原创 小型逆变焊机的高低压电源电路对瞬变过压和浪涌电流的的抑制

小型逆变焊机的高低压电源电路对瞬变过压和浪涌电流的的抑制

    在IEEE 587-1980标准中，将交流供电线路产生瞬变过压和浪涌电流的预期按环境分为三类，即A类、B类和C类，见图一。

（图一）

    图中的含义是这样规定的：

    A类—1.  所有引出线都长于20m，导线截面为2.5～6mm2。2. 所有引出线都长于B类10m以上，导线截面为2.5～6mm2。该类的瞬态应力为6000V/200A。

    B类—1. 配电屏装置。2. 工业设备的总线馈电系统。3. 重型用电器插座用短连接线的用户引线。4. 商用大楼的照明系统。该类的瞬态应力可达6000V/3000A。

    C类—户外线和用户的引入线。此类的瞬态应力将更高。

    这些偶然的也是必然的因素会给逆变焊机造成致命的损坏。所以焊机中都有针对上述现象的抑制措施，这些措施一般都设计在高低压电源电路中。对于瞬变高压，多采取吸收的方法，主要是使用金属氧化物压敏电阻（MOV），简称压敏电阻。

    压敏电阻的特性是对电压的敏感性，电路中的电压在低于标称值以下时该器件具有很高电阻和很小的漏电流，因此只有极其微小的功耗。当该器件两端的电压超过标称值时，其电阻值急剧减小，而通过的电流急剧增大，吸收了供电线路窜进的瞬间高压，进而保护了其后的电路的安全。压敏电阻的外形和它在焊机中的位置见图二。

（图二）

    压敏电阻的形状与小电容很相象，有时在维修中将它误以为是电容，在此提醒大家注意，并强调：压敏电阻的过压频次是有限的，使用的环境如经常有过电压出现就会造成压敏电阻在短时间内失效。失效后的压敏电阻失去了原来的开关特性，而具有了很大的动态电阻，就会因损耗增大而发热，甚至烧毁、爆炸。没有了压敏电阻的保护，电网上的瞬变高压就会进入焊机内部，造成焊机内部电路的损坏。

    对于小型逆变焊机，体积小，内部零部件安装紧密，极容易积聚灰尘。所以用户应加强保养，定期清洁，在清洁的过程中要注意压敏电阻的外观，如有漆皮变色或龟裂就应及时更换，更换时要注意它的标称电压和直径。电压值是说明压敏电阻启动的阀值，直径与其通流量有关。ZX7-200逆变直流焊机使用的压敏电阻的标称值是32L431，即阀值电压430V，芯片直径是32mm。

    小型逆变焊机的前级是桥式整流电路，并配有大的电容滤波，因此在开机瞬间会有一个大的浪涌电流。焊机中虽然采取了电感元件进行抑制，但对于较低频率的突变电流仍无法完全消除。所以，该类焊机的前级高低压电源电路都设计成带有缓冲的功能，其核心器件就是具有负温度系数的热敏电阻（NTC）。这种器件的电阻是温度的函数，即在常温下它有很大的电阻，随着温度的升高，其阻值会降低。将这种器件接在电路中，当电源刚一接通时由于它自身的电阻很大，所以电路中电流很小，这就限制了开机时的过大电流。当经过一段时间后，NTC电阻自身的温度升高，阻值随之下降，电流也就变大。当高压整流电压达到一定值后，继电器的常开点闭合，将热敏电阻的两端短路，焊机进入正常工作状态。

    具体工作情况我们结合ZX7-200焊机高低压电源电路的原理图进一步说明，见图三。

（图三）

    图三的虚线框内是低压(24V)电路，虚线框外是高压——交流220V和直流311V电路。图中上方的RV2就是我们前面所说的那个压敏电阻，从图中可以看到，它直接接在输入电源的两端，将电网来的瞬间过电压吸收，保护了后面的电路。图中有6只热敏电阻串联的电路（RT1～RT6），其中RT1是正温度系数的热敏电阻（PTC），它的特性与负温度系数的NTC电阻（RT2～RT6）相反，在电路中起到温度补偿的作用。5只NTC电阻（RT2～RT6）就是我们前面所说的在电路中起着抑制浪涌电流的作用。从图中可以看出，开机时，220V的电源先经过这一串电阻给D1和D2两个整流桥，再经C1～C6六只大电解电容器进行滤波，得到311V的直流高压供给主开关电路。这311V的直流高压还为24V低压供电——当直流311V建立起来后，虚线框内的低压24V控制电路开始工作。从图中可以看到，311V直流高压接在脉冲变压器一个绕组和电容C12的连接点，C12为MOS管V3提供开通信号，脉冲变压器中有从小到大有变化电流，通过反馈作用，MOS管饱和。因C12电流充满和脉冲变压器中的电流恒定不变，而使V3管失去了开通的信号而趋向关断，经过反馈作用，MOS管迅速关断。这样就形成的间歇振荡，这个振荡电压经V31、V32整流和C13滤波输出24V低压控制电压。这个控制电压建立起来后使MOS管T1导通，继电器K1闭合，将抑制浪涌的那一串热敏电阻短路，220V网压直接供电。高压电源电路中的光耦PC1回路中也有一个压敏电阻VR1，当网压高过240V时这个电路使继电器断开，起到保护作用。低压电源电路中的光耦可将控制电压稳定在24V。

    综上所述，为了保证焊机的的正常使用和降低故障率，要注意焊机的使用环境，应尽量工作在A类的环境中，并且要做到对焊机的定期维护和保养。还要注意不要频繁地开关总电源。焊机内的保护元件是有寿命期限的，经常在恶劣环境下使用焊机会加速这些元件的老化，进而失去保护作用。在处理烧毁整流桥、MOS管、快恢管和炸电容等故障时一定同时检查一下这些保护环节，避免频繁发生同样的故障。

    小型逆变焊机是电子化程度较高的产品，它较普通交流焊机的优点是不言而喻的，但也有一个可靠性低的缺点，如果我们了解了它的一些原理知识会更好地发挥它的优点克服其不足之处。