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时代逆变焊机维修技巧北京时代科技股份有限公司用户服务中心焊机维修手册之十五23目录一、基础知识…………………………………………………………………………………..06（一）逆变概念简介（二）万用表使用知识（三）电子器件原理知识二、器件简介…………………………………………………………………………………..18（一）电路板简介（二）元器件简介三、测量技巧…………………………………………………………………………………..24四、故障分析…………………………………………………………………………………..41五、电路板维修..………………………………………………………………………………45六、案例……………………..…………………………………………………………………..55编制：谷伟滨4维修安全维修焊机过程中应注意切断交流380V电压，并将焊机内的电容存电释放，以保证在维修焊机时处于无电测量状态。维修现场走动时，注意脚下焊接工件、电缆等物品，以免绊倒，防止碰伤，摔伤。维修现场走动时，注意脚下铁钉、焊接工件以免扎伤，摔伤。维修现场工作时，注意不要让焊接时产生的弧光刺激眼睛，以免造成眼睛不适。5一、基础知识在修现场工作时，注意现场是否有有害气体释放，造成身体不适，加强自我保护意识。维修焊机时，如在加主电状态下，注意操作规程，以免造成三相整流桥、IGBT、滤波电容等器件损坏。维修焊机过程中，注意送丝轮、马达齿轮等不要将手放在上面，避免掩伤。维修焊机过程中，使用各种工具维修焊机时注意不要因工作疏忽导制碰伤、挂伤、砸伤、夹伤等伤害。6（一）逆变概念1、逆变技术逆变技术是指把直流电变成高频交流电的一种技术。自从七十年代以来，逆变技术应用于焊接设备中，使焊接设备发生了革命性的变化。早期的直流弧焊设备是直流发电机式弧焊机，电动机驱动直流发电机，发电机发出一个焊接需要的直流电压。工作效率低，同时消耗大量的铜铁材料，结构笨重。另外，该焊机的电流调节是转子每秒切割磁力线的次数或改变磁场强度，输出特性曲线是通过直流电抗器决定的，因此存在着电流调节精度差，输出特性曲线不能任意控制，以至于焊接过程电弧稳定性差，飞溅大。五十年代随着大功率二极管的出现，出现了一种磁放大器式的直流弧焊机（弧焊整流器），该焊机是用一个主变压器把380V工频交流电，变为一个焊接需要的低电压（85V以下），然后经整流二极管输出一个直流电压。因此，整机结构依然较笨重、体积较大。该电路的电流调节是改变主变压器铁心磁饱和程度而调节的，输出特性仍然取决于直流电抗器。与直流发电机式焊机相比除效率有所提高外（60%~70%），仍然存在着电流调节精度差和外特性曲线不能任意控制的缺点。七十年代初，大功率可控硅的产生，出现了可控硅式直流弧焊机，该焊机是采用一个主变压器把380V工频交流电变成一个较低的电压，然后经过可控硅整流输出一个直流电压。该焊机的电流调节是通过改变可控硅的导通角来实现的，其输出外特性是靠电压反馈或电流反馈来实现的，因此外特性曲线可任意控制，电流调节精确，主变压器工作效率可达70%~80%。但在小规范焊接时，波形连续性差，故最小规范一般不低于50A。七十年代末期，由于逆变技术应用于焊接设备，出现了逆变式直流弧焊机，其工作原理为工频交流电经整流后，逆变为中频交流电再整流输出，效率达90%以上。变压器工作电压公式为：V=4.44FNSBm，V为有效工作电压，F为频率，N为变压器线圈匝数，S为铁心截面积，Bm为最大磁感应强度，由于F↑则N.S↓，若F高于音频则不产生噪音。另外，逆变焊机的电流调节是改变输出的脉宽7（或频率）来实现的。输出外特性是通过电流、电压反馈控制，因此电流调节精确，输出波形连续性好，使电弧燃烧稳定，飞溅小，特别是在小规范时能连续稳定燃烧。2、逆变器的特点（1）可控硅GTO逆变器，逆变频率为2000～5000Hz在音频范围之内。另外可控硅的控制是电流控制，控制功率大，控制电路复杂。但可控硅的单只容量大，饱和压降低。（2）晶体管GTR逆变，逆变频率高于可控硅，为15000～20000Hz，但晶体管的控制也是电流控制，也存在着控制功率大，控制电路复杂等缺点。（3）场效应管MOSFET逆变器，逆变频率为25000Hz以上，控制电路为电压控制，控制功率低，控制电路简单。但场效应管单只容量小，饱和压降高。（4）IGBT逆变器，IGBT具有单只容量大，饱和压降低，采用电压控制，控制功率小，电路简单，逆变频率较高，一般为10～30KHz。8（二）万用表使用现在，数字式测量仪表已成为主流，有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，准确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。下面就简单介绍其使用方法和注意事项。1、使用方法a使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用.b将电源开关置于ON位置。c交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读数即显示。d交直流电流的测量：将量程开关拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA时）,黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。e电阻的测量：将量程开关拨至Ω的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。2、使用注意事项a如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。b满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。c测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，9测直流量时不必考虑正、负极性。d当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。e禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。二极管测量档电阻测量档直流电压测量档交流电压测量档交流电流测量档直流电流测量档10（三）电子知识1、二极管（1）二极管特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。①.正向特性。在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。②.反向特性。在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。（2）二极管的应用①整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。②开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。③限幅元件二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。④继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。11⑤检波二极管在收音机中起检波作用。⑥变容二极管使用于电视机的高频头中。⑦显示元件用于电视机显示器上。有银圈的是阴极，也称负极，用字母K表示；无银圈的是阳极，也称正极，用字母A表示。电流从阳极入从阴极出。二极管具有单向导电的特性。2、电容所谓电容，就是容纳和释放电荷的电子元器件。电容的基本工作原理就是充电放电，当然还有整流、振荡以及其它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。（1）电容的主要作用①滤波滤波是电容的作用中很重要的一部分。几乎所有的电源电路中都会用到。从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时阴极阳极12大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过，电容越小高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频，小电容(20pF)滤高频。②旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。（2）电容常识①.电容容量越大越好。很多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大，为IC提供的电流补偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大，增加成本的同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感，电容放电回路会在某个频点上发生谐振。在谐振点，电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小，补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时，放电回路的阻抗开始增加，电容提供电流能力便开始下降。电容的容值越大，谐振频率越低，电容能有效补偿电流的频率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说，电容越大越好的观点是错误的，一般的电路设计中都有一个参考值的。②.同样容量的电容，并联越多的小电容越好耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制，这样有的人就认为，越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗，采用多个小电容并联，效果并不一定突出。13③.ESR越低，效果越好。结合我们上面的提高的供电电路来说，对于输入电容来说，输入电容的容量要大一点。相对容量的要求，对ESR的要求可以适当的降低。因为输入电容主要是耐压，其次是吸收MOSFET的开关脉冲。对于输出电容来说，耐压的要求和容量可以适当的降低一点。ESR的要求则高一点，因为这里要保证的是足够的电流通过量。但这里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR电容会引起开关电路振荡。而消振电路复杂同时会导致成本的增加。板卡设计中，这里一般有一个参考值，此作为元件选用参数，避免消振电路而导致成本的增加。④爆浆的种类：分两类，输入电容爆浆和输出电容爆浆。对于输入电容来说，就是我是说的C1，C1对由电源接收到的电流进行过滤。输入电容爆浆和电源输入电流的品质有关。过多的毛刺电压，峰值电压过高，电流不稳定等都使电容过于充放电过于频繁，长时间处于这类工作环境下的电容，内部温度升高很快。超过泄爆口的承受极限就会发生爆浆。对于输出电容来说，就我说的C2，对经电源模块调整后的电流进行滤波。此处电流经过一次过滤，比较平稳，发生爆浆的可能性相对来说小了不少。但如果环境温度过高，电容同样容易发生爆浆。爆，报也。采用垃圾东西自然要爆，报应啊。欲知过去因者，见其现在果；欲知未来果者，见其现在因。电解电容爆浆的原因：电容爆浆的原因有很多，比如电流大于允许的稳波电流、使用电压超出工作电压、逆向电压、频繁的充放电等。但是最直接的原因就是高温。我们知道电容有一个重要的参数就是耐温值，