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模擬弧長反饋新技術分析探討
文章來源: 更新時間:2013/8/6 11:23:00
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1 引言

隨著現代逆變技術的高速發展,功率器件的不斷改進,逆變CO2保護焊技術也日趨完善,可靠性大大增強。在此情況下,穩定走絲速度,提高焊縫成形質量,就成為逆變保護焊機生產廠商的焦點問題。為此,諸廠商絞盡腦汁,想方設法解決這個問題,其中弧長反饋技術是解決這個問題的關鍵技術之一。我公司在弧長反饋技術方面也進行了很多的探索,為了能夠和傳統保護焊機的輸出接口兼容,創新地采用了模擬弧長反饋技術,取得了良好的效果。

2 弧長反饋的原理

所謂弧長反饋就是利用弧長和加在電弧上的電壓成正比的關系,對弧長電壓進行采樣,將采樣信號反饋至送絲控制電路,對送絲速度進行調節,從而穩定送絲速度,進而穩定弧長和焊接電流。

弧長反饋的原理見圖1。當送絲機送絲速度變快、焊接電流上升、弧長變短、弧長電壓變低時,此采樣信號反饋到送絲機控制電路,和前級PID的誤差信號相加,一起去調節脈寬信號,使可控硅輸出電壓變低,送絲機速度變慢。反之,則使可控硅輸出電壓變高,送絲機速度變快,以此調節送絲速度,達到穩定弧長和焊接電流的目的。

 

3 模擬弧長反饋新技術

在送絲電路中引入弧長反饋,確實能夠起到穩定弧長和焊接電流的作用,但也帶來了一個問題,即需要增加一根從焊槍到焊機的反饋線,這將和傳統的送絲機電纜接口有所區別,導致傳統保護焊機的送絲系統不能在新的逆變保護焊機上使用。為此我們創新的采用了模擬弧長反饋技術,解決了這一難題,圖2是模擬弧長反饋技術的原理設計框圖。

通過圖2和圖1的對比發現,圖2沒有在焊槍處對弧長進行采樣,而是直接對逆變CO2焊機的輸出電壓和電流進行采樣,加權后進行減法計算,用其差值模擬弧長的變化,以此來調節脈寬和可控硅的輸出,從而達到和弧長反饋一樣的效果。

4 遇到的問題和采取的措施

模擬弧長反饋在原理上是可行的,但在實踐中也存在不少問題,比如在焊機開始焊接前,焊機處于空載狀態,這時輸出電壓較大,而輸出電流為零。因此,電壓和電流的差值很大,以此去控制送絲速度必然會使送絲電機飛速旋轉。在焊接開始的一剎那,負載處于短路狀態,輸出電壓為零,而輸出電流迅速增加至幾百安,二者的差值是一個較大的負值,將使送絲機處于停止狀態。如果不采取措施,焊機將無法使用。

為此,我們經過摸索,在電路中采取了如下措施:①先對正差值信號的幅度進行限制,然后再去和送絲速度的設定值進行疊加,這樣就可以有效解決焊機空載時送絲電機的快速旋轉問題;②將負差值信號濾掉,以防它對起弧時的送絲速度造成影響;③對差值信號進行積分,以使它能夠平滑地對送絲速度進行調節。

為了驗證以上措施的可行性,通過電路仿真軟件對電路進行了多次仿真和修改,最終取得了滿意的結果。

5 試驗改進

為了對模擬弧長反饋理論的實用性進行驗證,在原理設計和仿真的基礎上,設計了新的送絲機控制電路,并制作了新的控制板安裝在保護焊機上。開始試驗時,存在起弧困難和電流大范圍變化現象,通過對PID電路參數的反復調整和對控制電路的改進,以上問題得到徹底解決,經過反復焊接試驗,采用模擬弧長反饋的新焊機起弧平穩、焊接電流穩定、焊縫成形好、飛濺小,非常具有實用價值。

在原理樣機的基礎上,我們批量制作了20臺這種新的逆變CO2保護焊機,在公司試用一年多,取得了令人滿意的效果。

6 結論

本設計創新的采用了模擬弧長反饋技術,不僅成功解決了焊接電流的穩定問題,還提高了焊縫的成形質量,同時也解決了逆變保護焊機和傳統保護焊機送絲機兼容難題,無論是起弧過程還是焊接過程,電流都十分平穩,能夠很好的滿足使用要求。

 
 
 
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