Динамические процессы в источнике питания для сварки на переменном токе высокой частоты

• Автор: Борисов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений и обозначений

Введение

Глава 1 Предпосылки для создания сварочных аппаратов переменного

тока высокой частоты

1.0 Введение

1.1 Некоторые особенности электродуговой сварки на по-

стоянном и переменном токе

1.1.1 Дуга постоянного тока

1.1.2 Дуга переменного тока
1.1.3 Механизмы переноса электродного металла в дуге
1.2 Предпосылки для создания сварочных аппаратов пе-
ременного тока высокой частоты
1.3 Цель и основные задачи диссертации
1.4 Выводы
Г лава 2 Инверторные источники питания для сварки и особенности их ра-

2.0 Введение
2.1 Схемотехника и особенности работы инверторных
сварочных источников питания с выходом на постоянном токе
2.2 Инверторный сварочный источник питания с выходом
на переменном токе высокой частоты
2.3 Выводы
Г лава 3 Компьютерное моделирование переходных процессов в сва-
рочных инверторах
3.0 Введение
3.1 Обзор существующих публикаций по моделированию
инверторов
3.2 Средства моделирования

3.3 Компьютерные модели ИСА
3.4 Переходные процессы в инверторных сварочных ап-
паратах постоянного и переменного тока
3.4.1 ИСА постоянного тока
3.4.2 ИСА переменного тока
3.5 Спектральный состав тока сварочных инверторов
3.6 Определение оптимального диапазона рабочих частот
сварочного инвертора
3.7 Выводы
Глава 4 Исследование переходных процессов на физических моделях
сварочных инверторов
4.0 Введение
4.1 Исследование переходных процессов на физическом
макете ИСА постоянного тока
4.2 Исследование переходных процессов на физическом
макете ИСА переменного тока высокой частоты
4.3 Дополнительные исследования
4.4 Выводы
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
Сокращения
ИСА - инверторный сварочный аппарат;
ВАХ - вольтамперная характеристика;
КПД - коэффициент полезного действия;
шим - широтно-импульсная модуляция;
ип - источник питания;
БУЗ — блок управления зарядом;
эмс - электромагнитная совместимость;
дт - датчик тока;
дн - датчик напряжения;
СУ - система управления;
Тг - тактовый генератор;
БЗР - блок задания режимов;
КЗ - короткое замыкание;
опп - однотактный прямоходовой преобразователь.
Обозначения
Латинские
ид - напряжение дугового промежутка;
и„ - входное напряжение;
и„ - напряжение холостого хода;
и - ток дуги;
Ьобм - индуктивность обмотки трансформатора;
Стр - паразитная межобмоточная ёмкость трансформатора;
- коэффициент крутизны данной характеристики;
овм - изменение значения индуктивности;
А и - изменение значения напряжения;
к - коэффициент скважности импульсов управления;
А - амплитуда импульсов;

Значительным разнообразием отличаются схемы управления сварочными инверторами. К основным их функциям следует отнести:
• Формирование импульсов, обеспечивающих надежное отпирание и запирание ключевых транзисторов;
• Обеспечение возможности регулирования длительности импульсов (ШИМ) при заданной частоте их следования;
• Возможность задания требуемой величины сварочного тока и его поддержание на заданном уровне в процессе сварки;
• Защита аппарата от перегрева, перегрузки по току, «залипания» электрода;
• Исключение .токовой перегрузки питающей сети переменного тока при запуске сварочного аппарата.
С учетом всех этих особенностей типовую структурную схему инверторного сварочного аппарата постоянного тока можно представить в виде, изображённом на рис. 2.5. Сетевой фильтр (1) служит для исключения прохождения помех, возникающих в процессе работы сварочного инвертора, в питающую сеть. Входной выпрямитель с емкостным накопителем (2) необходим для питания инверторного модуля и исключения импульсной нагрузки на питающую сеть. Поскольку емкость накопителя достаточно велика (до 1500 мкФ), чтобы исключить появление пика зарядного тока, первичный заряд осуществляют через управляемый токовый ограничитель, который в процессе нормальной работы аппарата отключается блоком управления зарядом (6). Инвертор (3) преобразует энергию постоянного напряжения накопителя в энергию импульсов ки-логерцового диапазона путём использования широтно-импульсной модуляции (ШИМ), после чего переменное напряжение высокой частоты преобразуется в постоянное при помощи выходного выпрямителя (4). Формирование отпирающих импульсов для транзисторов инвертора осуществляется в системе управления, состоящей из тактового генератора (8), ШИМ - котроллера (9) и драйвера (10). Питание системы управления осуществляется при помощи источника питания (5) Требуемая величина сварочного тока задается в блоке задания ре-