本站小編為你精心準(zhǔn)備了數(shù)字化控制下高頻引弧電路設(shè)計(jì)參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:當(dāng)前數(shù)字化控制技術(shù)日益發(fā)達(dá)，本文分析了一種數(shù)控高頻引弧電路的設(shè)計(jì)，通過技術(shù)創(chuàng)新，改革了以往高頻振蕩引弧器中的相應(yīng)升壓裝置，更新為數(shù)字化控制單端正激升壓電路，克服了從前體積大、質(zhì)量大、價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。并且通過大量實(shí)踐證明了這一設(shè)計(jì)運(yùn)行安全可靠，具備強(qiáng)大的引弧能力。

關(guān)鍵詞:數(shù)字化；高頻引弧器;參數(shù)設(shè)計(jì)

隨著技術(shù)的革新，出現(xiàn)了小型與超小型高、中頻引弧器的引弧技術(shù)，其原理是以增強(qiáng)工頻升壓為技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，小型的振蕩引弧設(shè)備以數(shù)字集成設(shè)備為開關(guān)，通過自身激發(fā)的原理實(shí)現(xiàn)中頻振蕩，利用中頻升壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)升壓，該設(shè)備具有體積較小的特征，超小型引弧器原理是以多級(jí)倍壓整流為基礎(chǔ)，由于不采用鐵磁設(shè)備，所以其具備尺寸小、質(zhì)量輕的特征。然而這兩類引弧設(shè)備的引弧能力不強(qiáng)，特別在整流式自激原理的氬弧焊設(shè)備中更加明顯。

1高頻引弧電路現(xiàn)實(shí)中存在的具體問題

1.1從動(dòng)特性上說，整流自身激發(fā)中頻弧焊能力較差

高頻引弧技術(shù)在焊接與切割操作中得到了大量使用，達(dá)到了不接觸即可引弧的目的。以往的引弧器的運(yùn)行模式以高漏抗升壓模式為主，所用變壓器功率平均值在90W左右，其缺點(diǎn)在于質(zhì)量小、尺寸大、功率低，同時(shí)因?yàn)樯a(chǎn)工藝落后，所以極易產(chǎn)生故障。作者單位已通過購入多個(gè)品牌的高頻振蕩器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于運(yùn)行不穩(wěn)，常出現(xiàn)變壓器擊穿的現(xiàn)象，不利于系統(tǒng)的運(yùn)行。在通過轉(zhuǎn)子調(diào)整電流的過程中，參照相關(guān)規(guī)范調(diào)節(jié)相關(guān)的激磁電流的強(qiáng)弱，在此過程中設(shè)備空載電壓會(huì)因調(diào)節(jié)激磁電流而產(chǎn)生相應(yīng)變化，即設(shè)備空載電壓會(huì)隨著焊接工作電流的減小而降低，隨著焊接電流的升高而升高。同時(shí)，如果降低相應(yīng)的焊接電流，空載電壓也隨之變小，其動(dòng)特性的能力會(huì)隨之減弱。

1.2火花放電設(shè)備擊穿空氣的距離太近

從火花放電設(shè)備的擊穿間隙來看，其擊穿間隙最小只可控制在0.5mm，其原因在于引弧設(shè)備在為火化放電設(shè)備提供的高壓不足，致使工件表面與鎢極間的引弧所需要的最低電壓太小。不能有效引燃工作電弧。雖然可以為人為地把放電間隙放大，然而放大到0.8mm，雖然工件表面與鎢極間的引弧電壓會(huì)增大，然而因?yàn)榉烹婇g隙增大的緣故，相應(yīng)的電容設(shè)備充電變慢，高頻振蕩的頻率也將不斷走低，獲得引弧成功的機(jī)率下降。同時(shí)存在調(diào)大間隙會(huì)引起鎢極受潮的可能，最終造成放電不能擊穿的情況，所以一定要以砂紙進(jìn)行局部打磨至光亮，才可保證其正常運(yùn)作，浪費(fèi)了大量的人工、材料、時(shí)間。

1.3功率不能滿足要求

大部分的小型高頻引弧設(shè)備，在數(shù)字集成控制模塊與中等頻率變壓設(shè)備組成的自身激發(fā)中等頻率振蕩電路，并無設(shè)計(jì)相關(guān)磁性復(fù)原的回路，所以在電流通過數(shù)字控制集成電路時(shí)，雖然通過集成電路的電流較大，然而因?yàn)橹械阮l率變壓設(shè)備的磁芯被直流電所磁化，造成基耦合能力不足，不能給擊穿電路以足夠的電能，造成內(nèi)部阻力超標(biāo)，電容設(shè)備進(jìn)行充電的過程緩慢。

2數(shù)控高頻引弧電路的原理與設(shè)計(jì)

為了有效提高引弧能力，解決整流自我激發(fā)中等頻率焊機(jī)的相關(guān)問題，本文引入了最新的高頻率引弧設(shè)備，以解決引弧失敗的難題，從而根治現(xiàn)存通用的引弧工作中的問題，提升了工作效率。

2.1電路的具體構(gòu)成與運(yùn)行原理

高頻升壓變壓器；輸出變壓器顯示裝置；數(shù)字化控制模塊；火花放電器；電容；高頻率耦合變壓器；振蕩設(shè)備等等。需要注意到其中的單端正激變換設(shè)備的組成包括升壓設(shè)備與振蕩器，高電壓來自行輸出變壓器，這種高電壓為形成電火花的電路給予相應(yīng)的能源。作為一種制成品，行輸出變壓器并無繞磁，只應(yīng)用電阻、電容、二極管構(gòu)成的電路以防止形成單向磁飽合的弊端。除了在預(yù)防磁飽和以及電流超負(fù)荷造成MOS管毀壞，還需要確保相應(yīng)的耦合系數(shù)，以輸出相關(guān)的能量。電阻的形成在于繞組本身的線圈匝數(shù)，所以雖然通過短路實(shí)現(xiàn)打火放電，但是也不會(huì)對(duì)初級(jí)回路中的電流產(chǎn)生升高的效應(yīng)，所以也不用使用相應(yīng)的降壓的措施，設(shè)計(jì)方式簡潔。可以利用高壓硅堆進(jìn)行直、交流之間的轉(zhuǎn)換，能通過對(duì)設(shè)備輸出的高頻率高壓進(jìn)行整流，節(jié)省了高壓整流二極管。其中的振蕩設(shè)備能向?qū)儆谡蚣ぷ冝D(zhuǎn)換設(shè)備的MOS管輸送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這種振蕩設(shè)備能夠?qū)r(shí)基組件555作為組成成分，當(dāng)受控端位于高電位時(shí)，能夠產(chǎn)出方波，當(dāng)腳的電勢較低時(shí)，產(chǎn)生的電壓過低，從而實(shí)現(xiàn)高頻引弧系統(tǒng)的關(guān)閉。然而因?yàn)闀r(shí)基組分很可能在高頻率電流或高電壓的作用下?lián)p毀，比較優(yōu)化的方式是應(yīng)用分立元件設(shè)置成多諧振蕩器。

2.2相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的注意事項(xiàng)

高頻引弧電路的設(shè)計(jì)從應(yīng)用出發(fā)，并不特別繁瑣，且數(shù)控技術(shù)相對(duì)成熟，下面就相關(guān)的重要參數(shù)進(jìn)行論述。以為逆變器的高頻率進(jìn)行降噪為目的，可以應(yīng)用較低頻率，而行輸出的變壓器設(shè)備為成品，其相關(guān)的線圈匝數(shù)屬于固定數(shù)值，其中一、二級(jí)線圈匝數(shù)是已知的，同時(shí)因?yàn)橐患?jí)線圈結(jié)構(gòu)為抽頭的形式，所以需要認(rèn)真選擇輸入電壓的占空比與抽頭所在的空間。在初級(jí)的選擇上盡量選用匝數(shù)較少的抽頭，以確保較高的升壓比，而不能用抽頭匝數(shù)為1-2的部分作為初級(jí)。在這種情況下，利用輸入電壓的變換，就能得知，利用輸入端電壓的變換，能夠知道，如果通過短路穿透1.5mm以上的間隙，占空比和電壓是兩個(gè)重要的參數(shù)，如果實(shí)際選用的占空比上升至50%附近時(shí)，電火花現(xiàn)象會(huì)過于激烈，放電的頻率會(huì)大幅提升，如果輸入的電流太大，需要采取相關(guān)措施進(jìn)行控制，防止溫度過高。在實(shí)際中可以把耦合變壓設(shè)備當(dāng)作振蕩電感在放電回路中使用，第二，要保證工件表面與鎢極之間進(jìn)行有效的耦合，這一過程需要達(dá)到高頻、高壓的要求，以確保引弧的成功。這些參數(shù)都是特別重要的。通過試驗(yàn)可知，可以使用圓形磁環(huán)作為鐵芯，其成份為鐵氧體；也可以選用方形的磁芯作為鐵芯，并注意其截面積的選擇，注意匝數(shù)的增減對(duì)于引弧能力的影響，引弧能力一般隨匝數(shù)減少而降低。因?yàn)楹附与娏餍枰ㄟ^次級(jí)繞組才能工作，造成了所需要的直徑也在壯大。所以這樣會(huì)給磁芯面積的估計(jì)與繞制造成阻力。若采取雙磁芯共同繞制，也就是增大相應(yīng)的鐵芯面積，其結(jié)果是設(shè)備的引弧性能大幅提升，但其帶來的負(fù)面效果是增大了高頻耦合變壓設(shè)備的質(zhì)量與空間尺寸。所以在高頻耦合變壓設(shè)備的參數(shù)中，一定要準(zhǔn)確選擇出相關(guān)的截面積、線圈匝數(shù)、以及具體的振蕩電容等等。經(jīng)試驗(yàn)證明振蕩電容的變化不會(huì)深刻的作用于設(shè)備的引弧能力，一般應(yīng)控制在800～1200p之間即可。本文以實(shí)際應(yīng)用中的自激中等頻率放大弧焊的發(fā)電裝置開展引弧活動(dòng)，一定要注意電流的調(diào)整，注意工件表面的腐蝕程度，如有不合格應(yīng)進(jìn)行打磨，如果在較低溫度下引弧，是極易成功的；參數(shù)搭配的合理性高低，決定著實(shí)際運(yùn)行中的具體效果。通過參數(shù)的合理搭配，可以彌補(bǔ)自激式中等頻率焊接發(fā)電機(jī)動(dòng)特性差的問題，以提升高頻引弧的相應(yīng)能力。在輸入小電流產(chǎn)生的熱量較少的條件下，不必再增加散熱設(shè)備對(duì)振蕩管進(jìn)行降溫，并可逐步縮減其空間尺寸，現(xiàn)在這一技術(shù)已經(jīng)長期在氬弧焊機(jī)的制作與生產(chǎn)中得以應(yīng)用。

3相關(guān)結(jié)論

要注意在實(shí)驗(yàn)與操作過程中輸出變壓設(shè)備形成的單端正向激發(fā)轉(zhuǎn)化設(shè)備是可以將以往的高漏抗工頻升壓變壓器進(jìn)行取代的，作為這種已經(jīng)是成品的設(shè)備，無論從其工藝來說，還是相關(guān)的組織活動(dòng)，都對(duì)工作流程有著極高要求。而且高頻弧器在未來發(fā)展上會(huì)逐步形成體積小、質(zhì)量小、運(yùn)行穩(wěn)定、成本較低的特征。參數(shù)的選擇對(duì)于設(shè)計(jì)的質(zhì)量是十分重要的，除了能夠確保整流自激發(fā)中等頻率焊接發(fā)電機(jī)對(duì)高頻引弧水平的要求，同時(shí)這一規(guī)律在很大范圍上已經(jīng)得到了事實(shí)的檢驗(yàn)。相關(guān)部門應(yīng)該組織批量生產(chǎn)或購入這種高頻引弧設(shè)備，并將其積極地用于生產(chǎn)當(dāng)中，提升質(zhì)量、提高效率。

參考文獻(xiàn)

[1]鄢婷嵐.基于數(shù)字化控制的高頻引弧電路設(shè)計(jì)[J].中國高新區(qū),2018(2):123-124.

[2]宋曉清,賴曉陽,唐厚君,姚辰.大功率等離子切割機(jī)引弧系統(tǒng)的研究[J].電力電子技術(shù),2015,49(7):100-102.

[3]孫強(qiáng),陳龍,陳桂濤,王華民.基于弧控制的等離子切割電源新型復(fù)合控制策略[J].焊接學(xué)報(bào),2014,35(3):71-75，116-117.

作者：陸冬妹 單位：廣西百色學(xué)院信息工程學(xué)院