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ZX7 逆变焊机工作原理主电路主要由输入整流器、 逆变电路和输出整流器所组成, 现以逆变电路为半桥式串联逆变电路为例,如图 1 所示。图 11 ZX 7 系列 晶闸管 逆变直流弧焊机主电路电气原理图 1图 12ZX 7 系列晶闸管逆变直流弧焊机主电路电气原理图 2 一 输入整流器输入整流电路由三相整流桥堆 VC1、 限流 电阻 R2和滤波 电容 C1C4 所组成。 此外,还有自动空气开关 QF1、电阻 R1。 QF1内有热脱扣和电磁脱扣装置,当发生过载、短路等故障时,能自动切断电源以保护焊机。本开关只作保护用。启动焊机和停止焊接时,应由用户配电板的空气开关控制。 R1 为压敏电阻,作过电压保护。三相 380V的电压经三相桥式整流后以及由于滤波电容的作用,电压高达 600V,带电检查焊机的故障时,应特别注意人身安全,做好防护工作。 二 逆变电路这是主电路的核心部分,它由换向电容 C5C8、开关元件晶闸管 VT7和 VT8、主 变压器 T1、限制冲击电流的 电感 L1等组成。现通过其电路简图来说明逆变的原理和过程。图 2 逆变电路简图参看图 2,当 VT7 被触发导通而 VT8 为关断时, C5、 C6经 VT7、 变压 器 T1 的一次绕组 N1 放电,电流为 I 1’,电压 U5-6 逐渐下降至零,于是 C5、 C6 中电场的能量转变成变压器的磁场能量。接着,磁场释放能量而向 C5、 C6反向充电;与此同时,输入整流器经 VT7、 N1给电容 C7、 C8充电,充电电流为 I 1”。 I 1’和 I 1”构成了变压器 T1 一次侧绕组 N1 中的正半波电流 I 1,即 I 1I 1’ I 1”。当 C5、 C6被反向充电, U5-6 为负值时促使 VT7 关断。VT7关断后, VT8 被触发导通,逆变工作过程与上述相似,即 C7、 C8经 T1 的N1、 VT8放电,电流为 I ’ 2。放电至零时,接着变压器磁场能量向 C7、 C8反向充电, UC7-8为负值;与此同时,输入整流器向 C5、 C6 充电,电流为 I 2”。显然,与电流 I 1 方向相反,因而构成了 N1中的负半波电流。在 UC7-8 为负值时,促使VT8关断。这样,每当 VT7 和 VT8交替导通、关断一次,就在主变压器 T1绕组中产生一个周波的电流。晶闸管每秒钟通、断的次数就决定了逆变器的工作频率。由上述逆变过程可以看出一个晶闸管关断后,另一个晶闸管才能导通。否则, 将造成短路, 烧坏晶闸管, 并使逆变过程失败。 为使逆变器能正常工作,在任意工作范围内, 必须使流经晶闸管的瞬时电流过零的时刻 (即换向电容放电, 电压降到零后又出现负值) 至其关断的这段时间间隔 t x(称晶闸管的休止时间)均应大于晶闸管的关断时间 t q,即t xt q而且,还应该对晶闸管的最高工作频率加以限制,即要求fm ≤ 1/2t x这样,才能确保逆变过程稳定地进行。另外,防止过大的冲击电流、冲击电压损坏晶闸管,这也是逆变电路至关重要的问题。 在弧焊逆变器中, 晶闸管的工作条件十分恶劣。 在电压高达数百V的初级侧,开关数千次 /s ;由于变压器的漏感,一个晶闸管导通时,就会在另一个关断的晶闸管两端施加上很大的骤增电压; 在焊接过程中, 电弧负载由空载到短路、 燃弧之间频繁交替变化, 特别是在由空载到短路和晶闸管本身的开、关过程中,都会引起电流上升率 di/dt 和电压上没有足够大的电感 L1A、L1B来限制 di/dt ,并通过 R16、 C15和 R18、 C16阻容吸收环节来限制 dv/dt ,以保证晶闸管的可靠工作和避免损坏。关于规范参数的调节和外特性的控制本机是采用“定脉宽调频率”的方法来调节规范参数, 即通过改变晶闸管的开关频率 (即逆变器工作频率) 来调节输出电流。开关频率愈高,则焊接电压愈高,焊接电流愈大。应当指出,逆变器的频率有 2 种参数。 一种是逆变器主电路电感 L 和电容C决定的固有频率 f o,在忽略主电路的电阻时,有f o愈大,则逆变器脉冲周期愈小。另一种是人为调节(电流调节 电位器 )的逆变器工作频率 f ,它由触发脉冲的频率来确定。电流的调节分粗调和细调。粗调即调节 f o,通过开关 S2,改变电容的个数(即容量)来实现。本机粗调分 2 挡(即两大范围),电容量小的挡 f o较高,焊接电流较大;细调,即通过调节 电位 器 RP1(或 RP2),以“定脉宽调频率”的方式,改变逆变器的工作频率 f ,使之对应的焊接规范在某一挡范围内均匀调节。晶闸管弧焊逆变器的外特性,是通过电流、 电压负反馈以改变频率 f 来控制的。(三)输出整流器由 二极管 VD9、 VD10、电感 L2、电容 C9C12、分流器 FL 等元件所组成。 VD9、VD10与变压器的二次侧绕组构成单相全波整流电路, L2与 C9C12组成滤波电路。
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