通過對(duì)鋸片進(jìn)行高頻淬火提高了鋸片的硬度,從而延長了鋸片的使用壽命,有力的保證了生產(chǎn)。常用的淬火設(shè)備是鄭州高氏高頻淬火機(jī)。

1 主體設(shè)備介紹

我廠采用的是固態(tài)高頻淬火機(jī),額定直流功率為100KW,額定輸出頻率為100KHz,主要用于鋸片的淬火加工。

1.1加工原理

當(dāng)感應(yīng)線圈通以交流電時(shí),在感應(yīng)線圈的內(nèi)部和周圍同時(shí)產(chǎn)生與電流頻率相同的交變磁場,將加工工件置于高頻感應(yīng)線圈內(nèi),受電流交變磁場的作用,在工件內(nèi)相應(yīng)地產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種感應(yīng)電流在金屬工件內(nèi)自行閉合,產(chǎn)生渦流。

高頻淬火機(jī)的裝置:

1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由整流器、濾波、過流保護(hù)裝置、逆變單元、變壓器組成。

2 整流原理及控制分析

三相橋式整流電路輸出電壓:

Ud =1.35Ua cosα

Ud:輸出直流電壓平均值;Ua:整流橋輸入線電壓 ;α:晶閘管觸發(fā)延遲角在整流橋輸入線電壓Ua一定條件下,改變晶閘管的觸發(fā)延遲角α即可改變輸出直流電壓的大小,從而達(dá)到調(diào)節(jié)設(shè)備輸出功率大小的目的,由于Ud與α之間存在余弦關(guān)系(非線性),為了保證調(diào)功的線性,在微機(jī)控制觸發(fā)程序中加入了非線性校正環(huán)節(jié),以改進(jìn)調(diào)節(jié)線性化。 同時(shí)配合雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器,由于PI調(diào)節(jié)器為無靜差的調(diào)節(jié)器,通過將電壓、電流作為反饋信號(hào),從而保證電壓、電流輸出值不會(huì)超過限壓值和限流值。逆變原理分析;逆變電路采用串聯(lián)諧振型逆變器即電壓諧振型逆變器,輸出電壓近似為方波,由于工作在諧振頻率附近,此時(shí)振蕩電路對(duì)基波具有最小阻抗,所以負(fù)載電流近似于正弦波,同時(shí)避免逆變器上下橋臂的直通換流必須遵守先關(guān)斷后開通原則,在開通與關(guān)斷之間必須有足夠的死區(qū)時(shí)間。由于工作于感性負(fù)載狀態(tài)下,輸出電流相位之后電壓相位,換流過程是這樣進(jìn)行的,當(dāng)上(下)橋臂的MOS管關(guān)斷后,負(fù)載電流換至下(上)橋臂并聯(lián)的二極管中,在滯后一個(gè)死區(qū)時(shí)間后,下(上)橋臂的MOS管加以開通脈沖,等待電流自然過零后,從二極管換至同橋臂的MOS管。由于MOS管中的電流是從零開始上升的,因而基本實(shí)現(xiàn)了零電流開通,開通損耗很小,此外MOS管關(guān)斷時(shí)電流尚未過零,此時(shí)仍會(huì)存在一定的開關(guān)損耗,由于MOS管的管斷時(shí)間很短,預(yù)留的死區(qū)時(shí)間不長,而且因死區(qū)而必須的功率角因數(shù)并不大,所以適當(dāng)?shù)目刂颇孀兤鞯墓ぷ黝l率,使之略高于負(fù)載電流的諧振頻率,就可以使上(下)橋臂的MOS管向下(上)橋臂的反并聯(lián)二極管換流,其瞬時(shí)電流較小,所以MOS管的關(guān)斷和反并聯(lián)二極管的開通是在小電流下發(fā)生的因而降低了開關(guān)損耗。

3 鎖相環(huán)和相角鎖定介紹

在感應(yīng)加熱過程中,串聯(lián)逆變器總是工作在感性狀態(tài)下,即工作頻率總是略高于負(fù)載的諧振頻率,由于溫度的變化,負(fù)載線圈的電參數(shù)將隨時(shí)間變化,這將使逆變器偏離較佳工作點(diǎn),偏離較佳工作點(diǎn)后,會(huì)使逆變橋 上的MOS管的關(guān)斷電流增加,從而使關(guān)斷損耗增大,逆變器的功率容量不能充分利用,因此需要設(shè)置鎖相控制電路,以實(shí)現(xiàn)頻率自動(dòng)跟蹤功能。因此根據(jù)電壓電流的相位關(guān)系,電流信號(hào)經(jīng)相位檢測電路,對(duì)應(yīng)于輸出一定占空比的高低點(diǎn)平信號(hào),濾波后得到直流電平,以反映輸出電壓電流的基波相移,根據(jù)設(shè)定的相角鎖定值,調(diào)節(jié)輸出電平,調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸出頻率,以達(dá)到頻率自動(dòng)跟蹤。

4 MOS管的驅(qū)動(dòng)電路

MOS管是電壓型器件,由于存在輸入電容Cin,所以當(dāng)脈沖電壓Up的前沿到來時(shí),Cin有充電過程,柵極電壓UGS呈指數(shù)曲線上升,當(dāng)UGS上升至開啟電壓UT時(shí),開始出現(xiàn)漏極電流iD,此后iD隨著UGS的上升而上升當(dāng)上升至UGSP后,iD達(dá)到穩(wěn)態(tài),當(dāng)脈沖電壓Up下降至零時(shí),柵極輸入電容Cin通過信號(hào)源內(nèi)阻Rs和柵極電阻RG開始放電,柵極電壓UGS按曲線下降,當(dāng)下降到UGSP時(shí),漏極電流iD才開始減小。為防止逆變橋上下橋臂的直通短路,除了驅(qū)動(dòng)器本身要求有抗干擾能力外,對(duì)電壓型逆變器要求的上下橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須保證兩臂先關(guān)斷后導(dǎo)通,因而要求開通時(shí)間滯后于關(guān)斷時(shí)刻,即存在一個(gè)死區(qū)時(shí)間。