《zx5400晶闸管整流弧焊机的电路原理分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《zx5400晶闸管整流弧焊机的电路原理分析（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南机电高等专科学校毕业论文毕业论文题目：ZX5-400晶闸管整流弧焊机的电 路原理分析系 部 材料工程系 专 业 焊接工艺及自动化 班 级 焊接063 学生姓名 程亚楠 学 号 061303318 指导教师 刘新林 2009年 5月 15 日河南机电高等专科学校毕业论文评语学生姓名： 程亚楠 班级: 焊接063 学号： 061303318 题 目：ZX5-400晶闸管整流弧焊机的电路原理分析 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字)： 年 月 日毕业论文评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）负责人(签字)： 年 月 日1绪 论焊接技术被誉为
2、工业生产的“裁缝”，随着科技的发展和工业需求的增加，焊接技术在工业生产中所占据的分量越来越大，而且焊接技术的优良度直接影响着零件或者产品的质量。随着焊接技术的发展，大量新的焊接技术不断涌现出来，而这些不同的焊接技术又表现出不同的工艺特性和应用环境，所以在产品的制造过程中首先能较全面的了解各种焊接技术的特点和工艺要求，并结合各种焊接工艺的特点选择相应的焊接方法。作为一种气体导电的物理现象,电弧是在19世纪初被发现的,直到1885年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧可以看作是电弧作为热源应用的创始,而电弧真正运用于工业是在1892年发现金属极电弧后。上世纪40年代研究成功埋弧焊,而随着航天与原子能的发展
3、出现了氩弧焊。上世纪50年代出现了CO2与各种气体保护焊并研究出等离子弧焊,到70 - 80年代,弧焊电源的发展更是出现飞跃:多种型式的弧焊整流器相继出现和完善,研制成功多种型式的脉冲弧焊电源,为进一步提高焊接质量和适应全位置焊接自动化提供了性能优良的弧焊电源。此外,还先后研制成功高效节能,性能好,晶闸管式、晶体管式、场效应管式和IGBT弧焊逆变器。随着新型弧焊技术的发展,弧焊电源也有了长足的进步。弧焊变压器,它把网路电压的交流电变成适宜于弧焊的低压交流电,由主变压器及所需的调节部分和指示装置等组成. 它具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点,但其电流波形为正弦波,输出为交流下降外特性,
4、电弧稳定性较差,功率因数低,但磁偏吹现象很少产生,空载损耗小,一般应用于手弧焊埋、弧焊和钨极氩弧焊等方法。矩形波交流弧焊电源,它采用半导体控制技术来获得矩形波交流电流,其电弧稳定性好,可调参数多,功率因数高。它除了用于交流钨极氩弧焊( TIG)外,还可用于埋弧焊,甚至可代替直流弧焊电源用于碱性焊条手弧焊.直流弧焊发电机,一般由特种直流发电机和获得所需外特性的调节装置等组成. 它的缺点是空载损耗较大、磁偏吹现象较明显、效率低、噪声大、造价高、维修难;优点是过载能力强、输出脉动小,可用于各种弧焊方法的电源,也可用柴油机驱动用于没有电源的野外施工。弧焊整流器,它是把交流电经降压整流后获得直流电的,外
5、特性可以是平的或下降的,它由主变压器、半导体整流元件以及获得所需外特性的调节装置等组成. 与直流弧焊发电机比较,它具有制造方便、价格低、空载损耗小、噪声小等优点,而且大多数可以远距离调节,能自动补偿电网电压波动对输出电压、电流的影响,但有磁偏吹现象. 它可作为各种弧焊方法的电源。弧焊逆变器,它把单相(或三相)交流电经整流后,由逆变器转变为几百至几万赫兹的中频交流电,经降压后输出交流或直流电. 整个过程由电子电路控制,使电源具有符合需要的外特性和动特性. 它具有高效节电、质量轻、体积小、功率因数高、控制性能好、动态响应快易于实现焊接过程的实时控制、焊接性能好等独特的优点,可用于各种弧焊方法,是一
6、种最有发展前途的普及型弧焊电源。脉冲弧焊电源,焊接电流以低频调制脉冲方式馈送,一般是由普通的弧焊电源与脉冲发生电路组成,也有其他结构形式. 它具有效率高,输入线能量较小,可在较宽范围内控制线能量等优点。这种弧焊电源用于对热输入量比较敏感的高合金材料薄板和全位置焊接,具有独特的优点。传统的弧焊电源,如占焊机总产量90%的手弧焊机生产中,是以技术落后的矩形动铁式和大量耗材的动圈式交流弧焊机为主。在我国直流弧焊电源中,在国家三令五申下,虽已逐步减少了电力拖动的旋转式直流弧焊发电机的生产,但未能完全禁绝。对整流式弧焊电源的推广,也是较为困难,由于老式的硅整流弧焊电源的性能难以与旋转式直流弧焊电源相匹敌
7、,而国家重点推广的晶闸管整流电源ZX5 -250、ZX5 - 400初期性能并不稳定,使用户无所适从,这一局面直到90年代中期才得到改变。数字化弧焊技术是一种新兴的技术,数字化弧焊电源是指焊机主要的控制电路由数字控制技术替代传统的模拟控制技术,且在控制电路中的控制信号也由模拟信号过渡到0 /1编码的数字信号。数字系统与模拟系统相比有着明显的优势,数字系统具有系统灵活性好、控制精度高、稳定性与产品一致性好、接口兼容性好以及系统功能升级方便等特点。1994年,国外Fronius公司的Lahnsteiner.Robert指出,现代GMAW焊接电源应满足多方面的不同需求,如:适合于短路过渡焊接、脉冲焊
8、接、射流过渡焊接和高熔敷率焊接等焊接工艺,合理的焊接电源外特性可以通过原边工作于开关状态的逆变电源实现;大量的焊接规范参数的设计必须实现Synergic控制(一元化控制)以使焊接电源便于操作;为满足新的质量控制要求,焊接电源必须实时记录焊接规范参数、识别偏差量 。基于上述思想,伴随着新型的功能强大的数字信息处理器DSP的出现, Fronius公司推出了全数字化焊接电源,随后Panosonic等公司也推出了各自的数字化焊接电源产品,并相继进入中国市场。数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成,具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。如Fronius公司的Transp l
9、us synergic 2700 /4000 /5000系列产品在一台焊机上实现了M IG/MAG、TIG和手工电弧焊等多种焊接方法,可存储近80个焊接程序,实时显示焊接规范参数,通过单旋钮给定焊接规范参数和电流波形参数,可以实现熔滴过渡和弧长变化的精确控制,同时,此类焊接电源还可以通过网络进行工艺管理和控制软件升级 。弧焊电源从诞生到目前已经历了一百多年的历史,它总是随着科技的进步而发展。其一,数字化弧焊电源。从硬件电路角度看,数字化电源借助DSP技术实现了P ID控制器和PWM信号发生电路的数字化。随着实现了模拟电路和数字电路有机结合的混模电路的出现,预计不久的将来分立式的模拟电路将逐步为
10、高度集成的数字化混模电路所取代。而焊接电源和功率模块的设计制造也可根据需要以数字化的方式完成。焊接电源的能量控制由电流、电压、时间的协同方式来完成,具体表现为输出波形的数字化。其二,绿色弧焊电源。早在2000年就有人提出绿色焊机的概念,绿色焊接是在全球资源与能源日渐紧缺,人民的环保意识逐渐增强的情况下提出的。节能环保的绿色焊机必是未来焊机弧焊电源的研制发展方向。弧焊电源的飞速发展，不仅表现在弧焊电源种类的大量增加，还表现在广泛应用电子技术、控制技术、电子计算机技术等方面的理论知识和最新成就，来不断提高弧焊电源的质量，改善其电气性能。例如，采用单旋钮调节，即用一个旋钮就可以对电弧电压、焊接电流和
11、短路电流上升速度等同时进行调节并获得最佳配合；通过电子控制电路获得多种形状的外特性，以适应各种弧焊工艺的需要；提供多种电压、电流波形，以满足某些弧焊工艺的特殊需要；采用电压和温度补偿控制；设置电流递增和电流衰减环节，以防止引弧冲击和提高填满弧坑的质量；采用计算机控制，具有记忆、预置焊接参数和在焊接过程中自动变换焊接参数等功能，使弧焊电源智能化。2 焊条电弧焊工艺方法分析焊条电弧焊与其他的熔焊方法相比，具有以下特点；焊条电弧焊之所以成为应用最广泛的焊接方法，主要是因为他的灵活性。焊于焊条电弧焊设备简单，移动方便，电缆长，焊把轻，因而广泛应用与平焊、立焊、仰焊、横焊等各种空间位置和对接、搭接、角接
12、、T形接头等各种接头形式的焊接。2待焊接头装配要求低由于焊接过程有焊工手工控制，可以适时调整电弧位置和运条姿势。修正焊接参数，以保证跟踪接缝和均匀熔透。因此，对接头的装配精度要求相对较低。焊条电弧焊广泛应用与低碳钢、低合金结构钢的焊接，选配相应的焊条，焊条电弧焊也常用于不锈钢、耐热钢、低温钢等合金结构钢的焊接，还可以用于铸铁，铜合金、镍合金等材料的焊接，以及耐磨损、耐腐蚀等特殊使用要求的构建进行表面层对焊。焊条电弧焊与其他电弧焊相比，由于其使用方法的焊接电流小，每焊完一根焊条后必须更换焊条，以及因清渣而停止焊接等，故这种焊接方法的熔敷速度比较慢。焊接生产率低，劳动强度大。虽然焊接接头的力学性能
13、可以通过母材力学性能相当的焊条来保证。但焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技能及现场发挥，甚至焊工的精神状态也会影响焊缝质量。6焊条电弧焊的设备构成焊条电弧焊的设备和使用工具包括：焊接电源、焊把、面罩和护目镜、焊条保温桶、焊缝接头尺寸见检测器、敲渣捶、钢丝刷、气动打渣工具及高速角向砂轮机。2.2 焊条电弧焊的电源焊接电源是焊条电弧焊的主要设备。电源外特性、动特性及焊接参数调节特性的优劣，直接影响电弧和焊接过程的稳定性，所以焊条电弧焊电源应满足下列要求：2 对弧焊电源外特性形状的要求焊条电弧焊电极尺寸较大，电流密度低。在电弧稳定燃烧条件下，其负载特性处于U形曲线的水平段，故首先要求电源外特性曲
14、线与电弧静特性曲线的水平段相交，即要求焊条电弧焊的电源应具有下降的外特性。再从焊接参数稳定性考虑，要求电源外特性形状陡降一些为好，因为对于相同的弧长变化，陡降外特性焊接过程中，弧长的变性电源所引起的电流变化比缓降外特性电源所引起的电流变化小得多。焊条电弧化是经常发生的。为了保证焊接参数稳定，从而获得均匀一致的焊缝，显然要求电源具有陡降的外特性。外特性形状对电流稳定性的影响 焊条电弧焊电源理想的外特性1-陡降外特性曲线 2-缓降外特性曲线图1陡降外特性能克服由于弧长波动所引起的电流变化，但其短路电流过小，不利于引弧。最理想的焊条电弧焊电源的外特性是具有垂降带外拖的外特性。在正常电弧电压范围内，弧长变化时焊接电流保持不变。当电弧电压低于拐点电压值时，外特性曲线向外倾斜，焊接电流变大，增大了熔滴过渡的推力。由于短路电流也相应增大，有利于引燃电弧。2、对电源空载电压的要求电源空载电压的确定应保证引弧容易和电弧功率稳定。电源的空载电压越高，引弧越容易，电弧燃烧的稳定性越好，电弧功率越稳定。但空载电压越高，安
