埋弧焊项目书.docx
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埋弧焊项目书
SHENZHENHUAYILONGINDUSTRIALDEVELOPMENTLTD
深圳市华意隆实业发展有限公司
项目：
埋弧焊
编制：
审核：
批准：
日期：
目录
一、埋弧焊介绍
二、埋弧焊设计任务书
三、埋弧焊设计规格表
四、埋弧焊设计方案
五、埋弧焊设计原理及参数
六、埋弧焊设计方案评审表
七、埋弧焊阶段性计划
八、埋弧焊样机评审表
九、埋弧焊设计输出
一、埋弧焊介绍
1，埋弧焊的用途
MZ系列埋弧自动焊车与埋弧焊电源配套使用，可实现各种低碳钢、低合金钢、不锈钢及耐热钢等材料的自动焊接。
焊缝形式可以是有坡口或无坡口的对接、搭接和角焊接，焊缝所在平面与水平面夹角一般小于15°。
该系列焊车具有调节灵活、使用方便、性能可靠、控制技术先进等优点，用户可以根据自己的需求实现良好的焊接效果。
该系列焊车也可以根据用户要求与其他埋弧焊电源配套使用。
埋弧焊MZ系列焊接电源广泛用于钢结构生产，造船厂等大型工厂，因为其是半自动化焊接，可大量节省人工成本，其焊接工艺也是人工无法比拟的，同时，MZ埋弧焊因采用IGBT逆变电源技术，其损耗低，利用率高,可节省大量的电力，属于环保节能产品。
车配
2，埋弧焊逆变电源技术
逆变与整流是两个相反的概念，整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆变则是把直流电改变
为交流电的过程，采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。
逆变过程需要大功率电子开关器件，采用
IGBT（绝缘栅双极晶体管）作为开关器件的逆变焊机称为IGBT逆变焊机。
IGBT逆变焊机是20世纪90年代末本世纪初的主流焊接设备，它的出现充分体现了电子技术电子功率器件的优越性，其特点主要有：
（1）可以对外特性进行任意的控制，满足各种弧焊方法的需要
（2）可调参数多，采用数字控制精度高。
（3）输出电压、电流稳定性好，抗干扰能力强，不易受网路电压波动和温度变化的影响。
（4）焊机本身具有体积小、重量轻、无噪声和高效能等特点。
现在逆变电焊机的主要技术是采用PWM脉冲宽度调制技术，就是通过调节逆变开关管在一个
周期内的导通时间来调节输出功率，这种方法等同于普通开关电源的调节方法，调节线性度好，范围
大。
表格编号：
FM-RD-003版本：
A
深圳市华意隆实业发展有限公司
产品设计开发任务书
项目名称：
MZ埋弧焊
产品型号：
MZ1250
项目设计部门：
研发部
编制人：
贾刚
编号：
旧产品存在以下问题
、售出产品MZ埋弧焊软开关逆变电源系列，有时会损坏IGBT.
、埋弧焊小车控制箱接线方式的可靠性差，使用过程种经常发生断线，短路等不良现象
、埋弧焊小车控制箱连接方式复杂，接线多，不利于量产
、埋弧焊软开关逆变电源系列负载持续率高，使得产品成本偏高，不利于市场竞争和销售。
因此需要一款功能与其相似，但可靠性高，性能稳定价格低廉的产品来替代现有的MZ埋弧焊产品
MZ1250埋弧焊项目人员列表
姓名
名称
职责
贾刚
项目负责人
负责整个项目的开发，原始清单，协调项目工作。
吴总
电子
设计方案，原理图及PCB的设计
余光照
结构
MZ1250结构图纸及结构打样
王彦刚
工艺及调试
样机的走线、安装、调试及试验
余继东
工艺及调试
样机的走线、安装、调试及试验
邓小建
试焊
样机的敢接功能，性能及可靠性试验
研发部意见：
国贸部意见：
总经理意见：
表格编号：
FM-RD-010版本：
A
深圳市华意隆实业发展有限公司
产品设计规格表
项目名称
MZ1250
项目描述及要求
一、MZ1250主要功能及参数:
1，输入电压380V±15%,频率50/60Hz,
2，额定输入电流105.4A
3，空载电压72V±3，延长电缆大于50M
4，具有过压，欠压，缺相保护功能
5，具有远距离控制箱遥控功能，方便作业。
6，负载持续率满电流60%，1000A时负载持续率100%。
7，推力调节功能，推力调节范围0-100A
8，输出额定电压44V
9，效率85%
10，功率因数0。
93
二、MZ1250小车控制箱参数
1，输入电压AC130V
2，焊接电压调节20-50V
3，焊接电流调节112-1250A
4，小车速度调节0CM/min-170CM/min
三、符合国家或国际制定的有关法令，法规
GB15579-2004，弧焊设备第一部分：
焊接电源
国际标准体系IEC60974-1《弧焊设备第一部分：
焊接电源）》
制订：
贾刚2009.7.28审核：
是否确认设计开发：
是□ 否□确认签名：
表格编号：
FM-RD-011版本：
A
深圳市华意隆实业发展有限公司
产品设计方案
项目名称
MZ1250
编号
设计方案
1、采用IGBT硬开关逆变技术，在多种产品上已经得到验证，性能稳定，可靠性高。
2、只需要一组逆变器，2只200AIGBT即可
3、整流管采用8只200A并联。
4、小车控制箱只用一块PCB，接线方便，接线方式可靠性高，方便生产
5小车和弧焊电源使用14芯航空插座连接。
6、埋弧焊电源负载持续率60%，MZ1250在1000A时负载持续率100%,
7、该机带有过压，欠压，缺相保护功能。
8、风机采用220V带电容交流风机。
9、产品成本较软开关逆变电源低廉，利于市场竞争及销售。
产品设计原理
项目名称
MZ1250
编号
设计原理
一、设计思路
1，逆变电源
逆变电源是将工频50/60Hz的交流电整流为直流，通过PWM脉冲宽度调制技术，利用大功率开关器件IGBT将直流逆变为15KHz的交流，再通过变压器降压整流，输出大功率直流源为焊接设备提供焊接电源，因为输出电压U近似的等于输出电势E,所以有
U≈E=4.44fNBmS
f为工作频率,N为变压器匝数,S为铁心截面积
Bm为铁心磁感应最大值
变压器的重量、体积将直接取决于绕组匝数（N）与铁芯截面积（S）的乘积。
当Bm为一定值时，NS与f呈反比关系，f越高，NS越小。
如逆变焊机主频在20kHz左右，晶闸管整流焊机频率是50Hz，因此，NS比起晶闸管来降低了400倍，绕组的匝数与长度减少，大大降低了损耗和变压器的铁耗。
因此，逆变焊机可以在很大程度上减少外形尺寸及重量，大大降低了电能损耗，提高了利用效率。
2，主回路设计
1）缺相保护，欠压保护
设计原理
①缺相保护
当UV缺相时，工频变压器不工作，因此MZ1250整机不工作，当W缺相时，光耦U1输入端无电压，因此光耦不工作，从而达到封波的目的，使得整机不工作，达到缺相保护的目的。
问题1，光耦的隔离，爬电距离是否可靠，是缺相保护的关键。
需要实践验证。
②欠压保护
当三相电压低于240V时，压敏电阻不能被击穿，光耦不工作，3525封波，使得
不工作。
1）埋弧焊主回路
逆变与整流是两个相反的概念，整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆变则是把直流电改变为交流电的过程，采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。
逆变过程需要大功率电子开关器件，采用IGBT（绝缘栅双极晶体管）作为开关器件的逆变焊机称为IGBT逆变焊机。
逆变焊机的工作过程，是将三相或单相工频交流电整流，经滤波后得到一个较平滑的直流电，由IGBT组成的逆变电路将该直流电变为几十千赫兹的交流电，经主变压器降压后，再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。
焊接电流的大小通过控制逆变器的脉宽改变，如图所示。
①整流桥的选择
根据MZ1250的最大输出电流1250，电压44V，输出功率P=UoIo
整流电压U=√2UiUi=380±380*15%Umax=617VUmin=456V
IGBT逆变焊机功率因数0.93，效率90%
I=（P/（0.93*0.9））/U=106A～149A
取一定的余量，因此整流桥的电流选择200A，耐压1200
设计原理
②IGBT的选择
由上述可以看出，选择大于149A的IGBT，考虑安全性和散热性，IGBT选择200A，耐压1200V
③变压器的选择
空载电压72V，额定输出电压44V
变压器变比n=Umin/Uo=540/72=7.5:
1
一次侧匝数N=Umax*Tmax/（2*A*Bm）=17.8T
选择匝数比为30：
4或22：
3
上式中A为有效磁芯截面积，可根据情况选择
④快速恢复二极管的选择
输出电流1250A，选用200A的二极管，取一定的余量，那么就需要8个快速恢复二极管，1250/8=156A，
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