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(2)ZX7系列晶闸管逆变直流弧焊机主电路电气原理图(2){{分页}}

  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。

  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。

  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I1’,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I1”。I1’和I1”构成了变压器T1一次侧绕组N1中的正半波电流I1,即I1=I1’+I1”。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I2”。显然,与电流I1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tx(称晶闸管的休止时间)均应大于晶闸管的关断时间tq,即

  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fo,在忽略主电路的电阻时,有:

  fo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fo,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fo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。

  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。

评论 (0)  •  2019-02-26  •  浏览 (230)