【正文】 而有效的技術(shù)保證，具有廣泛的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 電力電子變流技術(shù)是利用電力電子器件組成的電路來改變電能形式的一項(xiàng)技術(shù)，交流調(diào)壓屬于電力電子技術(shù)的一個(gè)分支，電力電子技術(shù)的發(fā)展盡管只有幾 十年的歷史，但發(fā)展速度卻非?？欤娏?、電子及控制于一身，是其顯示出強(qiáng)大的生命力，尤其對(duì)工業(yè)技術(shù)革新起到了巨大的推動(dòng)作用，磁粉檢測技術(shù)的發(fā)展正是這一受益者。為制定更合理的產(chǎn)品磁粉檢測驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù)。由于 晶閘管等電子元器件用于磁粉檢測設(shè)備，使智能化設(shè)備大量涌現(xiàn)，這些設(shè)備可以預(yù)置磁化規(guī)范和合理的工藝參數(shù)。 在電力電子技術(shù)出現(xiàn)以前，調(diào)壓一般都是通過變壓器來實(shí)現(xiàn)，但是變壓器調(diào)壓不能改變電壓頻率，而且調(diào)壓可靠性和靈敏度不高 。若將受到不同程度吸收的射線投射到 X 射線膠片上 ，經(jīng)顯影后可得到顯示物體厚度變化和內(nèi)部缺陷情況的照片。 鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變 而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁場，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。 本文正是基于移相控制的可控硅交流調(diào)壓技術(shù)對(duì)磁粉檢測的充退磁電源控制進(jìn)行了詳細(xì)論述并設(shè)計(jì)出調(diào)壓控制電路。通過接收和分析材料的聲發(fā)射信號(hào)來評(píng)定材料的性能或結(jié)構(gòu)完整性。將一定粘度和導(dǎo)磁性的磁粉（如磁懸液），噴灑在工件表面，工件被磁化后，則 缺陷的兩側(cè)磁極吸附磁粉，磁粉的堆積形成磁痕，磁痕的外觀顯示出缺陷的長度、走向等一系列輪廓圖像，從而達(dá)到無損檢測的目的。交流探傷就機(jī)用于剩磁法檢驗(yàn)時(shí)加裝斷電相位控制器保證剩磁穩(wěn)定。由于可控硅具有體積小、無污染、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，因而大量運(yùn)用在工業(yè)工程中變流等技術(shù)上，促進(jìn)了控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用，使生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。在鐵磁性工件被磁化后，由于材料不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線在材料不連續(xù)處發(fā)生局部疇變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成了在合適光照下目視可見的碰痕，從而顯示出材料不連續(xù)性的位置、形狀和大小，通過對(duì)這些磁痕的觀察和分析，就能得出對(duì)影響制品使用性能的缺陷的評(píng)價(jià)。磁粉 探傷中對(duì)工件的磁化需要的就是這樣的可控磁場。 ② 、用交流磁化時(shí)，電流的方向和大小不斷發(fā)生變化，它所產(chǎn)生的磁場方向和大小也不斷地沿一直線方向來回的變化。若采用交流電進(jìn)行剩磁法檢測時(shí)，可能造成漏檢。此時(shí)如果撤掉外電路注入門極的電流 GI ，可控硅由于內(nèi)部已形成了強(qiáng)烈的正反饋會(huì)仍然維持導(dǎo)通態(tài)。 總結(jié)前面的工作原理，可以歸納出可控硅正常工作時(shí)的特性如下： 2 1 2121 ( )G C B O C B OA I I II ? ????? ?? 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 1 當(dāng)可控硅承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，可控硅都不會(huì)導(dǎo)通。在 t??? 時(shí)，觸發(fā) VT1， VT1 導(dǎo)通，輸出電壓 ouu? ，兩可控硅 的端電壓 120VT VTuu??，由于負(fù)載為純電阻性， t??? 時(shí)，負(fù)載電流下降為零，VT1 自然關(guān)斷。 第一種是通過轉(zhuǎn)換降壓變壓 器輸入端抽頭的位置，改變 變壓器匝數(shù)比來調(diào)節(jié)磁化電 流大小。所以移相控制的交流調(diào)壓電路調(diào)壓范圍為 0 oUU??。 本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)周向磁化的磁化電源調(diào)制，所以重點(diǎn)研究阻性負(fù)載情況下調(diào)壓電路的工作情況。 可控硅在以下幾種情況下也可能被觸發(fā)導(dǎo)通：陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)；陽極電壓上升率 /dudt 過高；結(jié)溫較高；光直接照射硅片，即光觸發(fā)。可控硅有三 個(gè)極，分別是陰極、陽極和門極，其中門極也叫控制極。交流線圈退磁是利用交流電的自動(dòng)換向，離開線圈后磁場強(qiáng)度逐漸衰減的原理 進(jìn)行退磁。這 種在工件上形成磁化磁場的電流叫做磁化電流。課題研究的控制系統(tǒng)通過 Matlab 仿真以及實(shí)驗(yàn)得到了成功驗(yàn)證，證明了該項(xiàng)研究的實(shí)用性、有效性?，F(xiàn)在采用電力電子器件的交流調(diào)壓器不僅可以實(shí)現(xiàn)電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)，并且裝置輕巧，在各種交流調(diào)壓場合得到了廣泛應(yīng)用。我國對(duì)磁粉檢測的基礎(chǔ)理論研究比較重視，已取得較大的進(jìn)展，斷裂力學(xué)在無損檢測領(lǐng)域的應(yīng)用?，F(xiàn)在國內(nèi)磁粉探傷設(shè)備從固定式磁粉探傷機(jī)、移動(dòng)式磁粉探傷機(jī)、到便攜式磁粉探傷機(jī)，從半自動(dòng)磁粉探傷機(jī)、全自動(dòng)磁粉探傷機(jī)到專用磁粉探傷設(shè)備，從單向磁化到多向磁化，設(shè)備已系列化和商品化。磁化需要電源提供低電壓大電流，而由工頻電網(wǎng)提供的工業(yè)電源顯然不能滿足磁化要求，故要對(duì)工頻電壓進(jìn)行調(diào)制，使之能為磁粉檢測提供磁化 電流。利用 X 射線或 γ 射線在穿透被檢物各部分時(shí)強(qiáng)度衰減的不同，檢測被檢物的缺陷。 作者簽名： 日 期： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 摘 要 磁粉檢測作為一種常用的對(duì)鐵磁性材料工件表面和近表面進(jìn)行無損檢測的手段，近年來得到廣泛的應(yīng)用。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的觸發(fā)脈沖的相位來控制晶閘管的通斷，從而控制輸出得 到可人工調(diào)整的電壓，再經(jīng)過降壓變壓器得到可用于磁化的低壓大電流磁化電源，它主要由可控硅調(diào)壓主電路、觸發(fā)電路等組成，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的交流調(diào)壓控制器。材料中因裂縫擴(kuò)展、塑性變形或相變等引起應(yīng)變能快速釋放而產(chǎn)生應(yīng)力波的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。 磁粉檢測的發(fā)展 關(guān)于磁粉檢測的設(shè)想是美國人霍克與 1922 年提出的。是我國的特色。由于普通可控硅只具有控制導(dǎo)通的能力，它不能自主關(guān)斷，它的關(guān)斷需要依靠外部電路創(chuàng)造一定的條件，應(yīng)用于斬波控制時(shí)，需要有輔助關(guān)斷電路，這使電路的結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜，也降低了裝置的可靠性。磁粉檢測設(shè)備是產(chǎn)生磁場、對(duì)工件實(shí)施磁化并完成檢 測工作的專用裝置，是磁粉檢測中不可缺少的。所以對(duì)磁化電源的調(diào)節(jié)對(duì)磁粉檢測來說非常重要。這種變化能夠攪動(dòng)磁粉，有助于磁粉的遷移，提高檢測的靈敏度。為了克服這一不足，可以在交流磁粉探傷機(jī)上配備斷電相位控制裝置。而若要使可控硅關(guān)斷必須去掉陽極所加的正向電壓，或者給陽極施加反向電壓，或者設(shè)法使流過可控硅 的電流降低到接近于零的某一數(shù)值以下 ，可控硅才能關(guān)斷。 2 當(dāng)可控硅承受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流情況下可控硅才能導(dǎo)通。當(dāng) 0u? 時(shí)， 可控硅 VT1 和 VT2 的端電壓 1 0VTuu??， 2 0VTuu?? ? ， VT2 具備觸發(fā)導(dǎo)通的條件。本設(shè)計(jì)采用第二種 方式是將電 壓調(diào)節(jié)器與降壓 變壓器串聯(lián)，當(dāng)改變它的電 壓時(shí)，便能改變降壓變壓器 的一次電壓，從而獲得可調(diào) 圖 25 降壓變壓器與可控硅調(diào)壓電路連接圖 的低壓大電流。直到 ??? 時(shí)，0oU? 。在磁粉探傷的 圖 23 移相控制的交流調(diào)壓電路原理圖 磁化過程中，縱向磁化主要是通 過給大型磁軛線圈通電產(chǎn)生的磁場對(duì)工件磁化，所以負(fù)載一般為感性負(fù)載，電感較大而電阻較??；周向磁化主要是直接給工件通電產(chǎn)生磁場，所以負(fù)載一般為阻性負(fù)載，電阻較大而電感較小。當(dāng)然，由于外電路負(fù)載的限制，AI 實(shí)際上會(huì)維持有限值?？煽毓璧奶攸c(diǎn)是可以用小功率信號(hào)控制高電壓大電流。交流退磁一般有兩種方式：交流線圈退磁和交流降壓衰減退磁。 圖 21 磁化電源主電路工作框圖 調(diào)壓 降壓整流交流輸出直流輸出交流輸入 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 磁化電流 在磁粉檢測中是用電流來產(chǎn)生磁場的，常用不同的電流對(duì)工件進(jìn)行磁化。再通過降壓變壓器將調(diào)壓后的電能變成可作為磁化電源的低電壓大電流對(duì)工件進(jìn)行磁化。普通變壓器只有固定的變比，自耦變壓器可以連續(xù)調(diào)壓，但是有滑動(dòng)觸點(diǎn)維護(hù)不方便，這些鐵磁結(jié)構(gòu)調(diào)壓設(shè)備笨重、體積大，消耗銅鐵材料多。同時(shí)對(duì)質(zhì)量控制技術(shù)要求，通過實(shí)踐不斷進(jìn)行修正。 磁粉檢測現(xiàn)狀 國外很重視磁粉檢測設(shè)備的開發(fā)，因?yàn)橹挥袡z測設(shè)備的進(jìn)步，才能給磁粉檢測帶來成功的應(yīng)用。對(duì)鐵磁性材料進(jìn)行檢測首先要將材料磁化，磁化的原理就是電磁感應(yīng)，離不開磁化電源的支持。常用的無損檢測技術(shù)有： ① 射線探傷 (radiographic testing)。 作 者 簽 名： 日 期 ： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 本文簡要回顧了電力電子學(xué)和交流調(diào)壓的發(fā)展過程，著重分析了交流移相式調(diào)壓的理論，設(shè)計(jì)了調(diào)壓的主電路以及觸發(fā)電路。材料在外部因素作用下產(chǎn)生的聲發(fā)射，被聲傳感器接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大后送至信號(hào)處理器，從而測量出聲發(fā)射信號(hào)的各種特征參數(shù)。他在切削鋼件的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)鐵末聚集在工件上的裂紋區(qū)域。斷電相位控制器利用可控硅技術(shù)，可以代替自藕變壓器無級(jí)調(diào)節(jié)磁化電流，還未我國磁粉檢測設(shè)備的電子化和小型化奠基了基礎(chǔ)。因而，進(jìn)入 80 年代，又逐漸出現(xiàn)了能自主控制導(dǎo)通和關(guān)斷的電力電子器件，如電力晶體管、可關(guān)斷晶閘管、電力場效應(yīng)管、 IGBT 等一系列可以控制導(dǎo)通 和關(guān)斷的器件，稱為全控型器件，隨著這些電力電子器件的相繼問世，有人稱之為第二次工業(yè)革命。磁粉檢測設(shè)備通常稱為磁粉探傷機(jī)。 對(duì)工件的磁化有周向磁化檢測和縱向磁化檢測兩種，周向磁化檢測采用通電磁化方法，即直接給鐵磁性工件通入電流進(jìn)行磁化；縱向磁化采用大型磁軛外加磁場磁化方法，即給線圈通入電流，由通電線圈產(chǎn)生的磁場對(duì)工件進(jìn)行磁化。同時(shí)，由于交流電存在著相位變化，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)不同相位的磁場在不同的方向上疊加時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)合磁化或感應(yīng)磁化。另 外，由于交流電的趨膚效應(yīng)，對(duì)工件表面下的缺陷檢測靈 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 敏度隨缺陷埋藏深度增加而顯著降低，因而對(duì)距工件便面較深的缺陷就很難檢查出來。所以，對(duì)可控硅的驅(qū)動(dòng)過程更多的是成為觸發(fā)，產(chǎn)生注入門極的觸發(fā)電流GI 的電路成為門極觸發(fā)電路。 3 可控硅一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用， 不論門極觸發(fā)電流是否還存在，可控硅都保持導(dǎo)通。 在 t? 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