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逆变弧焊机电磁干扰的抑制

【阿里巴巴冶金】

摘 要 在逆变弧焊机工作历程中,其本身与电网之间相互发生电磁干扰,以致影响电网、焊机本身及其它装备的正常工作。针对这个问题,采用EMI电磁干扰的克制办法,取得了良好的后果。要害词 逆变弧焊机 电磁干扰 克制

Suppression of Electromagnetic Interference of Inversion Arc Welder

Fan Zhao

  (Changsha Institute of Mining Research, Changsha, 410012)

Abstract In the working process of inversion arc welder, an electromagnetic interference will be generated between it and electric network, resulting in an abnormal running of electric network, the welder and other equipements. Aiming at this problem, an EMI technology has been adopted to suppress electromagenetic interference, and good results have been achieved.

Key Words Inversion arc welder, Electromagnetic interference, Suppression

  逆变弧焊机以其性能优秀、高效、节能、体积小、重量轻等长处得到了普遍的利用。以长沙矿山钻研院电焊机厂近年来生产的星源牌IGBT逆变式弧焊机为例,与老式焊机相比,操纵性能进步了几百倍,可节能40%以上,体积与重量减少了75%~80%。但是,逆变弧焊机本身是严重的电磁干扰源,在作业中会发生多种类型的干扰信号,以致对其它装备的正常运行以及电网发生影响。同时,电网中的电磁干扰对逆变弧焊机的正常工作也有影响。因此,对于逆变弧焊机的生产厂家来讲,必需采用对电磁干扰的克制办法,以确保装备的安全运行。

1 电磁干扰及其迫害

  逆变弧焊机系以逆变电源为核心的焊接装置。其工作频率一般到达几十千赫兹,而容量往往到达几十千瓦,所以逆变弧焊机工作时将发生很强的电磁干扰,其重要干扰有:

  (1) 高频噪声。逆变弧焊机的开关电源是依附功率器件对输入直流电压进行高频变脉宽斩波,而后整流滤波输出的。而开关电源在斩波历程中将发生与斩波频率同频的高频噪声,其大小重要与开关电源的开关频率及输出滤波器的构造和参数有关。

  (2) 共模噪声。由于功率器件与散热器底板和变压器原、副边之间存在寄生电容,导线也存在寄生电感,因此当矩形波电压作用于功率器件时,开关电源将发生共模噪声。

  (3) 超高频噪声。由于DC/DC变换器副边整流二极管存在反向恢复光阴。在由正偏到反偏的过度过程中,反偏的二极管存在存储电荷,而不能立刻截止,表示出电容特征。该等效电容与导线的寄生电感一起发生超高频振荡,引起超高频噪声。

  综上所述,应采用办法下降逆变弧焊机的电磁干扰,否则将污染电网,导致其它装备无法正常工作。同时,也要防止电网受到高次谐波影响而引起逆变弧焊机工作不正常,甚至逆变推翻。

2 采纳EMI技能克制电磁干扰

  采纳EMI技能(即电磁干扰滤波器),是逆变弧焊机抗电磁干扰的重要办法。由于逆变弧焊机的电磁干扰源包含有多样干扰信号,没有单一克制器件能克制干扰源。实验钻研采纳的是一种应用电容网络、扼流圈等克制器件组合在一起进行多级滤波的方式。

  由图1可知,所设计的电磁干扰滤波器是由Cx1、Cx2、Lc和Cy1、Cy2等组成。

图1 电磁干扰滤波器对电网噪声的克制

  电磁干扰滤波器的工作原理如下:当差模噪声经电源线L进入电磁干扰滤波器,按图示实线通路辨别经Cx1和Lc、Cx2返回中性线N,并得到衰减,从而减少其对焊机的干扰。共模噪声是从电源线(火线L或中性线N)对大地E参加干扰信号,当它们进入电磁干扰滤波器时,按图示虚线通路辨别经Lc、Cy2和Lc、Cy1入地,当它们通过共模电感线圈Lc时因发生的磁场方向雷同而受到急剧的衰减,然后辨别经Cy2和Cy1旁路,从而克制其对逆变弧焊机的干扰。

  反过来,逆变弧焊机在逆变历程中发生的高次谐波噪声重要为共模噪声和高频差模噪声两部分。逆变管对散热器有良好的绝缘性能,因此逆变管对地的耦合电容用Ck表现,其容值抉择于所用资料的介电常数εr和几何尺寸。逆变历程发生的差模噪声经Ck耦合,按图2所示的实线通路辨别流经Cx2和Lc、Cx1,在内部进行衰减,克制其对电网的干扰。共模噪声经Ck耦合按图示虚线所示通路构成回路 。由于共模克制电感Lc和Cy1、Cy2的衰减,只使共模噪声在电源线的耦合阻抗Z上还有少量的共模噪声。从以上剖析可见,减少Ck值,可以加强对共模噪声的衰减力度。为此,可以斟酌采纳散热器对机壳进行绝缘的简略、便宜且有效的方式。

图2 电源干扰滤波器对本身噪声的克制

  长沙矿山钻研院电焊机厂生产的WS—160型IGBT逆变弧焊机,已整个设备了EMI,各项指标均到达质量检测尺度。在现场使用历程中,逆变弧焊机既不干扰其它装备的运行,又不受电网的电磁干扰影响,焊机到达了非常高的可靠性,取得了满意的后果。

3 收场语

  在抗电磁干扰日益受到器重的今天,保证装备正常运行,促使电网更加净化就显得特殊首要。采纳EMI抗电磁干扰技能,大大进步了逆变弧焊机的可靠性,又防止了逆变弧焊机污染电网,是一种一举两得的办法。此项技能可推广到各种开关电源中去。

作者单位:长沙矿山钻研院,长沙,410012

参考文献

*常 富.开关电源的电磁干扰克制.电力电子技能,1995(3)