ZS5400晶闸管直流弧焊机电路原理分析及检修

第 1 页共 7 页 ZS5-400 晶闸管直流弧焊机电路原理分析及检修 ZS5-400晶闸管直流弧焊机，用于各种牌号焊条的直流手工电弧焊接，适用于焊接中、低碳钢及合金钢构件，是直流旋转焊机的替代产品，能耗低、效率高。焊机动特性好，电弧稳定、飞溅小，焊缝成型好，操作方便（可两地操作），对电网电压波动能自动进行补偿，在冷、热态时能保持焊接电流的稳定。图 1 ZS5-400焊机电路原理方框图焊机工作原理简述：电源电压经三相主变压器降压，由晶闸管元件进行可控整流，利用改变晶闸管的导通角控制输出焊接电流的大小，从直流输出端取出电流负反馈信号，引弧后随着输出直流电压增加，负反馈信号也上升，使晶闸管导通角减小，输出电压降低，从而获得了下降的外特性。再加上电压补偿，焊接电流能保持稳定。引弧电路是每次引弧时，短时间内增加给定电压，使焊接电流增大，易于起弧；推力电路是当输出端电压低于15V时，相当于有一个增量电压叠加在给定电压上，在输出端短路时，此增量电压达到最大值，使短路电流增加，形成外拖的外特性，使焊接时焊条不易粘住。电路构成见图 1 ，由推力电路、引弧电路、焊接电流反馈信号和给定电流信号合成为移相控制信号，与同步信号一起，输入触发电路，用以控制晶闸管的导通角，实现对焊接电流的调节。 1 、ZS5-400焊机整机电路（见图2 ）原理分析〔焊机主电路〕在焊接、电镀等需要低电压大电流的可调直流的场合，多采用带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，主变压器二次侧为两组匝数相同但极性相反的绕组，分别接成两组半波可控整流电路。变压器二次侧两绕组的极性相反，可消除铁芯的直流磁化，设置平衡电抗器 L1 的目的，是为保证两组三相半波整流电路能同时导电，与三相桥式电路相比，双反星形整流电路的输出电流可增大一倍。第 2 页共 7 页图 2 ZS5-400晶闸管直流弧焊机整机电路图两个直流电源并联时，只有当电压平均值和瞬时值均相等时，才能达到均流，也即是才具备最佳并联条件，但焊机电路中，两路整流电压虽相等，但瞬时值不等，会使电源自身产生有害环流；如不加平衡电抗器，成为六相整流电路，则任一时刻，只有一相导通，其它五相被阻断，晶闸管的导通时间短，电源利用率低。增加平衡电抗器后，可以有两相晶闸管同时导通，而且晶闸管的导通角加大；与桥式整流电路相比，整流脉动成分减小，电流输出能力增大。为提高输出电流的稳定性和连续性，在输出端串联了平波电抗器 L2，对提高焊接质量有较大益处。第 3 页共 7 页每一组 3 只单向晶闸管元件由一路触发电路来控制，触发电路依次发送三个与电网电压（半波）相对应的三个触发脉冲信号，到3 只晶闸管的栅、阴回路，三只晶闸管则以承受正向电压的次序依序导通。〔同步信号电路〕TB1为同步变压器，二次降压绕组输出与电网三相电压相对应的同步正弦波电压信号，三相电压的正半波信号，分别经R1~R3限流，BW1~BW6六只稳压二极管削波成梯形波，由 C1~C3微分电容微分后，在电阻 R4 两端得到正、负过电网过零点同步脉冲。 Z1~Z4组成桥式整流电路，是一个“信号极性自动选择电路”，对 R4 上的正，负信号电压信号进行选择性输入，使输入到三极管 T1、T2 的均为正向脉冲电压，T1、T2 在输入尖脉冲作用期间饱和导通，提供下图 3 中电容 C1、C2 的电荷泄放通路，保障 C1、C2 从电网过零后重新充电，从而使触发脉冲形成同步点。图 3 移相触发信号形成电路〔移相触发信号形成电路〕从图 2 中摘录形成图 3 移相触发信号形成电路。这是一个以单结晶体管为核心组成的张驰振荡器电路，R1 和 R4 为第一基极压和降流电阻，R2、R5 为避免 VT1、VT2进入直通区而停振，RP1~RP4为 T3、T4、VT1、VT2工作点整定电位器，以确定电路输出触发脉冲的移相控制范围。DW1、R7 用于稳定三极管 T3、T4 的基极电流，使之具有恒流特性，从而控制 C1、C2 上充电电压线性上升。三极管 T3、T4 为控制放大器，在输入控制信号的作用下，其导通电阻发生变化，控制 C1、C2 电容上充电电压的变化速率，进而改变脉冲变压器输出移相触发脉冲的时刻，使主电路晶闸管的导通角变化，达到控制焊接电流的目的。当输入控制信号负向增大时（往负电压变化时），控制放大器 T3、T3 的 Ib 上升，导通电阻减小，C1、C2 充电加快，触发脉冲出现第 4 页共 7 页的时刻提前，焊接电流增大；当输入控制信号正向增大时（往正电压变化时），控制的结果，使焊接电流减小。晶体管 T5、T6 组成急停控制电路，当进入“远控”模式时，需要停机时， R8 经远控开关接电源地，形成 T5、T6 的正向偏压，两只管子饱和导通，使 a 、b 点电压为 0 ，移相触发电路被强制停止工作。一些焊机电路中省掉了 T5、T6 组成的急停电路。〔控制信号形成电路〕是一个具有引弧电流和推力电流调节，兼具电流和电压反馈双闭环控制电路。 1 ）焊接电流给定信号电路：由电流整定元件 W1~W4、R50、二极管 Z23等元件，形成对 +15V和-25V的分压电路，W1、W2 为信号电压范围整定电位器，W3、W4 为近控（本地）和远控电流调节电位器，控制方式由转换开关 SA1切换。调整所得的电流给定信号，经晶闸管模块温度（保护）继电器的 WK 的常闭触点、电阻 R34输入到运算放大器 FOO7C的反相输入端。给定的电流信号向正方向变化时，输出端电压向负反向变化，移相触发电路中的 T3、T4 导通能力增强，移相触发脉冲提前，晶闸管主电路输出电流越大。当模块温升异常，WK 温度继电器断开，中断了电流给定信号，可控整流电路的晶闸管全部关断，实现了超温时的停机保护； 2 ）电流反馈信号电路：电流反馈信号由输出端 75mV分流器上取得（输出电流达额定电流值时，该分流电阻上的压降达到 75mV），分流器的右端接控制电源地，从电流（方向）极性上看，电流反馈信号 IF 为负电压信号，输出电流越大，IF 信号越负。IF 信号经电阻 R33，也输入到运算放大器 FOO7C的反相输入端。形成如下电流反馈闭环控制过程：IF 信号负向上升→FOO7C输出端控制信号正向上升→T3、T4 导通变弱→晶闸管导通角下降→可控整流电路输出电流下降，从面使焊机获得下降的外特性； 3 ）电压反馈信号电路：电压反馈信号 UF 由主电路输出正端取得，电压极性为正，一路经 D13、R44、W6 活动臂、R41输入到 F007C的同相输入端，当 UF 电压上升时→W6 活动臂分压点电压上升→F007C输出端电压往正的方向变化→T3、T4 导通变弱→晶闸管导通角下降→ 可控整流电路输出电压下降。这是一路“常态”的电压负反馈闭环控制支路，在因电网电压或负载变化引起输出电路变化时，起动稳定输出电压的作用； 4 ）推力电流和引弧电流调节电路。电压反馈信号 UF 又经 R45、W5，并从 W5 活动臂上分压（整定）取得控制信号，W5 为推力电流调节电位器。当轻载焊接电流较小时，UF 电压幅度大，稳压管