新型电火花表面强化机的研制(2)

２．电火花表面强化机的工作原理

研制的电火花表面强化机系统组成如图１所示，主要由电源系统、沉积焊枪和气体保护系统三大部分组成。电源系统包括隔离变压器、全波整流电路、滤波电路、储能电容电路和电子开关电路等。电网电压经隔离变压器进行降压，然后通过全波整流电路进行全波整流，整流后经滤波电路滤波，变成稳定的直流供后面储能电容充放电用。在沉积焊枪中，由马达带动焊针（工具电极）旋转，当沉积焊枪的焊针与被加工工件接触时，整个系统构成放电回路，储能电容电路的储能电容开始放电，气体保护系统的氩气气源装置在电磁继电器控制下自动给工作腔供气，焊针与工件之间产生火花放电，将电极材料熔渗进工件表层。储能电容充放电过程由电子开关电路控制，以获得稳定的放电脉冲。系统工作原理框图如图２所示。

图３　　隔离变压器单元

３．２　　整流滤波及储能单元

整流滤波及储能单元如图４所示，采用桥式整流方式进行全波整流，全波整流电路是由四个二极管组成的整流桥，整流后经ＲＬＣ滤波，变成稳定的直流供后面储能电容充放电，滤波电容容量大，一般在１０００μＦ以上，因而采用电解电容。储能电容电路由若干电容并联而成，分为几档，通过改变电容容量以调整放电强度。储能电容采用１００μＦ－２００μＦ的低介电容，不工作时储能电容充电，电压达到整流后的峰值。工作时储能电容上的电压是光脉冲型，其脉冲频率取决于电子开关单元的无触点开关触发频率。

图４　　整流滤波及储能单元

３．３　　电子开关单元

３．３．１　　固态继电器和无触点开关

图１　　电火花表面强化机系统组成

电火花表面强化机采用由固态继电器（ＳＳＲ）和单相可控硅构成的无触点开关作为开关元件，电子开关单元如图５所示。固态继电器全部由固态电子元器件组成。它利用电子元器件的电、磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管、功率场效应管、单相可控硅和双相可控硅等器件的开关特性来实现无触点、无火花地接通和断开被控电路。

电火花表面强化机通过无触点开关的通断来控制储能电容的充放电。当有触发信号时，无触点开关导通，储能电容放电。无触点开关是一个ＫＫ５０型的快速

图２　　工作原理框图

３　　主要电路单元

３．１　　隔离变压器单元

隔离变压器单元如图３所示，隔离变压器是将电压降到６０Ｖ、８０Ｖ两档的降压变压器，与地隔离，通过改变电压档次可以改变储能电容的峰值电压，借以改变电火花的放电强度，变压器的功率约为１Ｋｗ。

单相可控硅，一旦有触发并且有持续电流的存在，无触点开关将连续导通，这时固态继电器工作。该固态继电器有零电压导通，零电流截止的特性。储能电容经无触点开关，固态继电器放电，很快放光。当接近零电流时，固态继电器截止，可控硅也小于维持电流截止。这时放完电的储能电容开始充电，直到下一个触发脉冲触发无

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