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電焊機之IGBT系列焊機工作原理

　逆變電焊機的基本工作原理：
　　逆變電焊機主要是逆變器產(chǎn)生的逆變式弧焊電源,，又稱弧焊逆變器,，是一種新型的焊接電源。是將工頻(50Hz)交流電,，先經(jīng)整流器整流和濾波變成直流,，再通過大功率開關(guān)電子元件(晶閘管SCR、晶體管GTR,、場效應(yīng)管MOSFET或IGBT),，逆變成幾kHz~幾十kHz的中頻交流電，同時經(jīng)變壓器降至適合于焊接的幾十V電壓,，再次整流并經(jīng)電抗濾波輸出相當平穩(wěn)的直流焊接電流,。
　　其變換順序可簡單地表示為：
　　工頻交流(經(jīng)整流濾波)→直流(經(jīng)逆變)→中頻交流(降壓、整流,、濾波)→直流,。
　　即為：AC→DC→AC→DC
　　因為逆變降壓后的交流電，由于其頻率高,，則感抗大,，在焊接回路中有功功率就會大大降低。所以需再次進行整流,。這就是目前所常用的逆變電焊機的機制,。
　　逆變電源的特點：弧焊逆變器的基本特點是工作頻率高，由此而帶來很多優(yōu)點,。因為變壓器無論是原繞組還是副繞組,，其電勢E與電流的頻率f,、磁通密度B、鐵芯截面積S及繞組的匝數(shù)W有如下關(guān)系：E=4.44fBSW
　　而繞組的端電壓U近似地等于E,，即：
　　U≈E=4.44fBSW
　　當U、B確定后,，若提高f,，則S減小，W減少,，因此,，變壓器的重量和體積就可以大大減小。就能使整機的重量和體積顯著減小,。還有頻率的提高及其他因素而帶來了許多優(yōu)點,，與傳統(tǒng)弧焊電源比較，其主要特點如下：
　　1.體積小,、重量輕,，節(jié)省材料，攜帶,、移動方便,。
　　2.高效節(jié)能，效率可達到80%~90%,，比傳統(tǒng)焊機節(jié)電1/3以上,。
　　3.動特性好，引弧容易,，電弧穩(wěn)定,，焊縫成形美觀，飛濺小,。
　　4.適合于與機器人結(jié)合,，組成自動焊接生產(chǎn)系統(tǒng)。
　　5.可一機多用,，完成多種焊接和切割過程,。
　　電焊機之IGBT系列焊機工作原理
　　一、 功率開關(guān)管的比較
　　常用的功率開關(guān)有晶閘管,、IGBT,、場效應(yīng)管等。其中,，晶閘管(可控硅)的開關(guān)頻率約1000次/秒左右,，一般不適用于高頻工作的開關(guān)電路。
　　1,、效應(yīng)管的特點：
　　場效應(yīng)管的突出優(yōu)點在于其的開關(guān)頻率,，其每秒鐘可開關(guān)50萬次以上,，耐壓一般在500V以上，耐溫150℃(管芯),，而且導通電阻,，管子損耗低，是理想的開關(guān)器件,，尤其適合在高頻電路中作開關(guān)器件使用,。
　　但是場效應(yīng)管的工作電流較小，高的約20A低的一般在9A左右,，限制了電路中的最大電流,，而且由于場效應(yīng)管的封裝形式，使得其引腳的爬電距離(導電體到另一導電體間的表面距離)較小,，在環(huán)境高壓下容易被擊穿,，使得引腳間導電而損壞機器或危害人身安全。
　　2,、IGBT的特點：
　　IGBT即雙極型絕緣效應(yīng)管,，符號及等效電路圖見圖11.1，其開關(guān)頻率在20KHZ~30KHZ之間,。但它可以通過大電流(100A以上),，而且由于外封裝引腳間距大，爬電距離大,，能抵御環(huán)境高壓的影響,，安全可靠。 
　

一,、 場效應(yīng)管逆變焊機的特點

　　由于場效應(yīng)管的突出優(yōu)點,，用場效應(yīng)管作逆變器的開關(guān)器件時，可以把開關(guān)頻率設(shè)計得很高,，以提高轉(zhuǎn)換效率和節(jié)省成本(使用高頻率變壓器以減小焊機的體積,，使焊機向小型化，微型化方便使用,。(高頻變壓器與低頻變壓器的比較見第三章《逆變弧焊電源整機方框圖》,。
　　但無論弧焊機還是切割機，它們的工作電流都很大,。使用一個場效應(yīng)管滿足不了焊機對電流的需求,，一般采用多只并聯(lián)的形式來提高焊機電源的輸出電流。這樣既增加了成本,，又降低了電路的穩(wěn)定性和可靠性,。
　　二、 IGBT焊機的特點
　　IGBT焊機指的是使用IGBT作為逆變器開關(guān)器件的弧焊機。由于IGBT的開關(guān)頻率較低,，電流大,，焊機使用的主變壓器、濾波,、儲能電容,、電抗器等電子器件都較場效應(yīng)管焊機有很大不同，不但體積增大,，各類技術(shù)參數(shù)也改變了,。
　　三、 IGBT焊機工作原理：
　　半橋逆變電路工作原理如圖11.2
　　 
　　工作原理：
　?、賢l時間：開關(guān)K1導通，K2截止,，電流方向如圖中①,，電源給主變T供電，并給電容C2充電,。
　?、趖2時間：開關(guān)K1、K2都截止,，負截無電流通過(死區(qū)),。
　　③t3時間：開關(guān)K1截止,，K2導通,，電容C2向負載放電。
　?、躷4時間：開關(guān)K1,、K2均截止，又形成死區(qū),。如此反復在負載上就得到了如圖11.3的電流,，實現(xiàn)了逆變的目的。
　　2,、IGBT焊機的工作原理
　?、?電源供給：
　　和場效應(yīng)管作逆變開關(guān)的焊機一樣，焊機電源由市電供給,，經(jīng)整流,、濾波后供給逆變器。
　?、?逆變：
　　由于IGBT的工作電流大,，可采用半橋逆變的形式，以IGBT作為開關(guān),，其開通與關(guān)閉由驅(qū)動信號控制,。
　?、?驅(qū)動信號的產(chǎn)生：
　　驅(qū)動信號仍然采用處理脈寬調(diào)制器輸出信號的形式。使得兩路驅(qū)動信號的相位錯開(有死區(qū)),，以防止兩個開關(guān)管同時導通而產(chǎn)生過大電流損壞開關(guān)管,。驅(qū)動信號的中點同樣下沉一定幅度，以防干擾使開關(guān)管誤導通,。
　?、?保護電路：
　　IGBT焊機也設(shè)置了過流、過壓,、過熱保護等,，有些機型也有截流，以保證焊機及人身安全,，其工作原理與場效應(yīng)管焊機相似,。
　　逆變與整流是兩個相反的概念，整流是把交流電變換為直流電的過程,，而逆變則使把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程,，采用逆變技術(shù)的弧焊電源稱為逆變焊機。逆變過程需要大功率電子開關(guān)器件,，采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為開關(guān)器件的逆變焊機成為IGBT逆變焊機,。
　　逆變焊機的工作過程如下：將三相或單相工頻交流電整流，經(jīng)濾波后得到一個較平滑的直流電,，由IGBT組成的逆變電路將該直流電變?yōu)閹资甂HZ的交流電,，經(jīng)主變壓器降壓后，再經(jīng)整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流,。
　　逆變電焊機優(yōu)點：由于逆變工作頻率很高,，所以主變壓器的鐵心截面積和線圈匝數(shù)大大減少，因此,，逆變焊機可以在很大程度上節(jié)省金屬材料,，減少外形尺寸及重量，大大減少電能損耗,，更重要的是,，逆變焊機能夠在微妙級的時間內(nèi)對輸出電流進行調(diào)整，所以就能實現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程,，獲得滿意的焊接效果

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要了解一個建筑物的建筑電氣施工圖,，必須首先熟悉建筑物的土建圖（包括建筑、結(jié)構(gòu),、總平面）和工藝圖,，了解建筑物的概貌、結(jié)構(gòu)特點以及與電氣布置密切有關(guān)的部分，然后再詳細的進行電氣識圖,。常用的電氣圖有系統(tǒng)圖,，平剖面圖，原理圖和安裝圖等,。

系統(tǒng)圖：是用來表示供電系統(tǒng)的組成部分及其連接方式,，通常用粗實線表示。系統(tǒng)圖通常不表明電氣設(shè)備的具體安裝位置,。但通過系統(tǒng)圖可以了解整個工程的供電全貌和接線關(guān)系,。

平剖面圖：詳細地、具體地標注了所有電氣線路的具體走向及電氣設(shè)備的位置,、坐標,、并通過圖形符號將某些系統(tǒng)圖無法表達的設(shè)計意圖表達出來，具體指導施工,。

原理圖：用來表示各控制信號回路的動作原理,，并將各電氣設(shè)備及電氣元件之間的連接方式，按動作原理用展開法繪制出來,，便于看清動作順序,。原理圖分為一次回路（主回路）和二次回路（控制回路）,，二次回路包括控制,、保護、測量,、信號等線路,。一次回路通常用粗實線繪制，二次回路通常用細實線繪制,。原理圖是指導設(shè)備制作,、施工和調(diào)試的主要圖紙。

安裝圖：又稱安裝大樣圖,，用來表示電氣設(shè)備和電器元件的實際接線方式,、安裝位置、配線場所的形狀特征等,。對于某些電氣設(shè)備或電氣元件在安裝過程中有特殊要求或無標準圖的部分,，設(shè)計者應(yīng)繪制專門的構(gòu)件大樣圖或安裝大樣圖，并詳細地標明施工方法,、尺寸和貝體要求,，指導設(shè)備制作和施一般施工圖都有文字說明，它的作用是對圖紙中不能用符號表明的與施工有關(guān)的或?qū)こ逃刑厥饧夹g(shù)要求的補充,。比如與弱電線路并排敷設(shè)時的線間距離要求,；與煤氣管、熱力管道交叉時的間距，電氣線路與建筑,、結(jié)構(gòu)的具體配合,，電氣保護措施等。

識圖步驟

1. 先看圖上的文字說明：文字說明的主要內(nèi)容包括施工圖圖紙目錄,，設(shè)備,、材料表和施工說明等三部分。比較簡單的工程只有幾張施工圖紙,，往往不另單獨編制施工說明,，一般將文字說明內(nèi)容在平剖面圖或系統(tǒng)圖上表示出。

2. 看圖上所畫的電源從何而來,，采用哪些供配線方式,，使用多大截面的導線，通過哪些配電電氣設(shè)備,，分配到哪些用電設(shè)備不同的工程有不同的要求,，所以一定要搞清圖紙上所表達的工程內(nèi)容。

3. 看比較復雜的電氣圖時,，首先看系統(tǒng)圖,，了解有哪些設(shè)備組成，有多少個回路,，每個回路的作用和原理然后再看安裝圖,，各個元件和設(shè)備安裝在什么位置，如何與外部連接,，采用何種敷設(shè)方式等,。

4. 熟悉建筑物的具體外貌，結(jié)構(gòu)特點,，設(shè)計功能,，工藝要求，與電氣設(shè)計說明,、設(shè)計意圖一道研究,，明確施工方法。

5. 熟悉其他專業(yè)施工圖：盡可能地熟悉其他專業(yè)（給水排水,、動力,、采暖通風、弱電等）的施工圖或進行多專業(yè)交叉施工座談,，了解有爭議的空間位置或互相重疊現(xiàn)象,，盡量避免施工過程中的返工現(xiàn)象