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1 引言 電熱鐓粗的工作原理如圖1所示。 電鐓過程是對(duì)一根細(xì)長(zhǎng)的合金工件在導(dǎo)電夾持缸和砧子缸之間通一低電壓大電流，使工件利用自身的電阻加熱至塑性成型溫度，在液壓系統(tǒng)的推動(dòng)下，局部鐓粗成形。在鐓粗過程中，鐓粗缸的速度V1、砧子缸速度V2、鐓粗壓力P和加熱電流I等參數(shù)對(duì)氣門毛坯的成形質(zhì)量起著決定性作用。其中，加熱電流I是該控制系統(tǒng)中的一個(gè)最關(guān)鍵參數(shù)。 在圖1中，變壓器次級(jí)回路的等效電路如圖2所示。 根據(jù)全電路歐姆定律得： 其中：Us為次級(jí)電壓；Rs為次級(jí)電阻；Xs為次級(jí)漏電抗；Rm為毛坯自身電阻；Rj為接觸電阻。 由于Rs和Xs較小可匆賂不計(jì)．此時(shí)有： Rj開始較大，隨著鐓粗的進(jìn)行不斷減少，最后進(jìn)入穩(wěn)定鐓粗階段基本不變。Rm在開始階段由于電阻率隨溫度的增加而增大，并隨著坯料橫截面的增加而變化，到終鐓階段為一定值。雖然Rj和Rm對(duì)加熱電流有影響，但和Us相比，其影響較小。因此加熱電流主要由次級(jí)電壓厭足。 2 兩種調(diào)壓電路原理分析 調(diào)壓電路設(shè)計(jì)的方法有2種：通過可控硅移相觸發(fā)控制和通過可控硅過零觸發(fā)控制。 2．1 可控硅移相觸發(fā) 圖3是觸發(fā)脈沖的移相觸發(fā)角分別為30°，90°，150°時(shí)的導(dǎo)通情況，由此可知，負(fù)載兩端的電壓及平均功率是隨移相觸發(fā)角的變化而變化的。 2．2 可控硅過零觸發(fā) 可控硅過零觸發(fā)是在電源電壓零點(diǎn)附近觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，通過改變?cè)O(shè)定周期內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的周波數(shù)，實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓和調(diào)功。圖4是定周期過零觸發(fā)工作原理圖。 圖中Tc為控制信號(hào)的周期，t1和t2分別為可控硅的通、斷時(shí)間，且Tc＝t1十t2。 該電路是通過改變可控硅的通斷時(shí)間比即改變通斷的周波數(shù)來實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，控制電路把負(fù)載與電源u=／2Usinω0·t在周期Tc時(shí)間內(nèi)接通t1秒(通n個(gè)周波)，然后再斷開t2秒(斷m個(gè)周波)，則負(fù)載R上的交流電壓有效值為： 其中：U，IM,PM分別為可控硅連續(xù)導(dǎo)通時(shí)負(fù)載獲得的最大電壓、電流和功率。在本系統(tǒng)中我們是通過改變?chǔ)莵磉M(jìn)行電流電壓調(diào)節(jié)的。 3 基子Labview的2種調(diào)壓電路的頻譜分析 我們采用美國(guó)NI公司的編譯型圖形化編程語(yǔ)言Labview，構(gòu)建了自己的虛擬儀器仿真與測(cè)試系統(tǒng)。適當(dāng)修改個(gè)別參數(shù)就可以得到可控硅移相觸發(fā)方式和過零觸發(fā)電路的時(shí)域波形和頻譜分析波形。修改η可修改可控硅的導(dǎo)通角和通斷時(shí)間比，圖5和圖6分別為η＝50％可控硅移相觸發(fā)方式和過零觸發(fā)電路的時(shí)域波形和頻譜分析圖。 通過上述頻譜分析可知，可控硅移相觸發(fā)方式無(wú)偶次諧波但奇次諧波嚴(yán)重，3次諧波占基波分量的60％左右，5次、7次、9次諧波也占較大比例，這樣在可控硅導(dǎo)通的瞬間使電網(wǎng)電壓畸變，功率因數(shù)下降，對(duì)電網(wǎng)的其他用電設(shè)備產(chǎn)生不良影響。而過零觸發(fā)電路無(wú)偶次諧波，奇次諧波也很小，只是存在一定程度的低頻干擾。并且，隨著η的增大，低頻分量也大幅減少。這對(duì)于我們的電鐓過程中的電阻性負(fù)載，很容易獲得良好的正弦波。過零觸發(fā)方式已在某汽車配件廠氣門生產(chǎn)中，得到了很好的驗(yàn)證。 |
