机电之家论文网

分类号：TG434.2　　文献标识码：B　　　
文章编号：1001－2303(2000)02－0041－02

A High Frequency Arc Starting Device for Welding Inverter

WANG Zhi-qiang et al
Dept.of Mechatronic Eng.South China Univ.of Tech.

Abstract：This paper introduces a high frequency arc starting device for welding inverter.It discusses the connection between the device and the welding inverter,and the structrue and the principle of the device.The tests show the arc starter is reliable,easy to regulate,and has good compatibility with the welding inverter.
Key words：high frequency arc starting device;welding inverter；compatibility▲

1　引言

　　逆变焊机以其高效、节能、容易实现自动化得到广泛应用，逆变焊机应用于钨极氩弧焊时，由于需要高频高压击穿钨极与工件间间隙引燃电弧，高频引弧器成为钨极氩弧焊必不可少的辅助装置。
　　开始时，人们将传统的工频直接升压型高频引弧器与逆变焊机配用，由于该装置用工频电压作为振荡基波，振荡器每秒内只输出100组高频脉冲，必须使用较高的振荡电压幅值才能保证电弧可靠引燃，高的振荡电压容易损坏逆变焊机的开关器件，它是在逆变焊机的直流输出端接一只大功率开关管和升压变压器构成逆变电路，经逆变作用使升压变压器的次级输出供高频振荡电路使用的约10～25kHz中频基波电压，这样构成的高频振荡器每秒产生2万～5万组高频脉冲。脉冲组数多，使用较低的振荡电压幅值也能保证电弧的可靠引燃。该高频引弧器对逆变焊机开关器件危害小，与逆变焊机有较好的兼容性。然而，逆变升压型高频引弧装置需要大功率开关管及其附属散热装置和触发电路，存在结构复杂，可靠性较差的问题。
　　本文的目的在于克服上述高频引弧装置存在的问题，设计一种电路和结构简单，可靠性高与逆变焊机兼容性好的新型高频引弧器。

2　新型引弧器的组成和工作原理

　　该高频引弧器电路是嫁接于配用的逆变焊机电路中。图1表示所配用的逆变焊机的功率转换电路和高频引弧器电路的原理图。其特点是在逆变焊机中频变压器的框架上增加绕制一组次级绕组S2。这样，S2的输出使引弧器直接获得中频(与逆变焊机工作频率相同)基波电压。该基波电压经升压变压器T2升幅后，使火花放电器放电，振荡电容C1，C2与高频耦合变压器T3的初级构成LC振荡电路，振荡电路经T3耦合加到焊枪与工件之间，使电弧引燃。C3的接入为高频能量传输提供一个捷径并保护逆变焊机的开关器件。干簧管触点J保证电弧引燃后将高频电路切断，R的接入有利于减少高频电路切断时对逆变焊机主电路的干扰。

3　新型高频引弧器的特点

　　(1)不需外接供电源
　　本高频引弧器的振荡基波电压直接由逆变焊机的中频变压器提供，无需外接供电源。
　　(2)电路和结构简单
　　与逆变升压型高频引弧器比较，它省去了用以产生振荡基波电压的大功率开关管为主构成的逆变电路及其触发电路，使高频振荡器的电路和结构简化，可靠性增加。
　　(3)与逆变焊机有良好的兼容
　　与工频升压型高频引弧器比较，它每秒内产生约5万组高频脉冲(与逆变焊机拓扑结构和工作频率有关)，比工频升压型的每秒内产生100组高频脉冲要多很多，因此使用较低的高频振荡电压幅值也能保证电弧的可靠引燃，从而减少了对逆变焊机开关器件的危害。
　　(4)可以实现高频电路的无触点切断
　　电弧受高频能量作用引燃后，逆变焊机从输出空载电压转为输出负载电压，工作脉冲变窄，也就是高频振荡电路的基波电压脉宽减少，若这种减少使振荡电容充电不足，则火花放电器停止放电，可实现高频能量在电弧引燃后即时无触点切断，减少对逆变焊机的干扰。

4　引弧试验

　　将研制的高频引弧器与主逆变焊机串联连接(如图1所示)进行了钨极氩弧焊引燃试验。试验中火花放电器气隙0.5mm左右，振荡电容为两只6800P串联，高频耦合变压器变比为1∶2.5。试验结果表明，该引弧器引弧迅速，控制方便，对逆变焊机干扰少。当钨极与工件距离为5mm之内时，电弧都能可靠引燃。