Technologie de soudage à haute fréquence à semi-conducteurs et principe de fonctionnement

I. INTRODUCTION DES PREMIERS TUBES À VIDE ÉQUIPEMENT HAUTE FRÉQUENCE

Il y a 20 ans, les sources d'énergie à haute fréquence (communément appelées « fours à haute fréquence ») utilisées pour le soudage de tuyaux et le traitement thermique en Chine étaient principalement des équipements dotés de tubes électroniques (également appelés « tubes à vide ») comme principaux composants de l'onduleur. Le principe de base est illustré dans la figure suivante :

Le courant alternatif industriel normal (triphasé à quatre fils 380 V/50 Hz en Chine) est converti en courant alternatif réglable allant de Oto 380 V (fréquence inchangée) via un régulateur de tension CA à thyristor, puis augmenté jusqu'à près de 1 OOOOV haute tension (fréquence inchangée) par un transformateur, puis redressé par un circuit redresseur haute tension à des dizaines de milliers de courant continu haute tension, puis oscillé par un tube à vide jusqu'au courant HF et HV, puis via la résonance parallèle LC pour amplifier le courant oscillant. Et après réduction de tension, alimentation de l'inducteur utilisé pour le chauffage de tubes en acier et autres pièces à usiner, etc.

Le but de la régulation de la tension alternative est d'ajuster la puissance d'entrée et de sortie pour répondre aux exigences de travail, et lors du réglage de la tension, il faut également rendre la tension stable pour garantir la stabilité de la puissance de sortie de l'équipement dans certaines conditions de fonctionnement.

En raison de l'utilisation d'un tube à vide (petits composants de courant haute tension), la tension doit être augmentée ou ne peut pas produire une grande puissance. Mais en même temps, afin de s'adapter à la petite impédance de l'inducteur, il est nécessaire de réduire davantage la tension.

Les photos ci-dessous sont un tube à vide à boucle unique de 600 kW haute fréquence et un équipement de trempe HF à tube à vide à triple circuit de 100 kW.

Dans l'industrie du soudage de tuyaux, il existe encore un petit nombre de tubes à vide haute fréquence, tandis que dans des domaines tels que la trempe et le brasage, les tubes à vide haute fréquence sont encore largement utilisés.

Ces tubes à vide faisant partie des produits éliminés, nous ne les présenterons pas en détail ici.

II. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT À HAUTE FRÉQUENCE À L'ÉTAT SOLIDE

La soi-disant « haute fréquence à semi-conducteurs » est due au fait qu'elle utilise des transistors (transistors à effet de champ MOS ou IGBT) comme composants principaux de l'onduleur. Contrairement aux tubes à vide, ils sont creux (l'intérieur est plein de gaz noble, on peut donc l'appeler « gazeux »). , les transistors sont solides.

La haute fréquence à semi-conducteurs est un produit mis à jour de la haute fréquence du tube à vide, et son circuit principal est similaire à la fréquence moyenne du thyristor, mais différent de la haute fréquence du tube à vide. Son principe de base est le suivant :

Le courant alternatif triphasé normal (380 V et fréquence 50 Hz en Chine) est converti en courant continu pulsé à tension réglable via un circuit de redressement (SCR ou diode et IGBT), ce courant continu est filtré ou l'onde plate devient un courant continu de lissage, puis passe dans le pont inverseur ( utilisant un transistor de grande puissance MOSFET ou IGBT) pour devenir un courant haute fréquence. Ce courant à haute fréquence est fourni à la résonance de charge du circuit du réservoir et peut être utilisé pour le chauffage des métaux. Les unités de puissance du pont inverseur adoptent une structure modulaire. Chaque paire de modules de puissance est la même. Mais le nombre de modules de puissance utilisés varie en fonction de la puissance de l'équipement. l'équipement est grand ou petit, la structure est fondamentalement la même. Le circuit du réservoir résonant est en série ou en parallèle. Pas de haute tension et pas de transformateur abaisseur de sortie.

Par rapport aux tubes à vide haute fréquence, les équipements haute fréquence à semi-conducteurs présentent les avantages suivants :

1. Bonne qualité de soudage : la comparaison montre que les tuyaux en acier soudés par un équipement à haute fréquence à semi-conducteurs ont une largeur et une chaleur soudées uniformes, et moins de bavures internes et externes

2. Économie d'énergie : les tests montrent que selon les mêmes spécifications, cette soudeuse peut économiser plus de 25 % d'électricité par rapport à l'équipement à tube à vide.

3. Économie d'eau : en raison d'une faible perte propre, ne nécessite pas trop d'eau de refroidissement. Il consomme donc plus de 50 % d'eau en moins que les équipements à tubes sous vide ayant les mêmes spécifications.

4. Petite taille et poids léger : en raison de la petite taille des composants principaux (MOSFET) et également de l'absence de transformateur de soudage, de régulateurs de filament, de bobines assorties, de circuits de porte, etc. Ainsi, le volume global est de plus de 50 °/4. plus petit que celui des équipements à tubes à vide ayant les mêmes spécifications.

5. Facile à utiliser : pas de tension, la tension de crête ne dépasse pas quelques centaines de volts, donc ne causera pas de blessures corporelles.