KR系列CO2半自动焊机原理分析

KR系列CO2半自动焊机原理分析

一．特点及主要技术参数

KR系列焊机，主要用于CO2气体保护焊。有如下比较突出的优点：

1.从电源至送丝机，只有一根控制电缆，减轻了电缆的质量，减少了断线的麻烦，方便了移动。

2.采用了模块和无触点开关，减少了电子原件的数量，将控制线路压缩到了一块印刷线路板上，提高了电路的可靠性，方便维修。

3.电源的体积较小，重量较轻，防尘性能较好。

4.有电流电压分别调整/简易一元化机能。

焊机的一般结构和各部分功的作用与OTC大阪CO2焊机基本相同。KR系列焊机的主要技术参数如表3-1所示。

二.工作原理

1.主电路

参看图3-1，其上部分是KR系列焊机的主电路，该电路主要由交流接触器KM，主变压器T1，晶闸管VT1-VT6，平衡电抗器L1及滤波器L2组成。电路的主体是一个双反星形带平衡电抗器的晶闸管整流装置，与大阪X系列CO2焊机主电路基本相同。

2.控制回路

主要由以下几部分组成：1.主晶闸管触发电路。其作用是接收操作电路及电压运算电路的信号后，产生相应得脉冲来触发主晶闸管，控制其导通角来控制其焊接电压的大小。2.电压、电流控制与运算电路。根据焊接的工艺要求，对各种情况下的焊接规范及工作方式选择，给出相应的控制电压，来控制焊接电源输出电压的大小和送丝机的转速（即焊接电流的大小）。3.送丝机控制电路。根据工艺要求，控制送丝电机的运行。4.程序控制电路。又叫操作电路，即对焊接进行全过程的控制。5.其他控制电路。现分述如下：

2.1主晶闸管触发电路

参看图3-2，本电路主要由光耦双向晶体管B4-B6、开关管VR6-VR8、模块D2-D4光耦双向晶闸管、光耦三极管等原件组成。

本电路对应于U、V、W三相交流电源由三个完全相同的电路组成，每路触发2只主回路晶闸管。每相电路又可分为三部分：同步控制部分、脉冲产生部分、脉冲输出部分。下面以U相电路为例对这三部分电路作一说明。

2.1.1同步控制电路：

同步控制电路的输入电压直接取自主变压器T1次级同一铁芯上相位相反的两个绕组，省去了同步变压器，使触发电路简单可靠，保证了触发脉冲与主电路晶闸管相位的同步。其等效图如图3-3所示。

输入的交流电压由30点和32点，分别经电阻和稳压管削波后，加到光耦晶体管B4的1脚和2脚。当输入电压非零时，B4的输出脚3脚和4脚导通，使VR6导通。而当输入电压过零时，则V4截止，其3脚和4脚断开，而使VR6截止（图3-2）。

2.1.2脉冲产生电路

这部分电路的功能是由模块D2实现的。D2的15脚接电源，1脚及10脚接地，6脚接控制电源。当来自逻辑控制电路的信号由G点输入使B15导通时，+15V电源电流经电

阻、B15的4脚和3脚输入到6脚，D2开始工作。S12为频率50Hz和60Hz选择开关,当S12设定在50Hz时，开关接通电阻和地，成为另一支路，D2的6脚电位将低一点，从而使其产生的触发脉冲的相位较60Hz时滞后。D2的11脚接VR6的C极，7脚和9脚之间接电容C41。当VR6导通时，使11脚接地（图3-2）。C41重复进行充电放电的过程，每当C41开始放电时，即从D2的4脚输出一组脉冲。按照这个充、放电过程，在D2的4脚产生一系列等距离的脉冲信号，这一系列脉冲信号直到电压过零点VR6截止时为止。VR6截止时，11脚呈高阻态，C41通过另外的回路放电，此时4脚无输出。当输入电压过零点后，VR6又导通，开始重复上述的充放电过程。由此可见，同步控制电路既保证了触发脉冲与外电源相位的同步，又保证了每个周期触发相位的一致性。

8脚接入来自H点电压调节电位器RP1控制的给定信号电压。当H点电位高时，C41充电到一定电位的时间就短，使触发脉冲前移；反之，当H点的电位较低时，则触发脉冲发出的时间就滞后。因此，H点电位控制着触发脉冲的移相，从而控制了主回路晶闸管的导通角，来调整焊机输出电压的大小。

2.1.3脉冲输出电路

触发脉冲的输出采用了光耦双向晶闸管B1，其内部结构如图3-4所示。

B1的输出端为两组双向导通晶闸管，分别接到主变压器2个相序相反的绕组上的2只晶闸管的阳极与控制极之间，起到一个开关的作用。如图3-5所示。

这种接法的优点在于：利用光耦时输入端与输出端相隔离，同时不需要对触发脉冲进行功率放大。

D2的4脚输出的脉冲信号控制着B1的导通状态，当有脉冲来时，B1导通，相当于图3-5中开关的闭合，从而使主电路晶闸管获得触发信号。

2．电压、电流控制与运算电路

这部分电路可分为焊接基准信号电路和电压、电流运算电路。

2.2.1焊接基准信号电路

参看图3-7，由N14A、C67、R169、R170、R171等元件组成的振荡电路产生频率为1KHz的交流方波（如图3-8所示）。

此交流方波经分波输出后，作为分波电压、电流运算电路的基准信号。

其工作过程是：N14A的1脚产生的交流信号电压，经电阻R168、R291，由67点输出到焊接电压调节电位器RP1和焊接电流调节电位器RP2。当方波电压处于正半波时，二极管VDA导通，由电阻R168、R291和电位器RP1对其分压后，经电压跟随器N14B分别输入到N14C的反向输入端9脚和N14D的同相输入端12脚，此时，N14C的8脚输出为负电压，二极管VD67截止，这一路无输出。而N14D的11脚输出为正电压，二极管VD69导通，输出的电压经电容滤波平滑后，与由R180和R183与R182的分压（固定分压，决定焊机的最低空载电压）合成后输入到N15A的同相端，经其放大后，由E点输出焊接电压的基准信号，即给定调节信号。调节RP1即可调节焊接电压的大小（调节电位器时，67点的参考电压为0-7V）。

当方波电压处于负半波时，二极管VDB导通。此时，由焊接电流调节电位器RP2、电阻R291、R168对其分压后，经跟随器N14B分别输入到N14C、N14D。N14C 的8脚输出为正电压，二极管VD67导通，该电压经滤波电容C78滤波平滑后，由R213输入到N15B的同相端5脚，放大后由F点输出焊接电流基准信号（即给定调节信号），此信号受RP2的控制，调节RP2即可调节焊接电流的大小。而N14D 的11脚输出为负电压，二极管VD69截止，此时这一路无输出。

该部分电路的时序波形如图3-9所示。

2.2.2电压、电流运算电路

该电路的作用是对不同的焊接规范及工作方式选择给出相应的控制电压，来控制输出电压的大小和送丝电动机的转速。电路主要由多路转换器N7和N19（TC4053BP）运放N9（UPC4741C）、N8（UPC324C）等组成。TC4053BP的逻辑表如表3-2所示

该电路又可分为以下几部分（参看图3-10）。

（1）焊接/收弧切换电路

E点和F点分别输入电压基准信号和电流基准信号。N点是由D1的29脚发出的焊接/收弧切换信号，分别输入N7A的控制端10脚和N7C的控制端11脚。正常焊接时，N点为低电平，所以N7C的12脚与14脚接通，N7A的2脚与15脚接通，此时输出的电压给定信号和电流给定信号分别受焊接电压调节电位器RP1和焊接电流调节电位器RP2的控制。收弧焊接时，N点为高电平，N7C的13脚与14脚接通，N7A的1脚与15脚接通，此时输出的电压给定信号和电流给定信号分别受收弧电压、收弧电流调节电位器的控制，这样就实现了正常焊接规范与收弧规范的切换。

（2）焊丝选择与丝径选择部分

焊接电压、送丝速度以及焊丝直径都影响着焊接电流的大小。例如，在焊接电压相同的情况下，使用的焊丝越细，焊丝的熔化速度就越快，所以需要的送丝速度