ZX7系列晶閘管逆變弧焊機(jī)故障原因分析

1、ZX7系列晶閘管逆變弧焊機(jī)故障原因分析成都電焊機(jī)研究所支楠鄭環(huán)環(huán) 摘要：對(duì)Zx7系列晶M管逆變弧焊機(jī)常見(jiàn)故障進(jìn)行，分析。 關(guān)鍵詞：晶閘管逆變弧焊機(jī)故障分析1概述自1983年成都電焊機(jī)研究所研制出第1臺(tái)商品化的Z×7250型逆變弧焊電源起，到最近幾 年，不少單位先后開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了各種類(lèi)型的逆變弧焊機(jī)。從目前的情況來(lái)看，逆變焊機(jī)的使用范 圍已擴(kuò)大到各個(gè)行業(yè)，但無(wú)論是品種還是質(zhì)量都有待于進(jìn)一步提高。在生產(chǎn)實(shí)踐與研究中發(fā) 現(xiàn)，逆變焊機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有一些故障出現(xiàn)，而這些故障原因有的與磁心材料有關(guān)，有的 與生產(chǎn)過(guò)程的工藝控制有關(guān)，有的與原設(shè)計(jì)參數(shù)不合理有關(guān)，有的則與用戶的使用保養(yǎng)情況有 關(guān)。本文

2、以使用時(shí)間最長(zhǎng)，市場(chǎng)份額占有相當(dāng)比例的Z)(7系列晶閘管逆變弧焊機(jī)為例，分析其常 見(jiàn)故障原因和注意要點(diǎn)。2逆變器的工作原理 為了便于分析逆變器的工作原理，把主電路簡(jiǎn)化為圖1所示的電路1。簡(jiǎn)化電路中一次側(cè)“整流濾波電路”用電源E(約520V)代替，限壓電路板PCB。用VD、VD：、RV(壓敏電阻)組成的 等效電路代替，換向電容器C。、c。c。簡(jiǎn)化為c、C。，快速晶閘管VT。、VT。不變，主回路的電感用 L代替。因?yàn)镽。、R。，C。，L，L：，SC二、PCB。板分析原理時(shí)，其作用可忽略不計(jì)，故省去。EI鳘11土I Ll路原理簡(jiǎn)化I!EI幽2品剛管VT。導(dǎo)通后的簡(jiǎn)化圖設(shè)快速晶閘管VT。在L時(shí)刻被觸發(fā)

3、而開(kāi)始導(dǎo)通，VT。導(dǎo)通后的簡(jiǎn)化電路見(jiàn)圖2(為分析方便， 省去了電阻RV)。VT。導(dǎo)通后電流i通過(guò)L向C。充電。如果限壓電路不起作用，電路從t。開(kāi)始的過(guò)渡 過(guò)程與普通的串聯(lián)LCR電路的過(guò)渡過(guò)程相似。電流i的流向是：E(+)一VT。一L(從上至。卜)一C。一E(一) 當(dāng)t=t時(shí)，由于電容器上的電壓不能突變，所以u(píng)=E，又由于電感中的電流不能突變，所以在t時(shí)刻=o。·46·在t。到t二期間按正弦規(guī)律上升，由于隨著的上升didr逐漸卜降，所以c。也逐漸降低， Du，：在此期間按正弦規(guī)律上升。當(dāng)t=t肘，djdt=O所以c=o。因?yàn)長(zhǎng)。+乙c。=E(見(jiàn)圖2)，所以此時(shí)uc：=E。在t

4、j到t期間，i按正弦規(guī)律卜降，由于ddt<O，所以U按正弦規(guī)律下降。因?yàn)長(zhǎng)-。+c。=E，所以cc二在此期間繼續(xù)按正弦規(guī)律上升。當(dāng)t=t肘，c。：上升到E+250V，B點(diǎn)電位就比點(diǎn)高250V，此時(shí)壓敏電阻RV被擊穿而導(dǎo)通，RV導(dǎo) 通瞬間相當(dāng)于c：被旁路，使u。：不再上升，此時(shí)的電路結(jié)構(gòu)類(lèi)似于一階LR電路，由于c：不起作用， 電路時(shí)間常數(shù)比原來(lái)的LCR電路小得多，所以使迅速下降到零，從而使VT。關(guān)斷。、L、lll1“ 跏V11I·I- I一 刪MI+枷I：力 暑2珀N 02，OV-T_lIiN 十。l八I乜II rE2捌 itIH1r1I牛E-2舅I-蘋(píng)oVII冬|3工作過(guò)程的主

5、要波形I冬l快速晶閘管VT導(dǎo)通時(shí)的工作過(guò)程與VT。導(dǎo)通時(shí)的工作過(guò)程相似。其電流流向是：E(+)一 C，一L(從下至上)-*VT一E(一)。逆變器工作過(guò)程的主要波形如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，快速晶閘管VT，關(guān)斷后其陽(yáng)極和陰極之 間承受了一250V的電壓。3主要故障原理分析31晶閘管VT3、VT的損壞 在生產(chǎn)過(guò)程中我們對(duì)每一批主變壓器的靜態(tài)電感量進(jìn)行多次測(cè)量發(fā)現(xiàn)，電感量L從十幾lI H到十幾mH不定，這與磁芯材料有相當(dāng)大的關(guān)系。同一磁芯生產(chǎn)廠家、同一批習(xí)。的磁芯材料性能參數(shù)離散性很大，它將引起換流性能惡化，易造成晶閘管VT。，VT同時(shí)導(dǎo)通而將電源短路，導(dǎo)致VT。VT過(guò)流而損壞，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，唯一

6、的辦法只有更換主變壓器。有的磁芯材料則出現(xiàn) 電感量L很大。甚至大到十幾mH，這種情況下，晶閘管雖不被立即損壞，但這種磁芯材料的鐵損 往往都很大，主變壓器的溫升高，當(dāng)溫度達(dá)到居刪點(diǎn)后，同樣會(huì)造成晶閘管的損壞，所以設(shè)汁47·好電路參數(shù)并在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制和篩選主變壓器的磁芯材料，搞好耕作工藝是保證晶閘管不被損壞的關(guān)鍵措施。 32高頻電解電容的損壞高頻電解電容的損壞，也是焊機(jī)的常見(jiàn)故障。在工頻整流電路中，通常采用普通電解電容 器作濾波。因?yàn)轭l率比較低，所以為了獲得較小的脈動(dòng)系數(shù)，必須采用大容量的電容器。因 此，在評(píng)價(jià)電解電容器的性能時(shí)，生產(chǎn)廠家一般用電容量、損耗角正切值及漏電流等參數(shù)來(lái)考

7、 核產(chǎn)品的質(zhì)量。但在開(kāi)關(guān)電源中，作為換流換相的電解電容器，其上鋸齒波電壓的頻率高達(dá)數(shù) 十kHz，其阻抗很小，所以電容器的電容量并不是主要指標(biāo)，而電容器的阻抗、等效電阻、等效 電感等則是衡量其質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要參數(shù)。特別是為了確保變換器在高頻和大電流調(diào)節(jié)F可靠工 作，電容器必須具有低的等效阻抗和良好的阻抗頻率特性。同時(shí)，要求電容器對(duì)于電源內(nèi)部由 于半導(dǎo)體器件開(kāi)關(guān)工作所產(chǎn)生的高頻尖峰噪聲，亦能有良好的濾波作用。所以選擇性能優(yōu)越的 電解電容則是減少故障的保證。33空氣開(kāi)關(guān)的損壞 空氣開(kāi)關(guān)的過(guò)流保護(hù)作用體現(xiàn)在，當(dāng)焊機(jī)在高溫環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間使用或過(guò)載運(yùn)行時(shí)，空氣開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)切斷焊機(jī)電源。但有的用戶在焊機(jī)正常焊接使

8、用時(shí)，人為地用空氣開(kāi)關(guān)帶負(fù)荷切斷電 源，這是不允許的，這樣會(huì)加速空氣開(kāi)關(guān)損壞。用戶應(yīng)養(yǎng)成良好的焊機(jī)使用、保養(yǎng)習(xí)慣。 34電阻R。：一R，的損壞在控制回路中有一部分電路是用來(lái)控制檢測(cè)晶閘管關(guān)斷信號(hào)的，其電路如圖4所示。從圖4可 知晶閘管的反向壓降為一250V，檢測(cè)電路中，VT。關(guān)斷時(shí)，電流從K。一VD。一R。一VLC。一VD。一 R心R。、R。一N。250V的壓降幾乎全部EhR。，R。、R,7承擔(dān)。當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)，電流從K一VD。一R。一 VLC。一V眩一R拼R伊R。一M。250V的壓降幾乎全部由R拼R3R承擔(dān)。原設(shè)汁中R的值為22kfi2w。由P=1 2R得知，電阻R上的瞬時(shí)功率應(yīng)為P=(VR)

9、2R=V2R=25022200=284W，當(dāng)焊機(jī) 滿負(fù)載運(yùn)行于3kHz的工作頻率時(shí)，無(wú)淪從理淪分析還是實(shí)測(cè)波形都表明每一路檢測(cè)回路隨反向 一250V壓降的時(shí)間為T(mén)4，按60的負(fù)載持續(xù)率來(lái)汁算，每一路電阻消耗的功率應(yīng)為：284× 025×06=426W，可見(jiàn)2w的電阻功率取值是不合理的。所以造成焊機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作在大電流時(shí)， 電阻R礦R，損壞。從另一方面看，光耦的工作電流在50mA左右時(shí)即能可靠工作，所以R的阻值取 值也可適當(dāng)放大。H圖4檢測(cè)凹路電路l冬l·48·35主控板的高壓損壞 主控板上有1個(gè)接插件，是連接晶閘管觸發(fā)極的，雖然這個(gè)接插件有一個(gè)鎖緊裝置，一般是不會(huì)插錯(cuò)的，但有的用戶和維修人員仍粗心地將其按反方向強(qiáng)行插錯(cuò)這樣則造成520V的高壓 直接經(jīng)控制板短路放電，造成主控板嚴(yán)重?fù)p壞，有的控制板甚至23的面積被碳化，致使主控板 完全報(bào)廢。4結(jié)論在這里僅對(duì)ZX7系列晶閘管逆變焊機(jī)生產(chǎn)使用中所出現(xiàn)的一些常見(jiàn)故障做了初步分析，還有 一些由于其它元器件質(zhì)量造成的故障原因就不再贅述。綜上所述，嚴(yán)格地控制原材料進(jìn)貨質(zhì) 量，合理使用生產(chǎn)過(guò)程的工藝參數(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)及工藝進(jìn)行不斷地完善，同時(shí)要求用戶