ZX7逆變焊機(jī)工作原理

　　主電路主要由輸入整流器、逆變電路和輸出整流器所組成，現(xiàn)以逆變電路為半橋式串聯(lián)逆變電路為例，如圖1所示。

圖1(1) ZX₇系列晶閘管逆變直流弧焊機(jī)主電路電氣原理圖(1)

圖1(2)ZX₇系列晶閘管逆變直流弧焊機(jī)主電路電氣原理圖(2){{分頁}}

(一)    輸入整流器

　　輸入整流電路由三相整流橋堆VC₁、限流電阻R₂和濾波電容C₁~C₄所組成。此外，還有自動(dòng)空氣開關(guān)QF₁、電阻R₁。QF₁內(nèi)有熱脫扣和電磁脫扣裝置，當(dāng)發(fā)生過載、短路等故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源以保護(hù)焊機(jī)。本開關(guān)只作保護(hù)用。啟動(dòng)焊機(jī)和停止焊接時(shí)，應(yīng)由用戶配電板的空氣開關(guān)控制。R₁為壓敏電阻，作過電壓保護(hù)。三相380V的電壓經(jīng)三相橋式整流后以及由于濾波電容的作用，電壓高達(dá)600V，帶電檢查焊機(jī)的故障時(shí)，應(yīng)特別注意人身安全，做好防護(hù)工作。

(二)    逆變電路

　　這是主電路的核心部分，它由換向電容C₅~C₈、開關(guān)元件——晶閘管VT₇和VT₈、主變壓器T₁、限制沖擊電流的電感L₁等組成?，F(xiàn)通過其電路簡圖來說明逆變的原理和過程。

圖2 逆變電路簡圖

　　參看圖2，當(dāng)VT₇被觸發(fā)導(dǎo)通而VT₈為關(guān)斷時(shí)，C₅、C₆經(jīng)VT₇、變壓器T₁的一次繞組N₁放電，電流為I₁’，電壓U_5-6逐漸下降至零，于是C₅、C₆中電場的能量轉(zhuǎn)變成變壓器的磁場能量。接著，磁場釋放能量而向C₅、C₆反向充電；與此同時(shí)，輸入整流器經(jīng)VT₇、N₁給電容C₇、C₈充電，充電電流為I₁”。I₁’和I₁”構(gòu)成了變壓器T₁一次側(cè)繞組N₁中的正半波電流I₁，即I₁=I₁’+I₁”。當(dāng)C₅、C₆被反向充電，U_5-6為負(fù)值時(shí)促使VT₇關(guān)斷。

　　VT₇關(guān)斷后，VT₈被觸發(fā)導(dǎo)通，逆變工作過程與上述相似，即C₇、C₈經(jīng)T₁的N₁、VT₈放電，電流為I’₂。放電至零時(shí)，接著變壓器磁場能量向C₇、C₈反向充電，U_C7-8為負(fù)值；與此同時(shí)，輸入整流器向C₅、C₆充電，電流為I₂”。顯然，與電流I₁方向相反，因而構(gòu)成了N₁中的負(fù)半波電流。在U_C7-8為負(fù)值時(shí)，促使VT₈關(guān)斷。

　　這樣，每當(dāng)VT₇和VT₈交替導(dǎo)通、關(guān)斷一次，就在主變壓器T₁繞組中產(chǎn)生一個(gè)周波的電流。晶閘管每秒鐘通、斷的次數(shù)就決定了逆變器的工作頻率。

　　由上述逆變過程可以看出：一個(gè)晶閘管關(guān)斷后，另一個(gè)晶閘管才能導(dǎo)通。否則，將造成短路，燒壞晶閘管，并使逆變過程失敗。為使逆變器能正常工作，在任意工作范圍內(nèi)，必須使流經(jīng)晶閘管的瞬時(shí)電流過零的時(shí)刻（即換向電容放電，電壓降到零后又出現(xiàn)負(fù)值）至其關(guān)斷的這段時(shí)間間隔t_x（稱晶閘管的休止時(shí)間）均應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間t_q，即

            t_x>t_q

　　而且，還應(yīng)該對晶閘管的最高工作頻率加以限制，即要求：

                fm≤1/2t_x

　　這樣，才能確保逆變過程穩(wěn)定地進(jìn)行。{{分頁}}

　　另外，防止過大的沖擊電流、沖擊電壓損壞晶閘管，這也是逆變電路至關(guān)重要的問題。在弧焊逆變器中，晶閘管的工作條件十分惡劣。在電壓高達(dá)數(shù)百V的初級(jí)側(cè)，開關(guān)數(shù)千次/s；由于變壓器的漏感，一個(gè)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，就會(huì)在另一個(gè)關(guān)斷的晶閘管兩端施加上很大的驟增電壓；在焊接過程中，電弧負(fù)載由空載到短路、燃弧之間頻繁交替變化，特別是在由空載到短路和晶閘管本身的開、關(guān)過程中，都會(huì)引起電流上升率di/dt和電壓上沒有足夠大的電感L_1A、L_1B來限制di/dt，并通過R₁₆、C₁₅和R₁₈、C₁₆阻容吸收環(huán)節(jié)來限制dv/dt，以保證晶閘管的可靠工作和避免損壞。

　　關(guān)于規(guī)范參數(shù)的調(diào)節(jié)和外特性的控制：本機(jī)是采用“定脈寬調(diào)頻率”的方法來調(diào)節(jié)規(guī)范參數(shù)，即通過改變晶閘管的開關(guān)頻率（即逆變器工作頻率）來調(diào)節(jié)輸出電流。開關(guān)頻率愈高，則焊接電壓愈高，焊接電流愈大。

　　應(yīng)當(dāng)指出，逆變器的頻率有2種參數(shù)。一種是逆變器主電路電感L和電容C決定的固有頻率f_o，在忽略主電路的電阻時(shí)，有：

　　f_o愈大，則逆變器脈沖周期愈小。另一種是人為調(diào)節(jié)（電流調(diào)節(jié)電位器）的逆變器工作頻率f，它由觸發(fā)脈沖的頻率來確定。

　　電流的調(diào)節(jié)分粗調(diào)和細(xì)調(diào)。粗調(diào)即調(diào)節(jié)f_o，通過開關(guān)S₂，改變電容的個(gè)數(shù)（即容量）來實(shí)現(xiàn)。本機(jī)粗調(diào)分2擋（即兩大范圍），電容量小的擋f_o較高，焊接電流較大；細(xì)調(diào)，即通過調(diào)節(jié)電位器RP₁（或RP₂），以“定脈寬調(diào)頻率”的方式，改變逆變器的工作頻率f，使之對應(yīng)的焊接規(guī)范在某一擋范圍內(nèi)均勻調(diào)節(jié)。

　　晶閘管弧焊逆變器的外特性，是通過電流、電壓負(fù)反饋以改變頻率f來控制的。

（三）輸出整流器

　　由二極管VD₉、VD₁₀、電感L₂、電容C₉~C₁₂、分流器FL等元件所組成。VD₉、VD₁₀與變壓器的二次側(cè)繞組構(gòu)成單相全波整流電路，L₂與C₉~C₁₂組成濾波電路。