ZX7焊機原理及說明書

）焊）㎜型號壓率，防護等級，重量，，外型尺寸（長×寬×，具強?643。三相工頻（50Hz）交流網(wǎng)路電壓，先經輸入整流器整流和濾波，變成直流，再通過大功率開關電子元件（晶閘管SCR、晶體管GTR、場效應管MOSFET或IGBT）的交替開關作用，逆變成幾kHz~幾十kHz的中頻交流電壓，同時經變壓器降至適合于焊接的幾十V流。其變換順序可簡單地表示為：工頻交流（經整流濾波）→直流（經逆變）→中頻交流（降壓、整流、濾波）→直流。如果用符號表示，即為：AC→DC→AC→DC一般都采用上述這種體制。這是因為如果直接用逆變降壓后的交流電進行焊接，由于其頻率高，則感抗大，在焊接回路中有功功率就會大大降低。因此，還需再次進行整流?；『改孀兤鞯幕咎攸c是工作頻率高，由此而帶來很多優(yōu)點。這是因為變壓器，無論是原繞組還是副繞組，其電勢E與電流的頻率f、磁通密度B、鐵芯截面積S及繞組的匝數(shù)W有如下關系：E=4.44fBSW而繞組的端電壓U近似地等于E，即：U≈E=4.44fBSW當U、B確定后，若提高f，則S減小，W減少，因此，變壓器的重量和體積就可以大大減小。這樣，就能使整機的重量和體積顯著減小。不僅如此，還因為頻率的提高及其他因素而帶來了許多優(yōu)點，與傳統(tǒng)弧焊電源比較，其主要特點如下：2.高效節(jié)能，效率可達到80%~90%，比傳統(tǒng)焊機節(jié)電1/3以上。3.動特性好，引弧容易，電弧穩(wěn)定，焊縫成形美觀，飛濺小。4.適合于與機器人結合，組成自動焊接生產系統(tǒng)。5.可一機多用，完成多種焊接和切割過程。逆變電源現(xiàn)在所用的開關元件有SCR(晶閘管)GTR(晶體管)MOSFET(場效應管)及IGBT(兼有GTR和MOSFET優(yōu)點的一種電子元件)IGBT有取代其他幾種開關元件之勢，IGBT逆變焊機是當今世界焊機技術的重大進步，發(fā)展的新潮流。焊接機頭是將焊接能源設備輸出的能量轉換成焊接熱，并不斷送進焊接材料，同時機頭自身向前移動，實現(xiàn)焊接。手工電弧焊用的電焊鉗，隨電焊條的熔化，須不斷手動向下送進電焊條，并向前移動形成焊縫。自動焊機有自動送進焊絲機構，并有機頭行走機構使機頭向前移動。常用的有小車式和懸掛式機頭兩種。電阻點焊和凸焊的焊接機頭是電極及其加壓機構，用以對工件施加壓力和通電?？p焊另有傳動機構，以帶動工件移動。對焊時需要有靜、動夾具和夾具夾緊機構，以及移動夾具和頂鍛機構。三、逆變電源的發(fā)展方向逆變電源總的發(fā)展趨向是向著大容量、輕量化、高效率、模塊化、智能化發(fā)展并以提高可靠性、性能及拓寬用途為核心，愈來愈廣泛應用于各種弧焊方法、電阻焊、切割等工藝中。高效和高功率密度（小型化）是國際弧焊逆變器追求的主要目標自之一。高頻化和降低主要器件的功耗是實現(xiàn)這一目標的主要技術途徑。當前，在日、歐等國和地區(qū)，20KHz左右的弧焊逆變器技術已經成熟，產品的質量較高且產品已系列化。自第一臺300A晶閘管弧焊逆變電源以來,弧焊逆變電源有了很大發(fā)展,經歷了晶閘管逆變,大功率晶體管逆變,場效應逆變以及IGBT逆變,其容量和性能大大提高,目前弧焊逆變電源已成為工業(yè)發(fā)達國家焊接設備的主流產品[1]?；『改孀冸娫醋鳛橐环N典型的電力電子裝置,雖然具有體積小、質量輕、控制性能好等優(yōu)點,但其電路中存在整流和逆變等環(huán)節(jié),導致電流波形畸變,產生大量的高次諧波。高次電壓和電流諧波之間存在嚴重相移,導致焊機的功率因數(shù)很低。諧波產生的原因主要有以下兩方面因素:(1)逆變電源內部干擾源逆變電源是一個強電和弱電組合的系統(tǒng)。在焊接過程中,焊接電流可達到幾百甚至上千安培。因電流會產生較大的電磁場,特別在逆變主電路采用高逆變頻率的焊接電源系統(tǒng)中,整流管整流,高頻變壓器漏磁,控制系統(tǒng)振蕩,高頻引弧,功率管開關等均會產生較強的諧波干擾。其次,鎢極氬弧焊機如果采用高頻引弧時,由于焊機利用頻率達幾十萬赫茲,電壓高達數(shù)千伏的高頻高壓擊穿空氣間隙形成電弧,因此高頻引弧也是一個很強的諧波干擾源。對于計算機控制的智能化弧焊逆變電源來說,由于采用的計算機控制系統(tǒng)運行速度越來越高,因此控制板本身也成了一個諧波干擾源,對控制板的布線也提出了較高的要求。(2)逆變電源外部干擾源電網(wǎng)上的污染對電源系統(tǒng)來說是較為嚴重的干擾,由于加到電網(wǎng)上的負載千變萬化,這些負載或多或少對電網(wǎng)產生諧波干擾,如大功率設備的使用使電網(wǎng)電壓波形產生畸變,偶然因素造成瞬時停電,高頻設備的開啟造成電網(wǎng)電壓波形具有高頻脈沖、尖峰脈沖成分。另外在焊接車間內,由于不同焊接電源在使用時接地線可能相互連接,因此如不采取相應的措施,高頻成分的諧波信號很容易竄入控制系統(tǒng),使電源不能正常工作,甚至損壞。弧焊逆變電源以其高效率電能轉換著稱,隨著功率控制器件向實用化和大容量化方向發(fā)展,弧焊逆變電源也將跨入高頻化、大容量的時代?；『改孀冸娫磳﹄娋W(wǎng)來說,本質上是一個大的整流電源,由于電力電子器件在換流過程中產生前后沿很陡的脈沖,從而引發(fā)了嚴重的諧波干擾。逆變電源的輸入電流是一種尖角波,使電網(wǎng)中含有大量高次諧波。高次電壓和電流諧波之間存在嚴重相移,導致焊機的功率因數(shù)很低。低頻畸變問題是當前電力電子設備的一個共性問題,目前在通信行業(yè)、家電行業(yè)都已引起相當?shù)闹匾?。另?目前逆變焊機多采用硬開關方式,在功率元件的開關過程中不可避免地對空間產生諧,嚴重污染周圍電磁環(huán)境和電源環(huán)境,這不僅會使逆變電路自身的可靠性降低,而且會使電網(wǎng)及臨近設備運行質量受到嚴重影響。2弧焊逆變電源常用的諧波抑制措施2.1無源濾波器(PassiveFilter,簡稱PF)傳統(tǒng)的諧波抑制和無功功率補償?shù)姆椒ㄊ请娏o源濾波技術,又稱間接濾除法,即使用電力電容器等無源器件構成無源濾波器,與需要補償?shù)姆蔷€性負載并聯(lián),為諧波提供一個低阻通路,同時提供負載所需的無功功率。具體而言是將畸變的50Hz正弦波分解成基波及相關的各次主諧波成分,然后采用串聯(lián)的諧振原理,將由L,C(或者還有R)組成的各次濾波支路調諧(或偏調諧)到各主要諧波頻率形成低阻通道而將其濾除[2-3],被動地防御,減輕諧波對電氣設備的危害。無源濾波方案成本低,技術成熟,但是也存在以下不足:(1)濾波效果受系統(tǒng)阻抗的影響;(2)由于其諧振頻率固定,對于頻率偏移的情況效果不好;(3)與系統(tǒng)阻抗可能發(fā)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振,造成過負荷。在中小功率場合,正逐步被有源濾波器所替代。2.2有源濾波器(ActiveFi1ter,簡稱AF)早在20世紀70年代初,就有學者提出有源功率濾波器的基本原理,但由于當時缺乏大功率開關元件和相應的控制技術,只能用線性放大器等方法產生補償電流,存在著效率低、成本高、難以大容量化等致命弱點而未能實用化。隨著電力半導體開關元件性能的提高,以及相應的PWM技術的發(fā)展,使得研制大容量低損耗的諧波電流發(fā)生器成為可能,從而使有源濾波技術走向實用化,當系統(tǒng)中出現(xiàn)諧波發(fā)生源時,用某種方法產生一個和諧波電流大小相等、相位相反的補償電流,且和成為諧波發(fā)生源的電路并聯(lián)連接來抵消諧波發(fā)生源的諧波,使直流側的電流僅為基波分量,不含有諧波成分。當諧波發(fā)生源產生的諧波不能被預計出是何種高次諧波電流,且隨時發(fā)生變化時,則必須從負載電流il中檢測出諧波電流ih信號,經檢測后的諧波電流ih信號,經過調制器進行調制,并按制定的方法轉換為開關方式控制電流逆變器工作方式,使電流逆變器產生補償電流ifm并注入到電路中,以便抵消諧波電流ih逆變主電路一般采用DC/AC全橋式逆變器電路,其中的開關元件可用GTO、GTR、SIT或IGBT等大功率可控型電力半導體元件,借助開關元件的通斷,控制輸出電流波形,產生所需的補償電流。電力有源濾波器作為抑制電網(wǎng)諧波和補償無功功率,改善電網(wǎng)供電質量最有希望的一種電力裝置,與無源電力濾波器相比,具有以下優(yōu)點[5]:(1)實現(xiàn)了動態(tài)補償,可對頻率和大小都變化的諧波以及變化的無功功率進行補償,對補償對象的變化有極快的響應;(2)可同時對諧波和無功功率進行補償,且補償無功功率的大小可做到連續(xù)調節(jié);(3)補償無功功率時不需儲能元件,補償諧波時所需儲能元件容量也不大;(4)即使補償對象電流過大,電力有源濾波器也不會發(fā)生過載,并能正常發(fā)揮補償作用;(5)受電網(wǎng)阻抗的影響不大,不容易和電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振;(6)能跟蹤電網(wǎng)頻率的變化,故補償性能不受頻率變化的影響;(7)既可對一個諧波和無功功率單獨補償,也可對多個諧波和無功功率集中補償。隨著電力電子技術,硬開關工作方式的開關損耗及諧波干擾問題日益突出。從提高變換效率、器件利用率,增強電磁兼容性以及裝置可靠性著眼,軟開關技術對任何開關功率變換器都是有益的。在某些特殊情況(如有功率密度要求或散熱條件限制場合)下尤為必要。在無源與有源兩大類軟開關技術中,不使用額外開關元件、檢測手段和控制策略的無源方式有著附加成本低,可靠性、變換效率及性能價格比高等諸多優(yōu)勢,在工業(yè)界單端變換器制造領域基本確立了主流地位。對拓撲結構而言,串電感和并電容的方法是唯一的無源軟開關手段,由此演變而來的所謂無源軟開關技術,實際上就是無損耗吸收技術。就橋式逆變電路而言,從早期的耗能式吸收到后來提出的部分饋能式、無損耗方案,都存在負載依賴性強,工作頻率范圍窄,附加應力高,網(wǎng)絡過于復雜等問題,化潮流下,可供放置吸收元件的空間越來越小,適于逆變模塊的無損耗吸收技術也很少見諸文獻?？偟膩砜?適用于逆變模塊化的無源吸收技術因其特殊結構和難度而仍處在進一步研究和發(fā)展中[6-7]?；『改孀冸娫粗写嬖诖罅恐C波,,提高功率因數(shù),必須采取相應的抑制措施。傳統(tǒng)的PF方式存在明顯不足,限制了它的應用,而AF方式能彌補PF的不足,有效抑制弧焊逆變電源的諧波,得到了越來越廣泛的應用。軟開關技術在一定程度上,也可以實現(xiàn)良好的濾波效果。ZX7系列IGBT逆變式手弧、手弧/氬弧兩用焊機使用說明書一、概述ZX7系列IGBT逆變弧焊機，是我廠最新開發(fā)的一代節(jié)能焊接設備，它采用國際最新功率器件IGBT做功率開關，利用逆變技術和微電子技術進行調節(jié)和控制，使整機性能更優(yōu)良。該系列焊機有手工焊條電弧焊機（S）及手工焊條電弧焊后天手工氬弧焊兩用機（ST）兩大系列、電流規(guī)格分160A、250A、315A、400A、500A等五種，可2.5—8mm各種焊條進行全方位焊接。二、性能特點1、主電路采用AC/DC-DC/AC-AC/DC變換和脈寬調制，可獲得效率、低空載損耗和高功率因數(shù)。2、主電路采用IGBT做功率開關、工作于20KHZ的頻率，使整機體積小、重量輕、輸出動態(tài)響應好，同時無噪聲、飛濺小、大大改善了操作環(huán)境。3、該機設有引弧、推力和氬弧焊收弧電路，使起弧容易，焊條不易粘住，電弧燃燒穩(wěn)定、熔池平靜、焊縫成型好。4、利用電弧電壓、電流反饋、控制功率開關占空比，可獲得電源外特性，特性調節(jié)靈活。5、具有過流、過熱、欠壓、缺相和不平衡保護功能。6、該機可實現(xiàn)近控和遙控兩種電流調節(jié)，以適應不同的工作環(huán)境。7、ST焊機除能進行手弧焊外，還可進行手工氬弧焊操作。三、主要技術參數(shù)（見下表）50028≥80≥92功率因數(shù)（COS）額定工作電壓（V）額定工作電流（A）%）50050-41070-510強迫風冷32530×270×400外型尺寸（mm)360×160×205四、原理圖（見附圖）五、使用方法1、該焊機為便攜式，可隨施焊人員移動使用，但要放置在干燥通風處，避免水或其它導電液體流入。2/輸入電纜接入三相380V（或單相220V）電源上，合上電源，根據(jù)需要調定給定電流。3、當使用偏低焊接規(guī)范時，用戶可根據(jù)焊接規(guī)范，適當調節(jié)推力電流和引和引弧電流。注意推力電流過大，會使電弧飛濺明顯增加，使表觀質量下降。4、對于ST兩用機型，手弧焊操作時應按以下步驟：a.將手弧/氬弧開關，打到氬弧側。b.連接氬氣接口，進氣口接氣瓶；出氣口接焊槍上的進氣管，打開氣瓶。c.連接氬弧焊控制插座。d.將推力調節(jié)調到最小，根據(jù)焊接需要調節(jié)給定和引弧電流。e.注意起弧時采用接觸劃擦方式，只須輕輕劃動即可。5-”-座。六、注意事項1、該機為非防爆設備，應使用在無足以引起爆炸的場所。2、為確保安全，焊機外殼應良好接地。3、焊機與電纜接頭處必須打緊，否則接觸不良易燒壞鄰近器件。4、機上電源開關僅作過流保護使用，開關本機應使用外接刀閘開關。5、焊機在運輸和搬運時，應盡量避免強烈的震動和摔碰。七、故障排除（見下表）原因分析1、電源沒加上風機不轉或轉速低檢