1、逆變電焊機原理

逆變與整流是兩個相反的概念，整流是把交流電變換為直流電的過程，而逆變則是把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程，采用逆變技術(shù)的弧焊電源稱為逆變焊機。逆變過程需要大功率電子開關(guān)器件，采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為開關(guān)器件的的逆變焊機成為IGBT逆變焊機。

2、逆變焊機的工作過程

將三相或單相工頻交流電整流，經(jīng)濾波后得到一個較平滑的直流電，由IGBT組成的逆變電路將該直流電變?yōu)閹资甂HZ的交流電，經(jīng)主變壓器降壓后，再經(jīng)整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流。

由于逆變工作頻率很高，所以主變壓器的鐵心截面積和線圈匝數(shù)大大減少，因此，逆變焊機可以在很大程度上節(jié)省金屬材料，減少外形尺寸及重量，大大減少電能損耗，更重要的是，逆變焊機能夠在微秒級的時間內(nèi)對輸出電流進(jìn)行調(diào)整，所以就能實現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程，獲得滿意的焊接效果。

雖然電路是閉合的，可正是因為電路是閉合的才使得在整個閉合電路和電流處處相等；但各處的電阻可是不一樣的，特別是在不固定接觸處的電阻最大，這個電阻在物理中叫接觸電阻。根據(jù)電流的熱效應(yīng)定律(也叫焦?fàn)柖?，Q=I方Rt可知，電流相等，則電阻越大的部位發(fā)熱越高，電焊在焊接時焊條的觸頭也被接的金屬體的接觸處的接觸電阻最大，則在這個部位產(chǎn)生的電熱自然也就最多，焊條又是熔點較低的合金，自然的容易熔化了，熔化后的合金焊條芯沾合在被焊物體上后經(jīng)過冷卻，就把焊接對象粘合在一塊了。

由于逆變焊機是一典型的開關(guān)電源（輸出特性又有很大特點），輸出功率大，工作環(huán)境變化大，所以要求元器件質(zhì)量要好，這樣才能保證工作的穩(wěn)定型，壽命長。

弧焊逆變器的工作頻率高，帶來很多優(yōu)點：

1.體積小、重量輕，節(jié)省材料，攜帶、移動方便。

2.高效節(jié)能，效率可達(dá)到80%~90%，比傳統(tǒng)焊機節(jié)電1/3以上。

3.動特性好，引弧容易，電弧穩(wěn)定，焊縫成形美觀，飛濺小。

4.適合于與機器人結(jié)合，組成自動焊接生產(chǎn)系統(tǒng)。

5.可一機多用，完成多種焊接和切割過程。

一、逆變(電)焊機

　　1、逆變電焊機原理

　　逆變與整流是兩個相反的概念，整流是把交流電變換為直流電的過程，而逆變則是把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程，采用逆變技術(shù)的弧焊電源稱為逆變焊機。逆變過程需要大功率電子開關(guān)器件，采用絕緣柵雙極晶體管IGBT作為開關(guān)器件的的逆變焊機成為IGBT逆變焊機。

　　2、逆變焊機的工作過程

　　將三相或單相工頻交流電整流，經(jīng)濾波后得到一個較平滑的直流電，由IGBT組成的逆變電路將該直流電變?yōu)閹资甂HZ的交流電，經(jīng)主變壓器降壓后，再經(jīng)整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流。

　　由于逆變工作頻率很高，所以主變壓器的鐵心截面積和線圈匝數(shù)大大減少，因此，逆變焊機可以在很大程度上節(jié)省金屬材料，減少外形尺寸及重量，大大減少電能損耗，更重要的是，逆變焊機稱重測長能夠在微秒級的時間內(nèi)對輸出電流進(jìn)行調(diào)整，所以就能實現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程，獲得滿意的焊接效果。

　　雖然電路是閉合的，可正是因為電路是閉合的才使得在整個閉合電路和電流處處相等;但各處的電阻可是不一樣的，特別是在不固定接觸處的電阻最大，這個電阻在物理中叫接觸電阻。根據(jù)電流的熱效應(yīng)定律(也叫焦?fàn)柖?，Q=I方Rt可知，電流相等，則電阻越大的部位發(fā)熱越高，電焊在焊接時焊條的觸頭也被接的金屬體的接觸處的接觸電阻最大，則在這個部位產(chǎn)生的電熱自然也就最多，焊條又是熔點較低的合金，自然的容易熔化了，熔化后的合金焊條芯沾合在被焊物體上后經(jīng)過冷卻，就把焊接對象粘合在一塊了。

　　由于逆變焊機是一典型的開關(guān)電源(輸出特性又有很大特點)，輸出功率大，工作環(huán)境變化大，所以要求元器件質(zhì)量要好，這樣才能保證工作的穩(wěn)定型，壽命長。

　　二、逆變電源

1、逆變電源的特點

　　弧焊逆變器的基本特點是工作頻率高，由此而帶來很多優(yōu)點。這是因為變壓器，無論是原繞組還是副繞組，其電勢E與電流的頻率f、磁通密度B、鐵芯截面積S及繞組的匝數(shù)W有如下關(guān)系：

　　E=4.44fBSW

　　而繞組的端電壓U近似地等于E，即：

　　U≈E=4.44fBSW

　　當(dāng)U、B確定后，若提高f，則S減小，W減少，因此，變壓器同層排水的重量和體積就可以大大減小。這樣，就能使整機的重量和體積顯著減小。不僅如此，還因為頻率的提高及其他因素而帶來了許多優(yōu)點，與傳統(tǒng)弧焊電源比較，其主要特點如下：

　　1.體積小、重量輕，節(jié)省材料，攜帶、移動方便。

　　2.高效節(jié)能，效率可達(dá)到80%~90%，比傳統(tǒng)焊機節(jié)電1/3以上。

　　3.動特性好，引弧容易，電弧穩(wěn)定，焊縫成形美觀，飛濺小。

　　4.適合于與機器人結(jié)合，組成自動焊接生產(chǎn)系統(tǒng)。

　　5.可一機多用，完成多種焊接和切割過程。

　　由于逆變電源具有上述一系列的優(yōu)點，因此，自20世紀(jì)70年代后期問世以來發(fā)展極快，在美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，應(yīng)用范圍已相當(dāng)廣了。

　　逆變電源現(xiàn)在所用的開關(guān)元件有SCR(晶閘管)、GTR(晶體管)、MOSFET(場效應(yīng)管)及IGBT(兼有GTR和MOSFET優(yōu)點的一種電子元件)。IGBT有取代其他幾種開關(guān)元件之勢，HDPE管IGBT逆變焊機是當(dāng)今世界焊機技術(shù)的重大進(jìn)步，發(fā)展的新潮流。

　　焊接機頭是將焊接能源設(shè)備輸出的能量轉(zhuǎn)換成焊接熱，并不斷送進(jìn)焊接材料，同時機頭自身向前移動，實現(xiàn)焊接。手工電弧焊用的電焊鉗，隨電焊條的熔化，須不斷手動向下送進(jìn)電焊條，并向前移動形成焊縫。自動焊機有自動送進(jìn)焊絲機構(gòu)，并有機頭行走機構(gòu)使機頭向前移動。常用的有小車式和懸掛式機頭兩種。電阻點焊和凸焊的焊接機頭是電極及其加壓機構(gòu)，用以對工件施加壓力和通電?？p焊另有傳動機構(gòu)，以帶動工件移動。對焊時需要有靜、動夾具和夾具夾緊機構(gòu)，以及移動夾具和頂鍛機構(gòu)。

　　2、逆變電源的發(fā)展方向

　　逆變電源總的發(fā)展趨向是向著大容量、輕量化、高效率、模塊化、智能化發(fā)展并以提高可靠性、 性能及拓寬用途為核心，愈來愈廣泛應(yīng)用于各種弧焊方法、電阻焊、切割等工藝中。高效和高功 率密度(小型化)是國際弧焊逆變器追求的主要目標(biāo)自之一。高頻化和降低主要隱蔽式水箱器件的功耗是實 現(xiàn)這一目標(biāo)的主要技術(shù)途徑。當(dāng)前，在日、歐等國和地區(qū)，20KHz左右的弧焊逆變器技術(shù)已經(jīng)成 熟，產(chǎn)品的質(zhì)量較高且產(chǎn)品已系列化。

　　電焊機需要交流電才能工作，而交流電一般只有在供電電網(wǎng)上取得，這樣使得電焊機的野外作業(yè)很不方便，于是就發(fā)明了用便攜的蓄電池來供電的焊機，但是蓄電池只能提供直流電，這就需要一套逆變電路來使直流電轉(zhuǎn)換成交流電，因此稱之為逆變焊機;這樣得到的交流電就不再受電網(wǎng)頻率的限制，可以變成很高頻率的交流電，高頻交流電在變壓、調(diào)壓時所需要的線圈和鐵芯(即銅材和鐵材)電焊機可以大大減少，這樣更便于攜帶使用;人的智慧是無限的，后來又有人把這套逆變電路也應(yīng)用到電網(wǎng)上，先把低頻率交流電整流成直流電，再逆變成高頻交流電，這樣就發(fā)明了既可以用蓄電池，又可以用電網(wǎng)、而且體積重量還非常小巧的逆變焊機，可以根據(jù)作業(yè)環(huán)境隨時更換電源。