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1、高阻隔离取样与擦弧焊电路实验报告一、实验目地：测试高阻隔离取样电路与擦弧电路能否正常使用，分析擦弧焊控制 电路的控制原理是否成立。 二、实验仪器：泰克(1002B)示波器一台、400A 霍尔电流测试仪一台、万用表一块 三、实验内容： 1 高阻隔离取样电路与短路/焊接判别电路 (见图 1)： 通过高阻 R1、R2 隔离，从焊机输出正负取弧压，衰减 100 倍并滤除 100K 开关波型，送到 U1A 与外围电路组成的十倍差分放大器的输入端，U1A 的 1 脚输出 1/10 倍的电弧电压(见图 2)。 U1B 与外围电路组成了带回差的电压比较器，U1A 的输出电压与 U1B 的基准电压 0.7V-0
2、.8 比较， 在 U1B 的 7 脚产生一个在弧压低于 7V 时为高电平、弧压超过 8V 时为低电平的控制信号(见图 3)。图 1：高阻隔离取样电路与短路/焊接判别电路：图 2：焊机输出弧压分别为 5V、20V、30V、空载时，U1A（1）脚的输出波型：图 3：短路/焊接判别电路的翻转波型（CH1 为 U1A（1）脚电压、CH2 为 U1B（1）脚电压）：2 空载/焊接判断电路与起弧瞬间大电流控制电路（见图 4）： U2B 与外围电路组成了空载与焊接判断电路，U2B 的（6）脚为 4V 其准信号，与（5）脚输 入的 1/10 倍的弧压信号进行比较，在（7）脚输出了一个弧压低 40V 为低电平（
3、判为焊接） 、高于 40V 为高电平（判为空载）的信号(见图 5)。 由于在电流给定电压加到了控制模块 PK-02 内的电流误差放大器 CA3140 的反相输入端，而 CA3140 的反相输入端与输出端有积分电容，在空载时，积分电容会用充电现象，所以在起弧瞬间 焊机输出电流会大于给定电流，在擦弧焊时，会产生粘钨针的现象。解决些问题的方法如下：在 焊机在空载时，U2B（7）脚输出高电位，通过 R13、R14 分压，与 Q1 饱和导通，Q1 集电板通过 D2 拉低给定，就可以避免了积分电容的充电现象。在焊接时，U2B（7）脚输出低电平，Q1 结止， 对给定无影响。(见图 6)图 4：空载/焊接判断
4、电路图 5：空载/焊接判别电路的翻转波型（CH1 为 U1A（1）脚电压、CH2 为 U2B（7）脚电压）图 6：有起弧瞬间大电流控制电路与无起弧瞬间大电流控制电路的波型3 短路 12A 控制电路（见图 7）： 当钨针短路工件时，焊机输出电压降低，U1B（7）脚输出高电平，通过 D1、R18 与 R19 分压 加到 Q2 基极，Q2 饱和导通，Q2 集电极通过与 R20、R21 分压，给 Q3 基极加了一个约 0.2V 的电压，Q3 工作方式为共集电极放大电路，发射极对地阻抗很低；同时，D1 的高电平加到了 Q4 的基极，Q4 也是共集电极放大电路，Q4 发射极为高电位，通过 R22、D5 与
5、 Q3 发射极连 接，从而在 Q3 发射极产和了一个阻抗较小的固定电压，此电压送到了 PK-06 的脚（高阻态电 流给定信号的输入端） ，从而使焊机输出电流受控于 Q3 发射极电压，为 12A。当钨针与工件分 断时，焊机输出电压升高，U1B（7）脚输出低电平，使 Q3、Q4 呈阻断状态，对电流给定元 影响。 图 7：4 防小电流短路导常丢波电路（见图 8） 焊机短路时如果电流过小（小于 40A） ，就会产生丢波现象，如丢波正负不均，会造成耦合电容充 电导致过流保护，不均匀丢波还会引起系统振荡。U3（4）脚接空载/焊接判断电路的输出端，当 输出短路时，控制信号为高电平时，U3 开始振荡， （3）
6、脚输出频率为 9.3KHz，占空比为 67%的方 波（见图 9） ，接到 PK-02 模块的反相放大管基极，使 SG3525 驱动脉冲处于间隙输出状态（见图 10） 。当输出处于燃弧状态，控制信号为低电平，U3 停振， （3）脚为低电平，对 SG3525 驱动脉冲 元影响波型 图 8：防小电流短路导常丢波电路图 9：U3（3）脚停振与振荡波型图 10：SG3525（9）脚波型：5 宽脉宽限制电路（见图 7）： 在 SG3525 被方波控制后，为了避免上次关断与此次开通方向相同并且脉宽过宽导致主变饱和， 用 Q2 进行了宽脉宽的限制，当输出短路时，Q2 基极的控制信号为高电平，通过 D3、D4
7、拉低 3525（9）脚，使输出脉宽不能太大，从而避免因间歇振荡脉冲两次的宽脉冲信号加在逆变电路的 同一桥臂，使变压器同相充电而饱和。 6 加间歇振荡器后的中点波型与电流波型： 改手焊 160 机器，去掉弧压反馈的推力，去掉最窄脉宽限制，去掉固定推力，将机器最小短 路电流调至 5A。将控制电路装入 160 机器，调节 R20 为 100R 时，输出最小短路电流为 12A。此 时中点波形为均匀间歇输出（见图 11） 。从电流波形可看也，本机电抗器能满足加间歇振荡器后波动电流小于 20%（见图 12）图 11：接间歇振荡器的中点波形与不接间歇振荡的中点波形图 12：接间歇振荡器时输出短路电流 12A
8、 波形与不接间歇振荡器时输出短路 12A 波形7 实际焊接：空载时，空载电压为 68V，用枪短路工件，短路电流为 12A，提起枪时，电流低于 60A 时，起弧较难， ，输出电流 60A 以上时可比较顺利起弧。四、实验进程：1 高阻隔离取样电路通过。 2 检测弧压高于 8V 时翻转的电路通过。 3 弧压低于 8V 时 NE555(4)脚输入高电平,使 NE555（3）脚可正常输出幅值 10 5V，频率 9.3KHz，占空比 67%的驱动波。 4 弧压低于 8V 时拉低给定的电路通过(Q2、Q3 导通)。 5 所有控制电路接入手焊 160 机器，去掉弧压反馈的推力，去掉最窄脉宽限制，调整失调电位器
9、，短路给定，输出最小电流为 26A，不能达到最小 12A。 解决方法：短路失调电位器下端电阻，调节失调电位器，使输出最小短路电流为 12A。 6 去掉 NE555 的驱动波，输出最小短路电流为 23A，表明机器没有处在恒流状态，不能恒定在 12A。 解决方法：去掉固定给定电阻，去掉热引弧，输出短路电流为 20A，增加死区，输出短路电流为 16A，接入 NE555 的驱动波，输出最小短路电流为 9A，不能恒流。检测发现机器有固定推力，去 掉固定推力后，机器不发波，加大给定，机器可以发波，表明失调调偏了，还原失调电位器下端 短路了的电阻，调节失调电位器，使输出最小短路电流为 12A，接上 NE55
10、5 的驱动波，最小短路 电流为 11A，调节为 12A。 7 空载和短路状态下测各点波形正常，加氩气试焊，短路时电流为 12A，提起枪时，不容易起弧， 旋转给定电位器，当输出为 60A 时，焊枪短路后很容易起弧，但是短路后钨针粘住工件，有时 很难提起枪。 解决方法：检测短路的瞬间产生了大电流。重新加一个在弧压为 40V 以上时拉低给定，使输出短 路最小为 5A 的电路。加上电路后测试，此电路在弧压低于 40V 时不起作用，弧压高于 40V 时， 拉低给定，使输出短路时最小电流为 5A，测输出电流波形，短路时未出现大电流，短路后提枪较 容易。 五、实验结论：此电路可用于擦弧焊机器，可控制初始短路电流为 5A，避免粘丝，短路时驱 动脉冲处于间隙振荡状态，使输出短路电流为 12A 且不丢波，系统不振荡，提枪进入焊接状 态时，加入一大电流 60A-100A，较容易起弧，起弧后可进入正常焊接状态。
