数字化控制下高频引弧电路设计范文

摘要:当前数字化控制技术日益发达，本文分析了一种数控高频引弧电路的设计，通过技术创新，改革了以往高频振荡引弧器中的相应升压装置，更新为数字化控制单端正激升压电路，克服了从前体积大、质量大、价格昂贵的缺点。并且通过大量实践证明了这一设计运行安全可靠，具备强大的引弧能力。

关键词:数字化；高频引弧器;参数设计

随着技术的革新，出现了小型与超小型高、中频引弧器的引弧技术，其原理是以增强工频升压为技术为出发点，小型的振荡引弧设备以数字集成设备为开关，通过自身激发的原理实现中频振荡，利用中频升压设备实现升压，该设备具有体积较小的特征，超小型引弧器原理是以多级倍压整流为基础，由于不采用铁磁设备，所以其具备尺寸小、质量轻的特征。然而这两类引弧设备的引弧能力不强，特别在整流式自激原理的氩弧焊设备中更加明显。

1高频引弧电路现实中存在的具体问题

1.1从动特性上说，整流自身激发中频弧焊能力较差

高频引弧技术在焊接与切割操作中得到了大量使用，达到了不接触即可引弧的目的。以往的引弧器的运行模式以高漏抗升压模式为主，所用变压器功率平均值在90W左右，其缺点在于质量小、尺寸大、功率低，同时因为生产工艺落后，所以极易产生故障。作者单位已通过购入多个品牌的高频振荡器进行实验，由于运行不稳，常出现变压器击穿的现象，不利于系统的运行。在通过转子调整电流的过程中，参照相关规范调节相关的激磁电流的强弱，在此过程中设备空载电压会因调节激磁电流而产生相应变化，即设备空载电压会随着焊接工作电流的减小而降低，随着焊接电流的升高而升高。同时，如果降低相应的焊接电流，空载电压也随之变小，其动特性的能力会随之减弱。

1.2火花放电设备击穿空气的距离太近

从火花放电设备的击穿间隙来看，其击穿间隙最小只可控制在0.5mm，其原因在于引弧设备在为火化放电设备提供的高压不足，致使工件表面与钨极间的引弧所需要的最低电压太小。不能有效引燃工作电弧。虽然可以为人为地把放电间隙放大，然而放大到0.8mm，虽然工件表面与钨极间的引弧电压会增大，然而因为放电间隙增大的缘故，相应的电容设备充电变慢，高频振荡的频率也将不断走低，获得引弧成功的机率下降。同时存在调大间隙会引起钨极受潮的可能，最终造成放电不能击穿的情况，所以一定要以砂纸进行局部打磨至光亮，才可保证其正常运作，浪费了大量的人工、材料、时间。

1.3功率不能满足要求

大部分的小型高频引弧设备，在数字集成控制模块与中等频率变压设备组成的自身激发中等频率振荡电路，并无设计相关磁性复原的回路，所以在电流通过数字控制集成电路时，虽然通过集成电路的电流较大，然而因为中等频率变压设备的磁芯被直流电所磁化，造成基耦合能力不足，不能给击穿电路以足够的电能，造成内部阻力超标，电容设备进行充电的过程缓慢。

2数控高频引弧电路的原理与设计

为了有效提高引弧能力，解决整流自我激发中等频率焊机的相关问题，本文引入了最新的高频率引弧设备，以解决引弧失败的难题，从而根治现存通用的引弧工作中的问题，提升了工作效率。

2.1电路的具体构成与运行原理

高频升压变压器；输出变压器显示装置；数字化控制模块；火花放电器；电容；高频率耦合变压器；振荡设备等等。需要注意到其中的单端正激变换设备的组成包括升压设备与振荡器，高电压来自行输出变压器，这种高电压为形成电火花的电路给予相应的能源。作为一种制成品，行输出变压器并无绕磁，只应用电阻、电容、二极管构成的电路以防止形成单向磁饱合的弊端。除了在预防磁饱和以及电流超负荷造成MOS管毁坏，还需要确保相应的耦合系数，以输出相关的能量。电阻的形成在于绕组本身的线圈匝数，所以虽然通过短路实现打火放电，但是也不会对初级回路中的电流产生升高的效应，所以也不用使用相应的降压的措施，设计方式简洁。可以利用高压硅堆进行直、交流之间的转换，能通过对设备输出的高频率高压进行整流，节省了高压整流二极管。其中的振荡设备能向属于正向激变转换设备的MOS管输送的驱动信号。这种振荡设备能够将时基组件555作为组成成分，当受控端位于高电位时，能够产出方波，当脚的电势较低时，产生的电压过低，从而实现高频引弧系统的关闭。然而因为时基组分很可能在高频率电流或高电压的作用下损毁，比较优化的方式是应用分立元件设置成多谐振荡器。

2.2相关设计参数的注意事项

高频引弧电路的设计从应用出发，并不特别繁琐，且数控技术相对成熟，下面就相关的重要参数进行论述。以为逆变器的高频率进行降噪为目的，可以应用较低频率，而行输出的变压器设备为成品，其相关的线圈匝数属于固定数值，其中一、二级线圈匝数是已知的，同时因为一级线圈结构为抽头的形式，所以需要认真选择输入电压的占空比与抽头所在的空间。在初级的选择上尽量选用匝数较少的抽头，以确保较高的升压比，而不能用抽头匝数为1-2的部分作为初级。在这种情况下，利用输入电压的变换，就能得知，利用输入端电压的变换，能够知道，如果通过短路穿透1.5mm以上的间隙，占空比和电压是两个重要的参数，如果实际选用的占空比上升至50%附近时，电火花现象会过于激烈，放电的频率会大幅提升，如果输入的电流太大，需要采取相关措施进行控制，防止温度过高。在实际中可以把耦合变压设备当作振荡电感在放电回路中使用，第二，要保证工件表面与钨极之间进行有效的耦合，这一过程需要达到高频、高压的要求，以确保引弧的成功。这些参数都是特别重要的。通过试验可知，可以使用圆形磁环作为铁芯，其成份为铁氧体；也可以选用方形的磁芯作为铁芯，并注意其截面积的选择，注意匝数的增减对于引弧能力的影响，引弧能力一般随匝数减少而降低。因为焊接电流需要通过次级绕组才能工作，造成了所需要的直径也在壮大。所以这样会给磁芯面积的估计与绕制造成阻力。若采取双磁芯共同绕制，也就是增大相应的铁芯面积，其结果是设备的引弧性能大幅提升，但其带来的负面效果是增大了高频耦合变压设备的质量与空间尺寸。所以在高频耦合变压设备的参数中，一定要准确选择出相关的截面积、线圈匝数、以及具体的振荡电容等等。经试验证明振荡电容的变化不会深刻的作用于设备的引弧能力，一般应控制在800～1200p之间即可。本文以实际应用中的自激中等频率放大弧焊的发电装置开展引弧活动，一定要注意电流的调整，注意工件表面的腐蚀程度，如有不合格应进行打磨，如果在较低温度下引弧，是极易成功的；参数搭配的合理性高低，决定着实际运行中的具体效果。通过参数的合理搭配，可以弥补自激式中等频率焊接发电机动特性差的问题，以提升高频引弧的相应能力。在输入小电流产生的热量较少的条件下，不必再增加散热设备对振荡管进行降温，并可逐步缩减其空间尺寸，现在这一技术已经长期在氩弧焊机的制作与生产中得以应用。

3相关结论

要注意在实验与操作过程中输出变压设备形成的单端正向激发转化设备是可以将以往的高漏抗工频升压变压器进行取代的，作为这种已经是成品的设备，无论从其工艺来说，还是相关的组织活动，都对工作流程有着极高要求。而且高频弧器在未来发展上会逐步形成体积小、质量小、运行稳定、成本较低的特征。参数的选择对于设计的质量是十分重要的，除了能够确保整流自激发中等频率焊接发电机对高频引弧水平的要求，同时这一规律在很大范围上已经得到了事实的检验。相关部门应该组织批量生产或购入这种高频引弧设备，并将其积极地用于生产当中，提升质量、提高效率。

参考文献

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作者：陆冬妹 单位：广西百色学院信息工程学院