逆变式弧焊电源的基本原理是什么

逆变式弧焊电源的基本原理是什么？利用逆变电源进行CO2焊有何优越性？

逆变式电源的原理方框图如图35所示。单相或三相50Hz的交流网路电压先经输入整流器整流和滤波，再通过大功率开关电子元件的交替开关作用，变成20kHz左右的中频电压，后经中频变压器降至适合于焊接的几十伏电压，用输出整流器整流并经电抗器滤波，变为直流输出。

在图35中所示的框图中，逆变电源的核心是由大功率开关管和中频变压器组成的逆变电路。现以图36所示的全桥逆变电路说明其工作原理：当开关管VT

1

和VT

4开通、VT

2

和VT

3

关断时，直流高压U

经VT

1

、C、L和VT

4

对变压器一次侧

进行充电，变压器一次侧电压左正右负；当开关管VT

2和VT

3

开通、VT

1

和VT

4

关

断时，直流高压U

0经VT

3

、L、C和VT

2

对变压器一次侧进行充电，变压器一次侧

电压右正左负。因此，经过开关管VT

1、VT

4

和VT

2

、VT

3

的交替开通与关断，就把

直流高压U

变成加在变压器一次侧的交流高压，经变压器二次侧耦合出合适的交流电压，经整流输出焊接电压。

在图36中，C是隔直电容，防止VT

1至VT

4

性能的差异以及导通时间的微小

偏差造成变压器的偏磁。VD

1至VD

4

是回馈二极管，将关断时刻变压器产生的过高

的感应电势回馈一次整流电容，R

1、C

1

至R

4

、C

4

构成VT

1

至VT

4

的缓冲网络。

与传统的晶闸管相控整流电源相比，逆变电源具有诸多优势。由于变压器的

工作频率从50Hz提高到20kHz左右，则绕组匝数与铁心截面积的乘积就可以减小到原来的1/400，这就使整机重量、体积显著减小；同时，变压器的铜损和铁损也相应减小，提高了电源效率。

逆变电源的最大优势还在于其优越的电源动特性和焊接工艺性能。在CO

2

短路过渡焊中，由于电弧长度较短，要求电源具有比较硬的水平外特性，以保证弧长的自动调节和焊接过程的稳定性。传统的晶闸管相控整流电源一般采用电压给定的开环控制，由于变压器漏抗以及电源内部损耗等原因，电源的外特性是自然

缓降的，其弧长调节性能不如逆变电源。其次，CO

2

短路过渡焊是燃弧和短路交替进行的周期性过程，熔滴过渡频率约为60～150Hz，短路时间约为3～5ms。这些工艺特点要求电源具有较高的动态响应速度，以便对燃弧电压以及短路电流上升率进行实时控制。而在晶闸管相控电源中，晶闸管导通角调整一次的时间平均为3.3ms左右，这一时间长度与熔滴短路时间相当，不可能对短路过程的电流进行微控制，因此，在晶闸管整流焊机主电路输出端串联一适当大小的电感，对短路电流进行宏观控制。相比之下，逆变电源的开关频率为20kHz，每50μs左右就可以对开关管的导通时间进行一次调整，因此，在短路过程中，可以及时地调节开关时间，达到控制短路电流波形的目的，得到优越的焊接工艺性能。

直流电焊机是由交流电动机和特殊的直流发电机组成的（图 3-3 ）。电动机带动发电机旋转，发出满足焊接要求的直流电，其空载电压约为 50 ～ 80 伏，工作电压为 30 伏。电流调节范围为 45 ～ 320 安培，也分粗调和细调两级。

直流电焊机有两种接法。当工件接正极，焊条接负极时称正接法。若工件接负极，焊条接正极则称反接法。由于电弧正极区的温度高，负极区的温度低，因此正接法时，工件的温度高，用于焊接黑色金属；反接法用于焊接有色金属和薄钢板。

直流电焊机焊接时，电弧稳定，能适应各种焊条，但结构复杂，价格高。

交、直流电焊机的规格是以正常工作时能供给的最大电流来表示的。如 BX1-330 表示额定电流为 330 安培的交流电焊机。

交流电焊机交流电焊机是一种特殊的降压变压器（图 3-2 ）。它将电源电压（ 220 伏或 380 伏）降至空载时的 60 ～ 70 伏，工作电压为 30 伏，它能输出很大的电流，从几十安培到几百安培。根据焊接需要，能调节电流大小。电流的调节可分粗调和细调两级。粗调是改变输出抽头的接法，调节范围大。细调是旋转调节手柄，将电流调节到所需要的数值。

交流电焊机结构简单，制造和维修方便，价格低，工作噪声小，应用很广。缺点是焊接电弧不够稳定。