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1、-.z.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-0.8
2、 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，U1A1脚的输出波型：图 3：短路/焊接判别电路的翻转波型CH1 为 U1A1脚电压、CH2 为 U1B1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 倍的弧压信号进展比较，在7脚输出了一个弧压低 40V 为低电平判为焊接、高于 40V为高电平判为空载的信号(
3、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，U2B7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，就可以防止了积分电容的充电现象。在焊接时，U2B7脚输出低电平，Q1 结止，对给定无影响。(见图 6)图 4：空载/焊接判断电路 图 5：空载/焊接判别电路的翻转波型CH1 为 U1A1脚电压、CH2
4、 为 U2B7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，U1B7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 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
5、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，U1B7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。U34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 开场振荡，3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
6、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-.z.型 图 8：防小电流短路导常丢波电路 图 9：U33脚停振与振荡波型 图 10：SG35259脚波型：5 宽脉宽限制电路见图 7：在 SG3525 被方波控制后，为了防止上次关断与此次开通方向一样并且脉宽过宽导致主变饱和，用Q2 进展了宽脉宽的限制，当输出短路时，Q2 基极的控制信号为高电平，通过 D3、D4 拉低 35259脚，使输出脉宽不能太大，从而防止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
7、手焊 160 机器，去掉弧压反响的推力，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 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
8、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 NE5553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，去掉弧压反响的推力，去掉最窄脉宽限制，调整失调电位器，短路给定，输出最小电流为 26A，不能到达最小 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，说明机
9、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，说明失调调偏了，复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 NE555 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，防止粘丝，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，参加一大电流 60A-100A，较容易起弧，起弧后可进入正常焊接状态。