晶闸管式等离子喷涂电源的研制贺春华提要本文介绍了一种用于等离子喷涂的电源。该电源的主电路 采用晶闸管整流电路．晶闸管控制电路采用集成式触发脉冲电路，反馈电路采用电流截止负反馈。 获得的电源外特性为恒流外特性。关键词：等离子喷涂，晶闸管，电源，恒流特性中图法分类号： ＴＧ４３４．３１前言随着现代科技和现代工业的发展，越来越需要耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐 冲击、耐辐射等特殊性能的材料。解决这一问题最经济而又最适宜的方法就是在零部件的表面上用 热喷涂的方法制备涂层。因此，目前国内外都对发展热喷涂技术非常重视。作为热喷涂技术之一的 等离子喷涂技术，自开发以来，很快发展成为改变材料表面特性使之形成具有各种功能涂层的最有 效的工艺之一。因为其所制备的涂层的独特优越性而在越来越多的工业部门中得到应用，成为金属 表面改质科学领域中一个十分活跃的学科。目前，我国的等离子喷涂技术发展还比较落后，等离子 喷徐涂层的应用还不是十分普遍。许多设备的零部件因表面的破坏而需要经常更换，如果采用等离 子喷涂涂层的方法，其经济效益将是相当可观的。国内目前等离子喷涂用的电源都是电磁控制型” ’——磁放大器式磋整流电源（虽然在弧焊整流电源方面有由电子控制型电源代替电磁控制型电源 的趋势），因此，本文介绍了一种属于电子控制型’‘’的晶闸管式整流电源的研制情况。２晶闸 管式等离子喷涂电源的工作原理电源原理框图如图１所示。此电源主要由三部分组成：主电路、控 制电路及高频引弧电路。通过电流负反馈电路控制触发脉冲的移相，获得不同的输出电压和电流， 并获得等离子喷涂时所需要的恒流外特性。图１电源原理框四３电源主电路对于等离于喷涂而言， 粉末靠电弧产生的热量来熔融，因此要求电源有较大的输出功率。熔融的粉末主要靠等离子焰流的 电弧冲力由在工件的表面，因此，所要求的电源比一般的弧焊电源的空载电压高得多。为满足上述 要求，电源主电路采用带平衡电抗器双反星形可控整流电路。对于晶闸管式整流电源而言，其电压 和电流的调节是靠改变晶闸管的导通角来实现。导通角不同，波形脉动也不同。而用于等离于喷涂 的电源，要求空载电压高，具有恒流或陡降外特性，工作时电压较低，相差很大，因此当工作时其 导通角很小，为保证电源工作时可图２电源主电路口控整流波形较连续，电弧燃烧稳定，主电路中 并联了二极管组和限流电阻组成的维弧电路，摄供不可掉小电流。此外，此维抓电路环用于小电流 起抓。宁电路如图２所示．４控制电路控制电路原理框图如图３所示。主要由电流信号放大电路、 电流截止负反馈放大电路和触发电路三部分组成。电源输出电流人经电流信号放大电路取样，放大 为ＫＵ，电压值后与一给定电图３控制电路原理框图Ｍｋ图４ｔ发电路原理框因压Ｕ，进行比较， 其差值上Ｕ经反馈放大电路放大为一控制电压Ｕｘ，用以控制触发电路的触发脉冲电压Ｕ．的相位 ，进而调整晶闸管导通角，使电源具有恒流外特性。４·１晶闸管触发电路触发电路原理框图如图 ４所示，该电路采用了国产集成块ＫＣ０４、ＫＣ４１、ＫＣ４２。三相同步电压经集成块ＫＣ０ ４及其外接元件组成移相触发器形成单列脉冲，经集成块ＫＣ４２及其外接元件组成的脉冲列调制 形成器调制成脉冲列，再经移相触发器输出，经集成块ＫＣ４１六路双脉冲形成器形成双脉冲，经 功率放大，输出的便是如图５所示的脉冲列式双脉冲。４·２反馈电路对于等离子喷涂而言，其电 弧工作在电弧伏安特性曲线（图６）的水平段或略微上升段”’。为此，为保证电弧稳定燃烧，需 电源具有恒流或陡降外特性。为得到恒流外特性，电源采用电流截止负反馈电路，如图７。电源的 电流调节方法为：如图７所示，电流反馈电图５脉冲列式双脉冲压Ｕ，经第一级运算放大器放大， 与给定电压Ｕ，比较后经第二级运算放大器放大输出。如果Ａ点的电位提高到使三极管Ｔ；导通， 则Ｂ点的电位即移相控制电压Ｕｘ下降，脉冲得以移相。‘如果Ｔ；截止，则Ｕｘ保持为一恒定值 （此时，晶闸管全导通）。Ａ点电压Ｕ。的值可由下式表达：改变给定电压Ｕ，的大小，即可改变 三极管导通的时刻（相对于电流大小），就可对电流进行调节。图６电弧伏安特性曲线图７电流负 反馈电路５主电路抗干扰干扰信号进入晶闸管门极常常引起晶闸管的误导通。在本电源中引起晶闸 管误导通的干扰主要有：（ｌ）高频信号的干扰：高频引弧时，其干扰信号将引起晶闸管的误触发 ；（２）触发电路本身夹杂有干扰信号输出使晶闸管误触发。因此，电源采取了一些防止干扰的措 施：（ｌ）在可控整流主电路上并联了由Ｍ极管和限流电阻组成的维弧电路，此电路除提供不可控 的小电流外，还用作小电流起弧用。即当高频起弧时此电路工作，而可控整流主电路不工作。当起 弧后，断掉高频，此时触发电路才产生脉冲，晶闸管整流电路工作，因此可防止高频对晶闸管整流 主电路的干扰；（２）晶闸管触发电路中装有一组稳压管以提高触发脉冲输出三极管组的门限电压 。当有幅值较小的干扰信号进入触发电路时，因这些稳压管的作用，触发脉冲输出三极管组不能导 通，触发电路也就没有输出；（３）触发电路中加有Ｔ型同步滤波网络，可防止电源中波形畸变和 换流缺口的干扰。６电源性能分析吕．互绝缘电阻和绝缘介电强度实验实验使用仪器：ＺＣ２５— ３型兆欧表，５００Ｖ；ＣＪ２６７０耐压测试仪，量程：０～ＳＫＶ实验数据如表１、表２。表 １绝缘电阻实测数据单位：ＭＱ表２绝缘介电强度实验结果标准要求：漏电流＜５ｍ＾表３电源外 特性实测数据表６·２电源外特性测试利用电阻箱测得的电源外特性数据如表３，外特性曲线如图 ８所示。６·３引抓实验本电源研制好后，进行了多次引弧实验，电弧燃烧稳定。７结论（ｌ）晶 闸管式等离子喷涂电源与相同功率的硅整流电源相比，具有体积缩小，重量减轻，控制性能好，容 易得到等离子喷涂所要求的恒流，下降外特性等优点；（２）晶闸管触发电路采用了集成化触发电 路，这在晶闸管式弧焊、喷涂电源中是一个新的尝试，实践证明，这种触发电路工作可靠，且可大 大降低晶闸管的门极功耗，延长其使用寿命，因此，较适合于三相全校整流电路；（３）此电源具 有一定的实用价值，可用来喷涂金属和陶瓷粉末，离子气可采用氮气，也可采用氯气。参考文献｜ ｜１黄石生．弧焊电源分类方法探讨．焊接学报，１９８７，（８）２黄石生．弧焊电源．北京： 机械工业出版社，１９８０图８电源外特性曲线ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＳＣＲＰＬＡＳＭＡＳＰＲ ＡＹＩＮＧＰＯＷＥＲ￥ＨｅＣｈｕｎｈｕａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｃｏｎ ｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｏｗｅｒｆｏｒｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇ．ＳＣＲｒｅｃｔ ｉｆｙｉｎｇｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｃｉｒｃｕｉｔ，ｉｎｔｅ ｇｒａｔｅｄｔｒｉｇｇｅｒｐｕｌｓｅｃｉｒｃｕｉｔｉｓｕｓｅｄｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｉ ｎｇＳＣＲａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｃｌｏｓｅｄｎｅｇａｔｉｖｅｆｅｄｅｄｂａｃｋｉｓｕｓｅ ｄｉｎｔｈｅｆｅｅｄｂａｃｋｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅｖｏｌｔａｇｅ－－ｃｕｒｒｅｎｔｃｕ ｒｖｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｉｓｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉ ｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇ；ＳＣＲ；ｐｏｗｅｒ；ｃｏｎｓｔａｎ ｔｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ晶闸管式等离子喷涂电源的研制@贺春华等离子 喷涂，晶闸管，电源，恒流特性本文介绍了一种用于等离子喷涂的电源。该电源的主电路采用晶闸 管整流电路．晶闸管控制电路采用集成式触发脉冲电路，反馈电路采用电流截止负反馈。获得的电 源外特性为恒流外特性。１黄石生．弧焊电源分类方法探讨．焊接学报，１９８７，（８）２黄石 生．弧焊电源．北京：机械工业出版社，１９８０这些稳压管的作用，触发脉冲输出三极管组不能 导通，触发电路也就没有输出；（３）触发电路中加有Ｔ型同步滤波网络，可防止电源中波形畸变 和换流缺口的干扰。６电源性能分析吕．互绝缘电阻和绝缘介电强度实验实验使用仪器：ＺＣ２５ —３型兆欧表，５００Ｖ；ＣＪ２６７０耐压测试仪，量程：０～ＳＫＶ实验数据如表１、表２。 表１绝缘电阻实测数据单位：ＭＱ表２绝缘介电强度实验结果标准要求：漏电流＜５ｍ＾表３电源 外特性实测数据表６·２电源外特性测试利用电阻箱测得的电源外特性数据如表３，外特性曲线如 图８所示。６·３引抓实验本电源研制好后，进行了多次引弧实验，电弧燃烧稳定。７结论（ｌ） 晶闸管式等离子喷涂电源与相同功率的硅整流电源相比，具有体积缩小，重量减轻，控制性能好， 容易得到等离子喷涂所要求的恒流，下降外特性等优点；（２）晶闸管触发电路采用了集成化触发 电路，这在晶闸管式弧焊、喷涂电源中是一个新的尝试，实践证明，这种触发电路工作可靠，且可 大大降低晶闸管的门极功耗，延长其使用寿命，因此，较适合于三相全校整流电路；（３）此电源 具有一定的实用价值，可用来喷涂金属和陶瓷粉末，离子气可采用氮气，也可采用氯气。参考文献 ｜｜１黄石生．弧焊电源分类方法探讨．焊接学报，１９８７，（８）２黄石生．弧焊电源．北京 ：机械工业出版社，１９８０图８电源外特性曲线ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＦＳＣＲＰＬＡＳＭＡＳＰ ＲＡＹＩＮＧＰＯＷＥＲ￥ＨｅＣｈｕｎｈｕａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｃｏ ｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｏｗｅｒｆｏｒｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇ．ＳＣＲｒｅｃ ｔｉｆｙｉｎｇｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｃｉｒｃｕｉｔ，ｉｎｔ ｅｇｒａｔｅｄｔｒｉｇｇｅｒｐｕｌｓｅｃｉｒｃｕｉｔｉｓｕｓｅｄｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＳＣＲａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｃｌｏｓｅｄｎｅｇａｔｉｖｅｆｅｄｅｄｂａｃｋｉｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｅｅｄｂａｃｋｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅｖｏｌｔａｇｅ－－ｃｕｒｒｅｎｔｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｉｓｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ
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