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逆变式电弧喷涂电源的研究

发布时间:2016-12-01 14:40:08     浏览量:

  电弧喷涂是一种经济、节能、效率高、污染小的热喷涂工艺方法,是80年代再次兴起的一种表面改性技术,其应用领域日益广泛,受到愈来愈多工业部门的重视。与此同时,电弧喷涂设备也在迅速发展与更新,而使得电弧喷涂成为目前热喷涂技术中最有前途的技术之一。

  传统的电弧喷涂电源一般采用硅整流技术,其调节特性较差,难于实现短路电流峰值和上升速度的有效调节,而且质量和体积都非常大,不利于现场施工操作,限制了喷涂技术的应用。

  目前对电弧喷涂所需要的机械设备(如喷机)研究较多,而对电源的研究则鲜有报道。

  本研究介绍了一种基于脉宽调制的逆变式电弧喷涂电源,试验研究表明:采用逆变式电源不仅可大大地减小电源的质量和体积,改善电源的调节特性,还可灵活控制动特性,从而改善了喷涂的工艺特性。

  1电源主电路的设计主电路如所示,其中逆变主电路采用全桥式。开关管采用SIEMENS公司的IGBT模块BSM75GB120DN2.对全桥逆变电路,偏磁是一个必须认真解决的问题,偏磁的积累将引起变压器的磁饱和,从而导致逆变“颠覆”。本电源采用串联耦合电容的方法来隔直纠偏,耦合电容的取值可采用如下计算方法。

  变压器二次侧电感L折算到一次侧的等效电感与一次侧电感L1之和LK与耦合电容C(单位:冲)组成了一个串联谐振电路,其谐振频率fR(单位:kHz)为:系厉者从弈接教学与爨工作。

  NS为变压器的-次侧二次侧匝数比;c为耦合电容;L为二次侧电感(单位将式(2)代入式(1),解得为了使耦合电容线性,一般选fR=0.逆变频率(单位:kHz)(2)计算电容器充电电压是否过高分析电路可知,电容是一个不断地充、放电过程因i=C.,如果电容上的电压变化率du/dt过大将产生EMI.此夕卜,电容充电电压不宜过大,一般以(10%~20%)为好,即需满足如下不等式:若电容器的充电电压过高,则需调整电容C的值,使其充电电压合适。

  2控制电路根据电弧喷涂的电弧特性及其工艺的需要,本电源设计为准恒压输出的伏安特性,而且输出电压额定与短路过渡焊接过程相似,喷涂过程也会频繁地出现短路的现象,不同的材料和不同直径的焊丝对短路电流峰值和上升速度有不同的要求,都有一个最佳的匹配。否则,会产生严重的飞溅,使喷涂工艺性能变差,因此,对短路电流峰值和上升速度的控制是很重要的。本电源在直流的输出端串有电抗器,有滤波和控制短路电流峰值和上升速度的作用。

  此外,本电源还采取类似于恒流控制的方法来控制短路电流峰值。

  控制电路还包括电流反馈取样电路、电压调节电路、网压波动补偿电路和故障处理等辅助电路。由于这些电路都比较成熟,在此不作介绍。

  3驱动与保护电路开关器件驱动采用EXB841快速型IGBT专用驱动模块构成的驱动电路。EXB841模块最高工作频率可达40~50kHz,整个电路信号延时不超过1化。采用高速光耦隔离,射级输出,并有短路保护及慢速关断功能。模块性能可靠,集成度高,外围电路简单,可手册直接应用。机械工程学会焊接学会。第八届全国焊接学术会议论文集(第一册)。电焊机,2

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