检测电路P主要用于提取电弧电压 和电流的反馈信号;给定电路G用于提供给定信号,决定对电弧提供焊接工艺参数的大小; 比较放大电路N用于把反馈信号与给定信号进行比较后进行放大,与电子控制系统一起