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ZX7系列逆变式直流弧焊机原理、功能及使用方法5．1逆变器及逆变式弧焊电源将直流电转换成交流电的装置称为逆变器。逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是一种新型的焊接电源。这种电源一般是将三相工频(50Hz)交流网路电压，先经输入整流器整流和滤波变成直流，再通过大功率开关电子元件(晶闸管SCR、晶体管GTR、场效应管MOSFET或IGBT)的交替开关作用，将整流后的直流逆变成几kHz～几十kHz的中频交流电压，并经变压器降至适合于焊接的几十伏电压，然后再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。其变换顺序可简单地表示为：工频交流(经整流滤波)一直流(经逆变)一中频交流(降压、整流、滤波)一直流。如果用符号表示，即为：AC—DC—AC—DC。为什么要采用上述这种方式呢?这是因为如果直接用逆变降压后的交流电进行焊接，由于其频率高，则感抗大，导致焊接回路中有功功率大大降低。因此，还需再次进行整流。图5-1为几种具有代表性电子类直流弧焊设备方框图。表5-1为几种典型直流弧焊设备的性能比较。5．2逆变电源的特点弧焊逆变器的基本特点是工作频率高，由此而带来很多优点。这是因为变压器，无论是一次绕组还是二次绕组，其电势E与电流的频率f、磁通密度B、铁心截面积S及绕组的匝数N有如下关系：E=4.44fBSN而绕组的端电压U近似等于E，即U≈E=4.44fBSN当U、B确定后，若提高f，则S减小，N减少，因此，变压器的质量和体积就可以大大减少。这样，就能使整机的质量和体积显著减小。不仅如此，还因为频率的提高及其他因素而带来了许多优点，与传统弧焊电源比较，其主要特点如下。体积小、质量轻，节省材料，移动、携带方便。高效节能，效率可达80％-90％，比传统焊机节电1／3以上。动特性好，引弧容易，电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅小。焊接参数自动调节控制方便，很适合作为自动焊接电源。可一机多用。5．3ZX7系列晶闸管逆变弧焊整流器工作原理5．3．1主电路原理由电路原理图5—2、图5—3、图5—4、图5—5可见，三相交流电经自动保护开关QK1后至整流桥VC1整流为脉动直流(R001吸收浪涌电压，限制充电电流)，再经C004～C007仰滤波成为平滑的直流电压，经逆变振荡器(由C008～C011，TV007，TV008，Tc2，L3、L4组成)逆变为中频高压，由主变压器Tc2降压整流后通过滤波(VD009、VD010，L1，L2，C017～C020变为适合于焊接的低压大电流。其中PCB1为过压保护板，PCB3为阻容保护板，PCB2为主控板，L3和L4起限制晶闸管导通时电流上升率即限制di／dt的作用。控制电路通过控制主电路逆变器中VT3、VT4的开通频率来控制逆变振荡频率，经二次侧整流输出可调的焊接电流。5．3．2外特性控制借助电子电路和电弧电压、电流反馈信号的配合，并通过自动运算调节电路去控制大功率电子元件VT007、VT008的开通频率，使焊机的输出特性可进行任意的控制，以满足各种弧焊工艺方法的需要。ZX7系列焊机为恒流带外拖特性，并具有限制最大电流和最高空载电压的功能。动特性采用对给定信号与反馈电流信号的差值进行PI调节运算后，转换为调频脉冲，对输出电流的变化自动调节。5．3．3控制电路(主控板PCB2)工作原理主控板PCB2如图5—3所示，控制电路可由各部分功能分块来分析，整个控制部分可分为以下几部分．a．控制电源+15VDC；b．给定和气阀控制；c．反馈电路；d．PI调节；e．压频转换；f．限流保护、限压保护；g．触发脉冲产生、间隔时间设定；h．触发选通、脉冲形成以及微分驱动；i．逻辑和同步电路等。a由N13、N14及外围相关元件组成．b由VT80、VT81、N12、V77等组成；c由N10及相关元件组成；d由N8和外围元件组成；e由N7、N6、V74等构成；f由N4、VD6、N9、VD36等组成；g由单稳态电路N及相关阻容元件构成；h由N2、N3、V68、V69和相关元件VD11、R5、R7、C7、C9、C10、R10、C11、R13等组成；i由N5、V70、V71、V72、V73、C17、VS64、VS66、VLE15及其他元件组成。给定信号与经分流器放大后的电流信号经运算放大器求差后，进行比例积分放大，再经压频转换器成为频率可控的脉冲，经N6、V75整形后送入N1组成的脉冲产生电路与电压限制信号、过流保护，选通锁定信号相与后在C3上得到脉冲信号输入单稳产生触发脉冲，和选通信号在N，组成的脉冲形成电路中相与后形成触发脉冲，经微分后驱动脉冲变压器去触发主电路晶闸管VT007、VT008，从而控制振荡频率。同步电路的实现和保护功能。同步电路主要是通过N2组成的同步切换和选通电路来实现的。因主电路是串联逆变电路，VT007、VT008必须交替开关，且必须在1只晶闸管关断后一段时间才允许触发另1只，所以要检测主晶闸管是否可靠关断，并为控制电路提供1组关断信号。电路上是由光电耦合器N5组成的反压信号检测电路构成的，逻辑判断电路在第1个触发脉冲输出后锁定脉冲产生和选通电路，等待与其相对应的主晶闸管的关断脉冲信号，当主晶闸管关断后，关断信号经N5输入给同步逻辑电路经N2的2R端(为高电平)，解开锁定，同时选通切换至另1只主晶闸管，当压频转换电路的数字脉冲输入单稳时，产生另1只主晶闸管的触发脉冲，并经间隔时间设定电路产生锁定脉冲，锁定切换与选通电路，并等待主晶闸管的触发脉冲，当晶闸管关断后，经过逻辑电路解锁后切换至上次的状态。这样通过轮流切换触发脉冲保证了主晶闸管VT007、VT008不会同时导通，并且通过同步电路保证了主电路的振荡为自然换流振荡。5．3．4主电路工作原理(参照图5—5)当VT007导通时有流过主变压器正向电流顺序：电容C008、C009放电经L3、VT007、Tc2一次绕组、C008、C009负极；当VT007关断，VT008导通时，则有充电电流流过Tc2，一次绕组，电流方向与上相反，顺序为电容C008、C009从正到负、Tc2一次绕组、VT008、L4、电源负极，构成充电回路的电流回路，如图5—5所示。VT007、VT00B各导通1次，即将输入的直流变换为正、负半波的交流，实现了DC逆变AC。PCB2各点波形如图5-6所示。维修时可用示波器观察其波形或用万用表测量其电压值以分析故障原因。5．4ZX7系列焊机操作使用使用时应特别注意：a．后面板上的自动保护空气开关起保护作用，焊机的通断电应由用户配电板上的开关控制。严禁带负载板动QK1。b．手工焊／氩弧焊开关位置应和实际焊接方法相对应。c．电流控制分大小2档，选择或调节电流时应对应大小档开关位置相应的刻度。d．远控／近控开关应在相应位置。当选用远控调节时应置于“远控”一边(左边)，并接上远控盒插头，对应大小档选择焊接电流。e．引弧电流是为改善起弧性能所设，使用时可根据焊接规范选取适当值，氩弧焊时无引弧电流。f．输出极性应正确。手工焊时一般是工件接“-”极，焊钳接“+”极；氩弧焊时工件接“+”极，焊枪接“-”极。g．氩弧焊时应连接好气管、焊枪控制接头，并调节好氩气流量，选好焊接电流，工件连接固定良好以后可进行焊接。ZX7-ST焊机采用接触起弧方式。ZX7．400逆变弧焊整流器输出特性如图5—7和图5—8所示。ZX7系列逆变式直流弧焊机的功能和常见故障及检查维修5．5焊机的功能及使用方法5．5．1ZX7—315S／400S焊机5．5．1．1前面板(见图5-9)a．手工弧焊／氩弧焊选择开关。将开关置于手工弧焊处可进行手工焊；将开关置于氩弧焊处可进行氩弧焊。b．电流表。指示输出直流电流值。C．电压表。指示输出直流电压值。d．起弧电流调节旋钮。为改善焊机的起弧性能，本焊机设有“热起动”功能，即在起弧时再叠加1个起弧电流，其强弱可根据实际情况由旋钮4调节。e．指示灯。指示焊机电源是否接通，接通时灯亮。f．遥控(远距离控制)插座。将遥控盒电缆插头接入此插座后，即可进行远距离操作。2．本机控制／遥控选择开关。需要遥控时，将遥控盒接入遥控插座，并将此开关置于“遥控”一边(左边)，即可由遥控盒上的旋钮来调节输出电流大小，需要本机控制时，将此开关置于旋钮9这边(右边)，电流值则由机上旋钮9调节。h．电流分档开关。此开关有2档，用于选择电流调节范围。电流分档开关只能在空载时使用，禁止带负载切换。i．输出电流调节旋钮。使用时应注意刻度读数要与分档开关所置档数对应。j．输出电缆插座。接插时先将插头上的小凸台与插座上的缺口对准，插入后顺时针用力旋转，直到转不动为止，接触不良会产生高热烧坏插头座。进行焊条焊时，若使用直流焊条，则将焊钳接入“+”插座，工件接“-”插座；进行氩弧焊时，将焊枪接“-”插座，工件接“+”插座。5．5．1．2后面板(见图5-l0)a．电源电缆。三相4芯电缆，注意接地良好，确保安全。b．自动空气开关。装在三相电源进线处，正常情况下，开关应处于“合”的状态。只要接通电源，即可施焊。出现异常或超载使用时，此开关自动跳开，断电，起保护作用。注意：焊机电源的通、断应由用户配电板(柜)上的开关控制，严禁带负载时人为扳动此开关，以免开关触头烧损，影响开关性能和寿命。e．铭牌。按照国内外有关标准，标示有产品的有关技术数据和使用特性，用户应在接通电源和使用操作前，仔细阅读铭牌各项内容。5．5．1．3遥控盒(见图5—11)遥控盒是专为远距离调节焊接电流大小所设计的操作装置。a.遥控输出电流调节旋钮。使用时注意刻度读数要与电流分档开关所置档数对应。b.遥控盒体。整体为金属结构，使用时避免严重挤压、摔碰造成的损坏及控制失灵。c.遥控电缆。拉长线时注意不要被其他物体挂断。d.遥控插头。将此插头插入前面板上的遥控插座中，将螺帽旋紧，并将开关7扳向左边，几棵进行遥控操作。5．5．2ZX7-315ST/400ST焊机．5．2．1前面板(见图5-12)a.图5-12中1～11的功能及使用方法与图5-9中1～11相同，详见5．5．1．1。b.氩弧焊控制插座。进行氩弧焊时，将与氩弧焊开关相连的插头插入此插座，即可用焊枪上的开关控制电流及气阀的通断。c.12、13为氩气接口。此两端为氩弧焊时连接氩气管用。12焊接枪上进气管，13接气瓶。注意：接气管时注意进气、出气方向一定要接正确，否则气阀工作不正常。5．5．2．2后面板。与5．5．1．2所述相同。5．5．2．3遥控盒。与5．5．1．3所述相同。5．5．3操作使用说明5．5．3．1设备安装本机为便携式设备，并可配小推车随操作者频繁移动，不需要固定安装，但应放置在干燥通风处。本机电源为三相380V，50/60Hz，用户应有相应的配电板，并应安装自动空气开关或铁壳开关，地线要连接牢固。后面板上焊机电源既可接上三相插头(4芯，须有接地)与配电板上的插座配合使用，也可直接皆在配电板上的铁壳开关上，由铁壳开关控制焊机的通断。注意：无论是配接插头、插座还是接入铁壳开关，都应保证接线正确、牢靠，特别注意接地线；后面板空气开关是在出现异常情况时自动跳开，起保护作用的，通常处于闭合状态(开关扳至朝上)，焊机电源的通断应由用户配电板(柜)上的开关控制。严禁带负载扳动，以免拉弧而烧坏触头。5．5．3．2手工焊条电弧焊ZX7系列晶闸管逆变弧焊整流器均可进行手工焊条电弧焊，无论是ZX7—315S／400S焊机，还是ZX7—315ST，400ST焊机，操作步骤相同。a．停电检查。不接电源，对焊机进行全面外观检查。所有开关、旋钮功能正常。前面板(见图5-9、图5-12)开关1扳至手工弧焊位置；开关7扳到右边旋钮9处，即采用本机电流调节，若需要远距离控制则将开关7扳到左边指向遥控插座6；旋钮4调节起弧电流大小；注意开关8与旋钮9的相应关系及旋钮9按所需焊接规范确定。后面板(见图5-10)电源线1与用户配电板正常配合使用；空气开关2扳至闭合状态(朝上)。输出端连接正确。前面板下部的输出端标有+、-号，表示输出极性的正、负，应按需要正确接入焊把及工件。b．通电空载检查。停电检查正常后，方可进行此项检查。焊机二次侧不接任