高频焊接机原理

《高频焊接机原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频焊接机原理（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、高频焊接机原理20100123 16:48高频焊接是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工 艺。一.高频焊接的基本原理：所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两 种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电 流的穿透深度来

2、度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根 成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的 磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。邻近效应 是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有 一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗 在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增

3、高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高 频电流将更集中于工件的表层。这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效 应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤 压实现对接。二-固态高频焊机的典型拓扑结构及其工作原理- T| aU,|R.(Sos OJC65 0J(H。屈 tl.l 0.105 0.11 D.115 0.12图2三相晶闸管整流器及其输入输出波形（并联型焊机）a =30 ；直流侧采用大电感滤波；直流侧对于逆变器而言相当于恒流源；网侧功率因数高

4、低由整流器的触发角（直流电压的高低）决定。直流电压:Ud = 1.3 5L5 coe a = 2.341打 coe a 三相晶闸管相控整流器（串联谐振型焊机）图3三相晶闸管整流器及其输入输出波形（串联型焊机）直流侧采用电感和大电容滤波；直流侧对于逆变器而言相当于恒压源；网侧功率因数高低由整流器的触发角（直流电 压的高低）决定。直流电压:Ud = 1.35 cos a = 2.341打 cos a 三相二极管不控整流器（串联谐振型焊机）A Z直流侧采用电感和大电容滤波;直流侧对于逆变器而言相当于恒压源；网侧功率因数高，基本不随负载大小而变化。直 流电压：U, =1.35L = 2.34U2谐振逆

5、变器：串联谐振型逆变器， 并联谐振型逆变器表2串联型和并匿型谐振逆变器的对比卩拓71）直流翅履甩电感和大电容濾波J克流输1）克流采用大电感濾波（可另加装直流滤芥4出电压恒定。直流测对逆变侧相当于恒压渡器，便直凉电流更加平潘），直流输出电源心流恒定。直涼侧对逆变侧相当于恒涼源。a2）逆变器的层翩験串联谐扳电賂结构討2）逆变羅的复裁蹩蘆并联谐振电路结构2对“3）功率开关器件需反狂駆仮复二极管，3）功率器件需串联同容呈快恢复二极管，比Q为懒碱城电涼提供续涼通路。卩以承受谐振电路产生的反向电压。卩5）逆变器的输出电压为矩形波，由于串联5）逆变器的输出电流为矩形波，由于并联工心谐娜騎剳氐阻抗谐扳繪路,逆

6、变器的谕出断攪融慮阻抗谐扳橹路，逆变器的输出作a电流为近似正弦渡。a电压为近似正弦波。心6）逆变器换疣器件为了工作在零电压换流6）逆变器换流器件为了工作在零电流孰流性“C ZVS）模式，以減小开关损耗、阴止浪涌（ZCS ）模式，以減小开关损耗、防止浪涌对Q电压冲击，逆变器应工作在小感性准谐振状电压冲击，逆变器应工作在小夯滋進谴遞状比Q态口卩态。卩7 ）幵关器件换流时需要死区时间*门开关器件换流时需要重叠时间卩叮逆变器输出短跻故障保护困难、输出开9）逆变器输出短路故障保护容易、输出开优卩跻故障保护容易。卩路故陳保护困难。卩9）负我匹配方法较少，匹配方法不够灵活门9）负载匹配方法较多，匹配方法灵活

7、缺卩点卩10）逆变器对输出引线杂散电感不碱感丿输w逆变器对输出引线的杂散电感很敏:感，对出引线可适当加枚。卩输出引线不宜过长。卩11）功率器件不承受反向电压：功率器件承11 功率器件需承受反向电压：功率器件承受的嵯值电压为直涼母线电压。卩受的煙值电压为直流电压的1.5-串联型谐振逆变器閔零电圧换流(ZVS)控制4Cr=500IlAAJU1UdSiTi七；I d4VjaJ- |Lo |-Sl:Ud2i 4:01占.UH ;H t 、1 丰,I戈-1lu!+七lAAAJLoSA1-*- J=Ud左=4=Q1 1 _11D_4-s41._Iry-1 ! !K1a一 r1/ f 1/-J岳 ps+iX

8、11 L5.7-21000叱Hngxi 口 I ?i 冲宁GI-JIS4盍牛二42 I_ JIB4(d)II1 1 _11d2II1Q% 1 1曹H ;H1 ikdlj pq 亠 ,停加热并报雲。93卩交流过压保护进线阻容吸收电跻和压敏电阻抑制交流操作过电压。0交流欠压3交流逬线电压缺相、三相不平衢、电压低，停加热。d直流电压、曳躱腹闭环保护Q稳定直流电压值，在逆变故障时限制克流电压和电流在限定值以下，防止焊机故障扩大门交流过疣保护卫可控硅短路、直流回路短路、逆娈侧短賂，停加热。a逆变貉分桥直流过流保护Q逆变桥班臂短路、逆变桥输出短路，停加热。-彌逆变ES逵过流保护心匹配变压器短路、谐扳壇綁磚引起逆变器交流输岀电流超过上限，停加热。Q槽路过压保护空瓊电容配置不合理、腸删展展过高，停加热。a3超频保护2谐振瓊鞠愿曳査短路、感应器矩路打火） 引起卿紛坯频率高于设走上限停加热。4UP高/低失锁保护二瓊融曉感应器故陰引巖熾遁廈谐振频率异常，停抑热.Q12卩驱动板故陣Q喪动板电遞遡際嬲娠励灘，停加热,