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直流焊接电源的发展

时间:2013-10-12 23:05来源:未知 作者:admin 点击:

  直流焊 接电源的发展经历了5个时代:弧焊发电机、二极管整流焊机、晶闸管整流焊机、斩波式焊机、逆变焊机。
  
  逆变焊 机的发展是随着功率开关器件、铁心材 料和控制技术的发展而逐渐发展起来的。逆变焊机的电路结构,一般采用交流输入→整流→逆变方波交流→输出再整流的过程,由于逆 变过程中工作频率提高,例如逆变频率20KHZ,比常规 焊机的频率提高了400倍,因此与常规焊机相比,可节省硅钢90%左右,节省铜线90%左右,焊机体积可以明显减小,重量明显减轻。由于逆变频率的提高,使控制 过程的动态响应明显改善,使焊接性能得到提高。逆变焊 机的发展主要经历了晶闸管逆变焊机、大功率 晶体管逆变焊机、场效应 晶体管逆变焊机(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)逆变焊 机的几个发展阶段。
  
  (1)晶闸管逆变焊机
  
  早期的 逆变焊机是快速晶闸管逆变焊机,主电路 形式采用半桥串联谐振结构。由于晶 闸管是半控器件,无法自动关断,必须利 用谐振电路中谐振电流自然过零进行关断,因此快 速晶闸管的逆变频率较低,约为2-3KHZ左右,主变压 器的铁心采用硅钢片。相比整流焊机,由于工作频率的提高,焊机的 体积和重量都有大幅度降低,工作频率为2-3KHZ对CO2气体保 护焊的焊接过程仍无法进行精细控制,因此晶 闸管逆变焊机真正商业化产品是焊条电弧焊和氩弧焊系列焊机。
  
  (2)大功率 晶体管逆变焊机
  
  随着大 功率晶体管的出现,工程师设计出了大功率 晶体管逆变焊机,晶体管是全控器件,逆变形式有单端、半桥、全桥等,逆变频率15-20KHZ,变压器 采用铁氧体磁芯。但大功 率晶体管的缺点有二次击穿现象、易损坏、逆变焊机故障率较高。由于器件技术的发展,很快被 以后出现的功率场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管所取代。
  
  (3)场效应 晶体管逆变焊机
  
  场效应 晶体管具有工作频率高、无二次击穿效应、电压驱 动可简化驱动电路、正温度 系数易并联等特点,在小容 量逆变焊机中得到迅速应用。工作频率可达到100KHZ以上。场效应 晶体管单只电流较小且耐压较低,因此场效应 晶体管逆变焊机大多应用在单相输入和输出功率较小的机型,主电路 多为全桥逆变形式。为扩大功率输出,需多个 功率单元的并联结构,由于多 个功率单元的并联将引起整机的可靠性降低,因此大功率的场效应 晶体管逆变焊机应用较少。
  
  (4)IGBT逆变焊机
  
  IGBT具有场 效应晶体管电压驱动的特点,还具有 大功率晶体管输出电流大的特点,电压等 级和电流容量相比场效应晶体管大得多,因而在 中大功率的逆变焊机中广泛应用,其工作频率可达20KHZ以上,电路形 式以半桥和全桥逆变为主,焊机输出容量等级为200-2000A,200A以下由于成本相比场效应 晶体管逆变焊机高,因而竞争力较差。现在IGBT逆变焊 机已成为逆变焊机的主流,其机型 覆盖了焊条电弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊、埋弧焊、切割机 等所有弧焊电源领域。
  
  

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