第四单元 晶闸管式弧焊整流器

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1、第四单元晶闸管式弧焊整流器学习目标：（1）熟悉晶闸管式弧焊整流器的组成、主要特点和应用范围；（2）掌握晶闸管式弧焊整流器主电路的形式及工作原理、触发电路的形式及工作原理、外特性控制电路及其工作原理；（3）了解ZDK-500型和ZX5-400型晶闸管式弧焊整流器的主电路及工作原理；（4）掌握ZDK-500型和ZX5-400型晶闸管式弧焊整流器的外特性及调节特性；（5）能对晶闸管式弧焊整流器的简单故障进行排除综合知识模块一晶闸管式弧焊整流器概述n随着大功率晶闸管在20世纪60年代的问世、弧焊电源相应地出现

2、了晶闸管式弧焊整流器。由于其本身具有良好的可控性，因而对电源外特性形状的控制、焊接工艺参数的调节都可以通过改变晶闸管的导通角来实现，而不需要用磁饱和电抗器，它的性能更优于磁饱和电抗器式弧焊电源。国产晶闸管式弧焊整流器主要有ZDK系列和ZX5系列。能力知识点1晶闸管式弧焊整流器的组成n晶闸管式弧焊整流器的组成如图4-1所示。图4-1晶闸管式弧焊整流器的组成能力知识点2晶闸管式弧焊整流器的主要特点n（1）动特性好n（2）控制性能好n（3）节能n（4）省料n（5）电路复杂n（6）存在整流波形脉动问题能力知识

3、点3晶闸管式弧焊整流器的应用范围n（1）平特性晶闸管弧焊整流器适用于熔化极气体保护焊、埋弧焊以及对控制性能要求较高的数控焊，还可作为弧焊机器人的电源。n（2）下降特性晶闸管弧焊整流器适用于焊条电弧焊、钨极氩弧焊和等离子弧焊。综合知识模块二晶闸管式弧焊整流器的主电路能力知识点1三相半波可控整流电路n1．纯电阻性负载n其电路见图4-2。变压器一次绕组为三角形联结，二次绕组为星形联结，它的零点o就是整流电压的负极。晶闸管VT1、VT2、VT3接成共阴极组，晶闸管导通的条件除了阳极电位高于阴极电位外，同时还必

4、须在门极上存在触发脉冲。Rh为负载n通过控制角、情况下的分析，得知：n（1）当时，整流电路的工作情况和负载上电压、电流波形与不可控整流电路相同，称为全导通状态。此时，整流电压最大。随着控制角的增大，整流电压相应减小。所以这种整流电路若用于电弧焊中，从空载至短路时要求的触发电压移相范围为。n（2）当时，负载电流连续，各相晶闸管每周期导电，即导通角。n（3）负载电流在一个周期只有三个波峰，脉动较大，且当时，不连续，各晶闸管导电时间小于，。n因此，得出结论：这种整流电路在实际电弧焊中是不适用的。n2．电阻电

5、感性负载n其电路如图4-3所示n图中L为输出电抗器。令L的电感量足够大，当负载电流减小时，在电感上就产生感应电动势eL，它是阻止电流减小的。所以eL的极性如图4-3中所示。n以a相为例，当a相电压瞬时值降到零甚至变为负值时，回路中加在负载Rh上的电压为(ua+eL)仍可以为正，因此a相晶闸管继续导通。直至b相晶闸管触发导通为止。即当时，仍然能使各相的晶闸管导通，而不是，从而使整流电流是连续的。虽然此时整流电压的脉动很大，而且电压出现负值，但整流电流的脉动减小，如图4-3所示的波形。当然这一结论的适用条

6、件是输出电抗器L必须足够大，电流波形中的阴影部分是靠感应电动势eL维持导通的。n在电流连续情况下，可以导出负载电压平均值与控制角的关系如下：（4-1）由式（4-1）可以看出，当时最大，。当时，。所以电阻电感性负载三相半波可控整流电路用于电弧焊中，从空载至短路，要求触发电压移相范围为。n三相半波可控整流电路中只用三只晶闸管和三个触发单元，因此线路简单、可靠、经济、易于调试，其整流变压器为普通三相降压变压器，易于制造。但是，在输出为低电压或小电流情况下，波形脉动比较明显。所以，目前很少用这种整流电路作为晶

7、闸管式弧焊整流器的主电路。能力知识点2六相半波可控整流电路n六相半波整流电路如图4-5所示。图中T为三相变压器，铁心有三个心柱，每一心柱上绕有一相的一个一次绕组和两个二次绕组，分别为a、-a，b、-b及c、-c。n每相的两个二次绕组联结方式是：一个绕组（如a绕组）的同名端与另一个绕组（如-a绕组）的非同名端接在一起，极性相反，然后再将三相六个二次绕组接成星形，这样即可输出互差的六相电压，其相位关系如图4-6所示。每个二次绕组各串联一晶闸管，六只晶闸管接成共阴极形式。这样，六相半波整流电路在任何时刻总是

8、由阳极电压最高并且加了触发脉冲的那只晶闸管导通。负载串接在阴极与变压器中点o之间。n1．纯电阻性负载将图4-5中的电抗器短接，只让负载电阻Rh接入电路，即为纯电阻性负载六相半波整流电路。六相半波整流电路在任一时刻只要有一只晶闸管导通，即可将这一相的电压加在负载两端．在忽略晶闸管管压降情况下，负载两端承受的就是这一相的相电压。所以，负载Rh两端电压uh波形可由六相相电压波形求得。当时，整流输出波形分析如图4-7所示。图4-7a中虚线所示为六相相电压波形，分