焊接时负载既包含电阻也包含电感,下面对阻感电路进行分析。以输入380V,50Hz交流电的阻感电路为例,取电感0.0037L,电阻2Ω,计算得电流相位滞后电压相位π/6。阻感电路相位差(无晶闸管)波形如图B-6所示,图中各波形含义与图B-5相同。负载电流滞后负载电压一个相位角度。
图B-6 阻感电路相位差(无晶闸管)波形
带阻感单相负载交流调压电路如图B-1b所示,如果把SCR1和SCR2短接,稳态时负载电压和电流都是正弦波形,因电路中存在电感,电流滞后于电压φ相位角。相位角φ计算如下:
φ=arctan(ωL/R)
阻感电路中电流滞后于电压φ相位角,在采用晶闸管进行电压调节时,需要在负载电流过0点之后触发脉冲导通晶闸管,因此稳态下阻感负载的移相范围为φ≤α≤π。其仿真模型在图B-2的R后面串联一个电感L即可。运行程序可得阻感负载单相交流调压电路波形如图B-7所示。图中各波形纵坐标代表含义与图B-3相同。
从图B-7可知,当晶闸管SCR1处于断态时,电路中电流为0,负载上电压为0,此时电压全部加在SCR1上,在相位角为α时刻触发SCR1,电源电压加在负载两端,电路中因电感存在,电流不能突变,从0开始增加。此时电阻R消耗电源能量,而电感L则把电能转换为磁场能量存储起来。到负载电压过零点变为负值时,因电感L磁能释放维持负载电流流动,使得在负载电压变为负值时仍然保持一定的负载电流通过SCR1,SCR1保持开通。当负载电流减少为0时,此时电感能量释放完毕,SCR1关闭并承受反向电压。此时SCR2承受正向电压,当在相位角π十α时,SCR2导通,反向负载电流流经SCR2,此时负载电压和负载电流和在SCR1导通阶段变化正好相反。
图B-6 阻感电路相位差(无晶闸管)波形
带阻感单相负载交流调压电路如图B-1b所示,如果把SCR1和SCR2短接,稳态时负载电压和电流都是正弦波形,因电路中存在电感,电流滞后于电压φ相位角。相位角φ计算如下:
φ=arctan(ωL/R)
阻感电路中电流滞后于电压φ相位角,在采用晶闸管进行电压调节时,需要在负载电流过0点之后触发脉冲导通晶闸管,因此稳态下阻感负载的移相范围为φ≤α≤π。其仿真模型在图B-2的R后面串联一个电感L即可。运行程序可得阻感负载单相交流调压电路波形如图B-7所示。图中各波形纵坐标代表含义与图B-3相同。
从图B-7可知,当晶闸管SCR1处于断态时,电路中电流为0,负载上电压为0,此时电压全部加在SCR1上,在相位角为α时刻触发SCR1,电源电压加在负载两端,电路中因电感存在,电流不能突变,从0开始增加。此时电阻R消耗电源能量,而电感L则把电能转换为磁场能量存储起来。到负载电压过零点变为负值时,因电感L磁能释放维持负载电流流动,使得在负载电压变为负值时仍然保持一定的负载电流通过SCR1,SCR1保持开通。当负载电流减少为0时,此时电感能量释放完毕,SCR1关闭并承受反向电压。此时SCR2承受正向电压,当在相位角π十α时,SCR2导通,反向负载电流流经SCR2,此时负载电压和负载电流和在SCR1导通阶段变化正好相反。
图B-7 阻感负载单相交流调压电路波形
当在电流过零点时刻导通晶闸管SCR1,负载电流满足如下微分方程:(www.xing528.com)
图B-7 阻感负载单相交流调压电路波形
当在电流过零点时刻导通晶闸管SCR1,负载电流满足如下微分方程:
初始条件为i0ωt=α=0,方程解为
初始条件为i0ωt=α=0,方程解为
利用边界条件i0ωt=α十θ=0,θ为晶闸管导通角,可得到以φ为参变量,α和θ的关系
利用边界条件i0ωt=α十θ=0,θ为晶闸管导通角,可得到以φ为参变量,α和θ的关系
α和θ在取不同的φ时的关系曲线如图B-8所示,图中单位为rad。
α和θ在取不同的φ时的关系曲线如图B-8所示,图中单位为rad。
图B-8 α和θ在取不同的φ时的关系曲线
阻感电路在触发角为α时,负载电压有效值U0、晶闸管有效电流ISCR和负载电流有效值I0分别为
图B-8 α和θ在取不同的φ时的关系曲线
阻感电路在触发角为α时,负载电压有效值U0、晶闸管有效电流ISCR和负载电流有效值I0分别为
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