弧焊电源课件第五章晶闸管弧焊整流器

第五章 晶闸管弧焊整流器
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晶闸管式弧焊整流器的主要组成
下降外特性：触发脉冲的相位由给定电压和电流反馈信号确定。 下降外特性：触发脉冲的相位由给定电压和电流反馈信号确定。 平外特性：触发脉冲相位则由给定电压和电压反馈信号确定。 平外特性：触发脉冲相位则由给定电压和电压反馈信号确定。 任意外特性：调节电压、 任意外特性：调节电压、电流反馈信号的比例
VT5 ifz
T
a b c ufz Rfz
VD2、4、6：三个共阳极二 、 、 ： 极管， 极管，其管子导通规律是阴极 电位最低的管子导通。 电位最低的管子导通。
VD2
VD4
VD6
α= 0º α= 60º
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图6-6 电阻性负载的三相桥式半控整流电路
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控制角 α = 0º
a) 相 电 压
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ωt
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电阻电感性负载
ufz ab ac bc ba ca cb ab ac
o
ωt
a 三相桥式全控整流电路的负载电压平均值： a=90°
Ud = 2.34 U2 cosα 移相范围 移相范围90º
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三、六相半波整流电路
铁心有三个心柱， 铁心有三个心柱，每个 T 心柱上各有一个一次绕 组和两个二次绕组（ 组和两个二次绕组（如 a和-a），两个二次绕 ），两个二次绕 和 ）， 组的非同名端相连。 组的非同名端相连。 只要控制级有触发信号， 只要控制级有触发信号， 六个共阴极晶闸管的导 通规律是阳极电位最高 的管子导通。 的管子导通。只需单管 导通即可构成回路。 导通即可构成回路。六 个管子轮流导通。 个管子轮流导通。
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a ug
6 5 1 6 2 1
a=60°
3 2 4 3 5 4 6 5 1 6
ωt
VT1 VT3 VT5
ωt
a b
u fz a b a c b c b a c a cb ab ac
电路特点： a
ug
1、每周有6个波峰，脉动较小，配用的输出电感量也较小； 每周有6个波峰，脉动较小，配用的输出电感量也较小；
势继续为VT 势继续为 1提供正向电压使其 不能及时关断。 不能及时关断。VT1继续导通多
Rfz ifz
VD7构成回路续流，既使 构成回路续流， 长时间取决于L中存储的能量的 长时间取决于 中存储的能量的
VD2 VD4 VD6 i大小，甚至延长到 电阻电感性负载的三相桥式半控整流电路 不中止， 图6-9 大小，甚至延长到VT3被触发为 fz不中止，又使晶闸管按 时关断。 止。 时关断。
时，负载电流减少产生自感电势， VT1 负载电流减少产生自感电势， 2 、 电阻电感性负
a
L足够大时，负载电压 Uf z 为零 足够大时， 足够大时
VT3
VT5
常关断。 常关断ωt4时，虽然 ac=0，但二 虽然U 通。至 。 ， T
ufz b c
VD7 VT7
L
电压间断时， 电压间断时，由L、Rfz和 、
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三相桥式半控整流电路特点： 优点： 制造简单、可靠、经济和较易调试 缺点： 调至低压或小电流时波形脉动较明显，需 配置大电感量的输出电抗器。
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二、三相桥式全控整流电路
VT1 VT3 VT5
T
a b
ufz
L ifz
c
Rfz
电阻性负载
VT4 VT6 VT2 图6-12 电阻电感性负载 三相桥式全控整流电路
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第二节 晶闸管式弧焊整流器主电路
一、 三相桥式半控整流电路 二、 三相桥式全控整流电路 三、 六相半波整流电路 四、 带平衡电抗器双反星形可控整流电路
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一、三相桥式半控整流电路 1. 电阻性负载 2. 电阻电感性负载
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VT1、3、5：三个共阴极晶闸管， VT1 VT3 、 、 ：三个共阴极晶闸管， 1、 电阻性负载 其管子导通规律是阳极电位最高且 控制极加有有效脉冲的管子导通； 控制极加有有效脉冲的管子导通；
晶闸管弧焊整流器输出电 压和电流的大小决定于整 流器中晶闸管的导通角， 晶闸管的导通角越大，电 源输出电压和电流越大。 小规范焊接时， 小规范焊接时，导通角 小，整流波形的脉动加 波形不连续， 剧，波形不连续，引起电 弧不稳定。 弧不稳定。
三相半波电阻性负载控制角α＝ 三相半波电阻性负载控制角 ＝ 60º时整流电压波形 时整流电压波形
A P G N N P P N K
3
一个晶闸管等效为两个三极管。 一个晶闸管等效为两个三极管。
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晶闸管导通条件： 晶闸管导通条件： 晶闸管关断方法： 晶闸管关断方法：
1）晶闸管阳极加上正向电压 ； ）晶闸管阳极加上正向电压U； 阳极加上正向电压 2）控制极加上适当的同步正向触发电压Ug 。 ）控制极加上适当的同步正向触发电压 1）使晶闸管的阳极电流低于维持电流 ） 加上适当的同步正向触发电压 晶闸管导通后， 晶闸管导通后，只要正向电流 I 的大小等于或大 或切断阳极电流（适合于低频电路）。 或切断阳极电流（适合于低频电路）。 于晶闸管的维持电流， 于晶闸管的维持电流，即使去掉控制极上的触发 2）在晶闸管阳极和阴极之间加一反向 ） 晶闸管也仍然维持导通状态。 电压 Ug 常用的方法）。 ，晶闸管也仍然维持导通状态。 电压（常用的方法）。
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第一节 概述 第二节 主电路 第三节 触发电路 第四节 外特性控制电路 第五节 晶闸管式脉冲及矩形波交流弧焊电源 第六节 晶闸管式弧焊整流器典型产品介绍
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第一节 概述
二极管：一个PN结 三极管：PNP，NPN 晶闸管：两个PN结 阳极A 阴极K 控制极G P N P N
fz 1 载 6
管的导通角失控，不能正 ， 管的导通角失控、VD 继续导 i 不中止。在VT 不中止。
极管中由VD 自然换相为VD 避免失控的方法： 极管中由 6自然换相为 2导 避免失控的方法： 通，于是L、Rfz、VD2和续流 于是 、 在负载两端接上续流 在负载两端接上 VT1之 间构成回路， 间构成回路 上的自感电动 二极管VD7，这样当整流 二极管 ，由L上的自感电动
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电阻性负载
控制角 α a) 相 电 压 图 6-13 = 0 º
u2 o ω t1
a
ω t2
b
ω t4
c
ω t6
a
ω t2 ω t3 ω t1
a=0° 三 相 ab ac bc ba ca cb ab ac u fz 桥 i fz 式 全 各晶闸管分别导通120° 各晶闸管分别导通 ° 控 b)负 载 电 流 、 电 压 o 整 流 1 2 3 4 5 6 1 2 3 ug 电 路 c)触 发 电 压 波 形 5 1 1 3 3 5 5 1 1 6 6 2 2 4 4 6 6 2 d)晶 闸 管 导 通 顺 序
VT6 VT2
a=90°
ωt
c
6 1 2 3 4 5 6 2、整流输出电压、电流在控制角为60o时，临界连续； 整流输出电压、电流在控制角为60 1 临界连续；
3、6只晶闸管，电路复杂，调试和维护困难。 VT4 只晶闸管，电路复杂，调试和维护困难。
5 6 1 2 3 4 5 6
4、整流电路的移相范围为120 整流电路的移相范围为120º 120 各晶闸管导通时间不足120° 输出波形不再连续。 电阻性负载三相桥式全控电路a=90°时的负载电压波形 各晶闸管导通时间不足 ° 电阻性负载三相桥式全控电路 ，输出波形不再连续。 °
d )管 子 导 通 顺 序
4
6
2
4
6
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三相半控桥电阻性负载 触发角α=30的波形图
相电 压波 形
负载 电压 波形 触发 脉冲 时序 SCR 导通 顺序
控制角 α = 60º
a) 相 电 压
u2 o
ua
ω t1
ub
ω t3
uc
ua
三个晶闸管导通情况 t ωt3时，VT3阳极电ω 图 6-8 ωt2时，Uc最低，对 ωt1 至ωt3中点处 位Ub最高，且控制 ωt1 时，三个共 之后，出现6导通， 应的二极管VD a=60° Uz 极加触发脉冲， fz uf 阴极晶闸管中VT1阳 ac 三 b a Ub>Ua，但仍然 cb i fz 导通后Uc钳位到VD2、 VT3导通；VT3导通 相 极电位Ua最高，VT1 是VT1导通，是 后阳极电位钳位到 VD4阳极使VD2、 半 因为此时尽管Ub 控 导通，其电位钳位到 VT4截止。依次类推 b)电 流 电 压 VD1阴极使它截止。 o 电 最大，但VT3触 电阻性负载三相桥式半控整流电路的电流波形在一个周期中只有 t 每个管子导通角为ω a VT3、VT5的阴极，使 每个管子导通角为 阻 α>60 后便会发生波形不连续了 >60º >60 后便会发生波形不连续了。 三个波峰，脉动大，甚至出现不连续，因此不能满足弧焊要求。 三个波峰，脉动大，甚至出现不连续，因此不能满足弧焊要求。 ug u g1 u g3 u发端没加触发脉 g5 u g1 u 120°，导通顺序g 3 负 VT5的阴极电位比阳 120°。管子导通顺 载 c)触 发 电 压 为1、3、5循环 冲，故仍截止。 序为6、2、4、6循环。 波 极电位高而截止。 ω t
ω t5 三个二极管导通情况
负载电压为： 负载电压为：Ufz = 1.17 U2 ( 1 + cosα ) 形 5 3 1