通過對鋸片進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。常用的淬火設備是鄭州高氏高頻淬火機。

1 主體設備介紹

我廠采用的是固態(tài)高頻淬火機,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

當感應線圈通以交流電時,在感應線圈的內部和周圍同時產生與電流頻率相同的交變磁場,將加工工件置于高頻感應線圈內,受電流交變磁場的作用,在工件內相應地產生感應電流,這種感應電流在金屬工件內自行閉合,產生渦流。

高頻淬火機的裝置:

1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由整流器、濾波、過流保護裝置、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,從而達到調節(jié)設備輸出功率大小的目的,由于Ud與α之間存在余弦關系(非線性),為了保證調功的線性,在微機控制觸發(fā)程序中加入了非線性校正環(huán)節(jié),以改進調節(jié)線性化。 同時配合雙閉環(huán)PI調節(jié)器,由于PI調節(jié)器為無靜差的調節(jié)器,通過將電壓、電流作為反饋信號,從而保證電壓、電流輸出值不會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,此時振蕩電路對基波具有最小阻抗,所以負載電流近似于正弦波,同時避免逆變器上下橋臂的直通換流必須遵守先關斷后開通原則,在開通與關斷之間必須有足夠的死區(qū)時間。由于工作于感性負載狀態(tài)下,輸出電流相位之后電壓相位,換流過程是這樣進行的,當上(下)橋臂的MOS管關斷后,負載電流換至下(上)橋臂并聯(lián)的二極管中,在滯后一個死區(qū)時間后,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,因而基本實現(xiàn)了零電流開通,開通損耗很小,此外MOS管關斷時電流尚未過零,此時仍會存在一定的開關損耗,由于MOS管的管斷時間很短,預留的死區(qū)時間不長,而且因死區(qū)而必須的功率角因數(shù)并不大,所以適當?shù)目刂颇孀兤鞯墓ぷ黝l率,使之略高于負載電流的諧振頻率,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,其瞬時電流較小,所以MOS管的關斷和反并聯(lián)二極管的開通是在小電流下發(fā)生的因而降低了開關損耗。

3 鎖相環(huán)和相角鎖定介紹

在感應加熱過程中,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載的諧振頻率,由于溫度的變化,負載線圈的電參數(shù)將隨時間變化,這將使逆變器偏離較佳工作點,偏離較佳工作點后,會使逆變橋 上的MOS管的關斷電流增加,從而使關斷損耗增大,逆變器的功率容量不能充分利用,因此需要設置鎖相控制電路,以實現(xiàn)頻率自動跟蹤功能。因此根據電壓電流的相位關系,電流信號經相位檢測電路,對應于輸出一定占空比的高低點平信號,濾波后得到直流電平,以反映輸出電壓電流的基波相移,根據設定的相角鎖定值,調節(jié)輸出電平,調節(jié)壓控振蕩器的輸出頻率,以達到頻率自動跟蹤。

4 MOS管的驅動電路

MOS管是電壓型器件,由于存在輸入電容Cin,所以當脈沖電壓Up的前沿到來時,Cin有充電過程,柵極電壓UGS呈指數(shù)曲線上升,當UGS上升至開啟電壓UT時,開始出現(xiàn)漏極電流iD,此后iD隨著UGS的上升而上升當上升至UGSP后,iD達到穩(wěn)態(tài),當脈沖電壓Up下降至零時,柵極輸入電容Cin通過信號源內阻Rs和柵極電阻RG開始放電,柵極電壓UGS按曲線下降,當下降到UGSP時,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,除了驅動器本身要求有抗干擾能力外,對電壓型逆變器要求的上下橋臂的驅動信號必須保證兩臂先關斷后導通,因而要求開通時間滯后于關斷時刻,即存在一個死區(qū)時間。