第二節(jié) 逆變弧焊電源

一、 什么是逆變

在生產(chǎn)實(shí)踐中，需要利用電子電路把直流電變成交流電，這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過程就定義為逆變。

自70年代以來，隨著電子技術(shù)和大功率快速開頭器件的不斷發(fā)展，逆變技術(shù)除了應(yīng)用在電工、電熱、電化學(xué)等方面之外，已逐步引進(jìn)焊接領(lǐng)域。逆變式弧焊電源（或稱為弧焊逆變器）于1981年***出現(xiàn)在**焊接與切割博覽會(huì)上。由于逆變式弧焊電源具有節(jié)省材料和電能等突出***，現(xiàn)在各種類型的弧焊逆變器已相繼研制成功，并逐步應(yīng)用于各種弧焊方法，因此弧焊逆變器是一種很有發(fā)展前途的新型弧焊電源。

1、弧焊逆變器的組成及其作用

弧焊逆變器是電子控制的弧焊電源中的一種新類型。因此它的組成、基本原理與通常的電子控制弧焊電源相比在本質(zhì)上是基本相同的，一般都采用閉環(huán)反饋系統(tǒng)控制它的電氣性能，即控制它的外特性和動(dòng)特性。

弧焊逆變器的基本組成框圖如圖所示。它的主要組成及其作用如下：

（1）主電路： 由供電系統(tǒng)、電子功率系統(tǒng)和焊接電弧等組成。

   a  供電系統(tǒng) 

 把工頻交流電經(jīng)整流器變換為直流電供給電子功率開關(guān)系統(tǒng)（逆變器）。 此外還通過變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓系統(tǒng)對(duì)電子控制系統(tǒng)提供所需的各種直流電壓。

   b  電子開關(guān)系統(tǒng) 

 是弧焊逆變器的逆變器主電路，起著變換電參數(shù)（電壓、電流及波形）的作用。并以低電壓大電流向焊接電弧提供所需的電氣性能和工藝參數(shù)。這里必須指出，一個(gè)電子功率系統(tǒng)，其本身并不能焊接，必須與電子控制系統(tǒng)結(jié)合起來才能焊接。也就是說，只有兩者的結(jié)合才能對(duì)焊接電弧提供所需要的電氣性能和焊接參數(shù)。

（1） 電子控制系統(tǒng)  

對(duì)電子功率開關(guān)系統(tǒng)提供足夠大的、按電弧所需變化規(guī)律的開關(guān)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)逆變主電路的工作。確切地說，它用于產(chǎn)生焊接電弧所需的靜（外）特性和動(dòng)特性。其主要組成是靜態(tài)單元和動(dòng)態(tài)單元。電子控制系統(tǒng)往往包括驅(qū)動(dòng)電路。

（2） 反饋給定系統(tǒng)  

由檢測(cè)電路、給定電路、比較放大電路等組成。檢測(cè)電路主要作用是提取電弧電壓和電流的反饋信號(hào)；給定電路用于提供給定信號(hào)，決定對(duì)電弧提供焊接工藝參數(shù)的電流大?。慌c電子控制系統(tǒng)一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)弧焊逆變器的閉環(huán)控制，并使它獲得所需外特性和動(dòng)特性。

2、弧焊逆變器的基本工作原理

在供電系統(tǒng)中，單相或三相交流電網(wǎng)電壓，經(jīng)輸入整流器整流和濾波器濾波后獲得逆變器所需的平滑的直流電壓。該直流電壓在電子功率開關(guān)系統(tǒng)中經(jīng)逆變器的大功率開關(guān)器件（晶閘管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管或IGBT）組成的交替開關(guān)作用，變成幾千至幾萬赫的中高頻電流，再經(jīng)過中高頻變壓器降至適合于焊接的幾十伏低電壓，并借助于電子控制系統(tǒng)的控制電路和給定反饋電路及焊接回路的阻抗，獲得焊接工藝所需的外特性和動(dòng)特性。如果需要采用直流電進(jìn)行焊接，還需經(jīng)輸出整流器整流和濾波，把中高頻交流電變成直流輸出。

弧焊逆變器主電路的基本工作原理可以歸納為：

工頻交流——直流——逆變?yōu)橹懈哳l交流——降壓——二次整流——直流輸出。 

二、逆變的目的

弧焊逆變器與弧焊變壓器、直流弧焊發(fā)電機(jī)、弧焊整流器等傳統(tǒng)弧焊電源的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)比較可歸納出如下***：

（1） 高效節(jié)能  

弧焊逆變器由于體積小，銅耗和鐵耗隨耗用材料減少而大為降低無功功率損耗減少。因此，這種弧焊電源的效率高，可以達(dá)到80%—90%，功率因數(shù)可達(dá)0.99；空載損耗極小，比傳統(tǒng)弧焊電源節(jié)電1/3以上。

（1） 體積小、重量輕  

中頻變壓器的重量*為傳統(tǒng)弧焊電源降壓變壓器的幾十分之一；整機(jī)重量*為傳統(tǒng)弧焊電源的1/5—1/10；整機(jī)體積也只有傳統(tǒng)弧焊電源的1/3左右。

（2） 具有良好的動(dòng)特性和弧焊工藝性能  

它采用電子控制電路，可以根據(jù)不同的焊接工藝要求設(shè)計(jì)出合適的外特性，并保證具有良好的動(dòng)特性，從而可進(jìn)行各種位置的焊接，獲得良好的焊接工藝性能。

（4）可用微機(jī)或單旋鈕控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)。

a 根據(jù)材料性質(zhì)決定焊機(jī)的型號(hào)。

b 根據(jù)材料厚度決定焊機(jī)的功率大小。

c 依據(jù)焊接要求、工藝特點(diǎn)、焊縫的位置、長(zhǎng)短決定焊機(jī)型號(hào)及功率大小。

（5）設(shè)備費(fèi)用較低，但對(duì)制造技術(shù)要求較高。