弧焊电源实验指导书.doc

弧焊电源实验指导书 弧焊电源结构观察及电源外特性测试 一、实验目的 1、了解弧焊变压器结构，掌握各种弧焊变压器下降外特性的获得和焊接参数的调节方法； 2、熟悉晶闸管可控整流主电路形式和结构，了解移相触发控制电路工作原理，掌握晶闸管弧焊电源外特性、调节特性的控制方法； 3、掌握弧焊逆变电源的基本组成、基本原理，熟悉逆变主电路及控制驱动、反馈电路、外特性、调节特性，以及动态特性的获得方法、特点、分类等。 4、掌握弧焊电源外特性的测试方法。 二、实验设备及材料1.BX1500交流弧焊变压器一台；2.BX3300交流弧焊变压器一台3.ZX5500弧焊整流器一台4.NB-350（IGBT）MIG/MAG逆变焊机一台；5.GSD-400电焊特性测试柜 三、弧焊电源结构及工作原理不同类型弧焊电源的结构和组成各不相同，它们的外特性调节方式也不相同。 通过实际观察电焊机结构，能够获得对不同类型电焊机内部结构的直观认识，对理解课堂理论教学内容起到很好的帮助作用。 1、弧焊变压器结构组成及工作原理弧焊变压器是一类特殊的变压器，其基本原理与一般电力变压器相同，但为满足弧焊工艺要求又具有自身的特点。 弧焊变压器具有下降的外特性，根据获得下降外特性的方法不同分为串联电抗器式弧焊变压器和增强漏磁式弧焊变压器。 1）串联电抗器式弧焊变压器这类弧焊电源由变压器和电抗器组成。 前者为正常漏磁的普通变压器，将电网电压降至所要求的空载电压，变压器本身的外特性是接近于平的，为了得到下降外特性及调节电流需要串联电抗器，电抗器在交流电路中分担一部分电压，通过调整电抗器的电抗值的大小，从而获得所需要的下降外特性和电流。 2）增强漏磁式弧焊变压器这类弧焊电源通过人为地增大变压器的漏抗，而无需再串联电抗器。 按增强和调节漏抗的方式不同又可分为以下三种 (1)动铁心式在 一、二次恻绕组间设置可动的磁分路，以增强和调节漏磁。 BX1系列弧焊变压器即属于此类。 铁心可以移动，进出于铁心I的窗口(在图中是垂直于纸面移动)以调节漏磁，从而可以获得不同的下降外特性。 (2)动线圈式通过增大 一、二次恻绕组之间距离来增强漏磁，改变绕组之间距离来调节。 BX3系列弧焊变压器属于此类。 通过改变变压器绕组1（下部）和绕组2（上部）之间的距离12，调节漏磁通的大小，从而改变漏抗值的大小，可以获得不同的下降外特性。 (3)抽头式也是将 一、二次绕组分开来增加漏磁，通过绕组抽头来改变绕组匝数以调节楼抗。 BX6-120型弧焊变压器属于此类。 图1动铁心式弧焊变压器结构图2动线圈式弧焊变压器结构示意图图3两心柱抽头式弧焊变压器结构示意图一次侧绕组由W1I和W1II两部分绕组共同组成，通过调整一次侧绕组W1I和W1II在一次绕组中所占的比率，使得 一、二次侧绕组耦合程度发生改变，从而起到调节变压器漏磁量的作用，进而获得不同的下降外特性。 2、晶闸管弧焊整流器结构及外特性调节原理一般晶闸管式弧焊整流器的组成，如图4所示。 主电路由三相主变压器T、晶闸管整流器V和输出直流电感L组成。 二极管组VD和限流电阻R构成维弧电路。 控制电路由给定电路、检测电路、比较电路和触发电路组成。 图4晶闸管式弧焊整流器基本原理图闸管式弧焊整流器的输出电流和电压是通过调节晶闸管的导通角来实现的。 晶闸管式弧焊整流器的外特性可以是多种多样，其外特性是采用闭环负反馈控制原理，采用电流反馈、电压反馈或电流电压联合反馈获得不同的外特性。 3、弧焊逆变器的基本组成及基本工作原理弧焊逆变器的主要组成包括供电系统；电子功率系统；电子控制系统；给定与反馈电路。 其基本组成方框图如图5所示。 在供电系统中，单相220V（或三相380V）50Hz的交流网压，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，单相整流约310V（或三相整流约520V）。 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(晶闸管、晶体管、场效应管或IGBT)组Q的交替开关作用，变成几千至几十万赫兹的中频高压电，再经中频变压器（T）降至适合于焊接的几十伏低电压，并借助于电子控制系统的控制驱动电路和给定与反馈电路(M、G、N等组成)，以及焊接回路的阻抗，获得弧焊工艺所需的外特性和动特性。 如果需要图5弧焊逆变器主要组成和基本原理方框图采用直流电进行焊接，还需经输出整流器整流和经电抗器L、电容器C的滤波，把高(中)频交流变换成为直流输出。 弧焊电源的外特性是指在电源内部参数一定的条件下，改变负载时电源输出电压稳定值与输出电流稳定值之间的关系曲线。 由于焊接电弧是一个动态的非线性负载，因此对为其供电的电源外特性有特殊要求。 一般说来，弧焊电源的外特性除了满足“电弧电源供电系统”的动态稳定性，即在外特性上的工作区段其曲线的斜率要小于电弧的静特性曲线斜率外，还应满足弧焊工艺对外特性上空载电压、工作区段的形状及稳态短路电流的要求，而且不同的弧焊工艺要求也不一样，因为这些会影响引弧性能、电弧的稳定性、规范的稳定性、熔滴过渡过程等。 此外，弧焊电源的外特性还必须可调，且具有足够宽的调节范围，弧焊电源在为一定条件下的电弧供电时，“电源电弧”系统有一个稳定的工作点，这个工作点就是电源外特性曲线与电弧静特性的交点，这点处的电流、电压值亦称为焊接规范。 由于在实际生产中，针对不同焊接对象（工件）或工艺条件需要采用不同的焊接规范，即要求电源的外特性与电弧静特性有不同的交点，而电弧静特性是由电弧空间的气体粒子性质决定的，往往难以改变。 这就要求弧焊电源的外特性必须可调，以获得一系列与电弧静特性的交点，满足焊接生产的需要。 对于不同类别的弧焊电源其外特性曲线形状可能是不一样的，外特性的调节原理及可调范围也可能是不一样的。 认识这一点，对于在生产实际中根据不同焊接工艺选配合适的弧焊电源是必要的。 四、实验步骤 1、观察BX1500交流弧焊变压器外观，对照说明书熟悉前面板按钮和旋柄； 2、拆卸BX1500交流弧焊变压器侧面板和顶盖，认识内部电路结构；通过旋转前面板手柄，观察内部结构变化情况； 3、观察BX3300交流弧焊变压器外观，对照说明书熟悉前面板按钮和旋柄； 4、拆卸BX3300交流弧焊变压器侧面板和顶盖，认识内部电路结构；通过旋转前面板手柄，观察内部结构变化情况； 5、观察ZX5500弧焊整流器外观，对照说明书熟悉前面板按钮、旋钮及指示仪表； 6、拆卸ZX5500弧焊整流器侧面板和顶盖，观察内部电路结构，辨识焊机结构中的三相变压器、三相全控晶闸管整流器、输出电抗器、电子控制线路板、电流反馈传感器、通风机组、接触器等部件或电路系统； 7、观察NB-500IGBT逆变焊机外观，对照说明书熟悉前面板按钮、旋钮及显示仪表； 8、拆卸NB-500IGBT逆变焊机侧面板和顶盖，观察内部电路，区分主电路和控制电路，辨识主电路中的输入整流器、滤波器、IGBT逆变开关组、中频变压器以及控制电路中的控制驱动电路、给定与反馈电路等；并依照逆变器的变流顺序，对照焊机内部电路叙述变流过程 9、弧焊电源在小、中、大档输出情况下，记录输出电压与输出电流的数值，绘制外特性曲线。 五、实验方式与基本要求 1、由指导教师讲解设备的结构与组成，实验的目地及操作安全规程； 2、要求学生掌握以上三种焊机的内部组成结构、工作及控制原理。 六、考核与报告 1、实验中学生要仔细观察、认真记录，观察完后