【正文】 而降壓變壓器正好能滿(mǎn)足這一需要，降壓變壓器原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)的 ，降壓變壓器二次側(cè)線圈的匝數(shù)要比一次側(cè)線圈的匝數(shù)低，這樣一次側(cè)的電壓經(jīng)過(guò)降壓變壓器到二次側(cè)就會(huì)變?yōu)榈碗妷?，電壓比值跟線圈匝數(shù)比成正比關(guān)系。在穩(wěn)態(tài)情況下，正負(fù)半周的 ? 值一般相等， 即可控硅 VT1 的觸發(fā)脈沖相位角 1? 和 VT2 的觸發(fā)脈沖相位角 2? 互差 180176。 門(mén)極觸發(fā)電流是從門(mén)極流入可控硅，從陰極流出的。故門(mén)極觸 發(fā)脈沖是對(duì)可控硅 的導(dǎo)通 進(jìn)行控制的 。而直流電由于是單一方向，所以衰減退磁時(shí)要加入換向裝置，使直流電不斷換向，電流值逐漸減小，相當(dāng)于一個(gè)衰減的方波電流，才能達(dá)到退磁目的。 交流電具有大小和方向的周期變化，在磁場(chǎng)特性上也是隨時(shí)間作有規(guī)律變化。當(dāng)把沒(méi)有磁性的鐵磁性材料及其制品直接通電或置于外加磁場(chǎng)中時(shí)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度將明顯地增大，產(chǎn)生比原來(lái)磁化場(chǎng)大的多的磁場(chǎng)，對(duì)外顯示出磁性。在電力電子變流技術(shù)的發(fā)展中，各種調(diào)壓方式也得到大量運(yùn)用。 交流調(diào)壓技術(shù)的發(fā)展 自從 1956 年世界上第一只可控硅問(wèn)世以來(lái)，電力電子已走過(guò)半個(gè)世紀(jì)，由于它對(duì)工業(yè)技術(shù)及國(guó)防建設(shè)有著重要作用，世界各國(guó)都很重視這一學(xué)科的發(fā)展。大大提高了檢測(cè)的靈敏度和可靠性。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 本次設(shè)計(jì)正是以電力電子技術(shù)中的相控式交流調(diào)壓為理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出以可控硅模塊為核心的交流調(diào)壓電路和以 TCA785 芯片為核心的可控硅門(mén)極觸發(fā)電路，對(duì)工頻電源進(jìn)行調(diào)制，使之達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求。 ② 超聲檢測(cè)(ultrasonic testing)。 由磁粉檢測(cè)的基本原理可以看出檢測(cè)過(guò)程中對(duì)工件進(jìn)行充退磁的磁化電源對(duì)整個(gè)檢測(cè)質(zhì)量來(lái)說(shuō)非常重要，對(duì)工件的磁化分為周向磁化和縱向磁化，周向磁化一般需要交流磁化電 流，而縱向磁化需要直流磁化電流通過(guò)線圈的電磁感應(yīng)對(duì)工件充磁。但不管是周向磁化的交流磁化電流還是縱向磁化的直流磁化電流，磁化電流都不能直接由工業(yè)電網(wǎng)提供。利用物體自身或缺陷的聲學(xué)特性對(duì)超聲波傳播的影響，來(lái)檢測(cè)物體的缺陷或某些物理特性。 磁粉檢測(cè)的原理及發(fā)展 磁粉檢測(cè)基本原理 磁粉檢測(cè) (Magic Particle Testing，縮寫(xiě)符號(hào)為 MT)是五種應(yīng)用較為廣泛的常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法之一，它是利用磁現(xiàn)象來(lái)檢測(cè)工件的缺陷的。代表了當(dāng)代磁粉檢測(cè)的新成就?？煽毓枋且环N利用半導(dǎo)體 PN 結(jié)原理開(kāi)發(fā)的固體可控開(kāi)關(guān)，它可以用小電流控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通，從而控制高電壓大電流的電路。交流調(diào)壓方式主要有斬控式和相控式兩種，在磁粉檢測(cè)技術(shù)中，縱向磁化所需要的磁化電流可以由工頻交流整流后再通過(guò)斬波調(diào)壓得到可控的磁化電流，也可以先進(jìn)行交流調(diào)壓，然后再對(duì)交流進(jìn)行整流得到所需電流；周 向磁化需要的磁化電流為低電壓大電流，不需要整流環(huán)節(jié)，運(yùn)用最為廣泛的是移相控制的交流調(diào)壓技術(shù)。 雖然磁鐵等磁體也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，但這類(lèi)磁場(chǎng)跟磁體性質(zhì)有關(guān)，是不可控制的，不能作為外加磁場(chǎng)對(duì)鋼鐵材料進(jìn)行磁化。磁粉檢測(cè)磁化電流用交流電的優(yōu)點(diǎn)是： ① 、由圖 21 所示，輸入的工頻電經(jīng)過(guò)調(diào)壓和降壓后的交流電流可以直接作為磁化電流使用，而如果使用直流電流磁化 ，還需要對(duì)交流輸出進(jìn)行整流，過(guò)程相對(duì)于交流磁化較為復(fù)雜。所以交流電本身的換向特性不需要換向裝置。 其 工作原理和過(guò)程如圖 22 中電路 所示。陰極是可控硅主電路與控制電路的公共端。負(fù)載電壓波形是輸入電源電壓波形的一部分，負(fù)載電流和負(fù)載電壓波形相同。而由于變壓器只改變一次側(cè)和二次側(cè)的電壓和電流大小，不改變功率大小，所以一次側(cè)電流經(jīng)過(guò)降壓變壓器轉(zhuǎn)換后會(huì)增大，電流比值與線圈匝數(shù)比成反比關(guān)系。 降壓變壓器及 RC 保護(hù)電路 降壓變壓電路 經(jīng)過(guò)可控硅調(diào)壓后得到的輸出電壓顯然不適合直接作為磁化電源，考慮到 磁粉檢測(cè)比較潮濕的工作環(huán)境下人體的安全電壓 ，磁化電源一般不宜超過(guò) 24 伏特，而對(duì)工件磁化需要強(qiáng)磁場(chǎng)，強(qiáng)磁場(chǎng)的產(chǎn)生需要很大的電流，一般為 0～ 4000A 有效值，連續(xù)可調(diào)。 從理論上分析： 正負(fù)半周 ? 的 起始時(shí)刻（ 0?? ）均為電壓過(guò)零時(shí)刻。只有門(mén)極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的手段。但是若在可控硅受正向電壓時(shí)，在門(mén)極和陰極之間加正的控制信號(hào)或脈沖，由于可控 硅內(nèi)部正反饋?zhàn)饔茫煽毓杈蜁?huì)迅速 從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)向?qū)顟B(tài)。由于交流電本身不斷地變換方向，再衰減電流改變磁場(chǎng)的大小，從而達(dá)到退磁的目的。在這次設(shè)計(jì)中，考慮到主要設(shè)計(jì)周向磁化，以及交流磁化電流的趨膚效應(yīng)和退磁時(shí)非常方便，因此使用交流磁化電流。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè) 第 13 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第二章 主電路設(shè)計(jì) 主電路設(shè)計(jì)的基本原理及框圖 磁粉檢測(cè)的主要對(duì)象是鋼鐵，它是強(qiáng)磁性物質(zhì)，眾多的鋼鐵材料是鐵磁材料的一部分。 在工業(yè)生產(chǎn)中，有很多不少由交流供電的設(shè)備需要進(jìn)行調(diào)壓，以適應(yīng)設(shè)備的工作狀態(tài)，因而交流調(diào)壓器運(yùn)用十分廣泛。磁粉檢測(cè)方法日臻完善。進(jìn)行熒光磁粉檢測(cè)和自動(dòng)化操作，國(guó)外還成功第御用電視光電探測(cè)器熒光磁粉掃查和激光飛點(diǎn)掃描系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了磁粉檢測(cè)觀察階段的自動(dòng)化，將檢測(cè)到的信息在微機(jī)和其他電子裝置中進(jìn)行處理，鑒別可剔除的不連續(xù)性，并進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)記和分選，完全改變了傳統(tǒng)磁粉檢測(cè) “手腳并 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè) 第 10 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 用眼睛看 ”的面貌。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及電力電子器件的發(fā)明和廣泛應(yīng)用，調(diào)壓技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化，出現(xiàn)了各種的調(diào)壓方式，不僅能夠?qū)﹄妷汉碗娏鬟M(jìn)行交直流變換，而且也能夠很輕松的改變其大小、頻率、相位等。如用熒光屏代替膠片，可直接觀察被檢物體的內(nèi)部情況。這就是磁粉檢測(cè)的基本原理。本次設(shè)計(jì)主要對(duì)周向磁化調(diào)壓電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，周向磁化的磁化電源一般為低電壓大電流的交流電源，需要對(duì)工業(yè)交流電進(jìn)行調(diào)制來(lái)滿(mǎn)足磁化需要，對(duì)電壓電流的調(diào)制離不開(kāi)電力電子技術(shù)，這就是本次設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。 ③ 聲發(fā)射檢測(cè) (acoustic emission testing)。將鐵磁性工件置于外加磁場(chǎng)中，工件被磁場(chǎng)磁化，磁力線在工件的表面和近表面形成一定的走向，如果工件表面和近表面有裂紋或缺陷，并與磁力線交叉一定角度時(shí)，則會(huì)引起磁通密度的改變，部分磁力線被扭曲，泄漏到空氣當(dāng)中去形成漏磁通，在缺陷處形成磁極。 我國(guó)近年來(lái)磁粉檢測(cè)設(shè)備發(fā)展也很快，已實(shí)現(xiàn)了系列化，三項(xiàng)全波直流探傷超低頻退磁設(shè)備的性能已 打到國(guó)外同類(lèi)設(shè)備的水平。可控硅不僅可以應(yīng)用 于整流，并且可以應(yīng)用于逆變和交直流的調(diào)壓。 可控硅調(diào)壓在磁粉檢測(cè)中的應(yīng)用 磁粉檢測(cè)的基礎(chǔ)是缺陷處漏磁場(chǎng)與磁粉間的相互作用。根據(jù)電磁感應(yīng)我們知道，電可以產(chǎn)生磁，通過(guò)調(diào)節(jié)電流的大小，就可以調(diào)節(jié)其產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)度，得到可調(diào)的磁場(chǎng)。交流磁化省掉整流這一環(huán)節(jié)，降低了磁化電源的復(fù)雜程度。 交流磁化電流同樣也有缺點(diǎn)： 交流電方向變化時(shí)大小也發(fā)生變化，因此存在著剩磁不穩(wěn)定的現(xiàn)象。 如果外電路向門(mén)極注入電流 GI ， 也就是驅(qū)動(dòng)電流，則 GI 流入晶體管 2V 的基極，即產(chǎn)生集電極電流 2CI ， 它構(gòu)成晶體管 1V 的基極電流，放大 成集電極電流 1CI ，又進(jìn)一步增大 2V 圖 22 可控硅工作原理 E GSGI GV 1I AI C 1AV 2I C 2KI KE AR 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè) 第 16 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 的基極電流，如此形成強(qiáng)烈的正反饋，最后 1V 和 2V 進(jìn)入完全飽和狀態(tài)，即可控硅導(dǎo)通。門(mén)極觸發(fā)電流也往往是通過(guò)觸發(fā)電路在門(mén)極和陰極之間施加觸發(fā)電壓而產(chǎn)生的。 uVT 1VT 2u 0 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè) 第 18 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 設(shè)輸入電壓為（見(jiàn)式 21）： s i n 2 s i nmu U t U t???? （ 式 26） 在 輸入電壓 0u? 時(shí)， 可控硅 VT1 和 VT2 的端電壓分別為 1 0VTuu?? ，2 0VTuu?? ? ， VT1 具備觸發(fā)導(dǎo)通的條件。一般降壓變壓器式磁化裝置電流調(diào)節(jié)有三種方式：變壓器分級(jí)抽頭轉(zhuǎn)換方式、感應(yīng)電壓調(diào)節(jié)（自耦變壓器）方式以及晶閘管控制方式。此外， 0?? 時(shí)，功率因數(shù) 1?? ，隨著 ? 的增大，輸入電流滯后于電壓且發(fā)生畸變， ? 也逐漸降低。 對(duì)于阻性負(fù)載情況下， 工頻交流電輸入后，在輸入電壓的正半周和負(fù)半周，分別對(duì)可控硅 VT1 和 VT2 的觸發(fā)相位角 進(jìn)行調(diào)制，就可以控制 VT1 和 VT2 的通斷，從而 來(lái) 調(diào)節(jié) 輸出電壓 的大小 。這些情況下除了光觸發(fā)由于可以保證控制電路與主電路之 間的良好絕緣而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中之外，其它都因不易控制而難以應(yīng)用于實(shí)踐?？煽毓?內(nèi)部 的四層 PNPN半導(dǎo)體形成三個(gè) PN 結(jié)，在門(mén)極開(kāi)路無(wú)控制信號(hào)時(shí)，給可控硅加正向電壓，由于中間PN 結(jié)反偏，不會(huì)有正向電流通過(guò)；給可控硅加反向電壓，另兩個(gè) PN 結(jié)反偏，也不會(huì)有反向電流通過(guò)，因此在門(mén)極無(wú)控制信號(hào)時(shí)，無(wú)論給可控硅加正向電壓或反向電壓，可控硅都不會(huì)導(dǎo)通而處于關(guān)斷狀態(tài)。而交流降壓衰減退磁是將通電磁化時(shí)的電流由幅值逐漸降到零。由于不同電流隨時(shí)間變化的特性不同，在磁化時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)也不一樣，常用的磁化電流有交流電流、直流電流（整流電流），在一些特殊的地方，還使用高壓脈沖電流。為企業(yè)廣泛運(yùn)用磁粉檢測(cè)提供了可靠