ZX7逆变焊机工作原理

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 1(1) ZX 7 系列 晶闸管 逆变直流弧焊机主电路电气原理图 (1)图 1(2)ZX 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 C1~C4 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 C5~C8、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 1=I 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 x>t 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 C9~C12、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 C9~C12组成滤波电路。