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直流高頻電阻焊基本原理
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作者:ryweld
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發(fā)布時間: 2017-03-24
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高頻焊接起源于上世紀五十年代，它是利用高頻電流所；接推動了直縫焊管產業(yè)的巨大發(fā)展，它是直縫焊管（E；質量的好壞，直接影響到焊管產品的整體強度，質量等；所謂高頻，是相對于50Hz的交流電流頻率而言的，；電流；集膚效應是指以一定頻率的交流電流通過同一個導體時；分布于導體的所有截面的，它會主要向導體的表面集中；方根成正比，與頻率和磁導率的平方根成反比；鋼板的表面；
高頻直流電阻焊原理
高頻焊接起源于上世紀五十年代，它是利用高頻電流所；接推動了直縫焊管產業(yè)的巨大發(fā)展，它是直縫焊管（E；質量的好壞，直接影響到焊管產品的整體強度，質量等；所謂高頻，是相對于50Hz的交流電流頻率而言的，；電流；集膚效應是指以一定頻率的交流電流通過同一個導體時；分布于導體的所有截面的，它會主要向導體的表面集中；方根成正比，與頻率和磁導率的平方根成反比；鋼板的表面；
高頻焊接起源于上世紀五十年代，它是利用高頻電流所產生的集膚效應和相鄰效應，將鋼板和其它金屬材料對接起來的新型焊接工藝。高頻焊接技術的出現(xiàn)和成熟，直
接推動了直縫焊管產業(yè)的巨大發(fā)展，它是直縫焊管（ERW）生產的關鍵工序。高頻焊接
質量的好壞，直接影響到焊管產品的整體強度，質量等級和生產速度。 1高頻焊接的基本原理
所謂高頻，是相對于50Hz的交流電流頻率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高頻
電流。高頻電流通過金屬導體時，會產生兩種奇特的效應：集膚效應和鄰近效應，高頻焊接就是利用這兩種效應來進行鋼管的焊接的。那么，這兩個效應是怎么回事呢？
集膚效應 是指以一定頻率的交流電流通過同一個導體時，電流的密度不是均勻地
分布于導體的所有截面的，它會主要向導體的表面集中，即電流在導體表面的密度大，在導體內部的密度小，所以我們形象地稱之為：“集膚效應”。集膚效應通常用電流的穿透深度來度量，穿透深度值越小，集膚效應越顯著。這穿透深度與導體的電阻率的平
方根成正比，與頻率和磁導率的平方根成反比。通俗地說，頻率越高，電流就越集中在
鋼板的表面；頻率越低，表面電流就越分散。必須注意：鋼鐵雖然是導體，但它的磁導
率會隨著溫度升高而下降，就是說，當鋼板溫度升高的時候，磁導率會下降，集膚效應
會減小。
鄰近效應 是指高頻電流在兩個相鄰的導體中反向流動時，電流會向兩個導體相近
的邊緣集中流動，即使兩個導體另外有一條較短的邊，電流也并不沿著較短的路線流
動，我們把這種效應稱為：“鄰近效應”。鄰近效應本質上是由于感抗的作用，感抗在
高頻電流中起主導的作用。鄰近效應隨著頻率增高和相鄰導體的間距變近而增高，如果
在鄰近導體周圍再加上一個磁心，那么高頻電流將更集中于工件的表層。
這兩種效應是實現(xiàn)金屬高頻焊接的基礎。高頻焊接就是利用了集膚效應使高頻電流
的能量集中在工件的表面；而利用了鄰近效應來控制高頻電流流動路線的位置和范圍。
電流的速度是很快的，它可以在很短的時間內將相鄰的鋼板邊部加熱，熔融，并通過擠
壓實現(xiàn)對接。
2 高頻焊接設備的結構和工作原理
了解了高頻焊接原理，還得要有必要的技術手段來實現(xiàn)它。高頻焊接設備就是用于
實現(xiàn)高頻焊接的電氣—機械系統(tǒng)，高頻焊接設備是由高頻焊接機和焊管成型機組成的。
其中高頻焊接機一般由高頻發(fā)生器和饋電裝置二個部分組成，它的作用是產生高頻電流
并控制它；成型機由擠壓輥架組成，它的作用是將被高頻電流熔融的部分加以擠壓，排除鋼板表面的氧化層和雜質，使鋼板完全熔合成一體。
高頻發(fā)生器 過去的焊管機組上使用高頻發(fā)生器是三回路的：高頻發(fā)電機組；固體變頻器；電子高頻振蕩器，后來基本上都改進為單回路的了。調節(jié)高頻振蕩器輸出功率的方法有多種，如自耦變壓器，電抗法，晶閘管法等。
饋電裝置 這是為了向管子傳送高頻電流用的，包括電極觸頭，感應圈和阻抗器。接觸焊中一般采用耐磨的銅鎢合金的電極觸頭，感應焊中采用的是紫銅制的感應圈。阻抗器的主要元件是磁心，它的作用是增加管子表面的感抗，以減少無效電流，提高焊接速度。阻抗器的磁心采用鐵氧體，要求它的居里點溫度不低于310°，居里點溫度是磁心的重要指標，居里點溫度越高，就能靠得離焊縫越近，靠得越近，焊接效率也越高。
近年來，世界上一些大公司開始采用了固態(tài)模塊式結構，大大提高了焊接可靠性，保證了焊接質量。如EFD公司設計的WELDAC G2 800高頻焊機由以下部分組成：整流及控制單元（CRU），逆變器，匹配及補償單元（IMC），CRU與IMC間的直流電纜，IMC到線圈或接觸組件。
機器的兩個主要部分是CRU及IMC。CRU包括一個帶有主隔絕開關及一個全橋二極管整流器的整流部分（它把交流電轉換為直流電），一個帶有控制裝置及外部控制設備界面的控制器。IMC包括逆變器模塊，一個匹配變壓器以及一個用于為感應線圈提供必需的無功功率的電容組。
主供電電壓（3相480V），通過主隔絕開關被送到主整流器中。在主整流器中，主電壓被轉換為640V的直流電并且通過母線與主直流線纜相連接。直流電通過由數(shù)個并聯(lián)電纜組成的直流電輸送線被送到IMC。DC線纜在IMC單元母線上終止。逆變部分的逆變器模塊通過高速直流保險同DC母線以并聯(lián)方式連接在一起。DC電容也與DC母線連接在一起。
每個逆變器模塊構成一個全橋IGBT三極管逆變器。三極管的驅動電路則在逆變器模塊內的一個印刷電路板上。直流電由逆變器變?yōu)楦哳l交流電。根據(jù)具體的負載，交流電的頻率范圍在100-150KH范圍之間。為根據(jù)負載對逆變器進行調整，所有逆變器都以并聯(lián)方式同匹配變壓器連接。變壓器有數(shù)個并聯(lián)的主繞組，及一個副繞組。變壓器的匝數(shù)比是固定的。
高頻焊接起源于上世紀五十年代，它是利用高頻電流所；接推動了直縫焊管產業(yè)的巨大發(fā)展，它是直縫焊管（E；質量的好壞，直接影響到焊管產品的整體強度，質量等；所謂高頻，是相對于50Hz的交流電流頻率而言的，；電流；集膚效應是指以一定頻率的交流電流通過同一個導體時；分布于導體的所有截面的，它會主要向導體的表面集中；方根成正比，與頻率和磁導率的平方根成反比；鋼板的表面；
高頻焊接起源于上世紀五十年代，它是利用高頻電流所產生的集膚效應和相鄰效應，將鋼板和其它金屬材料對接起來的新型焊接工藝。高頻焊接技術的出現(xiàn)和成熟，直
接推動了直縫焊管產業(yè)的巨大發(fā)展，它是直縫焊管（ERW）生產的關鍵工序。高頻焊接
質量的好壞，直接影響到焊管產品的整體強度，質量等級和生產速度。 1高頻焊接的基本原理
所謂高頻，是相對于50Hz的交流電流頻率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高頻
電流。高頻電流通過金屬導體時，會產生兩種奇特的效應：集膚效應和鄰近效應，高頻焊接就是利用這兩種效應來進行鋼管的焊接的。那么，這兩個效應是怎么回事呢？
集膚效應 是指以一定頻率的交流電流通過同一個導體時，電流的密度不是均勻地
分布于導體的所有截面的，它會主要向導體的表面集中，即電流在導體表面的密度大，在導體內部的密度小，所以我們形象地稱之為：“集膚效應”。集膚效應通常用電流的穿透深度來度量，穿透深度值越小，集膚效應越顯著。這穿透深度與導體的電阻率的平
方根成正比，與頻率和磁導率的平方根成反比。通俗地說，頻率越高，電流就越集中在
鋼板的表面；頻率越低，表面電流就越分散。必須注意：鋼鐵雖然是導體，但它的磁導
率會隨著溫度升高而下降，就是說，當鋼板溫度升高的時候，磁導率會下降，集膚效應
會減小。
鄰近效應 是指高頻電流在兩個相鄰的導體中反向流動時，電流會向兩個導體相近
的邊緣集中流動，即使兩個導體另外有一條較短的邊，電流也并不沿著較短的路線流
動，我們把這種效應稱為：“鄰近效應”。鄰近效應本質上是由于感抗的作用，感抗在
高頻電流中起主導的作用。鄰近效應隨著頻率增高和相鄰導體的間距變近而增高，如果
在鄰近導體周圍再加上一個磁心，那么高頻電流將更集中于工件的表層。
這兩種效應是實現(xiàn)金屬高頻焊接的基礎。高頻焊接就是利用了集膚效應使高頻電流
的能量集中在工件的表面；而利用了鄰近效應來控制高頻電流流動路線的位置和范圍。
電流的速度是很快的，它可以在很短的時間內將相鄰的鋼板邊部加熱，熔融，并通過擠
壓實現(xiàn)對接。
2 高頻焊接設備的結構和工作原理
了解了高頻焊接原理，還得要有必要的技術手段來實現(xiàn)它。高頻焊接設備就是用于
實現(xiàn)高頻焊接的電氣—機械系統(tǒng)，高頻焊接設備是由高頻焊接機和焊管成型機組成的。
其中高頻焊接機一般由高頻發(fā)生器和饋電裝置二個部分組成，它的作用是產生高頻電流
并控制它；成型機由擠壓輥架組成，它的作用是將被高頻電流熔融的部分加以擠壓，排除鋼板表面的氧化層和雜質，使鋼板完全熔合成一體。
高頻發(fā)生器 過去的焊管機組上使用高頻發(fā)生器是三回路的：高頻發(fā)電機組；固體變頻器；電子高頻振蕩器，后來基本上都改進為單回路的了。調節(jié)高頻振蕩器輸出功率的方法有多種，如自耦變壓器，電抗法，晶閘管法等。
饋電裝置 這是為了向管子傳送高頻電流用的，包括電極觸頭，感應圈和阻抗器。接觸焊中一般采用耐磨的銅鎢合金的電極觸頭，感應焊中采用的是紫銅制的感應圈。阻抗器的主要元件是磁心，它的作用是增加管子表面的感抗，以減少無效電流，提高焊接速度。阻抗器的磁心采用鐵氧體，要求它的居里點溫度不低于310°，居里點溫度是磁心的重要指標，居里點溫度越高，就能靠得離焊縫越近，靠得越近，焊接效率也越高。
近年來，世界上一些大公司開始采用了固態(tài)模塊式結構，大大提高了焊接可靠性，保證了焊接質量。如EFD公司設計的WELDAC G2 800高頻焊機由以下部分組成：整流及控制單元（CRU），逆變器，匹配及補償單元（IMC），CRU與IMC間的直流電纜，IMC到線圈或接觸組件。
機器的兩個主要部分是CRU及IMC。CRU包括一個帶有主隔絕開關及一個全橋二極管整流器的整流部分（它把交流電轉換為直流電），一個帶有控制裝置及外部控制設備界面的控制器。IMC包括逆變器模塊，一個匹配變壓器以及一個用于為感應線圈提供必需的無功功率的電容組。
主供電電壓（3相480V），通過主隔絕開關被送到主整流器中。在主整流器中，主電壓被轉換為640V的直流電并且通過母線與主直流線纜相連接。直流電通過由數(shù)個并聯(lián)電纜組成的直流電輸送線被送到IMC。DC線纜在IMC單元母線上終止。逆變部分的逆變器模塊通過高速直流保險同DC母線以并聯(lián)方式連接在一起。DC電容也與DC母線連接在一起。
每個逆變器模塊構成一個全橋IGBT三極管逆變器。三極管的驅動電路則在逆變器模塊內的一個印刷電路板上。直流電由逆變器變?yōu)楦哳l交流電。根據(jù)具體的負載，交流電的頻率范圍在100-150KH范圍之間。為根據(jù)負載對逆變器進行調整，所有逆變器都以并聯(lián)方式同匹配變壓器連接。變壓器有數(shù)個并聯(lián)的主繞組，及一個副繞組。變壓器的匝數(shù)比是固定的。
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