Technologie und Funktionsprinzip des Festkörper-Hochfrequenzschweißgeräts

I. FRÜHE VAKUUMRÖHREN EINFÜHRUNG IN HOCHFREQUENZGERÄTE

Vor 20 Jahren waren Hochfrequenz-Stromquellen (allgemein bekannt als „Hochfrequenzöfen“), die in China zum Schweißen von Rohren und zur Wärmebehandlung verwendet wurden, hauptsächlich Geräte mit elektronischen Röhren (auch bekannt als „Vakuumröhren“) als Hauptwechselrichterkomponenten. Das Grundprinzip ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Normaler industrieller Wechselstrom (dreiphasige vieradrige 380 V/50 Hz in China) wird durch einen Thyristor-Wechselspannungsregler in einen einstellbaren Wechselstrom im Bereich von 0 bis 380 V (Frequenz unverändert) umgewandelt und dann durch a auf fast 1 OOOOV Hochspannung (Frequenz unverändert) erhöht Transformator, und dann durch eine Hochspannungsgleichrichterschaltung auf Zehntausende Hochspannungs-Gleichstrom gleichgerichtet und dann durch Vakuumröhre zu HF- und HV-Strom oszilliert und dann durch LC-Parallelresonanz, um den oszillierenden Strom zu verstärken. Und nach Spannungsreduzierung wird der Induktor verwendet zum Erwärmen von Stahlrohren und anderen Werkstücken etc.

Der Zweck der Wechselspannungsregelung besteht darin, die Eingangs- und Ausgangsleistung an die Arbeitsanforderungen anzupassen. Bei der Spannungsanpassung muss die Spannung auch stabilisiert werden, um die Stabilität der Ausgangsleistung des Geräts unter bestimmten Betriebsbedingungen sicherzustellen.

Aufgrund der Verwendung von Vakuumröhren (Hochspannungs-Kleinstromkomponenten) muss die Spannung erhöht werden, sonst kann keine große Leistung ausgegeben werden. Gleichzeitig muss sie jedoch zur Anpassung an die kleine Impedanz des Induktors weiter reduziert werden die Spannung.

Die folgenden Fotos zeigen 600-kW-Einkreis-Vakuumröhren-Hochfrequenz- und 100-kW-Dreikreis-Vakuumröhren-HF-Löschgeräte.

In der Rohrschweißindustrie gibt es immer noch eine kleine Anzahl von Hochfrequenz-Vakuumröhren, während in Bereichen wie Abschrecken und Hartlöten Hochfrequenz-Vakuumröhren immer noch weit verbreitet sind.

Da diese Vakuumröhren zu den ausgeschiedenen Produkten gehören, werden wir sie hier nicht näher vorstellen.

II. FESTKÖRPER-HOCHFREQUENZ-ARBEITSPRINZIP

Die sogenannte „Festkörper-Hochfrequenz“ beruht darauf, dass Transistoren (MOS-Feldeffekttransistoren oder IGBT) als Hauptkomponenten des Wechselrichters verwendet werden. Im Gegensatz zu Vakuumröhren sind sie hohl (das Innere ist voller Edelgas und kann daher als „gasförmig“ bezeichnet werden). ,Transistoren sind solide.

Festkörper-Hochfrequenz ist ein aktualisiertes Produkt der Hochfrequenz-Vakuumröhre, und sein Hauptstromkreis ähnelt dem Mittelfrequenz-Thyristor, unterscheidet sich jedoch von der Hochfrequenz-Vakuumröhre. Sein Grundprinzip ist wie folgt:

Normaler dreiphasiger Wechselstrom (380 V und Frequenz 50 Hz in China) wird durch eine Gleichrichterschaltung (SCR oder Diode und IGBT) in pulsierenden Gleichstrom mit einstellbarer Spannung umgewandelt. Dieser Gleichstrom wird gefiltert oder eine flache Welle wird zu einem glättenden Gleichstrom und geht dann in die Wechselrichterbrücke ( unter Verwendung eines großen Leistungstransistors (MOSFET oder IGBT), um Hochfrequenzstrom zu erzeugen. Dieser hochfrequente Strom wird der Lastresonanz des Tankkreises zugeführt und kann zur Metallerwärmung verwendet werden. Wechselrichterbrücken-Leistungseinheiten haben eine modulare Struktur. Jedes Paar Leistungsmodule ist gleich. Die Anzahl der verwendeten Leistungsmodule variiert jedoch je nach Geräteleistung Die Ausrüstung ist groß oder klein, die Struktur ist grundsätzlich gleich. Der Schwingkreis ist in Reihen- oder Parallelform. Keine Hochspannung und kein Ausgangs-Abwärtstransformator.

Im Vergleich zu Hochfrequenz-Vakuumröhren bieten Festkörper-Hochfrequenzgeräte folgende Vorteile:

1. Gute Schweißqualität: Der Vergleich zeigt, dass die mit Festkörper-Hochfrequenzgeräten geschweißten Stahlrohre eine gleichmäßige Schweißbreite und -wärme sowie weniger innere und äußere Grate aufweisen

2. Energieeinsparung: Tests zeigen, dass dieses Schweißgerät bei gleichen Spezifikationen im Vergleich zu Vakuumröhrengeräten mehr als 25 % Strom einsparen kann

3. Wassereinsparung: Aufgrund des geringen Eigenverlusts ist nicht zu viel Kühlwasser erforderlich. Daher verbraucht es mehr als 50 % weniger Wasser als Vakuumröhrengeräte mit denselben Spezifikationen

4. Geringe Größe und geringes Gewicht: aufgrund der geringen Größe der Hauptkomponenten (MOSFET) und auch ohne Schweißtransformator, Filamentregler, passende Spulen, Gate-Schaltkreise usw. Das Gesamtvolumen ist also mehr als 50°/4. kleiner als bei Vakuumröhrengeräten mit den gleichen Spezifikationen

5. Einfach zu bedienen: Keine Spannung, die Spitzenspannung überschreitet nicht einige hundert Volt und verursacht daher keine Verletzungen