自动埋弧焊机控制电路及其维修

　　MZ-1-1000A、MZ-1-1000B型自动埋弧焊机由弧焊电源、机头2大部件组成。

　　根据电弧焊理论，电弧之所以能维持燃烧，主要原因是在焊丝的熔化过程中存在着自动调节过程。对高质量要求的焊缝来说，仅依靠电弧的自身调节作用是不够的。目前，大多数埋弧焊机都采用了“强迫调节”方式，这种方式是依靠外力改变送丝速度，使弧长在受扰动时“强迫”弧长恢复。

　　电弧强迫调节系统，一般是采用电弧电压Ua作为反馈的变速送丝调节系统(采用电弧电压的原因是，它能间接反映出电弧长度而又容易取出)。图1为电弧电压反馈送丝调节系统的原理框图。

　　

 

　　这是一个闭环控制系统。电弧电压采样，与给定值比较后的差值经放大去控制送丝电机，最后调节电弧的长度。其调节过程可用图2来说明。

　　设电弧的原始工作点为a点，由于扰动弧长升高使工作点变化到b点，相应的电弧电压由Ua升到Ub，这一变量反馈到系统中，送丝电机加快输送焊丝，使弧长降低，工作点恢复到a点。反之，扰动使弧长变低(至c点)时，系统调节焊丝输送速度变慢，使弧长升高到原长度。

　　

 

　　1　电路分析

　　自动埋弧焊机电气控制结构原理框图见图3。电路实际弧压反馈式送丝自动调节系统、小车调速控制及起动与停止控制3大部分。

　　

 

　　1.1 弧压反馈式送丝系统

　　该系统的组成为图3虚线框内部分，其中包括“指令电压” 、“采样” 、“比较” 、“换向” 、“特性控制” 、“触发”及晶闸管主电路等。该部分的电气原理图如图4所示。

　　

 

　　焊丝工作过程

　　按照焊机的一般工作要求,焊丝在起动前必须先调整到与工件微接触短路状态(空载起弧时,先慢送丝,使空载刮擦后产生微接触).焊丝与工件短路时,电弧电压为零.之后送丝系统会控制送丝电机进行下面的工作过程:快速反抽起弧---弧压升高,反抽速度逐步减慢下送---弧压继续升高至稳定值,送丝速度逐步增加至V送=V熔.

　　1.1.2　　信号处理

　　电路中,"指令电压"、“采样”与“比较”等部分为信号处理环节。电位器RP*1输出电弧电压手指令值UgoUa为电压实际值,通过电阻R3、R4、R

　　、及二极管VD6组成的“采样”电路将Ua转换成反馈信号Ufo指令电压Ug与反馈电压Uf在RP*1﹑R4及VC、VD19、R6等组成的电路中“比较”即反向叠加后，在a、b点及c、d点输出2种信号Uab与Ucd。Uab﹑Ucd同Ug﹑Ua的关系如图五所示。

　　1.1.3　　换向电路

　　

 

　　该电路的作用是当焊丝在反抽起弧结束转入到送丝焊接时，由继电器K4切换送丝电机方向。晶体管V2﹑V1的作用是将Uba信号放大，驱动K4动作。在起弧开始阶段，“比较电路”中Ug>UfoUba为“+”，V1导通V2截至，K4处于释放状态，K4常闭触头接通送丝电机电枢回路，送丝电机转向为抽丝状态。随着电弧电压的建立，Uf升高并逐步抵消Ug,Uba亦随之减小至零。这时V1因无基极电流而截至，V2导通，K4吸合，电机得主电路由K4常闭触点转为常开触点接通，电机电枢电压方向改变，转向随着改变，使焊丝转入下送状态，正常焊接时Uf>Ug，Uba为负，K4维持在吸合状态。

　　1.1.4　　 特性控制电路

　　比较电路的另输出信号Ucd主要用来控制送丝电机的速度。在这个信号输出至触发电路前必须考虑2个问题：一是电弧电压对焊丝输送控制灵敏度，因为这是一个闭环控制系统，系统灵敏度必须恰当，灵敏度过高会造成系统振荡，无法焊接，过低则弧长稳定性能差。二是换向继电器K4在起弧的翻转过程中触点不带电流，以防烧坏触头。这就要求Uba为0附近区域触发电路不工作。图6表示了Ug﹑Ua与转速n之间的关系，显然在Ua与Ug1(或Ug2)近似相等的附近区域，转速n为0。

　　电路中电位器RP*13﹑RP*14控制图6中特性曲线的斜率，即△n/△Ua，它反映出系统的控制灵敏度。开关二极管VD19由Ucd控制其开通与关断，在Uba为0的附近区域VD19关断，使触发器不工作。

　　

 

　　1.1.5　　 触发电路

　　由单结晶体管VF4与电容C6等元件组成移相振荡器，移相角度由晶体管V3按特性要求控制。触发器的输出脉冲由脉冲变压器T3耦合至晶闸管VT1。

　　1.1.6　　晶闸管回路

　　电路中晶闸管VT1接受T3的触发脉冲，移相触发导通，控制送丝电机M1的转速，K4的触头状态决定M1的方向。

　　电路中的电阻R19﹑电位器RP*59组成电枢电压负反馈，以提高电机的机械特性硬度。

　　1.2　　焊车调速电路

　　该电路见图7。它与送丝电路不同之处是：

　　

 

　　a.电机M2转速由焊接速度电位器RP*2人为调节决定。

　　b.电路除电枢电压负反馈外还增加了电流正反馈，反馈量分别由电位器RP*49与RP*51调节。电源电压负反馈提高高速时的机械特性硬度，电流正反馈则主要为了改善低速特性。

　　1.3　　起停控制电路

　　该电路具有空载刮擦起弧与定电压熄弧功能。如图8所示。

　　起弧分2种状态。短路起弧时，按住启动按钮SB*1，继电器K2﹑K3吸合，焊机即进入正常起弧。空载起弧时焊丝不接触工作，按住SB*1后K3吸合，电源输出空载电压，较高的空载电压使干簧继电器K1吸合，K1的常开触头将继电器K2线圈短路，K2不能吸合，K2常开触点切断R4﹑RP*1“比较回路”，使该电路输出减小，焊丝以正常速度的1/5左右缓慢下送(由RP*46调整)，直至焊丝与工件短路，电弧电压跌落至0，K1释放，K2吸合，电路进入正常的起弧与焊接状态。

　　停止焊接时，按下“停止”按钮SB*2，其常闭触点SB*2-1切断送丝与小车行走的主电路，焊丝停送后，电弧拉长，电弧电压升高。SB2-2常开触头短接电阻R2,使K1的吸合电压降至52V电弧电压，K2线圈被K1常开触头短路而释放，焊接停止。电弧在52V时熄灭，使焊丝既不会烧坏导电嘴又不会粘在工件上。

　　

 

　　2 维护修理

　　焊机的安装，接线应严格按规定进行，焊机在使用一段时间后应进行检查与护理，当主控板元件有更换时应能按要求进行工作点调整，这些内容在产品使用说明书中已有详细介绍。