弧焊电源电子教案.doc

教学目的：让学生了解弧焊电源在焊接设备中的重要性；掌握其分类。教学内容：弧焊电源的分类及各种弧焊电源的工作机理。教学方法：讲授绪论一、弧焊电源在电弧焊中的应用（了解）1.焊接的应用电弧焊是最为广泛的一种焊接方法。2.电弧焊的分类焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、等离子弧焊等。3.不同材料、结构的工件不同的工艺方法不同的电弧焊机。 焊条电弧焊：电源装置+焊钳=手弧焊机； 埋弧焊：电源装置+控制箱+焊车=埋弧焊机； 气体保护电弧焊：电源装置+控制箱+焊车（焊枪）+气路、水路系统=气体保护焊机；可看出，各种电弧焊方法都有供电装置，则弧焊电源是电弧焊机的重要组成部分。二、弧焊电源的现状和发展（了解）1.1802年俄国学者发现电弧放电，指出利用电弧热溶化金属的可能性；2.20C20年代，开始应用弧焊变压器；320C30年代，研制了厚药皮焊条；4.20C40年代，氩弧焊机出现；5.20C70年代，相继研制了脉冲、逆变、矩形波交流弧焊电源；6现代，弧焊电源种类大量增加，结构和工艺也不断提高。三、弧焊电源的分类、特点及用途根据弧焊电源输出的焊接电流波形的形状，可分为交流、直流和脉冲弧焊电源三种。1 交流弧焊电源工频交流弧焊电源：把工频交流电经变压器调节，变成适合于电弧焊的低压交流电； 由变压器、调节装置、指示装置组成；矩形波交流弧焊电源：交流电经半导体控制装置，输出矩形交流电流。 电弧稳定性好；适用于氩弧焊；2.直流弧焊电源 直流弧焊发电机：已淘汰； 弧焊整流器：由变压器、整流器、调节装置、指示装置组成； 噪声小，空载损耗小； 适用于各种弧焊方法； 逆变式弧焊电源：单相交流电经整流后变成中频交流电，再降压成直流； 体积小、重量轻；3.脉冲弧焊电源：普通弧焊电源+脉冲发生电路； 效率高； 用于薄板焊、气体保护焊、等离子焊； 教学目的：让学生了解焊接电弧产生的微观原因及引弧过程的微观现象；掌握电弧的结构。教学内容：两种引弧过程、产生电弧的必要条件、焊接电弧的结构。教学方法：讲授第一章 焊接电弧及对弧焊电源的要求研究意义： 弧焊电源是电弧能量的供应者，其电特性影响到电弧燃烧的稳定性，从而直接影响到焊缝的质量。焊接回路：焊接电弧的特性：焊接电弧即是在电极与工件之间的气体中，产生持久、强烈的自持放电现象。特性：电压低、电流大、温度高、发光强。非自持放电：气体导电所需要的带电粒子不能通过导电过程本身产生，而需要外加措施来产生带电粒子（加热、施加一定能量的光子等等）。自持放电：当电流大于一定值时，一旦放电开始，气体导电过程本身就可以产生维持导电所需要的带电粒子。第一节 焊接电弧的物理本质一、电弧中带电粒子的产生（一）气体电离电子完全脱离原子核的束缚形成自由电子的过程，称为“电离”。按引起电离的能量来源，有三种形式：（1）撞击电离（2）热电离（3）光电离（二）阴极电子发射（1）热发射 （2）光电发射 （3）重粒子撞击发射 （4）自发射 二、焊接电弧的引弧（一）接触引弧（图1，应用于焊条电弧焊、熔化极气体保护焊等）（二）非接触引弧（图2，常应用于钨极氩弧焊和等离子弧焊） 图1 接触引弧 图2非接触引弧第二节 焊接电弧的结构及伏安特性本节以直流焊接电弧为例。一、焊接电弧的结构以及压降分布三个区域：阳极区 阴极区 弧柱区阴极区：长度极短10-510-6cm 、电压较大；阳极区：长度也极短10-210-4cm 、电压较大；弧柱区：长度基本等于电弧长度，电压均匀分布。Uh=a+blz a-阴极、阳极压降之和；b -单位长度弧柱压降；lz - 弧柱长度，近似于弧长。 可得出，弧长不同，电弧电压也不同。教学目的：让学生理解弧焊电源的静特性和动特性定义、推导过程。教学内容：弧焊电源静特性的定义，曲线，及影响其因素；动特性的定义，及曲线分析。教学方法：讲授二、焊接电弧的伏安特性 在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流和电弧电压变化的关系，又称伏安特性。包括静特性和动特性。(一) 焊接电弧的静特性一定长度的电弧，在稳定燃烧状态下，电弧电压和电弧电流之间的函数关系，称为电弧的静特性，又称伏安特性。 Uh=f(Ih)（1）电弧静特性曲线的形状（U形曲线）（2）影响电弧静特性的因素气体介质成分和压力的影响（与气体的热导率有关）弧长的影响（与电弧电阻有关）电极材料的影响（与母材的热导率有关） (二) 焊接电弧的动特性指在一定弧长下，当电弧电流很快变化时，电弧电压和电流瞬时值之间的关系：Uh=f(ih)。 热惯性：温度变化总是滞后于电流变化的现象。 由于热惯性对电离度的影响，焊接电弧的动特性曲线不同于静特性曲线特性。电流增加过程中，动态性曲线上的电弧电压比静特性曲线上的电弧电压值高；电流下降时，每一瞬间电弧电压低于静特性曲线。 电流变化速度愈小，静、动特性曲线就愈接近。教学目的：让学生掌握交流电弧燃烧的特点，提高其稳定性的措施。教学内容：动特性曲线的理解，提高电弧稳定性的措施分析。教学方法：讲授第三节 交流电弧以交流电形式向焊接电弧供电的电源称为交流弧焊电源，产生的焊接电弧即是交流电弧。一、交流电弧的特点1）电弧周期性地引燃和熄灭2）电弧电压和电流的波形发生畸变3）热惯性作用比较明显二、交流电弧连续燃烧的条件由于电路中存在L，当uh降到一定值时（熄弧时），L会产生自感电动势，以阻止ih的下降，从而使电弧能继续维持燃烧。 所以，应保证焊接回路中有足够大的电感，才能保证交流电弧的稳定性，提高焊接质量。三、影响交流电弧稳定燃烧的因素和提高电弧稳定性的措施（一）影响交流电弧稳定燃烧的因素（1）空载电压 ：愈高，电弧就愈稳定。（2）引燃电压： 愈高，电弧愈不稳定，引燃愈困难。（3）电路参数：增大L或减小R可使电弧趋向稳定地连续燃烧。（4）电弧电流：电弧电流愈大，热惯性越显著，则Uyr越小，电弧的稳定性愈高。（5）电源频率：f提高，有利于提高电弧的稳定性。(6)极的热物理性能和尺寸。应具有较小的热导率、熔点、尺寸，则Uyr越小。（二）提高交流电弧稳定性的措施 (1)提高弧焊电源频率 (2)提高电源的空载电压 (3)改善电弧电流的波形（矩形波） (4)叠加高压电教学目的：让学生掌握焊接电弧的分类及特点。教学内容：焊接电弧的分类，特点，能区分不同种类电弧的特点。教学方法：讲授、举例第四节 焊接电弧的分类及其特点按电流种类：直流电弧、交流电弧、脉冲电弧按电弧状态：自由电弧、压缩电弧按电弧周围介质：焊条电弧焊电弧、气体保护焊电弧、焊剂下燃烧的电弧按电极材料：熔化极电弧、非熔化极电弧 一 、自由电弧自由电弧可分为不熔化极电弧和熔化极电弧两种。（一）不熔化极焊接电弧 电极本身在焊接过程中不熔化，没有金属熔滴过渡，通常采用惰性气体保护。（二）熔化极焊接电弧 在焊接电弧燃烧过程中，电极不断熔化并过渡到焊接工件上去。根据电弧是否可见又分为明弧和埋弧两类。二、压缩电弧把自由电弧的弧柱强迫压缩，即得到一种比一般电弧温度更高、能量更集中的热源，即压缩电弧。等离子弧即为以一种典型的压缩电弧。1、非转移型等离子弧(a) 电极接负极，喷嘴接正极，等离子弧产生于电极与喷嘴之间。2、转移型等离子弧(b) 电极接负极，工件接正极，等离子弧产生于电极和工件之间。3、混合型等离子弧(c)三、脉冲电弧可看成由维持电弧和脉冲电弧两种电弧组成。 维持电弧用于维持电弧的连续燃烧；脉冲电弧用于加热工件和焊丝，并使熔滴从焊丝脱落和向工件过渡。脉冲电弧的电流波形有多种形式，如矩形波脉冲、梯形波脉冲、正弦波脉冲和三角形波脉冲等。教学目的：让学生掌握外特性的含义，及其在电弧稳定燃烧时，外特性的判断；Kjw的含义应用。教学内容：外特性的定义及系统稳定性的判断；对空载电压的要求。教学方法：讲授、举例第五节 对弧焊电源的基本要求一、对弧焊电源外特性的基本要求1、外特性的定义 弧焊电源的输出电压稳定值Uy与输出电流稳定值Iy之间的关系，即Uy=f(Iy)。也称为弧焊电源的伏安特性。2、“电源电弧”系统的稳定性系统的静态平衡系统对干扰的反应能力 当干扰消失后，系统能够自动的达到新的稳定平衡，保证电弧稳定燃烧。3、 “电源电弧”系统的静态稳定条件 Kjw=(dUh/dIh-dUy/dIh) 04、弧焊电源外特性形状（一般为下降特性和平特性）5、弧焊电源外特性曲线的选择焊条电弧焊 工作于电弧静特性的水平段上，采用下降外特性的弧焊电源，便可以满足系统稳定性的要求。 熔化极弧焊等速送丝控制系统的熔化极弧焊 电弧静特性是上升的，外特性为下降、平、微升。变速送丝控制系统 电弧静特性是平的，采用下降外特性或者平外特性的电源。不熔化极弧焊 它们的电弧静特性工作部分呈平的或略上升的形状。二、对弧焊电源空载电压的要求(1)保证引弧容易 空载电压愈高愈好(2)保证电弧的稳定燃烧 U0(1.82.21)Uh (3)要有良好的经济性 额定容量Pe愈高，则制造电源所耗的材料越多，成本高，能耗多。 (4)保证人身安全 弧焊变压器 U080V 弧焊整流器 U085V 直流弧焊发电机 U0100V教学目的：让学生掌握调节特性的含义及对其要求；掌握电源动特性定义，及对其要求。教学内容：调节特性的定义及应用如何讨论调节特性曲线；动特性的定义及不同电弧对其要求。教学方法：讲授、举例三、对弧焊电源调节性能的要求 . 焊条电弧焊 电流的调节范围不大，在焊接不同厚度的工件时，电弧电压一般保持不变，调节方式采用(1)。2. 埋弧焊 调节方式采用上述第（3）种方式。3. 等速送丝气体保护焊 电弧静特性为上升的，调节方式可采用上述第（2）和（4）两种方式。四、对弧焊电源动特性的要求（一）、动特性的含义 指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的动态响应过程。 用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系表示，即U=(t)、If=f(t) 。（二）、各种弧焊方法的负载特点与弧焊电源的动特性1. 非熔化极电弧焊焊接过程中电极不熔化，而且常采用非接触方法引弧，电弧长度、电压、电流基本上没有变化，因此，可以不考虑对电源动特性的要求。2.熔化极电弧焊 电极(焊条或焊丝) 熔化形成熔滴，熔滴从电极端部进入熔池的过程，称为熔滴过渡。熔滴过渡形式不同，负载的动态变化情况不同，对弧焊电源的动态性能要求也不同。射流过渡 、滴状过渡、短路过渡 手工电弧焊 是滴状过渡加偶发的短路过渡。细丝CO2气体保护焊 是典型的短路过渡过程。（三）对直流弧焊电源动特性参数的要求对瞬时短路电流峰值的要求对0.05s瞬时短路电流值的要求对短路电流上升速度的要求对恢复电压最低值的要求总 结1、焊接电弧的静特性、动特性曲线；2、影响焊接电弧静特性的因素；3、交流电弧的特点及连续燃烧的条件；4、对弧焊电源的要求：对外特性的要求：外特性的含义；系统静态稳定条件；外特性及静特性曲线的选择；对空载电压的要求：要考虑的四个方面； 常用弧焊电源的空载电压；对调节特性的要求：含义；U0不变，Z变，或者U0变，Z不变时，电源的外特性曲线；对动特性的要求： 动特性的含义；结论；教学目的：让学生掌握弧焊变压器的工作原理，会推导弧焊变压器的外特性方程，并能描述曲线。教学内容：弧焊变压器的等效电路，外特性方程推导及外特性曲线判断。教学方法：讲授、举例第二章 弧焊变压器研究意义： 在一般变压器基本工作原理的基础上，根据弧焊工艺的要求，阐明弧焊变压器的特殊性，陡降外特性的获得和焊接工艺参数的调节方法。第一节 变压器的工作原理U1 / U2 = N1/N2 电压变换I1 / I2 = N2/N1 电流变换Z=(N1/N2)2Z 阻抗变换(Z为负载Z折算到一次侧的等效阻抗)(Z为负载Z折算到一次侧的等效阻抗)第二节 弧焊变压器的工作原理弧焊变压器应具有以下特点：1) 要有一定的空载电压和较大的电感值。2) 具有下降的外特性。3)外特性应该能在一定的范围内调节。（一）弧焊变压器的等效电路在次级回路中加入电抗器k ,并将初级回路参数X1 、R1 折算到次级为X1，R1，则可得到完整的次级回路复数电压平衡方程式：Uh=U0jI2(X1+X2+XK)I2(R1+R2+RK) (1)令上式中的X1+X2=XL ，电阻项(R1+R2 + RK )的值很小可以忽略，而且I2=Ih,则(1)式简化为 Uh=U0j Ih(XL +XK) (2)令XZ XL + XK , XZ为折算到次级回路的变压器总漏抗，最后得到简化的次级回路复数电压平衡方程式： Uh=U0jIhXZ (3)（二）弧焊变压器的外特性调节利用Uh=U0jIhXZ (3)可以做出相应的电压矢量图。Ih =(Uh2-Uo2)1/2/XZ 即为弧焊电源的外特性方程。教学目的：让学生了解正常漏磁式弧焊变压器的分类，工作原理；掌握增强漏磁式弧焊变压器的分类，工作原理。教学内容：正常漏磁式弧焊变压器的分类，电路示意图，工作原理；增强漏磁式弧焊变压器的分类，工作原理。教学方法：讲授第三节 弧焊变压器的分类根据获得下降外特性的方法不同可分为正常漏磁式、增强漏磁式。(一)正常漏磁式 由正常漏磁(漏磁很少，可忽略)的变压器，另外串联一个单独的电抗器构成，又称为串联电抗器式，按结构不同又分为：1分体式 2同体式 3.多站式 (二)增强漏磁式 人为地增大变压器自身的漏抗，不必再串联单独的电抗器。按增强和调节漏抗的方法不同又可分为：1动铁心式 在一、二次绕组间设置有可移动铁心的磁分路，以增强和调节漏磁。BXl系列弧焊变压器即属此类。2动圈式 通过增大一、二次绕组之间距离来增强漏磁，改变绕组之间距离进行调节。BX3系列弧焊变压器属于此类。3抽头式 将一、二次绕组进行不同程度的分置来增加和调节漏磁。首先对初次绕组进行多点抽头，通过抽头置换改变初次级绕组的耦合程度，来调节漏抗。BX6-120型弧焊变压器属于此类。教学目的：让学生掌握动铁心式增强漏磁式弧焊变压器的结构，工作原理，焊接参数调节。教学内容：动铁心式增强漏磁式弧焊变压器的结构，工作原理，焊接参数调节。教学方法：讲授第四节 增强漏磁式弧焊变压器一、动铁心式弧焊变压器1. 结构特点 由静铁心、动铁心、一次绕组W1和二次绕组W2组成。动铁心在W1和W2之间，提供了一个磁分路，以减小漏磁磁路的磁阻，从而使漏抗显著增加。2、工作原理空载（二次侧无电流）变压器的磁通f1由三部分组成： 经变压器静铁心与一、二次绕组耦合的主磁通f0； 通过空气闭合，只与一次绕组W1本身耦合的漏磁通fL1； 由于附设动铁心而增加的，被称为一次附加漏磁通的ffL1。由变压器原理知：U1=4.44fN1f1m U0=4.44fN2f0m此时，变压器的耦合系数kM为：kM = f0/(f0+ fL1 + ffL1)空载电压为：KM只随ffL1变化。 当动铁心移出变压器铁心窗口时， ffL1磁路的磁阻增大， ffL1的漏抗减小，KM增大，U0增大；反之，U0减小。动铁心位置的不同会造成U0数伏的差别。负载变压器工作的主磁通f0是由一、二次绕组的磁动势共同建立的。 一、二次绕组除各自产生漏磁通fL1和fL2外，还分别产生了附加漏磁通ffL1和ffL2。变压器总的等效漏抗为： 动铁心弧焊变压器外特性方程为: 动铁心式弧焊变压器的外特性为下降的外特性。短路 Uh=0,Ih=Id=U0/XzL Id取决于XzL。3、焊接工艺参数的调节当矩形动铁心移入时，d不变，但Sd增大，使XfL增大，XZL增大，kM减小U0降低，电流Ih减小； 当矩形动铁心移出时，d不变，但Sd减小，使XfL减小，XZL减小，kM增大，U0增大，电流If 增大。梯形铁心位置变化时，不仅Sd变化，而且d也随之变化。梯形动铁心弧焊变压器的电流调节范围更宽，因此，目前采用梯形动铁心的比较广泛。4、特点动铁心式弧焊变压器是目前常用的弧焊变压器之一，这类变压器的内部漏抗足够大，不必外加电抗器就可以获得下降的外特性。动铁心式弧焊变压器结构简单、易造好用。但是，由于有动铁心，存在着动铁心的轻微振动，但不至于影响焊接电流的稳定。由于有两个空气隙，使附加损耗增大，故适于中、小容量的产品。5、实例 国产动铁心式弧焊变压器是BX1系列，有BX1-160、BX1-300、BX1-500等多种规格。教学目的：让学生掌握动圈式增强漏磁式弧焊变压器的结构，工作原理，焊接参数调节。教学内容：动圈式增强漏磁式弧焊变压器的结构，工作原理，焊接参数调节。教学方法：讲授二、动圈式弧焊变压器1. 结构特点 口字型铁心 W1(固定于铁心底部) W2（联结在螺杆上） 螺杆2、工作原理 它是依靠增大一、二次绕组之间的距离来增强变压器的漏磁，从而获得下降的外特性。空载 主磁通f0和空气漏磁通fL1。由变压器原理知 U1=4.44fN1f1m U0=4.44fN2f0m此时，变压器的耦合系数kM为：kM = f0/(f0+ fL1)空载电压为：KM随d12变化而变化。 d12变化时，U0变化范围约为3%5%.负载 主磁通f0和空气漏磁通fL1、 fL2 。短路 Uh=0,Ih=Id=U0/XzL Id取决于XzL。3、焊接工艺参数的调节d12对外特性曲线的影响（N2不变）d12最大时， XZL最大，电流Ih为最小值，对应输出下限的外特性；d12最小时， XZL最小，电流Ih为最大值，对应输出上限的外特性； N2对外特性曲线的影响 N2的调节一般是有级的、非连续的，调节N2的同时还要对N1进行适当的调节。4、特点1、是目前常用的增强漏磁式弧焊变压器之一，不必外加电抗器就可以获得下降的外特性。2、没有活动铁心，避免了由于铁心振动所引起的小电流时电弧不稳定等问题。3、但是，其电流调节的下限受铁心高度的限制，因而主要适用于中等容量的电源。4、由于要辅以改变绕组匝数的方法来有级调节电流，因此使用不如动铁心式弧焊变压器方便。5、另外，消耗材料较多，经济性较差。 5、实例 我国的动圈式弧焊变压器为BX3系列，如BX3-120、BX3-300、BX3-500等。教学目的：让学生掌握抽头式增强漏磁式弧焊变压器的结构，工作原理，焊接参数调节。教学内容：抽头式增强漏磁式弧焊变压器的结构，工作原理，焊接参数调节。教学方法：讲授三、抽头式弧焊变压器1、结构特点 W1 W1 W2 靠改变一次绕组的抽头来调节漏抗。2、工作原理空载 负载f0，fL1，fL2f0，fL1 其中，K是变压器结构决定的系数，l为重合率。3、焊接工艺参数调节 抽头式弧焊变压器的外特性4、特点 1、抽头式弧焊变压器一般做成便携式，适用于小容量电源。 2、负载持续率低，结构较紧凑，体积小，成本低。 3、无活动部分，易于制造，可靠性较高，电弧较为稳定。 4、适用于维修、移动作业、登高作业等场合。 5、负载持续率较低，只适于短时间燃弧焊接的情况5、产品介绍 BX6系列，如某生产厂家生产的BX6-140抽头式弧焊变压器。教学目的：让学生理解弧焊变压器常见故障的排除方法。教学内容：弧焊变压器的维护方法，常见故障，及分析故障的方法，如何排除故障。教学方法：讲授第四节 弧焊变压器的维护及故障排除第三章 弧焊整流器研究意义： 弧焊变压器具有制造简单、成本低、噪声小、维修方便、易于获得不同形状外特性、便于远距离调节、易于实现电网电压补偿等优点。第一节 弧焊整流器的组成及分类一、弧焊整流器的组成1、主变压器 ：降压，把380V的交流电变换成几十伏的交流电。是一台三相整流变压器。2、外特性调节机构：使弧焊整流器获得形状合适，且可调的外特性。3、整流器：把三相交流电变换成直流电。常采用三相桥式电流。4、输出电抗器：滤波和改善弧焊整流器的动特性。二、弧焊整流器的分类 按主电路和整流器件不同 ： 晶闸管式弧焊整流器 硅弧焊整流器 晶体管式弧焊整流器按外特性形状不同分 ：下降外特性弧焊整流器（焊条）平特性弧焊整流器（CO2）多特性弧焊整流器（下降、平硬）(埋弧焊)按外特性调节机构作用原理分：第二节 磁饱和电抗器一、磁饱和电抗器的作用1、作为调节器件 在下降外特性的弧焊整流器中调节Ih； 在平特性的弧焊整流器中调节Uh。2、用来使弧焊电源获得所需的外特性 在下降或多特性弧焊整流器中，获得下降外特性； 在平特性弧焊整流器中，获得平硬外特性。二、磁饱和电抗器的结构和工作原理B=H 磁饱和：当H增大到一定数值后，随着H的增大，急剧减小，而B的增加显著缓慢的现象。（一）单铁心式磁饱和电抗器1、结构闭合铁心；WK控制绕组（直流绕组）；Wj交流绕组（工作绕组）； 2、工作原理当控制绕组加上电压后，产生控制电流IK。IK较小的变化，就会引起Ih较大的变化。这就是磁饱和电抗器的工作原理。3、缺点 Ih正负半波不对称，将出现直流分量，致使主变压器铁心发热甚至烧毁。 Wj与WK互感，在控制绕组中产生交变电流，影响控制绕组工作。（二）双铁心式磁饱和电抗器1、结构a)WK分绕，Wj串联b)WK分绕，Wj并联2、特点在两个铁心中， fj 和fk一个相加，一个相减。正半波时：铁心1饱和，铁心2不饱和。负半波时：铁心1不饱和，铁心2饱和。3、优点Ih正负半波对称，不会出现直流分量。第三节 无反馈式磁饱和电抗器ZXG73001型焊机的工作原理及结构特点该焊机属于无反馈磁放大器式弧焊整流器，其电气原理图见图所示1、工作原理（1）空载电压：负载：式中 是在重复导电期间任一相磁放大器两个铁心中磁通变化的总幅度或为某相电流变化一周时，该相磁放大器一个铁心中磁通变化的总幅度。有上式知：磁放大器上感抗压降平均值， 与成正比。 在给定某一IK值，改变负载电阻以调节If，即可由磁化曲线求出每一If对应的 ，从而求得Uf，有此可绘出一条外特性曲线，其形状取决于IKNK的大小，即P0所在位置和磁化曲线形状。对于这种焊机，P0一般工作在靠近饱和区段。 给定不同IK值则可做出一系列外特性曲线。 （2）外特性形状分析 在无反馈磁放大器种，由于IK确定的静态工作点常在饱和区，而工作绕组中电流为全波交流，IfNj是半波起加磁作用，另一半波起去磁作用。随着IF的增大，加磁效果变得不明显，去磁效果相反变的明显了也就是工作区由饱和趋向区非饱和区伸展。由增大甚微到增大显著，因而得到的是“”性外特性。 从交流工作绕组中交流电流的流向看，两个铁心在正负半波都有交流电流通过。因此两个铁心也可做成并联形式，当然，并联形式是很容易改装成其他形状的外特性，通用性很强，如全反馈、部分内反馈形式等。串联形式也有优点，就是电路时间常数较小，动特性较好，很适合于钨极氩弧焊和等离子弧焊。2、结构特点： 主变压器接法为YY型，主变压器和磁放大器做成一体。三相主变压器的各相次级绕组穿入磁放大器的铁心，因而兼起交流绕组的作用。第四节 部分内反馈式磁饱和电抗器ZXG1000型焊机的工作原理及结构特点： 该焊机属于部分内反馈磁放大器式弧焊整流器。其电气原理图如图：工作原理：空载电压：负载：式中 是在重复导电期间任一相磁放大器两个铁心中磁通变化的总幅度或为某相电流变化一周时，该相磁放大器一个铁心中磁通变化的总幅度。具体情况是：当a相BZ1导通时，Ia分为两路，一路经过Nj1形成Ir1,另一路经过Rn和Nj2为In,同时In=Ij2。因Ij2由Nj2的非同名端流入，故为负值，然而，后一支路阻抗比前一支路的大，所以Ij2小于Ir1。同时有 Ia0当BZ1 和BZ2都不导通时，即Ia=0，这时由Nj1及Nj2内自感电势维持In,它经过Nj2、Rn、Nj1构成回路，同时有同样，当BZ2导通时，Ia0,这时，Ia反向并也分两路，一路经过Nj2形成Ij2,另一路经过Rn和Nj1为In,同时In=Ij1。则有： Ia0由上面分析知：在磁放大器交流绕组中，正负半波都通过电流，不过正负半波电流幅值不同，总是正半波的较大,Ir1和Ir2为不对称电流。因此与全反馈，内桥式交流工作绕组的负半波电流有去磁作用，而消弱了电流正反馈。与无反馈相比，内桥式去磁半波电流负值较小，仍具有正反馈作用。因此内桥式磁放大器铁心磁状态介于无反馈及全反馈之间，其外特性既非又非陡。（2）外特性形状分析当因控制电流大小不同而使起始工作点P0处于磁化曲线不同区段时，将会形成不同陡度的外特性。如图所示：第五节 全部内反馈式磁饱和电抗器ZPG-500型弧焊整流器的工作原理及结构特点该焊机属于全部内反馈式磁放大器弧焊整流器，其电气原理图如图（1）、工作原理：1、空载：2、负载： 是在重复导电期间任一相磁放大器两个铁心中磁通变化的总幅度或为某相电流变化一周时，该相磁放大器一个铁心中磁通变化的总幅度。在全反馈磁放大器种，当相电流交变一周时，每个工作绕组Nj中只有半周的一部分时间通电流，且由于串有二极管，使电流只能由同名端进去，所产生的k与j同向，只起加磁作用。（2）、外特性形状分析在全反馈磁放大器种，由IK确定的静态工作点都在非饱和区，工作绕组中电流为整流半波，并且是起正反馈作用。在一定IK下，随着If的增大，工作段由非饱和区渐向饱和区伸展， 也随着由显著增大到增大甚微，故形成“L”形外特性。 （3）、结构特点 该焊机主要由三相变压器，磁放大器、整流器组，输出点感和控制电路等部分组成。三向交流电源经主变压器降压后，成为六相输出，经饱和电抗器、再由硅整流器组整流而获得直流输出。整流方式为六相半波整流。饱和电抗器系电流内反馈时，以获得硬的输出特性，饱和电抗器的控制电流是由稳压电源供给，使控制电流不受电网电压波动的影响，以减少电网电压波动对输出的影响。 整流器是强迫通风自冷式，具有联锁装置，保证在通风机运转正常的条件下方能接通主回路，以保证硅整流元件的安全工作。整流器具有过电流保护装置和冲击电压保护装置。工作电压的控制可在机身面板上进行，也可通过遥控盒进行遥控 第四章 晶闸管式弧焊整流器主要内容：讲述晶闸管式弧焊整流器的单元电路，以ZX5系列为例介绍这类焊机的电路及工作原理。第一节 概述一、晶闸管弧焊整流器的组成下降外特性：触发脉冲的相位由给定电压和电流反馈信号确定。平外特性：触发脉冲相位则由给定电压和电压反馈信号确定。二、晶闸管式弧焊整流器的主要特点1、动特性好；2、控制性能好；3、节能；4、省料；5、噪声小；6、电路较复杂。三、整流波形脉动问题三相半波电阻性负载控制角60时整流电压波形1并联高压引弧电源；2、在每个晶闸管上并联维孤电路； 3、在整流器的输出电路中串联输出电抗器； 4、选择适宜的整流电路。第二节 主 电 路一、三相桥式半控整流电路1、电阻性负载1.1 自然换相点晶闸管VT1,3,5的自然换相点分别是a,b,c 三相相电压在正半周的交点，二极管VD2,4,6的自然换相点分别是a,b,c 三相相电压在负半周的交点。当=0o时分别在自然换相点轮换给晶闸管施加触发脉冲，二极管则在自然换相点处自然换相。当控制角60 时电路特点：a）晶闸管与二极管同时换相；b）此时是该电路整流电压、电流波形连续的临界点，一个周期只有三个波峰当控制角90 时三相半控桥整流电路特点：a）当控制角600时该电路整流电压、电流波形不连续，一个周期只有三个波峰。2电阻电感性负载 负载包含输出电抗器L,且LR电路特点：1）线路比较简单、可靠、经济和较易调试；2）调至低电压或小电流时波形脉动较明显，需配备大电感量二、三相桥式全控整流电路 1电阻性负载当=0o时 共阴极组晶闸管的触发脉冲间隔120o；共阳极组晶闸管的触发脉冲间隔120o；共阴极组晶闸管和共阳极组晶闸管的触发脉冲之间间隔60。每一瞬时，共阳极组和共阴极组各有一个晶闸管导通，它们串联导通。当=60o时 电路特点：1、每周有6个波峰，脉动较小，配用的输出电感量也较小；2、整流输出电压、电流在控制角为60o时，临界连续；3、6只晶闸管，电路复杂，调试和维护困难。4、整流电路的移相范围为120三、六相半波整流电路电路特点：二次绕组连接时，将每相的一个绕组的同名端，和另一个绕组的非同名端接在一起构成星形。6个晶闸管共阴极接法。1电阻性负载 =0o电阻性负载六相半波整流电路的移相范围1202电阻电感性负载 =90o电路特点：整流电压每周有6个波峰，负载上承受的是相电压，触发电路较简单，但每管在一周内最多只导电60，变压器和管子的利用率较低。四、带平衡电抗器双反星形可控整流电路结构特点：二次绕组的两组绕组各以相反极性联成星形双反星形。组成两组三相半波可控整流电路的两个中点之间接有平衡电抗器，晶闸管都采用共阴极接法。平衡电抗器是带有中心抽头的电感，抽头两侧的线圈匝数相等。电路特点：1)它相当于两组三相半波整流电路并联。晶闸管导通角为120o。2)有六个晶闸管，触发电路比三相桥式半控整流电路的要复杂，但比三相桥式全控整流电路的简单。3)整流电压波形为每个周波六个波峰，其脉动程度比三相桥式半控电路的小。4)需用平衡电抗器，且为保证电路能正常工作，其铁心不宜饱和。第五章 脉冲弧焊电源主要内容：从焊接工艺要求出发，论述脉冲弧焊电源的特点、分类、原理和应用。着重分析晶闸管式脉冲弧焊电源的工作原理和特点。第一节 脉冲弧焊电源的概述一、脉冲弧焊电源的特点及应用范围特点：焊接电流是周期性脉冲式的，包括基本电流（维弧电流）和脉冲电流，可调规范参数多，包括：脉冲频率、幅值、宽度、电流上升速度和下降速度。应用：利用脉冲形成的不同热量输入率使深熔与凝固交互进行，以低的平均电流实现射流过渡，进行薄板焊接、全位置焊接和热敏感材料的焊接。二、脉冲获得方法(一）、利用电子开关主要用现代电力电子技术中的功率开关器件：晶闸管、大功率三极管、场效应管及IGBT等。（二）、利用阻抗的变换（三）改变调节ug及电流截止反馈1、改变ug；2、电流截止反馈：周期性地改变电流截止反馈信号,使直流回路中的晶体管周期性的导通与关断。（四）利用大功率整流硅管整流得到单相脉冲电源。采用（一）、（四）方法电流完全间断，一般需配用辅助电源形成脉冲、基本双电源。三、脉冲弧焊电源的分类1、按获得脉冲电流的器件分：单相整流式、磁放大器式、晶闸管式、晶