1、焊接與切割設備的使用和維修（十一）ZX5系列焊機的電路結構        1)外特性控制電路     從主電路分流器RS+上采樣得到正的電流反饋信號，經電阻進入N3構成的反相放大器，進行放大后輸出負的信號電壓，再將該信號電壓輸入到N4的反相端，設其為Uf，且Uf=-nIfRf，與電位器RP3+(或RP4+)上取出的給定信號電壓 進行代數相加并放大，最后從145點輸出Uk，     Uk=-K(Ug-Uf)， (41) Uk經R69加到三極管V3、

2、V4的基極，控制V3、V4的導通。當Ug一定時，隨著焊接電流的增加，信號電流If也增加，Uf增加，因此，Uk的絕對值減小。這使V3、V4的集電極電流Ib減小，C20、C21的充電速度減慢，主晶閘管導通角減小，主電路輸出的整流電壓降低，從而得到下降的外特性。     調節電位器RP3+(遙控)或RP4+(近控)，可以調節給定電壓Ug，即可調節Uk，改變晶閘管的觸發延遲角，控制輸出電流的大小。電位器RP2+可以改變外特性陡度，用作額定電流調整。焊機出廠前，已調整好RP2+，不要再旋動。     需要說明一點，在觸發電路

3、的145點與接地點之間接有穩壓管VS11，使電流負反饋帶有截止。由式(41)可以看出，電流If減小，則Uk的絕對值|Uk|增大，當|Uk|大于VS11的穩壓值時，則這時加于145點與接地點之間的電壓就是VS11的穩壓值，與nIf無關，即相當于電流負反饋被截止。只有當If超過這個限度，使|Uk|小于VS11的穩壓值，則145點與接地點之間電壓才與nIf有關，而有電流負反饋作用。     2)引弧電路與推力電路     見圖47，引弧電路是從焊機輸出的正端(48點)引入電壓加到控制線路的48端。此電壓經降壓后由電位器R

4、P14+取出信號電壓，經穩壓管VS10及電阻輸入到三極管V9的基極。焊接前，已起動了焊機并作了焊前調整，焊機有60V左右的空載電壓輸出，該電壓很高，使穩壓管VS10擊穿導通，三極管V9導通，電容C24、C25被短接。引弧時，焊條碰地，48點電位變為0，隨即使VS10關斷，V9截止，+15V電源電流經電阻R57向C24、C25充電，于是從電位器RP7+的動點輸出正的電壓，使給定電壓Ug升高，N4輸出電壓的|Uk|增大，主晶閘管導通角增大，得到較大的引弧電流。電弧引燃后，焊條不再對地短路，有一定的工作電壓(即電弧電壓)，使V9、V10再次導通，C24、C25放完電后被短接，RP7+輸出的附加電壓消

5、失。調節RP7+即可調節引弧電流的大小。     推力電路是當焊機輸出端(48點)電壓U高于15V時，二極管VD18因反向電壓而截止。由121點輸往N4的電壓是±15V電源在RP6+、R49、R50上的分壓，該電壓接近于0，U對N4輸出的Uk無影響。當低于15V時，VD18導通，使121點電位隨U降低而具有電壓負反饋作用。因而，使可控整流電源的外特性在低壓段下降變緩，出現外拖，短路電流增大，使焊件熔深增加，避免焊條被粘住。調節RP6+可改變外特性在低壓外拖段的下降斜率，以滿足不同工件施焊時對電弧穿透力的要求。   

6、  3)網壓補償電路     二極管VD28VD31是一般的整流電源，因而能反應網壓的變化。其整流電壓Up串聯在由R67、RP1+、+15V的穩壓電源所組成的支路上。Ug是從RP1+的動點和接地點之間取得的分壓。所以，當電網電壓上升時，整流器負端的電壓隨之更負(與+15V電源電壓方向相反)，而+15V穩壓電源電壓不變。因此，RP1+動點的電位下降，使Ug以至Uk的絕對值和晶閘管的導通角減小，從而抵消電網電壓升高對輸出電壓的影響。反之，當電網電壓下降時，則補償情況相反。     穩壓電源電路 &#

7、160;   +15V電源電壓電路是一般的單相橋式整流和集成塊組成的簡單穩壓電源電路。     432 ZX5系列焊機各電路的具體組成及其工作 原理分析     4321 主電路     a主電路的各個組成部分與作用     主電路采用適用于低電壓大電流場合的帶相間變壓器的雙反星形可控整流電路。它由2組三相半波可控整流電路并聯，為了解決2組電流平衡問題，特設相間變壓器。同時為了使電流波形連續，在輸出電路中串

8、聯了濾波電抗器。主電路如圖4-8所示。     主變壓器    主變壓器接線如圖49所示。三相主變壓器二次側的2個繞組匝數相同，都呈星形(Y形)聯結。但為了消除變壓器中的直流磁勢，應使2繞組的極性相反，2個繞組的中性點通過相間變壓器聯在一起。三相變壓器的作用是將380V的交流電壓降為幾十伏的交流電壓。     晶閘管整流器     晶閘管整流器如圖48中的VT1VT6。晶閘管整流器的整流元件即為大功率晶閘管。它們的陰極分別設在二次繞組上。陽極通過平衡器聯在一起。晶閘

9、管元件在電路中既起整流作用，又可通過控制其觸發角的相位來調節輸出電流、輸出電壓的大小。另外還可利用晶閘管響應速度快的特點，在電網電壓波動時進行迅速補償。     濾波電抗器     圖48中L1為濾波電抗器。在主電路中，濾波電抗器有2個作用：一是濾波，二是改善動特性。因為晶閘管整流電路輸出電壓的脈動比較大，當導通角比較大時，波形甚至會出現不連續，容易造成斷弧。加入濾波電抗器可使波形較平整連續，同時濾波電抗器還能抑制短路電流峰值，改善動特性。     相間變壓器 &#

10、160;   圖48中L1為相間變壓器。相間變壓器是一個帶有中心抽頭的電抗器，電抗器2組線圈都繞在同一鐵心上，抽頭兩側的匝數相等，每相整流電路各占一半。由于2相整流電路共同向負載供電，使這2個繞組的極性相反，因而直流磁勢互相抵消，電抗器的鐵心也就不會產生直流磁化和飽和的問題。     相間變壓器的作用在于使2組并聯的整流電路互不干擾，同時導電，使2組電路都能保持正常的工作狀態。     在晶閘管弧焊整流器中，因電流較大，所以一般要用2組三相半波可控整流電路并聯。但如果不接相間變壓器，即相間變壓器短路，則雙

11、反星形整流電路就成為一個六相半波整流電路，如圖410所示。即所有的整流元件的陽極直接聯在一起，哪只管子的陽極電位高，哪只管子就導通，其余5只管子均承受反向電壓而阻斷。這樣每個管子的導通角最大為60°，并負擔全部負載Id。這樣晶閘管整流元件的導通時間短，電流峰值高，所需晶閘管元件的容量增大。同時因為在2個直流電源并聯運行時，只有2個電源的情況完全一樣(平均值和瞬時值均相等)，才能使負載電流平均分配。在雙反星形電路中，雖然2組整流電壓的平均值Ud1和Ud2是相等的，但是它們的脈動波相差60°，它們的瞬時值ud1和ud2是不同的，如圖411所示。   

12、; 當加入相間變壓器后，使2組整流電路的中點用相間變壓器聯結起來，2組整流電壓的相位差部分就由相間變壓器來承擔。這樣2只管子(每組1只)就可同時導通。每只管子通過的電流的峰值就為Id/2，導通時間各為120°，這樣就克服了六相半波整流電路的缺點。     同時相問變壓器與濾波電抗器配合，在簡化觸發電路上起著重要作用。如無相間變壓器，即為六相半波整流電路，誤觸發的可能性很大。那么每組一相公用1套觸發電路是不可能的，而必須用2套觸發電路分別按各自同步點運行的觸發電路。     b主電路的工作原理 &

13、#160;   因為帶相間變壓器雙反星形晶閘管整流電路實際上是由2組三相半波可控整流電路的并聯，所以先介紹1組三相半波可控整流電路，如圖412所示。     圖中a、b、C表示三相相電壓，它們的相位各相差120°。如整流器的元件是整流二極管，則哪一相的正電壓高，哪一相的整流二極管才能導通。在2相電壓相等時，整流二極管的導通將由一相換到另一相，這叫做換相。相交點稱為自然換相點，如圖4-13所示。    對于晶閘管而言，導通的條件除了陽極電位高于陰極電壓外，同時門極上必須存在觸發脈沖。如果觸發脈沖在自然換相點

14、出現，也就是在C、a2相電壓相交之時(a相電壓上升，c相電壓下降1，對a相的晶閘管發出觸發脈沖，則a相晶閘管立即導通。同樣，在a、b2相電壓相交時，對b相的晶閘管發出觸發脈沖；在b、c2相電壓相交時，對c相晶閘管發出觸發脈沖。三相的觸發脈沖相差120°，在各自然換向點依次出現，整流電壓波形如圖414所示。當觸發脈沖后移角時(角稱為晶閘管的觸發延遲角，它從自然換向點算起)，假如原來c相導通，則通過自然換向點后，由于a相晶閘管門極上沒有觸發脈沖而未被觸發導通，所以c相繼續導通，直到角時，a相晶閘管才被觸發脈沖觸發導通，于是由c相導通轉換到a相導通，依次類推，此時=30°。 &#

15、160;   現分析2組晶閘管同時導電的原理。     在圖415中取任意一個瞬間，例如t1，這時ub'、ua均為正值，然而ub'ua，如果2組三相半波整流電路中點O1和O2直接相連，則必然只有ub'相的晶閘管導電，接入相間變壓器后，O1、O2間的電位差加在相間變壓器的兩端，補償了ub'及ua的電位差，使得ub'和ua相的晶閘管同時導電。由于t1時ub'電壓最高，晶閘管VT5導通，電流在流經L1時，ub'相間變壓器的一半繞組OO1端感應一電勢up2，它的方向是阻止電勢增長(即O端

16、為正，O1端為負)。因為相間變壓器的另一半繞組OO2端與繞組OO1端繞在同一鐵心上，且匝數相等，繞向一致，所以在繞組OO2端上也要感應出電勢up2來，它的方向是O2端為正，O端為負，很顯然，它和OO1繞組上的電勢與ub'的方向是相反的，而OO2端繞組上的電勢與 的方向是一致的。因此只要相間變壓器感應的電勢up=ub'-ua，則ub'-up/2=ua+up/2，晶閘管VT1導通，隨著時間的推移至ub'與ua的交點時，由于ub'=ua，2相繼續導電，此時up=0，之后ua>ub'，則流經ub'相的電流減小，但相問變壓器有阻止此電流減小的

17、作用，所以在其上感應一與原來極性相反的電勢，相間變壓器仍起平衡的作用，使得VT5繼續導電，直到uc'>ub'，電流才從VT5換到VT6，此時VT1和VT6同時導電，每隔60°有1個晶閘管換流，每1組中每1個晶閘管仍按二相半波的導電規律而各自輪流導電120°。這樣以相間變壓器中心作為整流電壓輸出的一端(負端)，其輸出的整流電壓瞬時值為2組三相半波整流電壓瞬時值的平均值。波形如圖411所示。     c晶閘管整流元件的保護電路     在主電路中晶閘管整流元件VT1-VT6的門

18、極與陰極之間的電容C12C17是防止晶閘管誤導通，如圖416所示。晶閘管的誤導通通常是由于干擾信號進入門極電路而引起的。如在多相和大功率晶閘管裝置中，晶閘管的陰極和門極的引線間常有磁場干擾信號。其次是觸發電路本身帶干擾信號輸出造成的。因而為了防止誤觸發，可在靠近晶閘管的陰極和門極之間連接電容。由于加上了電容，它會影響觸發脈沖的波形和功率，因而不宜用較大的容量。           在主電路中晶閘管VT1VT6的陰陽極上并1個RC的串聯電路，如圖416所示。電容C6C11、電阻R17R22起保護晶閘管的作用

19、，晶閘管在開關過程中瞬時電壓的分配決定于各晶閘管的結電容、導通時間和關斷時間等差別。為了使開關過程中的電壓分配均勻，應對晶閘管并聯電容。為了防止晶閘管導通瞬間，電容對晶閘管放電造成過大的didt，還應在電容支路中串聯電阻。     4322 控制電路     a觸發電路     對觸發電路的要求     每個晶閘管的觸發電流、電壓大小不一樣，同一元件在不同溫度下的觸發電流、電壓也不同，所以晶閘管的觸發電路應能供出足夠大的觸發電壓、電流，使符合規格的晶閘管均能可靠觸發，下文觸發電壓應在4V以上10V以下為宜。