电焊机之IGBT系列焊机工作原理

　　逆变电焊机的基本工作原理：

　　逆变电焊机主要是逆变器产生的逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是一种新型的焊接电源。是将工频(50Hz)交流电，先经整流器整流和滤波变成直流，再通过大功率开关电子元件(晶闸管SCR、晶体管GTR、场效应管MOSFET或IGBT)，逆变成几kHz~几十kHz的中频交流电，同时经变压器降至适合于焊接的几十V电压，再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。

　　其变换顺序可简单地表示为：

　　工频交流(经整流滤波)→直流(经逆变)→中频交流(降压、整流、滤波)→直流。

　　即为：AC→DC→AC→DC

　　因为逆变降压后的交流电，由于其频率高，则感抗大，在焊接回路中有功功率就会大大降低。所以需再次进行整流。这就是目前所常用的逆变电焊机的机制。

　　逆变电源的特点：弧焊逆变器的基本特点是工作频率高，由此而带来很多优点。因为变压器无论是原绕组还是副绕组，其电势E与电流的频率f、磁通密度B、铁芯截面积S及绕组的匝数W有如下关系：E=4.44fBSW

　　而绕组的端电压U近似地等于E，即：

　　U≈E=4.44fBSW

　　当U、B确定后，若提高f，则S减小，W减少，因此，变压器的重量和体积就可以大大减小。就能使整机的重量和体积显著减小。还有频率的提高及其他因素而带来了许多优点，与传统弧焊电源比较，其主要特点如下：

　　1.体积小、重量轻，节省材料，携带、移动方便。

　　2.高效节能，效率可达到80%~90%，比传统焊机节电1/3以上。

　　3.动特性好，引弧容易，电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅小。

　　4.适合于与机器人结合，组成自动焊接生产系统。

　　5.可一机多用，完成多种焊接和切割过程。

　　电焊机之IGBT系列焊机工作原理

　　一、 功率开关管的比较

　　常用的功率开关有晶闸管、IGBT、场效应管等。其中，晶闸管(可控硅)的开关频率最低约1000次/秒左右，一般不适用于高频工作的开关电路。

　　1、效应管的特点：

　　场效应管的突出优点在于其极高的开关频率，其每秒钟可开关50万次以上，耐压一般在500V以上，耐温150℃(管芯)，而且导通电阻，管子损耗低，是理想的开关器件，尤其适合在高频电路中作开关器件使用。

　　但是场效应管的工作电流较小，高的约20A低的一般在9A左右，限制了电路中的最大电流，而且由于场效应管的封装形式，使得其引脚的爬电距离(导电体到另一导电体间的表面距离)较小，在环境高压下容易被击穿，使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。

　　2、IGBT的特点：

　　IGBT即双极型绝缘效应管，符号及等效电路图见图11.1，其开关频率在20KHZ~30KHZ之间。但它可以通过大电流(100A以上)，而且由于外封装引脚间距大，爬电距离大，能抵御环境高压的影响，安全可靠。