專(zhuān)利名稱(chēng)：一種場(chǎng)效應(yīng)管式弧焊整流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于焊接設(shè)備。
繼晶閘管式弧焊整流器之后，七十年代初開(kāi)始研制晶體管式弧焊整流器。西德研制成功第一臺(tái)樣機(jī)不久，其他國(guó)家也相繼開(kāi)展有關(guān)的研究工作，至今已有系列化產(chǎn)品。經(jīng)研究試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐表明，它是一種動(dòng)特性?xún)?yōu)良、控制靈活，可控參數(shù)較多的精密焊接電源，對(duì)全位置自動(dòng)焊、機(jī)器人弧焊工藝具有較大的應(yīng)用價(jià)值。但是，由于它使用大功率晶體管作為功率控制元件，也存在一定的局限性，例如存在二次擊穿問(wèn)題，控制功率大，管子并聯(lián)工作不易實(shí)現(xiàn)等。
研制本實(shí)用新型的目的是為了克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高電子弧焊電源的控制性能及工作可靠性，簡(jiǎn)化控制電路和減輕電抗器的重量等。
本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)是采用性能優(yōu)于晶體管組的場(chǎng)效應(yīng)管組來(lái)作為功率控制和快速開(kāi)關(guān)元件，采用功耗極小的控制電路和重量輕量化的電抗器。
附


圖1為場(chǎng)效應(yīng)管式弧焊整流器基本原理方框圖。附圖2為場(chǎng)效應(yīng)管式弧焊整流器工作原理電路圖。附圖3為該弧焊整流器的主要器件場(chǎng)效應(yīng)管組的接線(xiàn)圖。附圖4為輸出電抗器結(jié)構(gòu)圖，圖中1為絕緣骨架，2為線(xiàn)圈，3為屏蔽層，4為絕緣板，5為磁芯。
本實(shí)用新型是以如下方式完成的使用大功率場(chǎng)效應(yīng)管組，用于獲得任意外特性曲線(xiàn)形狀、調(diào)節(jié)規(guī)范及控制動(dòng)態(tài)特性等。它串聯(lián)于降壓主變壓器B1的次級(jí)整流器和輸出電抗器DK之間，承受大電流和復(fù)雜的負(fù)載變化。它由10只以上耐壓UDS為100V以上、工作電流ID為9.5A以上的場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)而成。其開(kāi)關(guān)頻率30～100KHZ、額定工作電流可由主變壓器容量和場(chǎng)效應(yīng)管數(shù)目來(lái)確定，其工作電流可在10A～400A之間。為了保證每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的動(dòng)態(tài)電流的均勻分配，每只管子的柵極串聯(lián)入前置電阻Rgi，其電阻值在5.1Ω至20Ω之間，其精確值要在調(diào)節(jié)過(guò)程中確定。為了確保管組靜態(tài)電流的均勻分布，管組應(yīng)盡可能安裝在同一塊冷卻板上，并保持等距離。為了加強(qiáng)冷卻作用，可采用風(fēng)冷或水冷。
鑒于場(chǎng)效應(yīng)管組直接串聯(lián)于焊接主回路中，承受大電流和變化復(fù)雜的工況，管子本身又以高達(dá)數(shù)萬(wàn)次的頻率不斷進(jìn)行“開(kāi)”與“關(guān)”的工作，因此它的安全工作與否，直接決定了整機(jī)的安危，為此，必須對(duì)它采取有效的保護(hù)措施，其中包括①利用快速開(kāi)關(guān)二極管BZ6(例如BYV32／200(trr＜0.03))與場(chǎng)效應(yīng)管組反極性并聯(lián)，以便場(chǎng)效應(yīng)管在關(guān)斷時(shí)反向電流旁路。②在BZ2兩端并聯(lián)一個(gè)電阻R4，在BZ2的正極與場(chǎng)效應(yīng)管漏極之間，串聯(lián)一個(gè)電容C3，利用阻容電路R4、C3對(duì)電感和漏抗引起的振蕩加以阻尼。③輸出端并聯(lián)續(xù)流快速開(kāi)關(guān)二極管組BZ1(例如BYV32／200)。④輸出電抗器DK采用帶間隙的E型或□型鐵芯，繞組采用薄銅片繞制，其具體尺寸及繞組匝數(shù)根據(jù)電源輸出容量、頻率、弧焊方法等要求來(lái)確定。
參照附圖2，工作時(shí)，本實(shí)用新型的主電路將50HZ的380伏交流電壓經(jīng)主變壓器B1降為幾十伏的電壓后，由三相橋式整流器變成直流電壓，然后再經(jīng)由電子控制電路控制的并聯(lián)大功率場(chǎng)效應(yīng)管組電子開(kāi)關(guān)對(duì)焊接電流作功率特性控制。由脈沖發(fā)生器IC4(TDA4700)、脈沖耦合電路(IC3等)以及負(fù)反饋電路(IC5、IC6等)所組成的電子控制電路，產(chǎn)生30～100KHZ的可調(diào)脈寬的脈沖信號(hào)，用于控制大功率場(chǎng)效應(yīng)管組電子開(kāi)關(guān)，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)焊接平均電流的大小。而由T1、T2、IC2、IC3、IC7、IC8以及SCR等組成的操作電路，則控制各部分電路的通電工作程序以及對(duì)電子控制電路提供所需的穩(wěn)壓電源。
發(fā)明人曾有一個(gè)工作電流為25A、開(kāi)關(guān)頻率為30～60KHZ的實(shí)施例，在此實(shí)施例中，場(chǎng)效應(yīng)管組由18個(gè)BUZ32場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)而成，輸出電抗器DK的鐵心結(jié)構(gòu)及參數(shù)見(jiàn)附圖4，其繞組共11匝，在6 3/4 處抽頭，其余元件及規(guī)格見(jiàn)附表1。
本發(fā)明與最相近的技術(shù)晶體管式弧焊整流器比較，具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)1.控制功率極小，前者采用電壓控制，電流放大倍數(shù)極大，后者(晶體管式)用電流控制，電流放大倍數(shù)很小。因此，前者很容易與微型計(jì)算機(jī)配合使用，控制功耗極小，控制電路簡(jiǎn)化(不必采用多級(jí)放大)?？刂菩阅軆?yōu)良。
2.開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高，由于場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)速度比晶體管的開(kāi)關(guān)速度快幾倍以上，工作頻率可從20KHZ提高到60KHZ以上，而且電流波形仍然比較陡峭，開(kāi)關(guān)耗損少，并可作超高頻脈沖弧焊，獲得較剛直的電弧，提高焊接速度，減少焊縫寬度，甚至可代替等離子弧進(jìn)行高效優(yōu)質(zhì)的焊接。此外，還可以減輕電抗器的重量。
3.焊接性能好，工作可靠范圍大，不存在二次擊穿問(wèn)題。
4.管子并聯(lián)工作易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管具有正溫度系數(shù)的特性，并聯(lián)工作各個(gè)管子所通過(guò)的電流，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，即電流大者，溫升提高，電阻增大，從而使電流自動(dòng)減少，達(dá)到電流自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，不會(huì)象晶體管那樣出現(xiàn)連鎖反應(yīng)使電流不斷增大而燒壞管子。
附表權(quán)利要求一種由主變壓器、整流器、電子開(kāi)關(guān)和電抗器組成的場(chǎng)效應(yīng)管式弧焊整流器，其特征在于a、快速電子開(kāi)關(guān)是由10只以上耐壓UDS大于100V，工作電流大于9.5A的場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)而成，其開(kāi)關(guān)頻率為30～100KHz，額定工作電流為10A～400A，各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管均串入5.1Ω～20Ω的柵極前置電阻Rgi，使得各管動(dòng)態(tài)和靜態(tài)電流均勻分配；b、由場(chǎng)效應(yīng)管組成的快速電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)于主變壓器次級(jí)整流器和電抗器之間；c、場(chǎng)效應(yīng)管快速電子開(kāi)關(guān)電路具有以下保護(hù)電路與場(chǎng)效應(yīng)管組反極性并聯(lián)快速開(kāi)關(guān)二極管BZ6，以形成旁路電路，使場(chǎng)效應(yīng)管在關(guān)斷時(shí)反向電流旁路；在場(chǎng)效應(yīng)管組的漏極和源極之間并聯(lián)一個(gè)阻容電路(C3、R4)，在R4兩端又并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)二極管BZ2，從而對(duì)電感和漏抗引起的振蕩加以阻尼；輸出端并聯(lián)續(xù)流快速開(kāi)關(guān)二極管BZ1；d、輸出電抗器DK采用E型或口型鐵芯(磁芯)，繞組采用薄銅片繞制。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種場(chǎng)效應(yīng)管式弧焊整流器。該弧焊整流器的特點(diǎn)是采用性能優(yōu)于晶體管組的場(chǎng)效應(yīng)管組來(lái)作為功率控制和快速開(kāi)關(guān)元件，采用功耗極小的控制電路和重量輕體積小的電抗器，因而具有控制功率極小，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高，焊接性能好，工作可靠范圍大以及不存在二次擊穿等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K9/00GK2048409SQ87217209
公開(kāi)日1989年11月29日 申請(qǐng)日期1987年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月31日
發(fā)明者黃石生, 伍月華, 范雪紅 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)