Технологія та принцип роботи твердотільного високочастотного зварювача

I. ВСТУП ПРО ВИСОКОЧАСТОТНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ РАННІХ ВАКУУМНИХ ЛАМП

20 років тому високочастотні джерела струму (широко відомі як «високочастотні печі»), що використовувалися для зварювання труб і термічної обробки в Китаї, були в основному обладнанням з електронними лампами (також відомими як «вакуумні труби») як основними компонентами інвертора. Основний принцип показаний на наступному малюнку:

Звичайний промисловий змінний струм (трифазний чотиридротовий 380 В/50 Гц у Китаї) перетворюється на регульований змінний струм у діапазоні від Oto 380 В (частота незмінна) через тиристорний регулятор напруги змінного струму, а потім підвищується до високої напруги майже в 1000 В (частота незмінна) трансформатор, а потім випрямляється високовольтним випрямним ланцюгом до десятків тисяч високої напруги постійного струму, а потім коливається вакуумною трубкою до високочастотного та високовольтного струму, а потім через паралельний резонанс LC для посилення коливального струму. Після зниження напруги подається на індуктор, який використовується для нагрівання сталевих труб та інших заготовок тощо.

Метою регулювання напруги змінного струму є регулювання вхідної та вихідної потужності відповідно до робочих вимог, а при регулюванні напруги також необхідно зробити напругу стабільною, щоб забезпечити стабільність вихідної потужності обладнання за певних умов експлуатації.

Через використання вакуумної трубки (компоненти малого струму високої напруги) напруга повинна бути збільшена або не може виводити велику потужність. Але в той же час, щоб адаптуватися до малого опору індуктора, необхідно ще більше зменшити напруга.

На фотографіях нижче зображено високочастотне високочастотне обладнання з одноконтурною вакуумною лампою потужністю 600 кВт і високочастотне обладнання з триконтурною вакуумною лампою потужністю 100 кВт.

У галузі зварювання труб все ще існує невелика кількість високочастотних вакуумних трубок, тоді як у таких галузях, як загартування та пайка, високочастотні вакуумні трубки все ще широко використовуються.

Оскільки ці лампи належать до виключених продуктів, ми не будемо описувати їх тут детально.

II. ТВЕРДОТІЛЬНИЙ ВИСОКОЧАСТОТНИЙ ПРИНЦИП РОБОТИ

Так званий «твердотільний високочастотний» є тому, що він використовує транзистори (MOS польові транзистори або IGBT) як основні компоненти інвертора. На відміну від вакуумних трубок, вони порожнисті (внутрішня частина насичена благородним газом, тому їх можна назвати «газоподібними»). ,транзистори суцільні.

Твердотільна висока частота є оновленим продуктом високої частоти вакуумної лампи, і його основна схема подібна до тиристора середньої частоти, але відрізняється від високої частоти вакуумної лампи. Його основний принцип полягає в наступному:

Звичайний трифазний змінний струм (380 В і частота 50 Гц у Китаї) перетворюється на регульовану пульсуючу напругу постійного струму за допомогою схеми випрямлення (SCR або діод і IGBT), цей постійний струм фільтрується або плоска хвиля стає згладжуючим постійним струмом, а потім переходить у міст інвертора ( за допомогою великого силового транзистора MOSFET або IGBT), щоб отримати струм високої частоти. Цей струм високої частоти подається в резонанс навантаження контуру резервуара, який можна використовувати для нагріву металу. Інверторні мостові блоки живлення мають модульну структуру. Кожна пара силових модулів однакова. Але кількість використовуваних силових модулів змінюється залежно від потужності обладнання. обладнання велике чи мале, структура в основному однакова. Резонансна ланцюг резервуара має послідовну або паралельну форму. немає високої напруги та вихідного понижуючого трансформатора.

У порівнянні з високочастотними вакуумними лампами твердотільні високочастотні пристрої мають наступні переваги:

1. Хороша якість зварювання: порівняння показує, що сталеві труби, зварені твердотільним високочастотним обладнанням, мають рівномірну ширину зварювання та тепло, а також менше внутрішніх і зовнішніх задирок

2. Енергозбереження: випробування показують, що за тими ж специфікаціями цей зварювальний апарат може заощадити понад 25% електроенергії порівняно з обладнанням з вакуумними лампами

3. Економія води: завдяки невеликим власним втратам не потрібно надто багато охолоджувальної води. Таким чином, воно споживає більш ніж на 50% менше води, ніж обладнання з вакуумними трубками з тими ж характеристиками.

4. Невеликий розмір і легка вага: через малий розмір основних компонентів (MOSFET), а також відсутність зварювального трансформатора. регуляторів розжарювання. відповідних котушок. схем затвора тощо. Таким чином, загальний об’єм більш ніж на 50°/4。 менший, ніж обладнання з вакуумними лампами тих самих специфікацій.

5. Легко керувати: немає напруги, пік напруги не перевищує кількох сотень вольт, тому не спричинить травми