氬弧焊機工作原理_百度文庫

1、氬弧焊機工作原理一、 什么是氬弧焊氬弧焊即鎢極惰性氣體保護弧焊,指用工業(yè)鎢或活性鎢作不熔化電極,惰性氣體(氬 氣作保護的焊接方法,簡稱 TIG 。二、 氬弧焊的起弧方式氬弧焊的起弧采用高壓擊穿的起弧方式,先在電極針(鎢針與工件間加以高頻高壓,擊 穿氬氣,使之導電,然后供給持續(xù)的電流,保證電弧穩(wěn)定。三、氬弧焊的一般要求(一對氣體的控制要求:要求氣體先來后走,氬氣是較易被擊穿的惰性氣體,先在 工件與電極針間充滿氬氣,有利于起弧;焊接完成后,保持送氣,有助于防止 工件迅速冷卻防止氧化,保證了良好的焊接效果。(二電流的手開關控制要求:要求按下手開關時,電流較氣延遲,手開關斷開(焊 接結束后 ,根據(jù)要求

2、延時供氣電流先斷。(三高壓的產(chǎn)生與控制要求:氬弧焊機采用高壓起弧的方式, 則要求起弧時有高壓, 起弧后高壓消失。(四干擾的防護要求:氬弧焊的起弧高壓中伴有高頻,其對整機電路產(chǎn)生嚴重的干 擾,要求電路有很好的防干擾能力。四、氬弧焊機與手弧焊機的工作電路的差別氬焊機與手弧焊機在主回路、輔助電源、驅動電路、保護電路等方面都是相似的。但 它在后者的基礎上增加了幾項控制:1、手開關控制; 2、高頻高壓控制; 3、增壓起弧控 制。 另外在輸出回路上, 氬弧焊機采用負極輸出方式, 輸出負極接電極針, 而正極接工件。五、氬弧焊機的工作原理氬弧焊機在主回路、輔助電源、驅動電路、保護電路等方面的工作原理是與手弧焊

3、機 是相同的。在此不再多敘述,而著重介紹氬弧焊機所特有的控制功能及起弧電路功能。 (一 手開關控制 手開關原理圖如圖 8.1圖 8.1氬弧焊機要求氬氣先來后走,而電流則后來先走(相對氣而言 ,這此都是通過手 開關控制實現(xiàn)的。由圖知:當焊機主開關合上后,輔助電源工作,給控制電路提供了 24V 的直流電。 手開關未合上時, 24V 直流電通過電阻 R 5使 Q2導通, CW3525芯片的 8腳經(jīng)過 T 形濾 波器(L 5、 C 5組成, 抗干擾用對地短路,此時, CW3525處于封波狀態(tài),電路無輸出; 手開關合上時, 24V 直流電通過電阻 R 4、 R 8使 Q1導通, Q2基極被拉低而關斷,

4、24V 直 流電通過電阻 R 6、 R7使 Q3導通繼電器 J3A 吸合, 使控制氣體供給的電磁閥工作, 給焊接 供氣。而 8腳電位由于緩起動電阻,電容的作用緩慢增長,經(jīng)過一定時間, CW3525開始工作,電路開始輸出功率。這樣,電流就較氣延時供給延時時間由緩起動動阻、 容值決定 。電磁閥為氣體供給控制器件,當繼電器 J3A 合上,電磁閥中的電感線圈獲得電流, 產(chǎn)生磁能,把鐵塊吸離氣管管口,氣體通過電磁閥供給焊接。手開關控制電路中,電感線圈 L 1L4及 C 1、 C 2起到防止干擾而使手開關誤導通的作用。 1、手開關合上時,由于 Q3導通繼電器 J3A 吸合,電磁閥打開供氣。輔助電源向電 容

5、 C 17充電。而由于熱敏電阻 RT4、 RT5的限流,使得手開關不到于因電流過大而 損壞;2、焊接結束,手開關斷開后, Q2導通, CW3525 的 8腳電位被拉低,電路停止輸 出,而 C 17上仍充有電能,它通過 R6、 R7放電供給 Q3導通,保持電磁閥導通延時供氣。 實現(xiàn)了焊接對電流、氣體的控制要求。(二 高頻、高壓電流的產(chǎn)生與控制(1 產(chǎn)生:氬弧焊機的起弧需要高壓,為了能在手弧焊機的基礎上產(chǎn)生高壓并送 到輸出回路,采用了如圖 8.2的電路。 圖 8.2(2 工作原理:1 升壓變壓器;圖中變壓器為 24:70,將 307電壓升高約 3倍。2 采用 4倍壓整流電路;如圖(C 11C14、

6、 D 11D14來產(chǎn)生高壓:當升壓變 壓器(T1初級流過一正脈沖電流時(電壓值為U ,N2產(chǎn)生一上正下負(正向的 感應電動勢,并給電容C 14充電,使電容C 14的端電壓也為U, (方向如圖 ;且由于線 圈續(xù)流和D 14的作用,在主變中無電流流過時,C 14也不能放電;升壓變壓器流過一 等值的負脈沖電流時,在N2上產(chǎn)生一上負下正的感應電動勢(值為U ,給C 11充電, 使得C 11上的壓降VC11=VC14+U感應 =2V,方向如圖;升壓變壓器T1再流過一正脈沖電流時, N 2上又產(chǎn)生上正下負的感應電動勢, 這時, 電容C13充電, 端電壓V C13 =V C11 +U感應-VC14=2V,方

7、向如圖;升壓變壓器的電流方向再次改變,使得N 2上的感應電動 勢方向為上負下正, 這時, 電容C12得到電能, 且V C12=VC13+VC14-V C11=2V, 方向如圖, 這樣,在A、B間便形成了 4U的壓降。(3 高頻振蕩發(fā)生器:(由 L 3(N 3 、 C 5、放電嘴組成A、B兩點的壓降達到 4V(V為逆變器輸出電壓,約 1KV ,給電容C 15充電; 放電嘴因高壓擊穿放電,此時,相當于短路L 3、C 15;L 3、C 15由于輸出能量的不斷補充, 使得每隔一定時間, L 3、 C 15便產(chǎn)生高頻振蕩電流, 并通過T 4次級輸出到輸出。 由于 T 4上要通過高頻高壓的電流, 其技術參

8、數(shù)要求嚴 格,它的質量是起弧難易,焊接效果的決定性因素。(三 控制輸出回路中有高頻高壓電流后,保證了起弧,可如果防護不當,高頻高壓電流 便會反向擊穿二次整流中的整流管,甚至損壞主變 T 1初級線圈所聯(lián)接的電路, 而且,高頻高壓只是在起弧時使用,起弧后,便不再需要,所以,需適時斷開 高頻高壓發(fā)生器,其控制電路如圖 8.3所示 圖 8.3防干擾控制:在輸出端的正負極間接有壓敏電阻與電容, 其對于高頻高壓電流來說 明相當于短路同時,正負端都接有抗高頻的電感線圈,這樣,就控制了高頻高壓電流 反竄到二次整流的電路中, 只在輸出端形成回路。 同時, 接在正極與機殼間的電阻 (壓 敏和電容也能有效地防止高頻

9、電流及其它干擾。高頻高壓電流的產(chǎn)生與關斷控制:高頻高壓電流的產(chǎn)生與關斷都由繼電器J控制, 手開關全上時,把S 2合上,這時,電路工作,輸出約 56伏的直流電壓,它使繼電器 動作,吸合J A ,使高頻高壓電路工作,產(chǎn)生高頻高壓電流輸出,引起電弧,電弧一引 起,輸出回路便出現(xiàn)大電流,流經(jīng)電抗器(電感線圈 ;由于電感的續(xù)流作用,能使 電抗器正端(圖中A點電壓降到很低的電位(甚至為負值 ,這時,繼電器被可靠地 斷開,高頻高壓發(fā)生器停止工作,完成了對高頻高壓電流的控制。(四 增壓起弧控制為了保護輕易起弧,提供焊接質量,氬弧焊機還在輸出端增設了一個增壓起弧 的裝置,其利用高頻高壓發(fā)生器的變壓器的另一組次邊

10、作為增壓變壓器,使得高頻高 壓發(fā)生器工作時,也同時抬高了輸出端的電壓,保證起弧,起弧后,增壓裝置也隨著 高頻高壓電流發(fā)生器一起被斷開。其原理圖如圖 8.2氬弧焊機的保護電路工作原理由于焊機、切割機的工作環(huán)境十分惡劣,環(huán)境對機器安全、人身安全存在著種 種隱患。為了保證機器、人身安全,便需要各種保護電路。并要求保護電路的控制 靈敏、及時、安全、可靠。一、 保護電路工作原理1、過壓保護:過壓保護是為了避免因人為誤接高電壓電源等原因造成的電壓過高 而損壞機器而設置的,它和預防開機浪涌電流電路結合在一起,其原理路如圖 8.1圖 8.1 過壓保護電路當因誤接高壓 (把 220V AC 輸入接到 380V

11、AC 電源 或因其他原因高壓加入時, 高壓電流頓時把壓敏電阻 RT4擊穿(壓敏電阻耐壓值是根據(jù)電路耐壓要求而設定 的 , 形成回路。 高壓電流在 RT1和 RT4間流過, 較大的電流急劇地把消磁電阻 (溫 敏器件的溫度抬高,而使消磁電阻的阻值隨之迅速上升(其阻溫特性見圖 4.2 , 相當于把電路斷開,阻值無窮大。而且當電壓達到一定值(設定值時, D1、 R1、 U1A 、 D4和 RT2形成回路, 高壓把壓敏電阻 RT2和 D4擊穿形成電流, 電流使 UA 發(fā)光,使得 UB 受光動作,把場管 Q4的柵極電位拉低, Q4截止,這樣, J1B 就不 能吸合,高壓電流就只能通過耐高壓的 RT1、 R

12、T4回路及 D1、 R1、 U1A 、 D4和 RT2組成的回路, 而不會損壞后面的電路, 從而保護了電路。 而此保護是可恢復的, 降低了成本。等電壓正常后消磁電阻溫度降下,便又可正常工作。避免了因過壓而 損壞的維修,提高了工作效率。如果輸入電壓正常,電壓經(jīng) RT1、 RT3、整流濾波,輸入輔助電源,使輔助電 源工作, 輸出 24V 穩(wěn)壓直流電, 24V 直流電使場管 Q4導通, 從而使 J1A 運作, J1B 吸合,短路 RT1、 RT3,電源電壓直接輸入整流橋,電路正常工作。2、 過流保護:過流保護是為了避免因元件損壞、干擾、異常等原因引起電流過大 第 29頁 共 47頁對逆變器造成損壞而

13、設置的。 它通過電流互感器時時對主回路中的電流進行采樣，一但電流超過允許值，控 制電路中保護電路動作，停止主回路的工作，其原理如圖 8.2 圖 8.2 過流保護電路原理圖 電路采用 1：300 的電流互感器對主回路進行采樣（電流互感器是一種電流采 樣器件，相當于變壓器） ，由 I1/I2=n2/n1 可知，當主回路中流過 300A 的電流時， 保護電路能采樣到 1A 的電流信號， 該信號對控制電路中的電容充電， 并形成壓降， 一但這壓降大于保護控制電路中給定的基準電壓，便使保護控制電路動作，進行封 波，使整個電路停止工作。 （保護控制詳見第六章第三節(jié)） 3、過熱保護：過熱保護電路的作用是避免機器因散熱不良，環(huán)境溫度過高或元器 件工作