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第２４卷第１期 沈阳工业大学学报 Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．１ ２ ０ ０ ２年２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｅｈｎｏｌ Ｆｅｂ．２ ０ ０ ２ 文章编号：１０００ ｌ６４６（２００２）叭一００Ｏ８—０３ 新型高频引弧装置的设计 常云龙。，汪殿龙 ，齐广明 沆 ｌｌ１ｌ 大 材料科学与］一程学院，辽宁沈阳ｌ１００２３； ２鞍ｉｈｄｉ劳动局劳动监察立肌，Ⅱ ｊ鞍ｌｌ１ １１４０１７１） 摘要：在分析传统引弧电路的基础上，提出了一种新型的高频引弧电路．并对其工作原理进行了 丹析实验表明采用该电路的小型引弧装鼍结构简单．可靠性高在焊接过程中不仅可以顺利引 弧．防止断弧，而且可以保证电孤稳定 美键词：引孤；高频装茕；设计 中图分类号：ＴＧ ４３９ ９ 文献标识码：Ａ 引弧是焊接过程中不可缺少的一个环节，尤 脉冲．可以采用焊接电流或电压作为一种切换 其是在自动焊接中一次引弧成功率将是一个非 讯号，接通或切断高频引弧电路．图１是传统的 常重要的技术指标．随着焊接方法的不同其引 高频引弧电路，采用电流继电器（加饱和电抗 弧方式也不同，主要有划擦引弧 爆裂引弧、慢送 器１或电压继电器来控制引弧过程 由于电流 丝引弧、回抽引弧、高频引弧 及小电流弧等，高 和电压继电器的稳态吸合时间长，一般在几十 频引弧常用于ＴＩＧ、等离子弧焊接和切割电源 到几百毫秒，高压变压器Ｔ 工作于工频下，体积 中，高频引弧、高频引弧电路一般包括两部分：一 和重量都很大，且效率低，所以这种引弧电路常 是高频（或脉冲１发生器ｌ即产生高频高压电的部 见于磁放大器式弧焊整流电源和一些晶闸管整 分）；二是控制部分ｌ即用于接通或｝刀断高频的控 流电褫中． 制电路含信号检测电路） 本文就ＴＩＧ焊中常用 １ ２时阃控制的高频引弧电路 的几种高频 １弧电路做…介绍在此基础上提 图２是一种基于传统基础上的高频控制电 出一种新型的引弧电路． 路． 用于焊接启动控制，Ｊ 用于控制高频发生 器 Ｌ 、ｕ 、ｕ 为反枢器：Ｅ作原理如下：焊接时 １传统的高频引弧电路 Ｊ一吸台，控制系统得电，Ｕ．输出低电平，Ｕｚ输出 高电平，三极管Ｔ 导通使Ｊ 得电接通高频发生 １．１ 电压或电流继电器控制的高频引弧电路 器，此时ｃ 充电，ｕ 电位逐渐降低到零，Ｕ，输 高频引狐・般用于非接触引弧，在两个电 出高电平，三极管Ｔ 截止．断开高频发生器该 极之间加 一定电压（电场｝和高频高压脉冲， 电路没有引人引燃电弧的信号检测电路，靠焊 则两个电投之问就会产生电弧 ～般情况下， 接启动后的一段高频维持时间来引燃电弧，由 电弧引燃进Ａ正常焊接后，不再需要高频高压 于时间较长，故可保证电弧的引燃 Ｔ 图ｌ 传统的高麴引弧电路 Ｆｉｇ ｌ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈｉ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｔ ｒｉｋｉｎｇ ａｒｃ ｃｉｒｃｕａｉｔ （ｎｉ电压继电器控制 （ｂ）电流继电器控制 收稿日期２００【一０５一ｌ２ 作者简介：常 北ｌ１９６３一、．蜘，ｌｈ西新绛＾，副教授，博士 维普资讯 http://www.cqvip.com
第１期 常云龙等：新型高频引弧装置的设计 ９ 高翱维持叫问由Ｒ Ｃ 控制，一般在２～３ｓ 出，系统主要由三扳管Ｔ一、稳压管ＺＷ、振荡电路 左右 Ｕ （可由５５５时基电路组成）、场效应管Ｍ 中频 变压器Ｔ，组成 Ｌ 、Ｌ：、Ｃ一用于防止高频信号穿 人．其工作原理如下：当开始焊接时，弧焊电源 ｈ Ｉ＝＝ 输出的空载电压｛约６０ Ｖ）加到Ｔｔ上使其饱和导 通ＺＷ用于使振荡电路获得稳定的工作电压， 振荡电路输出中频方波信号，变压器Ｔ 在中频 状态下工作，引燃电弧．当电弧引燃后，弧焊电 源输出电压降低（为电弧电压），Ｔ 截止，电压降 图２ 时间控制的高频引弧电路 低不足于使Ｕｔ获得正常的工作电压，ｕ 停止工 Ｆ ．２ Ｔｉｍｅ—ｃｏｎｔｒ｛￣ｌｌｅｄ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｔｒｉｋｉｎｇ ｔ ｉｒｃｕｉｔ 作，则高频发生器也停止工作． ２ 由弧压控制的高频引弧电路 该电路的优点，一是省去了控制系统的供电 电源部分，系统结构简单；二是减小了高压变压 从图１可知，高压变压器工作于工频方式，导 器的体积和质量，效率提高；三是控制系统动态 致体积重量大 如果工作于中频或高频方式不仅效 响应速度快，调节迅速 率提高，而且体积和质量大大降低 图３就是这种 法引弧电路可用于逆变式ＴＩＧ和等离子弧 高频 Ｉ弧电路控制系统电源取自弧焊电源的输 焊接（切割）电源中． 图３ 孤压控制的高叛引弧电路 Ｆｉｇ ３ Ａｒｅ ｖｏ］ｔａｇｅ・ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｈｉｇｈ￣ｅｑａｅｎｃｙ ｓｔｒｉｋｉｎｇ ８ ｃｉｔｃｕｉ ３新型弧压控制高频引弧电路 平，ｕ 输出低电平使ｃ 停止工作，继电器Ｊ断 开，切断高频继电器Ｊ应采用稳态吸合时间短 ３．１工作原理及特点 的继电器如固态继电器等 目前逆变式弧焊电源发展很快，出现以 该电路的优点：①省去了图３中的中频信号 ＭＯＳＦＥＴ ＩＧＢＴ为功率器件的逆变电源，逆变器 产生电路，使系统结构更为简单；②高频引弧装 工作频率为２０ ｋＨｚ（ＭＯＳＦＥＴ可达５０ ｋＨｚ）这恰 置体积小、质量轻；③控制系统动态响应速窿快， 好与图３巾的方波信号发生器的频率基本一致， 调节迅速，在焊接过程中．一旦发生断弧现象，系 因此可将高频发生器中高压变压器的中频信号 供电部分接至焊接主变压器，使焊接主变压器既 统会迅速投入工作，引燃电孤，从而保证电弧稳 能传递功率、变换电参数，又能为高频发生器提 定，防止断弧现象发生． 供中频信号，如图４ａ所示弧压控制电路主要 ３ ２引弧试验 由比较电路Ｕ一，反相器ｕ 、５５５时基电路Ｕ 等组 试验参数：引弧电流，＝ｌ０ Ａ，引弧次数为 成，如图４ｂ所示．其工作原理如下：比较器的反 ３Ｏ次．每次引孤相隔１ ｍｉｎ． 相输入取自弧焊电源的输出，同相输入取白＿－－参 采用自行研制的ＺＸ 一１６０型逆变焊机，对 考电压，ｓＴ为焊接启动开关，焊接前，ｓＴ打开，Ｕ。 新型高频引弧装置进行了试验．在ｌ ｍｍ的不锈 为空载电压，ｕ 输出低电平， 接通后 ，工作， 钢板上进行了３０次引弧试验， Ｉ弧效果好，尤其 使继电器Ｊ吸台．接通高频发生器 ｌ燃电弧．电 是在钨极处于冷态时，仍可一次日ｉ弧成功．在实 弧引燃成功后．０ 变为电弧电压，Ｕ。输出高电 际施焊中，未曾发现断弧现象． 维普资讯 http://www.cqvip.com
ｌＯ 沈阳工业大学学报 第２４卷 （ａ） 图４新型高频引弧电路 （ｂ） Ｆｉｇ ４ Ｎｅｗ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆｈｉｆ；｝ｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｒｃ—ｓｔｒｉｋｉｎｇ ａ）高频发生器 ｂ）弧压控制电路 参考文献： 探讨及新型引弧器的介绍…电焊机，１９９７（３／：１９— 【１］姜焕中焊接方法及设备ｆＭ］．北京：机械工业出版社． ２２ １９８１ （ＳｈａｏＣ Ｊ，“ＤＹ．ＳｕｎＺＺ ＴｈｅｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎＯｆＴＩＧｗｅｌｄｉｎｇａｒｃ （Ｊｉａｎｇ Ｈ Ｚ Ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ【Ｍ］Ｂｅｉｊｉｎｇ： ￣ｔｒｉｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄ ａｎｄｉｎｔｒｏｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆｎｅｗ ａｒｃ ｓｔｒｉｋｉｎｇ ｇｅｒｅｒａｌｏｒ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ．１９８１） ｆＪ】ｗｅｌｄｅｒ，１９９７（３）：１９—２２．） 【２］邵成志，李法元．孙振中．等ＴＩＧ焊接电弧弓ｌ燃方式的 Ｎｅｗ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｒｃ ｓｔｒｉｋｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ＣＨＡＮＧ Ｙｕｎ—ｌｏｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｄｉａｎ—ｌｏｎｇ。，ＱＩ Ｇｕｍａｇ—ｒｕｉｎｇ－＂ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉｌａ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００２３．Ｃｈｉｔｔａ：２ Ａｎｓｈａｎ Ｓ ｐｅｒｖｉｓｉｎｇＢｒａｎｃｈｅｓ ｏｆＬａｂｏｌｘＦ Ｂｕｒｅａｕ．Ａｎｓｈｅｎ １１４００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｆｌｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｒｃ ｓｔｉｒｋｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｈｅｒｅ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｒｃ ｓｔｉｒｋｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔｓ．Ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｎｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｓｍａｌｌ—ｓｉｚｅｄ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ａｒｃ ｓｔｒｉｋｉｎｇ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｓｍｏｏｔｈｌｙ Ｔｈｅ ａｒｃ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｖｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｒｃ ｉｓ ｋｅｐｔ ｓｔａｂｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｒｃ ｓｔｒｉｋｉｎｇ；ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｅｖｉｃｅ；ｄｅｓｉｇｎ
