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弧焊电源总结范文 绪论弧焊电源为焊接电弧提供电能的系统装置。 弧焊电源的分类交流、直流、脉冲和逆变弧焊电源。 第一章电弧在一定条件下，在电极与母材之间产生的强烈而持久的放电现象。 电弧的分类1.按电流种类交流、直流和脉冲电弧2.按电弧状态自由电弧和压缩电弧3.按电极材料熔化极电弧和不熔化极电弧。 阴极电子发射阴极表面接受外界能量而释放出电子的现象。 电子发射的分类热发射、光电发射、撞击发射、强电场作用下的自发射。 电弧引燃的方式接触引弧、非接触引弧。 焊接电弧的结构阴极区、弧柱区、阳极区。 焊接电弧的电特性静特性、动特性。 静特性一定弧长在温度状态下，电弧电压Uf与电弧电流If之间的关系。 电弧静特性曲线U型曲线，分三段，下降特性段、平特性段、上升特性段。 影响焊接电弧静特性的因素1.电弧长度，越长电弧电压越大2.气体热物理性质，导热系数大，电弧电压高3.气体压力，压力越大，电弧电压越大。 交流电弧的特点1.电弧周期性地熄灭和引燃2.电弧电压和电流波形发生畸形3.热惯性作用较明显。 影响交流电弧稳定燃烧的因素:1.空载电压U0，越高，越稳定2.引弧电压Uyh越高，引弧越难，越不稳定。 3.电路参数4.电弧电流，越大，导致Uyh减小，电弧稳定性提高5.电源频率f，越大，稳定性越好。 6.电极的物理性能和尺寸。 提高电弧稳定性的措施1.提高弧焊电源的频率2.提高电源的空载电压3.改善电弧电流的波形，采用方波交流电4.叠加高电压。 第二章电源的外特性在电源内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值Uy与输出的电流稳定值Iy之间的关系曲线-Uy=f(Iy)称为。 电源外特性的分类1.下降外特性a.垂直下降（恒流）特性b.缓降特性c.恒流带外拖特性2.平特性3.双阶梯形特性。 电源电弧系统的稳定性1.稳定的条件Kw0。 电弧静特性曲线在工作点的斜率必须大于电弧外特性曲线在工作点的斜率。 画图。 物理过程分析A0A1哪一点是稳定工作点1.对于A0点，当某种因素使工作点A0的电弧电流向减小方向偏移了If时，电源工作点移至B1，此时电压为Uy=Uf+Uy,而电弧工作点移至B2，这时UyUf，供大于求，这就使电流增加，从而使电弧电流偏移量if减小，直至恢复到原来的平衡点A0。 同理，当某种因素使电流向增加方向偏移时，也能自动恢复。 2.对于A1点，大厦南岗电弧电流增加时，同样出现UyUf，使电流继续增加，直至工作点移到A0点才达到平衡，即不能回到原工作点A1。 如果电流减小，则出现相反的情况，电流将继续减小直至电弧熄灭，因此A1点不是稳定工作点。 对弧焊电源外特性曲线的要求1.系统稳定2.焊接工艺参数稳定3.引弧性好4.熔滴过渡平稳5.使用安全性。 手工电弧焊电弧工作于静特性的水平段，采用下降外特性的电源，可以满足系统稳定性的要求。 分析在弧长变化时，电源外特性下降的陡度愈大，则电流偏差就愈小，这样一方面可使焊接工艺参数稳定，另方面可以增加电弧弹性。 因为电弧增长将是电流减小，当电流减小到一定限度时就会导致熄弧；若外特性下降陡度大，则允许弧长有较大程度的拉长却不致电弧熄灭，即电弧弹性好。 若采用垂直外特性则焊接工艺参数最稳定、电弧弹性也最好，但是短路电流过小，这将造成引弧困难，电弧推力弱，熔深浅，而且熔滴过渡困难，然而若外特性过于平缓，短路电流大，飞溅大等。 因此手工电弧焊最好是用恒流带外拖弹性的弧焊电源。 等速送丝系统电弧上升静特性，平缓电源外特性。 变速送丝系统平的电弧静特性和陡降电源外特性。 非熔化极弧焊平的或略上升的电弧静特性和恒流外特性电源。 熔化极脉冲弧焊双阶梯型。 电源电弧系统的自调节当电弧变化时，引起电流和焊丝融化速度变化，使弧长恢复的作用。 短路电流Iwd过大，会使焊条过热，药皮易脱落，使熔滴过渡中有大的积蓄能量而增加金属飞溅。 过小，会因电磁压缩推力不够而使引弧和焊条熔滴过渡产生困难。 弧焊电源的调节特性弧焊电源能满足不同工作电压电流的引起的性能。 方程Uf=U0-If*Z。 调节方式1.空载电压U0不变，调节Z2.Z不变调节空载电压3.同时调节U0和Z。 额定焊接电流在规定的环境条件下，按额定负载持续率规定的负载状态工作，而符合标准规定的温升限度下所允许的输出电流。 负载特性根据生产经验规定了工作电压与工作电流的关系为一缓直线。 弧焊电源的动特性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响应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系即uf=f(t)、if=f(t)来表示，它说明弧焊电源对负载瞬变的适应能力。 符号含义Isd由空载到短路的瞬时短路的电流峰值。 Iwd稳态短路电流。 Ifd由负载到短路的瞬时短路的电流峰值。 Ud-短路电压。 If平均焊接电流。 Umin恢复电压最低值。 弧焊变压器的特点1.为稳弧要有一定的空载电压和较大的电感2.主要用于手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊，应具有下降外特性3.为了调节电弧电流、电压，外特性应可以调节。 弧焊变压器属于交流弧焊电源。 外特性方程1.Uf=U0-jI2（X1+X2+Xk）-I2(R1+R2+Rk).XL=X1+X2。 2.Uf=U0-jIf(XL+Xk).令XZ=XL+Xk3.Uf=U0-jIfXZ.4.If=根号下（U0*U0-Uf*Uf）/(XL+Xk)。 其中X1一次绕组的漏抗。 X2变压器二次绕组的漏抗。 Xk电抗器的漏抗。 R 2、Rk-分别为变压器二次绕组的电阻和电抗器的电阻。 R1一次绕组的电阻。 弧焊变压器的分类根据获得下降外特性的方法分为串联电抗器式、增强漏磁式。 1.串联电抗器式按结构不同分为分体式、同体式2.增强漏磁式分为动铁芯式、动绕组式、抽头式。 弧焊变压器的优点结构最为简单、便于制造、使用可靠、易于维修、节约电能和价格低廉。 电抗器带铁芯的绕组。 作用获得下降外特性、调节参数。 直流弧焊发电机获得下降外特性的方法1.在电枢电路中串联镇定电阻2.改变磁极磁通.直流弧焊发电机的分类根据产生去磁磁通的不同方法分差复励式（用串联绕组去磁）、裂极式（用电枢反应去磁）、换向极去磁式（用换向极绕组去磁）按原动机不同分直流弧焊发电机、直流弧焊柴（汽）油发电机。 硅弧焊整流器(属于直流弧焊电源)组成及各部分的作用1.主变压器，作用降压380降到所要求的空载电压2.电抗器。 作用控制外特性形状和调节焊接工艺参数3.整流器。 作用把三相交流电整流成直流。 4.输出电抗器，作用改善和控制动特性，其次是滤波。 硅弧焊整流器的分类按有无电抗器分 一、有电抗器的硅弧焊整流器.这一类所用的电抗器都是磁放大式的，根据结构特点可分为。 1.无反馈磁放大器式2.外反馈磁放大器式。 3.全部内反馈磁放大器式4.部分内反馈磁放大器式。 二、无电抗器的硅弧焊整流器，按变压器的结构分1.主变压器为正常漏磁2.主变压器为增强漏磁。 反馈把输入量部分或全部回输回来，用以增强或消弱输入。 反馈的分类1.正反馈、负反馈2.电压反馈、电流反馈3.内反馈、外反馈。 区别外反馈通过外加反馈绕组对直流输出电压或电流进行反馈；内反馈由交流绕组兼反馈作用。 抽头式弧焊整流器的特点及应用1.结构简单、节省材料、易于制造，使用可靠。 2.具有平的外特性，空载电压较低并与电弧电压近于相等，有时难于引弧3.调节电压是有极的，且不宜在负载的情况下调节，也不能遥调4.对电网电压波动的影响不能采取补偿措施。 应用主要用于细丝二氧化碳气体保护焊，因其简易、经济、可靠而易于推广。 双铁芯式磁放大器的接线原则当采用两个铁心和绕组后，在直流绕组中的交流感应电动势相互抵消。 特点同一个半周期中，二铁心磁状态不同；另一半周，即互易其磁状态。 不同铁心上的两个绕组是互相串联或并联使用的，对于每一半周来说总是由一较饱和的和另一不很饱和的磁放大器相串联或并联，所以在每一个半周中的总负载电流都是一样的，即正负半周波形是对称的，避免了畸形。 双铁芯克服了单铁心的缺陷1.交变电流会在匝数较多的控制绕组中感应出较高电动势，影响磁放大器的正常工作。 2.交流磁通在正负半波分别与直流控制磁通相加或相减，使交流电流波形发生畸形，会产生直流分量，增加变压器的励磁电流。 原理磁放大器的作用在硅弧焊整流器中磁放大器是作为控制和调节元件，通过它控制外特性形状，调节外特性，从而调节电弧电流或电弧电压。 磁放大器的工作原理通过改变控制电流的大小，从而改变铁心的磁场强度或磁导率值，可改变交流绕组的电感和感抗，这样就实现了小的控制的控制电流控制大的负载电流。 磁放大器获得不同形状外特性的方法其本质在于一般交流电抗器磁路中有空气隙，其磁导率和感抗为线性参数，磁放大器磁路中不设空气隙，且铁心由交流和直流磁势共同磁化。 各种磁放大器均用控制绕组在磁化曲线的不同区域设置静态工作点，再加上用不同波形交流电流（半波、全波、不对称交流）的共同磁化作用，使各种磁放大器在磁化曲线的工作区、磁状态不同，感抗为非线性参数，因而所得外特性各异。 晶闸管弧焊整流器主要组成1.主电路，三相主变压器、晶闸管组、输出直流电感2.维弧电路，二极管组和限流电组3.控制电路，给定电路、检测电路、比较电路和触发电路。 晶闸管弧焊整流器的特点1.控制性能好2.动特性好3.调节特性好4.节能、省材。 晶闸管波形脉动问题的控制1.并联高压引弧电源2.并联二极管和限流电阻构成维弧电路3.采用直流电抗器4.选择合适的整流电路。 晶闸管SCR导通条件SCR阳极加正向电压且控制极加适当的正向电压。 关断条件1.使SCR的阳极电流 当晶闸管导通后，只要阳极电流大于维持电流，即使去掉触发电压，SCR导通。 晶闸管式弧焊整流器的主电路三相桥式半控电路、三相桥式全控电路和带平衡电抗器的双反星形电路。 晶闸管弧焊整流器移相触发电路组成同步电路、脉冲形成电路、脉冲移相和放大电路。 分类:按使用的器件单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、数字式触发电路和集成触发电路。 晶闸管式弧焊整流器的不同外特性形状，是通过不同方式控制晶闸管的导通角实现的。 而导通角的大小又是由触发电路的输入电压Uk值确定的。 所以只要以不同方式确定Uk，则可以获得不同形状的外特性。 平衡电抗器带有中心抽头的电感，抽头O两侧的线圈匝数相等。 平衡电抗器的作用1.带平衡电抗器的双反星形整流电路，相当于正极性好反极性两组三相半波整流电路的并联2.任何瞬时，正、反极性均有一组导通工作3.平衡电抗器是维持两组三相半波电路互不干扰各自工作所必需的。 带平衡电抗器的双反星形电路的特点1.相当于两组三相半波整流电路的并联2.有六个晶闸管，出发电路比三相桥式半控整流电路要复杂，但比三相桥式全控整流电路简单3.整流电压波形为每个周波六个波峰，其波动程度比比三相桥式半控电路的要小，最低谐波为六次，要求输出的电感的电感量及体积都要小4.需要平衡电抗器，且为保护电路正常工作，其铁心不易饱和。 带平衡电抗器的双反星形电路最适合于作弧焊电源，因为它可输出大电流低电压。 对触发脉冲的要求1.触发脉冲应有足够的功率2.触发脉冲相位必须于加在晶闸管上的阳极电压同步3.触发脉冲可以移相且能达到所要求的移相范围4.触发脉冲应有一定的宽度5.多路触发脉冲之间应有电气隔离。 晶闸管移相触发电路无论采用那种方式，都是通过一个控制电压产生一系列于交流电压同步（即同相或固定相位差）的触发脉冲信号，最终实现电源的功率输出。 闭环特性（系统）将晶闸管弧焊整流器的输出电压、电流，通过某种采样环节及放大环节，再与给定量进行比较和放大，由此形成控制电压，控制电压再作用于移相触发电路和主电路这样就形成了闭环反馈系统。 弧焊逆变器逆变直流于交流之间的变换。 实现这种交换的装置称为逆变器。 弧焊逆变器为焊接电弧提供电能，并且有弧焊工艺所要求的电气性能的逆变器。 硬开关装置较高电压和较大电流状态下进行开与关。 软开关在零电压零电流状态下进行开关。 弧焊逆变器的主要组成1.主电路包括供电系统、电子功率系统和焊接电弧。 a.供电系统，作用把工频交流电变成直流电对电子功率系统供电，通过整流滤波及稳压系统对电子控制系统提供所需的大小不同的直流稳压电b.电子功率系统，作用起分频开关、交换电参数的作用。 2.电子控制系统对电子功率系统提供足够大的、按电弧所需变化规律的开关脉冲信号，驱动逆变主电路的工作。 3.反馈与给定系统，包括检测电路、给定电路、比较和放大电路。 检测电路作用提取电弧电压好电流的反馈信号；给定电路提供给定信号，决定对电弧提供焊接参数的大小；比较电路把反馈信号和给定信号比较以后放大，与电子控制系统一起实现对弧焊逆变器的闭环控制，并使弧焊逆变器获得所需的外特性和动特性。 弧焊逆变器的工作原理在弧焊逆变器的供电系统中，单相或三相50Hz或60Hz的交流网路电压单相220伏或三相380伏，经输入整流器整流和滤波器滤波之后，获得逆变主电路所需的平滑直流电压单相约310伏，该直流电压在电子功率系统中经逆变主电路的大功率开关电子器件组的交替开关作用，变成几千到二十万赫兹的中频高压电，再经高（中）频变压器降至适合于焊接的几十伏低电压，并辅助于电子控制系统是控制驱动电路和给定与反馈电路，以及焊接回路的阻抗来获得弧焊工艺所需的外特性和动特性。 弧焊逆变器的逆变体制1.ACDCAC.2.ACDCACDC，应用最广3.ACDCACDCAC（矩形波交流）。 弧焊逆变器驱动电路可分为触发角控制、电流控制、电压控制。 弧焊逆变器的特点1.高效节能2.质量轻体积小3.电气性能优良a。 提高了交流电弧的稳定性（频率高，电流通过时间短；电流换向时，残余热场水平高；易于引弧。 ）b