膜盒的电容储能缝焊技术
1.1 焊接材料与结构
用来测量飞机油量的等数值的膜盒如图1所示。
600)this.style.width='600px';" border="0" /> 其结构分为上、下两部分,为0.1~0.3mm的铍青铜冲压件。在生产中用电阻缝焊的方法将两部分焊接在一起,焊缝要求密封。
由于铍青铜膜盒具有良好的导电、导热性,且厚度较薄,热时间常数很小。因此,一般采用小功率的电容储能缝焊来焊接。然而,电容储能缝焊的电流上升速率很快,焊接过程对规范 参数的变化很敏感。因此,当网络电压发生变化时,膜盒的焊接质量就会受到很大的影响。
为此,专门研制了电容储能缝焊机的单片机恒压控制系统,以从根本上解决网压被动对膜盒焊接质量的影响,并进一步提高焊接过程的控制精度。
1.2 控制原理与方法
抑制网压波动从根本上讲就是在网压发生波动时,维持电容充电电压的恒定。
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图2是电容储能缝焊机主电路原理图。图中380V的交流电压经由变压器T1升压到400V,在网压的正半周,经由可控硅V1整流后给电容C充电。充电电压的峰值可通过调节V1的控制角α1实现。在网压的负半周,可控硅V2触发,电容C经由变压器T2快速放电,实现缝焊过程。图3是电容充放电与网络电压的对应关系。600)this.style.width='600px';" border="0" />可以看出,焊接电流的脉冲频率{zg}为50Hz。改变两次充放电的时间间隔即改变焊接电流的脉冲频率。
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图4给出了充电回路的等效电路图。很明显,充电电压ucmax与电源峰值电压um、V1的触发角α1、以及电容C有关。因此,当电容C选定后,在网压um波动时,可以通过调节触发角α1实现充电电压uumax的恒定。下面对电路进行分析。
电源电压可由下式给出,
u=umsin(ωt+α) (1)
式中,α即V1的触发角α1。
于是可求得电容C上的充电压值
式中,
由上式可见,控制角α与充电电压Uc之间是一个十分复杂的非线关系。直接通过改变控制角α来控制和修正充电压峰值Ucmax,在实际操作上是十分不便的。下面对式(2)进行分析。
为了求得极值Ucmax,需要对式(2)进行微分,并令,得
ωcos(ωt+φ-90°)
(3)
将设定的R和C值代入式(3),用赋值法可求出α=f(t)的函数值。由于分析的是Uc的{dy}半周的变化过程,因此,只选择α=f(t)关系中的0~180°的初相角进行相关计算。 将式(3)求出的α、t数组,以及给定的R、C值代入式(2)中,可以得出在不同的um下的α与充电电压峰值ucmax的对应关系。然后将这一关系制成数表存入计算机,以备调用。
在进行实时控制时,先将设定的Ucmax和C值读入内存,然后再采样Um。根据Ucmax、C、及Um值,查表α=f(Ucmax,Um,C),即可求出α。由于查表控制过程十分迅速,故不会产生时序问题。
控制系统采用8MHz的8位单片机。在网压波动±15%时,即T1次级电压的变化范围为324~436V时,{zd0}控制误差小于1.5%。满足了膜盒的生产要求,并使产品的焊接合格率由原来的60%提高到90%以上,经济效益十分明显。
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