MICOR: Новое поколение сварочных источников питания на основе явления резонанса.

MICOR: Новое поколение сварочных источников питания на основе явления резонанса.
Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по услуге

MICOR: Новое поколение сварочных источников питания на основе явления резонанса.

Метод, использующий широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), является ответом на поиски совершенного стабилизированного источника питания. Известно, что в импульсном источнике ключ либо включен, либо выключен и управление осуществляется с нулевым рассеянием мощности, в отличие от линейного стабилизатора, где стабилизация происходит из-за рассеяния мощности в проходном элементе. В реальных условиях, широтно-импульсная модуляция дает разумный подход к переключению без потерь за счет более низкой частоты переключения, например, в диапазоне 20 — 40 кГц. Глядя на ситуацию с другой стороны, можно сказать, почему этот частотный диапазон так долго был популярен [1].
От самого начала стабилизации с помощью ШИМ, конструкторы пытались продвигаться в сторону более высоких частот, поскольку при этом можно уменьшить размеры, вес и стоимость магнитного сердечника и конденсаторов фильтра [2]. При высокой частоте переключения появляются и другие преимущества. Используя более высокие частоты можно ожидать уменьшение радиопомех и электромагнитных шумов, можно ожидать меньших проблем при экранировке, развязке, изоляции и ограничении в схеме. Можно также ожидать более быстрого срабатывания, а также снижения выходного сопротивления и величины пульсаций.
Главным препятствием на пути применения более высоких частот были практические трудности создания быстрых и достаточно мощных переключателей. Из-за того, что невозможно достичь мгновенного включения и выключения коммутатора, на нем во время переключения имеется напряжение и одновременно через него протекает ток. Другими словами, трапецеидальные, а не прямоугольные колебания характеризуют процесс переключения. Это, в свою очередь, приводит к потерям переключения, которые сводят на нет теоретически высокий к.п.д. идеального коммутатора, который мгновенно включается, имеет нулевое сопротивление во включенном состоянии и мгновенно выключается. На рис. 1 сравнивается ШИМ и режим переключения в резонансном режиме, который будет рассмотрен подробнее.

рисунок -1.png
Рис. 1. Осциллограммы, показывающие разницу между ШИМ (слева) и резонансным режимом (справа).
При ШИМ потери переключения появляются из-за одновременного протекания тока через коммутатор и наличия напряжения на нем. Обратите внимание, что эта ситуация отсутствует при резонансном режиме работы, который для стабилизации напряжения использует частотную модуляцию (ЧМ).
Из вышесказанного, очевидно, что на идеальном переключателе не должно быть никакого падения напряжения во время включенного состояния. Все эти рассуждения говорят о том, что высокий к.п.д. был трудно достижимой задачей, особенно при высоких частотах переключения до тех пор, пока не был достигнут прогресс в создании импульсных полупроводниковых приборов. Следует указать также, что одновременно был необходим прогресс в создании других устройств, таких как диоды, трансформаторы и конденсаторы. Надо отдать должное работникам всех областей техники за то, что частота переключения при использовании широтно-импульсной модуляции была повышена до 500 кГц. Тем не менее, на высоких частотах, скажем на частоте 150 кГц, лучше рассмотреть другой метод. Итак, мы приходим к резонансному режиму работы источника питания.
Стабилизированный источник питания, использующий резонансный режим, действительно представляет собой большой скачок вперед в развитии технологии. Хотя надо сказать, что использование резонансных явлений в инверторах, преобразователях и источниках питания предшествует эре полупроводников. Оказалось, что при использовании резонансных явлений часто удавалось получить хорошие результаты. Например, в первых телевизорах необходимые высокие напряжения для кинескопа получали с помощью радиочастотного источника питания. Это был работающий на частоте от 150 до 300 кГц генератор синусоидальных колебаний на электронной лампе, в котором повышение переменного напряжения достигалось в резонансном радиочастотном трансформаторе. По существу подобные схемы все еще используются для создания напряжений, по крайней мере, несколько сотен тысяч вольт для различных промышленных и научно-исследовательских целей. Более высокие напряжения часто достигаются благодаря совместному применению резонансного режима работы и диодного умножителя напряжения.
Также давно было известно, что резонансные выходные цепи инвертора стабилизируют работу электродвигателей и сварочного оборудования. Обычно в разрыв провода, ведущего от источника постоянного напряжения к инвертору, включалась катушка с большой индуктивностью. При этом инвертор ведет себя по отношению к нагрузке как источник тока, что дает возможность легче удовлетворить условию существования резонансных явлений. В этом случае существующие тиристорные инверторы правильнее назвать квазирезонансными — колебательный контур периодически подвергается ударному возбуждению, но непрерывные колебания отсутствуют. Между импульсами возбуждения, колебательный контур отдает запасенную энергию в нагрузку.
Стоит повторить, что в источниках питания и инверторах иногда исполь-зовалось благотворное влияние резонансных свойств дросселя в выходном фильтре. И последнее, несмотря на впечатляющий прогресс по сравнению с примитивными источниками питания, здесь, тем не менее, имеются вредные последствия нежелательных резонансов. Они проявляются в виде паразитных колебаний, радиопомех, электромагнитных шумов, бросков напряжения и связанных с ними сбоев в работе схемы, что снижает к.п.д., а также повреждает или даже разрушает активные и пассивные компоненты схемы.
Из сказанного выше ясно, что широкое использование резонансного режима работы началось после создания специализированных интегральных схем управления. Эти интегральные схемы освободили конструкторов от проблем со сбоями, которые неизбежно сопутствуют стремлению использовать резонансный режим на частотах несколько сот килогерц или несколько МГц, где малые размеры компонент могут дать заметное сокращение габаритов, веса и стоимости.

рисунок-3.jpg
Рис. 2. Основная схема резонансного преобразователя

Резонансный метод преобразования энергии был использован при разработке технологии MICOR.
В настоящее время линейка оборудования на основе данной технологии включает оборудование как для ручной дуговой сварки, так и для механизированной сварки плавящимся электродом (полуавтоматической).
Для ручной дуговой сварки предназначены аппараты серии MicorStick (MicorStick 160, MicorStick 200) и X-350 (рис. 3). Оборудование отличается высокой эффективностью, пониженным энергопотреблением, компактностью и сниженной массой аппарата. Кроме того аппарат MicorStick 160 в исполнении «Accu ready» может работать от аккумуляторной батареи, что позволяет выполнять сварку при монтаже вдалеке от централизованной сети питания.

MicorStick-160-CP.jpg     https://www.shtorm-its.ru/upload/iblock/c2f/c2f77113d8ee1b67bf6c56eb4389307a.jpg

а)                                                             б)

Рис. 3. Аппараты  MicorStick (а) и X-350 (б)

Рис.4. Аппараты серии MicorMIG Pulse

Все оборудование, созданное на основе технологии MICOR, имеет ряд технологических преимуществ:
- технология MICOR обеспечивает получение очень стабильной сварочной дуги, а также компенсирует скачки ее длины и колебания, вызванные нестабильностью напряжения в сети или падением напряжения в длинных сварочных кабелях, следовательно, обеспечивает высокое качество сварки;
- благодаря резонансной структуре управления была получена почти «идеальная» внешняя вольтамперная характеристика источника питания, более эластичная и мягкая дуга;
- уверенное зажигание и комфортная сварка для всех типов электродов;
- значительно более высокий КПД (более низкое потребление электроэнергии);
- компактность и уменьшенная масса аппаратов без потери в основных характеристиках.

Вы можете испытать работу источников в условиях Вашего производства, а также получить более подробную информацию у наших специалистов.






Галерея

Заказать услугу
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Документы

Micor_статья_сайт Размер: 14.9 Мб