ZX7焊机原理及说明书.docx

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1、产品功能设置起弧电流和推力电流调节功能 过热、过流、欠压保护功能 抗电网电压波动范围（20%）输出电流自动补偿功能（输出电缆长度可达100米）适用范围 焊接方式:直流手工焊、简易氩弧焊、碳弧气刨（ZX7-630）焊条直径：p2-5皿焊条种类：碱性、低氢、纤维素、不锈钢、酸性焊条 焊接材料：碳钢、合金钢、不锈钢等技术参数 型 号 ZX7-400S/ST ZX7-500S/ST ZX7-630 额定输入电压三相 380V20% 50HZ 空载电 压60-75V电流调节范围40-400A/ 40-500A/ 50-630A额定负载持续率60%，效率忙85%, 防护等级IP23 ,重量37Kg , 3

2、8Kg , 43Kg外型尺寸（长x宽x 高）490x285x460 570x315x490 570x315x490,产品特点 熊谷ZX7系列焊机是熊谷公司 精心设计的通用型弧焊电源，特别在小电流时起弧、维弧、稳弧上，具有很好的焊接稳定性。 其主要设置如下：IGBT逆变焊机，逆变频率20kHz,动态性能好具有电流预设功能， 电流调节精度极高 焊接电流预设连续可调，起弧电流和推力电流从零到最大连续可调 具 有电弧软硬选择功能和长、短焊把线选择功能 电弧力强弱可根据输出电缆长度进行长、短 转换采用负反馈控制技术，在焊接的恒流阶段，电流恒定不变抗电网电压波动能力强具有完善的保护电路和故障显示功能，保障

3、焊机的安全和快速查找故障原因可作为简 易直流氩弧焊电源使用，一机多能引弧容易，电弧稳定，飞溅小，焊缝成型好 体积小， 重量轻，高负载持续率，高效节能7.5KW三相电动机，电流15A，距离150米，要用多少平方得铜芯电缆？每千瓦*百米需 0.8平方，7.5KW，距离150米，要用7.5*1.5*0.8=8平方铜芯电缆电焊机一次侧的电流取决于什么？除了空载时的变损外，取决于焊接电流。普通碳素钢焊 接用电焊条就有：2、2.5、3.2、4、5、6毫米等几种，使用最多的普通的是2.5、3.2、4 毫米3种，它们的焊接电流分别为5080A、100130A、160200A。逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是

4、一种新型的焊接电源。这种电源一般是将 三相工频（50Hz ）交流网路电压，先经输入整流器整流和滤波，变成直流，再通 过大功率开关电子元件（品闸管SCR、品体管GTR、场效应管MOSFET或IGBT） 的交替开关作用，逆变成几kHz几十kHz的中频交流电压，同时经变压器降至 适合于焊接的几十V电压，后再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电 流。一、逆变器及逆变式弧焊电源将直流电转换成交流电的装置称逆变器。其变换顺序可简单地表示为：工频交流（经整流滤波）一直流（经逆变） 一中频交流（降压、整流、滤波）一直流。如果用符号表示，即为：ACDCACDC一般都采用上述这种体制。这是因为如果直接用逆变

5、降压后的交流电进 行焊接，由于其频率高，则感抗大，在焊接回路中有功功率就会大大降低。 因此，还需再次进行整流。二、逆变电源的特点弧焊逆变器的基本特点是工作频率高，由此而带来很多优点。这是因为 变压器，无论是原绕组还是副绕组，其电势E与电流的频率f、磁通密度B、 铁芯截面积S及绕组的匝数W有如下关系：E=4.44fBSW而绕组的端电压U近似地等于E,即：UE=4.44fBSW当U、B确定后，若提高f,则S减小，W减少，因此，变压器的重量和 体积就可以大大减小。这样，就能使整机的重量和体积显著减小。不仅如此， 还因为频率的提高及其他因素而带来了许多优点，与传统弧焊电源比较，其 主要特点如下：1.

6、体积小、重量轻，节省材料，携带、移动方便。2. 高效节能，效率可达到80%90%，比传统焊机节电1/3以上。3. 动特性好，引弧容易，电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅小。4. 适合于与机器人结合，组成自动焊接生产系统。5. 可一机多用，完成多种焊接和切割过程。逆变电源现在所用的开关元件有SCR（品闸管）、GTR（晶体管）、MOSFET（场 效应管）及IGBT（兼有GTR和MOSFET优点的一种电子元件）。IGBT有取代其他 几种开关元件之势，IGBT逆变焊机是当今世界焊机技术的重大进步，发展的 新潮流。焊接机头是将焊接能源设备输出的能量转换成焊接热，并不断送进焊接 材料，同时机头自身向前移动，实现

7、焊接。手工电弧焊用的电焊钳，随 电焊 条的熔化，须不断手动向下送进电焊条，并向前移动形成焊缝。自动焊机有 自动送进焊丝机构，并有机头行走机构使机头向前移动。常用的有小车式和 悬挂式机头两种。电阻点焊和凸焊的焊接机头是电极及其加压机构，用以对 工件施加压力和通电。缝焊另有传动机构，以带动工件移动。对焊时需要有 静、动夹具和夹具夹紧机构，以及移动夹具和顶锻机构。三、逆变电源的发展方向逆变电源总的发展趋向是向着大容量、轻量化、高效率、模块化、智能 化发展并以提高可靠性、性能及拓宽用途为核心，愈来愈广泛应用于各种弧 焊方法、电阻焊、切割等工艺中。高效和高功率密度（小型化）是国际弧焊 逆变器追求的主要目

8、标自之一。高频化和降低主要器件的功耗是实 现这一目 标的主要技术途径。当前，在日、欧等国和地区，20KHz左右的弧焊逆变器 技术已经成 熟，产品的质量较高且产品已系列化。逆变电焊机电源的谐波抑制分析1.1谐波产生原因自第一台300A品闸管弧焊逆变电源以来，弧焊逆变电源有了很大发展， 经历了品闸管逆变，大功率晶体管逆变,场效应逆变以及IGBT逆变，其容量和 性能大大提高，目前弧焊逆变电源已成为工业发达国家焊接设备的主流产品 1。弧焊逆变电源作为一种典型的电力电子装置，虽然具有体积小、质量轻、 控制性能好等优点，但其电路中存在整流和逆变等环节，导致电流波形畸变， 产生大量的高次谐波。高次电压和电流

9、谐波之间存在严重相移，导致焊机的功 率因数很低。谐波产生的原因主要有以下两方面因素：（1）逆变电源内部干扰源逆变电源是一个强电和弱电组合的系统。在焊接 过程中，焊接电流可达到几百甚至上千安培。因电流会产生较大的电磁场，特 别在逆变主电路采用高逆变频率的焊接 电源系统中,整流管整流,高频变压器 漏磁，控制系统振荡，高频引弧，功率管开关等均会产生较强的谐波干扰。其次，钨极氩弧焊机如果采用高频引弧时，由于焊机利用频率达几十万赫 兹,电压高达数千伏的高频高压击穿空气间隙形成电弧，因此高频引弧也是一个很强的谐波干扰源。对于计算机控制的智能化弧焊逆变电源来说，由于采用 的计算机控制系统运行速度越来越高,因

10、此控制板本身也成了一个谐波干扰 源，对控制板的布线也提出了较高的要求。(2)逆变电源外部干扰源电网上的污染对电源系统来说是较为严重的干 扰，由于加到电网上的负载千变万化，这些负载或多或少对电网产生谐波干扰， 如大功率设备的使用使电网电压波形产生畸变，偶然因素造成瞬时停电，高频 设备的开启造成电网电压波形具有高频脉冲、尖峰脉冲成分。另外在焊接车间内，由于不同焊接电源在使用时接地线可能相互连接，因 此如不采取相应的措施，高频成分的谐波信号很容易窜入控制系统，使电源不 能正常工作，甚至损坏。1.2谐波的特点及危害弧焊逆变电源以其高效率电能转换著称，随着功率控制器件向实用化和 大容量化方向发展，弧焊逆

11、变电源也将跨入高频化、大容量的时代。弧焊逆变 电源对电网来说，本质上是一个大的整流电源，由于电力电子器件在换流过程 中产生前后沿很陡的脉冲，从而引发了严重的谐波干扰。逆变电源的输入电流 是一种尖角波，使电网中含有大量高次谐波。高次电压和电流谐波之间存在严 重相移，导致焊机的功率因数很低。低频畸变问题是当前电力电子设备的一个 共性问题，目前在通信行业、家电行业都已引起相当的重视。另外，目前逆变 焊机多采用硬开关方式，在功率元件的开关过程中不可避免地对空间产生谐 波干扰。这些干扰经近场和远场耦合形成传导干扰，严重污染周围电磁环境和 电源环境，这不仅会使逆变电路自身的可靠性降低，而且会使电网及临近设

12、备 运行质量受到严重影响。2弧焊逆变电源常用的谐波抑制措施2.1无源滤波器(Passive Filter,简称PF)传统的谐波抑制和无功功率补偿的方法是电力无源滤波技术，又称间接 滤除法，即使用电力电容器等无源器件构成无源滤波器，与需要补偿的非线性 负载并联，为谐波提供一个低阻通路，同时提供负载所需的无功功率。具体而 言是将畸变的50Hz正弦波分解成基波及相关的各次主谐波成分，然后采用串 联的谐振原理，将由L,C(或者还有R)组成的各次滤波支路调谐(或偏调谐)到 各主要谐波频率形成低阻通道而将其滤除2-3。它是在已产生谐波的情况下， 被动地防御，减轻谐波对电气设备的危害。无源滤波方案成本低，技

13、术成熟，但是也存在以下不足:(1)滤波效果受系 统阻抗的影响;(2)由于其谐振频率固定，对于频率偏移的情况效果不好;(3) 与系统阻抗可能发生串联或并联谐振，造成过负荷。在中小功率场合，正逐步被有源滤波器所替代。2.2有源滤波器(ActiveFi1ter,简称AF)早在20世纪70年代初，就有学 者提出有源功率滤波器的基本原理，但由于当时缺乏大功率开关元件和相应 的控制技术，只能用线性放大器等方法产生补偿电流，存在着效率低、成本高、 难以大容量化等致命弱点而未能实用化。随着电力半导体开关元件性能的提 高，以及相应的PWM技术的发展，使得研制大容量低损耗的谐波电流发生器成 为可能，从而使有源滤波

14、技术走向实用化，当系统中出现谐波发生源时，用某 种方法产生一个和谐波电流大小相等、相位相反的补偿电流，且和成为谐波发 生源的电路并联连接来抵消谐波发生源的谐波，使直流侧的电流仅为基波分 量,不含有谐波成分。当谐波发生源产生的谐波不能被预计出是何种高次谐波电流，且随时发生变化时，则必须从负载电流il中检测出谐波电流ih信号， 经检测后的谐波电流ih信号，经过调制器进行调制，并按制定的方法转换为 开关方式控制电流逆变器工作方式，使电流逆变器产生补偿电流ifm并注入 到电路中，以便抵消谐波电流ih逆变主电路一般采用DC/AC全桥式逆变器电 路,其中的开关元件可用GTO、GTR、SIT或IGBT等大功

15、率可控型电力半导体 元件，借助开关元件的通断，控制输出电流波形，产生所需的补偿电流。电力有源滤波器作为抑制电网谐波和补偿无功功率,改善电网供电质量 最有希望的一种电力装置，与无源电力滤波器相比，具有以下优点5:(1)实 现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿， 对补偿对象的变化有极快的响应；(2)可同时对谐波和无功功率进行补偿，且 补偿无功功率的大小可做到连续调节;(3)补偿无功功率时不需储能元件，补 偿谐波时所需储能元件容量也不大;(4)即使补偿对象电流过大，电力有源滤 波器也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用;(5)受电网阻抗的影响不大，不 容易和电网阻抗发生谐

16、振;(6)能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受频率 变化的影响;(7)既可对一个谐波和无功功率单独补偿，也可对多个谐波和无 功功率集中补偿。3软开关技术随着电力电子技术向着高频率、高功率密度方向发展，硬开关工作方式的 开关损耗及谐波干扰问题日益突出。从提高变换效率、器件利用率，增强电磁 兼容性以及装置可靠性着眼，软开关技术对任何开关功率变换器都是有益的。 在某些特殊情况(如有功率密度要求或散热条件限制场合)下尤为必要。在无 源与有源两大类软开关技术中，不使用额外开关元件、检测手段和控制策略的 无源方式有着附加成本低，可靠性、变换效率及性能价格比高等诸多优势，在 工业界单端变换器制造领域基本确立

17、了主流地位。对拓扑结构而言，串电感和 并电容的方法是唯一的无源软开关手段，由此演变而来的所谓无源软开关技 术,实际上就是无损耗吸收技术。就桥式逆变电路而言，从早期的耗能式吸收 到后来提出的部分馈能式、无损耗方案，都存在负载依赖性强，工作频率范围 窄，附加应力高，网络过于复杂等问题，实用性较差。同时在开关功率器件模块 化潮流下，可供放置吸收元件的空间越来越小，适于逆变模块的无损耗吸收技 术也很少见诸文献。总的来看，适用于逆变模块化的无源吸收技术因其特殊结 构和难度而仍处在进一步研究和发展中6-7。4结论弧焊逆变电源中存在大量谐波，危害严重。为了抑制谐波，提高功率因数， 必须采取相应的抑制措施。传

18、统的PF方式存在明显不足，限制了它的应用， 而AF方式能弥补PF的不足，有效抑制弧焊逆变电源的谐波，得到了越来越广 泛的应用。软开关技术在一定程度上，也可以实现良好的滤波效果。ZX7系列IGBT逆变式手弧、手弧/氩弧两用焊机使用说明书一、概述ZX7系列IGBT逆变弧焊机，是我厂最新开发的一代节能焊接设备，它采用 国际最新功率器件IGBT做功率开关，利用逆变技术和微电子技术进行调节和控 制，使整机性能更优良。该系列焊机有手工焊条电弧焊机（S）及手工焊条电弧焊后天手工氩弧焊两 用机（ST）两大系列、电流规格分160A、250A、315A、400A、500A等五种，可 广泛用于汽车制造、造船、化工、

19、石油、建筑、煤矿等行业，可使用直径2.58mm 各种焊条进行全方位焊接。二、性能特点1、主电路采用AC/DC-DC/AC-AC/DC变换和脉宽调制，可获得效率、低空载 损耗和高功率因数。2、主电路采用IGBT做功率开关、工作于20KHZ的频率，使整机体积小、重 量轻、输出动态响应好，同时无噪声、飞溅小、大大改善了操作环境。3、该机设有引弧、推力和氩弧焊收弧电路，使起弧容易，焊条不易粘住， 电弧燃烧稳定、熔池平静、焊缝成型好。4、利用电弧电压、电流反馈、控制功率开关占空比，可获得电源外特性， 特性调节灵活。5、具有过流、过热、欠压、缺相和不平衡保护功能。6、该机可实现近控和遥控两种电流调节，以适

20、应不同的工作环境。7、ST焊机除能进行手弧焊外，还可进行手工氩弧焊操作。三、主要技术参数（见下表）焊机型号ZX7-IGBT160250315400500电源电压（V）单相220V三相380V输入容量（KVA）610132028空载电压（V）70效率（）80功率因数（COS）92额定工作电压（V）26.43032.63640额定工作电流（A）160250315400500额定负载持续率（%）60%输出电流调节范围（A）20-16030-25040-32050-41070-510冷却方式强迫风冷重量kg1628324042外型尺寸（mm）360X160X205530X270X400四、原理图（见附

21、图）五、使用方法1、该焊机为便携式，可随施焊人员移动使用，但要放置在干燥通风处，避 免水或其它导电液体流入。2、使用前，根据工作现场需要将近控/遥控转换开关打到需要的位置上，将 输入电缆接入三相380V （或单相220V）电源上，合上电源，根据需要调定给定 电流。3、当使用偏低焊接规范时，用户可根据焊接规范，适当调节推力电流和引 弧电流，使焊条不易粘住。一般正常规范焊接时焊条不易粘住，可不加推力电流 和引弧电流。注意推力电流过大，会使电弧飞溅明显增加，使表观质量下降。4、对于ST两用机型，手弧焊操作时应按以下步骤：出将手弧/氩弧开关，打到氩弧侧。b. 连接氩气接口，进气口接气瓶；出气口接焊枪上

22、的进气管，打开气瓶。c. 连接氩弧焊控制插座。d. 将推力调节调到最小，根据焊接需要调节给定和引弧电流。e. 合上电源，电源指示灯亮，即可用焊枪上的开关控制电流及气阀的通断， 注意起弧时采用接触划擦方式，只须轻轻划动即可。5、为了取得良好焊接效果，采用碱性焊条时，焊钳接“ + ”插座，工件接“-” 插座；采用酸性焊条或使用氩弧焊时，焊钳或焊枪接-”插座，工件接“ + ”插 座。六、注意事项1、该机为非防爆设备，应使用在无足以引起爆炸的场所。2、为确保安全，焊机外壳应良好接地。3、焊机与电缆接头处必须打紧，否则接触不良易烧坏邻近器件。4、机上电源开关仅作过流保护使用，开关本机应使用外接刀闸开关。

23、5、焊机在运输和搬运时，应尽量避免强烈的震动和摔碰。七、故障排除（见下表）故障现象原因分析排 除风机不转或转速低1、电源没加上检查电源和风机2、缺相3、风机有故障或有异物阻挡不工作绿灯不亮红灯不亮1、控制板损坏换插件板2、IGBT驱动损坏检查驱动线3、坏一只IGBT或烧整流二极管引起不平衡保护换坏件不工作绿灯不亮红灯亮1、缺相或电压过低检查电源2、控制板或保护板损坏换插件板3、与缺相保护和过热保护相连的连线断接好连线4、工作超负荷运行引起热保护适当降低工作量电流不可调1、给定电流电位器接触不良或损坏换电位器2、给定电流电位器的连线断接好连线3、电流反馈线短路或短路接好连线4、控制板损坏换插件板开机即调闸整流桥或IGBT击穿换坏件八、供应成套八、供应成套1、产品成套包括：（1） ZX7型-IGBT逆变式S （或、丁）弧焊机1台（2）电焊软线1根（3）焊钳1把（4）焊枪（手弧/氩弧焊机提供）1把（面罩、电焊玻璃、遥控盒随用户需要单独提供）2、随同产品文件（1）使用说明书1份（2）装箱清单1份（3）产品合格证1份附图：电气原理图氧焊部分