弧焊电源及控制重点题

孔令杰版本 1 第一章第一章 1 1 在电弧燃烧过程中会伴随着哪些物理过程 在电路中电弧是什么样的负载属性 在电弧燃烧过程中会伴随着哪些物理过程 在电路中电弧是什么样的负载属性 答 答 1 1 物理过程 气体原子的激发 电离和电子发射 负离子的产生 正离子和电子的复合 物理过程 气体原子的激发 电离和电子发射 负离子的产生 正离子和电子的复合 2 2 负载属性 电弧是一段导体 是一种气体的放电现象 其负载属性分为分为静特性与动特性 负载属性 电弧是一段导体 是一种气体的放电现象 其负载属性分为分为静特性与动特性 对于不同的焊接方法 其电弧的属性不同 一般静特性呈对于不同的焊接方法 其电弧的属性不同 一般静特性呈 U U 形 形 2 2 电离 阴极电子发射有哪些方式 何谓电离能 电子逸出功 两者对电弧的稳定性有何影 电离 阴极电子发射有哪些方式 何谓电离能 电子逸出功 两者对电弧的稳定性有何影 响 响 答 答 1 1 方式 撞击电离 热电离 光电离 方式 撞击电离 热电离 光电离 电子发射方式 热发射 光电发射 重离子撞击发射 强电场作用下的自发射电子发射方式 热发射 光电发射 重离子撞击发射 强电场作用下的自发射 2 2 电力能 由原子形成正离子所需的能量称为电离能 电力能 由原子形成正离子所需的能量称为电离能 电子逸出功 电子发射所需的能量称为逸出功电子逸出功 电子发射所需的能量称为逸出功 影响 电离能或电子逸出功越小 电弧的导电性能就越好 电弧越稳定 影响 电离能或电子逸出功越小 电弧的导电性能就越好 电弧越稳定 3 3 焊接电弧的引燃有哪两种方式 分别在什么情况下应用 焊接电弧的引燃有哪两种方式 分别在什么情况下应用 答 方式 接触引弧 非接触引弧答 方式 接触引弧 非接触引弧 应用 接触引弧 焊条电弧焊 熔化及气体保护焊和埋弧焊应用 接触引弧 焊条电弧焊 熔化及气体保护焊和埋弧焊 非接触引弧 钨极氩弧焊和等离子弧焊非接触引弧 钨极氩弧焊和等离子弧焊 4 4 焊接电弧在物理结构上可分为哪几个区 各区域有何特点 焊接电弧在物理结构上可分为哪几个区 各区域有何特点 答 答 1 1 三个区 阳极区 阴极区 弧柱区 三个区 阳极区 阴极区 弧柱区 2 2 特点 在阴极区和阳极区 电位分布曲线的斜率很大 而在弧柱区则较平缓 并可认为是均匀 特点 在阴极区和阳极区 电位分布曲线的斜率很大 而在弧柱区则较平缓 并可认为是均匀 分布的 可近似的认为阳极区和阴极区压降基本不变 而弧柱区压降在一定气体介质中与弧长成正比 分布的 可近似的认为阳极区和阴极区压降基本不变 而弧柱区压降在一定气体介质中与弧长成正比 5 5 何谓电弧的静特性 动特性 如何解释电弧的静特性曲线 焊接电弧的静特性曲线会受到 何谓电弧的静特性 动特性 如何解释电弧的静特性曲线 焊接电弧的静特性曲线会受到 哪些因素的影响 哪些因素的影响 孔令杰版本 2 答 答 1 1 静特性 一定长度的电弧在稳定状态下 电弧电压 静特性 一定长度的电弧在稳定状态下 电弧电压 U Uf f与电弧电流与电弧电流 I If f之间的关系 称为之间的关系 称为 动特性 在一定的弧长下 当电弧电流很快变化的时候 电弧电压与电流瞬时值之间的关系动特性 在一定的弧长下 当电弧电流很快变化的时候 电弧电压与电流瞬时值之间的关系 2 2 由于焊接电弧是非线性负载 电弧电压与电流之间不是正比例关系 所以当电弧电流从小到大 由于焊接电弧是非线性负载 电弧电压与电流之间不是正比例关系 所以当电弧电流从小到大 在很大范围内变化时 电弧的静特性曲线呈在很大范围内变化时 电弧的静特性曲线呈 U U 形曲线 又成形曲线 又成 U U 形特性 形特性 3 3 影响因素 阴极电子的发射能力 阴极尺寸大小 阴极斑点的电流密度 弧柱长度 弧柱区的 影响因素 阴极电子的发射能力 阴极尺寸大小 阴极斑点的电流密度 弧柱长度 弧柱区的 气相成分和弧柱的电导率等 气相成分和弧柱的电导率等 6 6 电弧的静特性曲线可分为哪几个区段 实用的几种焊接电弧静特性通常位于哪个区段 电弧的静特性曲线可分为哪几个区段 实用的几种焊接电弧静特性通常位于哪个区段 答 答 1 1 下降特性段 平特性段 上升特性段 下降特性段 平特性段 上升特性段 2 2 焊条电弧焊 埋弧焊 焊条电弧焊 埋弧焊 平特性段 平特性段 非熔化极气体保护焊 微束等离子弧焊 等离子弧焊非熔化极气体保护焊 微束等离子弧焊 等离子弧焊 多半工作在平特性段 当焊接电流较多半工作在平特性段 当焊接电流较 大时才工作在上升段 大时才工作在上升段 熔化极气体保护焊 熔化极气体保护焊 MAGMAG 和和 COCO2 2焊 和水下焊接焊 和水下焊接 上升特性段 上升特性段 7 7 交流电弧与直流电弧相比有何特点 交流电弧连续燃烧的条件是什么 哪些因素会影响交流电弧与直流电弧相比有何特点 交流电弧连续燃烧的条件是什么 哪些因素会影响 交流电弧的稳定性 从弧焊电源方面考虑 可采取哪些措施来提高其稳定性 交流电弧的稳定性 从弧焊电源方面考虑 可采取哪些措施来提高其稳定性 答 特点 答 特点 电弧周期性熄灭和引燃电弧周期性熄灭和引燃 电弧电压和电流波形发生畸变电弧电压和电流波形发生畸变 热惯性作用明显热惯性作用明显 条件 必须是电弧电流能维持到半个周期 当焊接电流过零点时 电源电压应大于电弧引燃电压 条件 必须是电弧电流能维持到半个周期 当焊接电流过零点时 电源电压应大于电弧引燃电压 42 1 2 2 2 0 f yh f U U U U 影响因素 影响因素 空载电压空载电压 U U0 0 U U0 0越大 电弧就越稳定 越大 电弧就越稳定 引燃电压引燃电压 U Uyh yh U Uyh yh越高 电弧越不稳定 电弧引燃困难 越高 电弧越不稳定 电弧引燃困难 电路参数 增大回路电感电路参数 增大回路电感 L L 或减小回路电阻或减小回路电阻 R R 使电弧趋向稳定 使电弧趋向稳定 焊接电流 焊接电流越大 电弧越稳定 焊接电流 焊接电流越大 电弧越稳定 电源频率 电源频率提高 电弧稳定性提高 电源频率 电源频率提高 电弧稳定性提高 电极的热物理性能和尺寸 电极若具有较大的热容和热导率 或具有较大的尺寸和低电极的热物理性能和尺寸 电极若具有较大的热容和热导率 或具有较大的尺寸和低 的熔点 电弧的稳定性越差 的熔点 电弧的稳定性越差 孔令杰版本 3 措施 提高弧焊电源频率 提高电源的空载电压 改善电弧电流的波形等 措施 提高弧焊电源频率 提高电源的空载电压 改善电弧电流的波形等 8 8 焊接电弧从特性上可分为哪些种类 各种焊接电弧的典型特征是什么 焊接电弧从特性上可分为哪些种类 各种焊接电弧的典型特征是什么 答 分类 按电流种类分 交流电弧 直流电弧 脉冲电弧答 分类 按电流种类分 交流电弧 直流电弧 脉冲电弧 按电弧状态分 自由电弧 压缩电弧 等离子弧 按电弧状态分 自由电弧 压缩电弧 等离子弧 按电极材料分 熔化极电弧 非熔化极电弧按电极材料分 熔化极电弧 非熔化极电弧 特征 熔化极电弧通常采用填充金属作为电弧的一个极 在电弧燃烧的过程中电极不断熔化并过渡特征 熔化极电弧通常采用填充金属作为电弧的一个极 在电弧燃烧的过程中电极不断熔化并过渡 到焊件中去 非熔化极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 到焊件中去 非熔化极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 压缩电弧可分为转移型等离子弧 电极接负极 工件接正极 等离子弧产生于电极与工件之压缩电弧可分为转移型等离子弧 电极接负极 工件接正极 等离子弧产生于电极与工件之 间 间 非转移型等离子弧 电极接负极 喷嘴接正极 等离子弧产生在电极和喷嘴之间 非转移型等离子弧 电极接负极 喷嘴接正极 等离子弧产生在电极和喷嘴之间 混合型等离子弧 混合型等离子弧 上述两种电弧同时存在 上述两种电弧同时存在 脉冲电弧 电弧电流周期性的从基本电流幅值增至脉冲电流幅值 脉冲电弧 电弧电流周期性的从基本电流幅值增至脉冲电流幅值 第二章第二章 1 1 弧焊工艺应具备哪些实用要求 这些要求反映在弧焊电源性能的哪些方面 弧焊工艺应具备哪些实用要求 这些要求反映在弧焊电源性能的哪些方面 答 实用要求 答 实用要求 保证引弧容易保证引弧容易 保证电弧稳定保证电弧稳定 保证焊接规范稳定保证焊接规范稳定 具有足够宽的焊接规范调节具有足够宽的焊接规范调节 范围范围 电弧性能四方面 电弧性能四方面 对弧焊电源空载电压的要求对弧焊电源空载电压的要求 对弧焊电源外特性的要求对弧焊电源外特性的要求 对弧焊电源调节性对弧焊电源调节性 能的要求能的要求 对弧焊电源动特性的要求对弧焊电源动特性的要求 2 2 什么叫电源的外特性 弧焊电源的外特性与普通电源相比有什么不同 什么叫电源的外特性 弧焊电源的外特性与普通电源相比有什么不同 答 电源外特性 指在电源的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答 电源外特性 指在电源的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 UyUy 与输出与输出 的电流的稳定值的电流的稳定值 IyIy 之间的关系 之间的关系 Uy f Iy Uy f Iy 不同 普通电源的外特性接近于平的 而弧焊电源的供电对象不是线性负载 外特性为非线性 不同 普通电源的外特性接近于平的 而弧焊电源的供电对象不是线性负载 外特性为非线性 3 3 何谓 何谓 电源电源 电弧电弧 系统的稳定工作点 稳定工作点存在的条件是什么 系统的稳定工作点 稳定工作点存在的条件是什么 答 答 电源电源 电弧电弧 系统的稳定工作点是指电源外特性曲线与电弧静特性曲线的交点 系统的稳定工作点是指电源外特性曲线与电弧静特性曲线的交点 稳定工作点 稳定工作点 保证系统无干扰时能在给定电弧电压和电流下维持长时间电弧放电 并且在有干扰时能自动达到新的平衡 保证系统无干扰时能在给定电弧电压和电流下维持长时间电弧放电 并且在有干扰时能自动达到新的平衡 孔令杰版本 4 条件 电弧静特性曲线在工作点的斜率必须大于电源外特性曲线在工作点的斜率 条件 电弧静特性曲线在工作点的斜率必须大于电源外特性曲线在工作点的斜率 4 4 药皮焊条电弧焊 钨极氩弧焊分别要求什么形状的电源外特性 为什么 药皮焊条电弧焊 钨极氩弧焊分别要求什么形状的电源外特性 为什么 答 答 焊条电弧焊 缓降外特性的弧焊电源 因为此种电弧一般工作在静特性的水平段 采用下降外特焊条电弧焊 缓降外特性的弧焊电源 因为此种电弧一般工作在静特性的水平段 采用下降外特 性弧焊电源 但电源外特性曲线陡降时 短路电流小 引弧困难 熔滴过渡困难 电源外特性过于平缓 性弧焊电源 但电源外特性曲线陡降时 短路电流小 引弧困难 熔滴过渡困难 电源外特性过于平缓 短路电流又太大 飞溅增大 电弧不稳定 所以采用缓降外特性的弧焊电源 并要求其稳态短路电流与焊短路电流又太大 飞溅增大 电弧不稳定 所以采用缓降外特性的弧焊电源 并要求其稳态短路电流与焊 接电流之比小于接电流之比小于 2 2 钨极氩弧焊 恒流外特性 陡降 的弧焊电源 因为钨极氩弧焊电弧静特性呈平或略上升的形状 钨极氩弧焊 恒流外特性 陡降 的弧焊电源 因为钨极氩弧焊电弧静特性呈平或略上升的形状 采用非熔化的钨极作为电极 电弧不具有自身调节作用 采用恒流外特性可以在电弧弧长波动时维持焊接采用非熔化的钨极作为电极 电弧不具有自身调节作用 采用恒流外特性可以在电弧弧长波动时维持焊接 电流稳定 电流稳定 5 5 等速送丝的 等速送丝的 COCO2 2气体保护焊对弧焊电源的外特性和动特性有什么要求 气体保护焊对弧焊电源的外特性和动特性有什么要求 答 外特性 等速送丝的答 外特性 等速送丝的 COCO2 2焊的电弧静特性是上升的 因此电源外特性是平的 这样外界因素造成弧焊的电弧静特性是上升的 因此电源外特性是平的 这样外界因素造成弧 长波动时 电弧自身调节作用强烈 使焊接规范稳定 另外 平特性电源短路电流大 有利于接触引弧 长波动时 电弧自身调节作用强烈 使焊接规范稳定 另外 平特性电源短路电流大 有利于接触引弧 动特性 要限制短路电流的增长速度 减少熔滴短路过渡时的飞溅 动特性 要限制短路电流的增长速度 减少熔滴短路过渡时的飞溅 弧焊电源要有足够快的空载电压恢复速度 弧焊电源要有足够快的空载电压恢复速度 6 6 何谓弧焊电源的动特性 它包括哪些指标 哪类弧焊方法对动特性有特别要求 何谓弧焊电源的动特性 它包括哪些指标 哪类弧焊方法对动特性有特别要求 答 弧焊电源的动特性是指电弧负载状态发生突然变化时 弧焊电源输出的电压与电流的响应过程 答 弧焊电源的动特性是指电弧负载状态发生突然变化时 弧焊电源输出的电压与电流的响应过程 指标 短路电流增长速度 短路电流峰值 空载电压的恢复速度 指标 短路电流增长速度 短路电流峰值 空载电压的恢复速度 特别要求的弧焊方法 具有短路过度的熔化极电弧焊 药皮焊条电弧焊和细丝特别要求的弧焊方法 具有短路过度的熔化极电弧焊 药皮焊条电弧焊和细丝 COCO2 2焊 焊 7 7 为什么要求弧焊电源的外特性可调 通常如何实现调节 为什么要求弧焊电源的外特性可调 通常如何实现调节 答 答 1 1 由于电弧电压和电流是由电弧静特性与呼喊电源外特性曲线相交的一个稳定工作点决定的 由于电弧电压和电流是由电弧静特性与呼喊电源外特性曲线相交的一个稳定工作点决定的 一定的弧长 只有一个稳定工作点 因此 为满足工艺要求 获得所需的焊接电流和电弧电压 弧焊电源一定的弧长 只有一个稳定工作点 因此 为满足工艺要求 获得所需的焊接电流和电弧电压 弧焊电源 的外特性必须可以均匀调节 以便与电弧的静特性有一系列稳定工作点 的外特性必须可以均匀调节 以便与电弧的静特性有一系列稳定工作点 2 2 调节弧焊电源的内部参数 调节弧焊电源的内部参数 空载电压空载电压 U U0 0和等效阻抗和等效阻抗 Z Z 来实现 不同类型的电源 调节原理不来实现 不同类型的电源 调节原理不 同 同 0 I U I U K e I i f w I y f w t L K ff 孔令杰版本 5 8 8 比较以下三种下降型电源外特性的调节特性 说明哪一种最好 为什么 比较以下三种下降型电源外特性的调节特性 说明哪一种最好 为什么 答 第三种最好 答 第三种最好 原因 第一种是改变等效阻抗的下降外特性 第二种是改变空载电压的外特性 这两种调节方式都原因 第一种是改变等效阻抗的下降外特性 第二种是改变空载电压的外特性 这两种调节方式都 不利于小电流焊接时的引弧与稳弧要求 第三种可以同时改变空载电压和等效阻抗 规范调节的范围广 不利于小电流焊接时的引弧与稳弧要求 第三种可以同时改变空载电压和等效阻抗 规范调节的范围广 小电流焊接时由于电源提供了较高的空载电压而使电弧稳定 大电流焊接时由于电子的热发射能力比较强小电流焊接时由于电源提供了较高的空载电压而使电弧稳定 大电流焊接时由于电子的热发射能力比较强 而无需电源提供高的空载电压 此时降低电源的空载电压可以节省电能 而无需电源提供高的空载电压 此时降低电源的空载电压可以节省电能 9 9 何谓弧焊电源的负载特性 它与电源的外特性 电弧静特性有什么区别 何谓弧焊电源的负载特性 它与电源的外特性 电弧静特性有什么区别 答 负载特性 根据生产经验规定了负载电流与工作电流的关系为一缓升直线 称答 负载特性 根据生产经验规定了负载电流与工作电流的关系为一缓升直线 称 区别 负载特性的负载不仅包括电弧 还包括焊接回路的电缆等 而静特性的负载只包括电弧 电区别 负载特性的负载不仅包括电弧 还包括焊接回路的电缆等 而静特性的负载只包括电弧 电 源的负载特性一般近似为线性 可根据生产经验或国家规范规定 源的负载特性一般近似为线性 可根据生产经验或国家规范规定 1010 何谓弧焊电源的额定电流 何谓弧焊电源的额定电流 Ie Ie 额定负载持续率 额定负载持续率 FSe FSe 两者与弧焊电源的实际工作电流两者与弧焊电源的实际工作电流 If If 实际负载持续率 实际负载持续率 FSFS 有什么联系有什么联系 答 额定电流 指在规定的环境条件下 按额定负载持续率答 额定电流 指在规定的环境条件下 按额定负载持续率 FSFSe e规定的负载状态工作 即在符合标准规规定的负载状态工作 即在符合标准规 定的温升限度下所允许的输出电流值 定的温升限度下所允许的输出电流值 负载持续率负载持续率 休止时间 100 T t 100 持持持持持持持持持 持持持持持持持持 FS 额定负载持续率 按国家标准规定有额定负载持续率 按国家标准规定有 35 35 60 60 100 100 三种三种 联系 联系 e e f I FS FS I 孔令杰版本 6 第三章第三章 1 1 为什么弧焊变压器的外特性曲线要采用 为什么弧焊变压器的外特性曲线要采用 下降型下降型 答 弧焊变压器主要用于焊条电弧焊 埋弧焊和钨极氩弧焊 焊接电弧一般工作在静特性的水平段上 答 弧焊变压器主要用于焊条电弧焊 埋弧焊和钨极氩弧焊 焊接电弧一般工作在静特性的水平段上 采用下降特性的弧焊电源 以维持焊接电流稳定 采用下降特性的弧焊电源 以维持焊接电流稳定 当电源外特性曲线为陡降时 虽电流偏差小 但弧长 当电源外特性曲线为陡降时 虽电流偏差小 但弧长 的自身调节作用弱 且陡降特性的电源对应的短路电流小 引弧困难 的自身调节作用弱 且陡降特性的电源对应的短路电流小 引弧困难 2 2 画出弧焊变压器运行时的简化等效电路图 其外特性曲线在理论上是什么形状 写出外特 画出弧焊变压器运行时的简化等效电路图 其外特性曲线在理论上是什么形状 写出外特 性方程的矢量表达式与代数表达式 性方程的矢量表达式与代数表达式 答 简化等效电路图 答 简化等效电路图 外特性曲线在理论上是椭圆外特性曲线在理论上是椭圆 矢量矢量表达式 表达式 代数表达式 代数表达式 U0 If U2 E2 R1 X1R2 X2Rk Xk Uf Xz If Uf a 一般等效电路 U0 b 简化等效电路 图3 4 弧焊变压器的等效电路 ZfKLff XjIUXXjIUU 00 1 2 0 2 2 0 2 U U XU I f Z f 孔令杰版本 7 I0 0 E20 U0 jI0X1 I0R1 E10 E10 U1 I0 0 Uf E1 E1 E20 U0 I R2 RK jI2X2 XK I2 I2 I1 I1R1 jI1X1 U1 I0 0 Uf E1 E1 E20 U0 I2RK jI2XK I2 I2 I1 I1R1 jI1X1 U1 jI2X2 I2R2 空载负载 3 3 简要阐述弧焊变压器获得下降外特性的原理和方法 简要阐述弧焊变压器获得下降外特性的原理和方法 答 可以通过改变主变压器中一次绕组与二次绕组的耦合程度 或主变压器的漏磁程度 来获得下降的答 可以通过改变主变压器中一次绕组与二次绕组的耦合程度 或主变压器的漏磁程度 来获得下降的 外特性 称之为增强漏磁式弧焊变压器 也可通过在负载回路串联电抗器的方法获得下降外特性 称之为外特性 称之为增强漏磁式弧焊变压器 也可通过在负载回路串联电抗器的方法获得下降外特性 称之为 串联电抗器式弧焊变压器 串联电抗器式弧焊变压器 增强漏磁式弧焊变压器工作时除了主磁通增强漏磁式弧焊变压器工作时除了主磁通 穿过一次和二次绕组分别得道感应电动势穿过一次和二次绕组分别得道感应电动势 E E1 1和和 E E2 2外 外 还存在漏磁通还存在漏磁通 L1 L1 和和 L2 L2 分别在一次二次绕组中产生漏感电动势分别在一次二次绕组中产生漏感电动势 E EL1 L1和 和 E EL2 L2 改变一 二次绕组的耦合程 改变一 二次绕组的耦合程 度 使得漏磁通发生变化 从而改变电源外特性的下降程度 度 使得漏磁通发生变化 从而改变电源外特性的下降程度 串联电抗器式弧焊变压器 工作时在电抗器绕组上有电压损失 因此原来平的外特性变成下降的外串联电抗器式弧焊变压器 工作时在电抗器绕组上有电压损失 因此原来平的外特性变成下降的外 特性 特性 4 4 列出电抗器感抗的理论表达式 简要说明在串联电抗器式弧焊变压器中可采用什么方式来 列出电抗器感抗的理论表达式 简要说明在串联电抗器式弧焊变压器中可采用什么方式来 调节电抗器的感抗 调节电抗器的感抗 答 表达式 答 表达式 FeK K SN X 2 0 或或 RmRm 是磁路中的磁阻 是磁路中的磁阻 lmlm 是磁路长度 是磁路长度 SmSm 是磁路截面积 是磁路截面积 是磁导率 是磁导率 方式 方式 改变磁路中的空气间隙改变磁路中的空气间隙 的大小的大小 改变绕组匝数改变绕组匝数 N Nk k 改变铁心的磁导率改变铁心的磁导率 饱 饱 m K K R N X 2 m m m S l R 孔令杰版本 8 和电抗器 和电抗器 5 5 分别列出串联电抗器式 增强漏磁式弧焊变压器的外特性方程 这两类弧焊变压器各有几 分别列出串联电抗器式 增强漏磁式弧焊变压器的外特性方程 这两类弧焊变压器各有几 种结构形式 种结构形式 答 答 1 1 外特性方程 外特性方程 串联电抗器式 串联电抗器式 或或 f U 0 U KfX I 2 2 0Kff XIUU 增强漏磁式 增强漏磁式 或或 f U 0 U ZLfX I 2 2 0ZLff XIUU 2 2 结构形式 结构形式 串联电抗器式 分体式弧焊变压器 包括单站分体式 多站分体式 串联电抗器式 分体式弧焊变压器 包括单站分体式 多站分体式 同体式弧焊变压器 同体式弧焊变压器 增强漏磁式 动铁心式弧焊变压器 动绕组式弧焊变压器 抽头式弧焊变压器 增强漏磁式 动铁心式弧焊变压器 动绕组式弧焊变压器 抽头式弧焊变压器 6 6 写出动线圈式弧焊变压器的总漏抗理论表达式 并试从其总漏抗的调节方式和空载电压变 写出动线圈式弧焊变压器的总漏抗理论表达式 并试从其总漏抗的调节方式和空载电压变 化上简要阐述这种弧焊变压器的独特优点 化上简要阐述这种弧焊变压器的独特优点 答 理论表达式 答 理论表达式 AKNXZL 12 2 2 总漏磁的调节方式有两种 总漏磁的调节方式有两种 改变间隙改变间隙 12 12进行均匀调节 当 进行均匀调节 当 12 12增大时 漏磁通增大 使得总漏抗增大 空载电压减小 增大时 漏磁通增大 使得总漏抗增大 空载电压减小 最终使最终使 I If f减小 减小 但由于电流调节的下限受到变压器铁心窗口高度的限制 电流调节的范围常常达不到要 但由于电流调节的下限受到变压器铁心窗口高度的限制 电流调节的范围常常达不到要 求 为此须配合有级调节 求 为此须配合有级调节 改变改变 N N2 2进行有级调节 若只改变进行有级调节 若只改变 N N2 2 空载电压也随着变化 所以改变 空载电压也随着变化 所以改变 N N2 2同时也改变同时也改变 N N1 1 以保 以保 持空载电压不变或变化不大 持空载电压不变或变化不大 这种结构特点使得一次与二次绕组之间的耦合不紧密而具有很强的漏磁 由此产生的漏抗就足以这种结构特点使得一次与二次绕组之间的耦合不紧密而具有很强的漏磁 由此产生的漏抗就足以 得到下降外特性 不必附加电抗器 得到下降外特性 不必附加电抗器 优点 没有活动铁心 避免了铁心振动所引起的小电流的弧长不稳定等一系列不利后果 优点 没有活动铁心 避免了铁心振动所引起的小电流的弧长不稳定等一系列不利后果 孔令杰版本 9 第四章第四章 1 1 普通硅弧焊整流器具有何类外特性 其获得下降外特性的原理与弧焊变压器有无区别 普通硅弧焊整流器具有何类外特性 其获得下降外特性的原理与弧焊变压器有无区别 答 外特性有平特性和下降外特性两类 答 外特性有平特性和下降外特性两类 1 1 主变压器为正常漏磁的 主变压器为正常漏磁的 其外特性近于水平 主要用于其外特性近于水平 主要用于 COCO2 2气体保护焊及其他熔化及气体保气体保护焊及其他熔化及气体保 护焊 护焊 分为抽头式 辅助变压器式和调压器式 分为抽头式 辅助变压器式和调压器式 2 2 主变压器为增强漏磁的 其因无需外加电抗器即可获得下降外特性 分为动铁心式 动线圈 主变压器为增强漏磁的 其因无需外加电抗器即可获得下降外特性 分为动铁心式 动线圈 式和抽头式 式和抽头式 2 2 磁放大器式硅弧焊整流器的电路主要由哪几部分构成 各部分的作用是什么 磁放大器式硅弧焊整流器的电路主要由哪几部分构成 各部分的作用是什么 答 由主变压器 电抗器 整流器和输出电抗器组成答 由主变压器 电抗器 整流器和输出电抗器组成 作用 主变压器 降压作用 主变压器 降压 电抗器 用以控制外特性形状并调节焊接工艺参数电抗器 用以控制外特性形状并调节焊接工艺参数 整流器 把三相交流电变为直流整流器 把三相交流电变为直流 输出电抗器 改善和控制动特性 并有滤波作用 输出电抗器 改善和控制动特性 并有滤波作用 3 3 试从磁放大器铁心的磁化曲线上简要阐述磁放大器的控制原理 试从磁放大器铁心的磁化曲线上简要阐述磁放大器的控制原理 答 铁心磁化曲线见课本答 铁心磁化曲线见课本 P79P79 当磁场强度 当磁场强度 H H 增大时 铁心由不饱和变得饱和 增大时 铁心由不饱和变得饱和 由大变小 磁阻由小变大 改变直流控制电流由大变小 磁阻由小变大 改变直流控制电流 IcIc 就可改变铁芯磁场强度 就可改变铁芯磁场强度 H H 或或 进而改变交流绕组感抗进而改变交流绕组感抗 X X 实现用小的 实现用小的 I IC C控制大的控制大的 I IA A Ic 0Ic 0 时 时 大 外特性陡大 外特性陡 降 降 IcIc 较大时 较大时 小 外特性下降缓慢 小 外特性下降缓慢 4 4 写出磁放大器式硅弧焊整流器的外特性方程通式 并解释式中各符号的物理意义 写出磁放大器式硅弧焊整流器的外特性方程通式 并解释式中各符号的物理意义 答 通式 答 通式 U Uf f U U0 0 K MK M U Uf f 为负载两端的电压 为负载两端的电压 U U0 0为电源次级的空载电压 为电源次级的空载电压 M M 为铁心中磁通的变化幅度 为铁心中磁通的变化幅度 K K 是与交流绕是与交流绕 组匝数 电流频率有关的常数 组匝数 电流频率有关的常数 5 5 无反馈磁放大器式硅弧焊整流器的外特性曲线属于什么类型 其外特性曲线的形状 位置无反馈磁放大器式硅弧焊整流器的外特性曲线属于什么类型 其外特性曲线的形状 位置 与磁放大器铁心的磁化曲线及其磁状态设置 即与磁放大器铁心的磁化曲线及其磁状态设置 即 Ic Ic 大小 有什么关系 这种弧焊电源适用于大小 有什么关系 这种弧焊电源适用于 孔令杰版本 10 何种弧焊方法 在控制性方面的突出缺点是什么 何种弧焊方法 在控制性方面的突出缺点是什么 答 答 1 1 外特性属于陡降型 外特性属于陡降型 2 2 控制电流 控制电流 Ic 0Ic 0 时 起始工作点在原点 磁放大器工作在非饱时 起始工作点在原点 磁放大器工作在非饱 和区 负载电流和区 负载电流 I If f变化时 变化时 M M 大 外特性陡降 大 外特性陡降 IcIc 较大时 起始工作较大时 起始工作 点靠近磁饱和区 在负载电流很小时 点靠近磁饱和区 在负载电流很小时 I If f变化对应的变化对应的 M M 小 外特性下小 外特性下 降缓慢 继续增大降缓慢 继续增大 I If f 磁化曲线左端伸入非饱和区 对应 磁化曲线左端伸入非饱和区 对应 M M 大 外特大 外特 性曲线又转入陡降 性曲线又转入陡降 3 3 该类弧焊电源用于钨极氩弧焊及等离子弧焊 该类弧焊电源用于钨极氩弧焊及等离子弧焊 缺点 缺点 直流控制绕组匝数与截面积受磁放大器的体积 重量所限 电流放大倍数不能很大 直流控制绕组匝数与截面积受磁放大器的体积 重量所限 电流放大倍数不能很大 功率有限 功率有限 外特性陡降 短路电流小 不易引弧 外特性陡降 短路电流小 不易引弧 6 6 全部内反馈磁放大器式硅弧焊整流器的外特性曲线属于什么类型 其外特性曲线的形状 全部内反馈磁放大器式硅弧焊整流器的外特性曲线属于什么类型 其外特性曲线的形状 位置与磁放大器铁心的磁化曲线及其磁状态设置 即位置与磁放大器铁心的磁化曲线及其磁状态设置 即 Ic Ic 大小 有什么关系 这种弧焊电源适大小 有什么关系 这种弧焊电源适 用于何种弧焊方法 其焊接参数如何调节 图见用于何种弧焊方法 其焊接参数如何调节 图见 P88P88 答 答 1 1 外特性曲线为 外特性曲线为 L L 形的 形的 2 2 全部内反馈磁放大器的交流绕组 全部内反馈磁放大器的交流绕组 W WA A中 中 I If f总是单向导通 总是单向导通 故故 M M 总是出现在起始工作点一侧 在焊接电流总是出现在起始工作点一侧 在焊接电流 I If f较小时 工作点较小时 工作点 处于非饱和区 外特性曲线是陡降的 进入磁饱和区后 外特性曲线处于非饱和区 外特性曲线是陡降的 进入磁饱和区后 外特性曲线 呈水平状 起始工作点的位置越低 呈水平状 起始工作点的位置越低 IcIc 越小 越小 进入磁饱和区所对应的 进入磁饱和区所对应的 I If f值越大 外特性下降段越长 平直段所对应的电压越低 值越大 外特性下降段越长 平直段所对应的电压越低 3 3 L L 型外特性只能用于等速送丝的熔化极气体保护焊 焊接电流大小由送丝速度来确定 电弧型外特性只能用于等速送丝的熔化极气体保护焊 焊接电流大小由送丝速度来确定 电弧 电压同通过调节弧焊电源外特性来改变 电压同通过调节弧焊电源外特性来改变 7 7 无反馈磁放大器和全部内反馈磁放大器的调节特性有何区别 如何较简便地扩大全部内反无反馈磁放大器和全部内反馈磁放大器的调节特性有何区别 如何较简便地扩大全部内反 馈磁放大器的调节范围 馈磁放大器的调节范围 答 答 1 1 无反馈磁放大器的控制电流 无反馈磁放大器的控制电流 IcIc 用来调节焊接电流用来调节焊接电流 I If f大小 而全部内反馈磁放大器调节大小 而全部内反馈磁放大器调节 IcIc 主主 要是改变要是改变 U Uf f的大小 的大小 I If f是由送丝速度来调节的 是由送丝速度来调节的 2 2 在磁放大器上增加一个偏移绕组 在磁放大器上增加一个偏移绕组 W WP P 使其在铁心中产生的磁通方向与 使其在铁心中产生的磁通方向与 IcIc 相反 这样调节相反 这样调节 IcIc 只只 需改变大小而不改变方向 从而扩大了调节范围 需改变大小而不改变方向 从而扩大了调节范围 1 3 2 ad U0 c wd 图5 13 无反馈磁放大器式硅整流器的外特性 U o I P0 a1 Ic1 Ic2 Ic3 1 2 3 U I Ic 0 Ic 0 Ic 0 If1 If1 If1 o 图 5 26 全 反 馈 磁 放 大 器 式 弧 焊 整 流 器 的 外 特 性 孔令杰版本 11 8 8 在部分内反馈磁放大器中 内桥电阻在部分内反馈磁放大器中 内桥电阻 RnRn 的作用是什么 其阻值变化会产生什么效果 这的作用是什么 其阻值变化会产生什么效果 这 种弧焊电源的突出优点是什么 种弧焊电源的突出优点是什么 答 答 1 1 RnRn 的作用是使交流绕组的作用是使交流绕组 W WA A中所通过的电流可以是双向的 内桥电流使铁心去磁 起负反馈作中所通过的电流可以是双向的 内桥电流使铁心去磁 起负反馈作 用 降低铁心的饱和程度 使磁通的变化量用 降低铁心的饱和程度 使磁通的变化量 M M 随电流的增大而增加 从而获得下降的外特性 随电流的增大而增加 从而获得下降的外特性 2 2 改变 改变 RnRn 大小 可改变正向电流和反向电流的比例 获得不同下降幅度的外特性 大小 可改变正向电流和反向电流的比例 获得不同下降幅度的外特性 RnRn 减小减小 外特性下降变陡 外特性下降变陡 RnRn 增大增大 外特性下降变缓 外特性下降变缓 Rn Rn 全部内反馈全部内反馈 3 3 优点 可通过 优点 可通过 RnRn 调节 获得所需的弧焊电源外特性 更具灵活性 调节 获得所需的弧焊电源外特性 更具灵活性 9 9 磁放大器式硅弧焊整流器可通过哪几种途径变为脉冲弧焊电源 此类脉冲弧焊电源具有哪磁放大器式硅弧焊整流器可通过哪几种途径变为脉冲弧焊电源 此类脉冲弧焊电源具有哪 些特点 些特点 答 答 采用脉冲控制电路采用脉冲控制电路 变换阻抗 阻抗不平衡 变换阻抗 阻抗不平衡 特点 特点 脉冲电流和基本电流取自同意变压器 属一体式脉冲弧焊电源 结构简单 体积小 脉冲电流和基本电流取自同意变压器 属一体式脉冲弧焊电源 结构简单 体积小 通过改变磁放大器的饱和程度 可以在焊前或焊接过程中无级调节弧焊电源的输出功率 通过改变磁放大器的饱和程度 可以在焊前或焊接过程中无级调节弧焊电源的输出功率 调节参数容易 使用方便 调节参数容易 使用方便 这种脉冲电源可以方便地在磁放大器式弧焊整流器基础上实现 可以做到一机多用 这种脉冲电源可以方便地在磁放大器式弧焊整流器基础上实现 可以做到一机多用 由于磁放大器的时间常数大 反应速度慢 使输出电流脉冲的频率受到限制 由于磁放大器的时间常数大 反应速度慢 使输出电流脉冲的频率受到限制 第五章第五章 1 1 试分析比较晶闸管弧焊整流器四种不同形式主电路的特点 并指出带平衡电抗器的双反星 试分析比较晶闸管弧焊整流器四种不同形式主电路的特点 并指出带平衡电抗器的双反星 形主电路的优点 形主电路的优点 答 答 1 1 三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路 特点 优点 制造简单 可靠 经济和较易调试特点 优点 制造简单 可靠 经济和较易调试 缺点 调至低压或小电流时波形脉动较明显 需配置大电感量的输出电抗器 缺点 调至低压或小电流时波形脉动较明显 需配置大电感量的输出电抗器 三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 特点 特点 a a 每周有 每周有 6 6 个波峰 脉动较小 配用的输出电感量也较小 个波峰 脉动较小 配用的输出电感量也较小 b b 整流输出电压 电流在控制角为 整流输出电压 电流在控制角为 6060o o时 临界连续 时 临界连续 孔令杰版本 12 c c 6 6 只晶闸管 电路复杂 调试和维护困难 只晶闸管 电路复杂 调试和维护困难 d d 整流电路的移相范围为 整流电路的移相范围为 120 120 六相半波整流电路六相半波整流电路 特点 特点 a a 每周有 每周有 6 6 个波峰 脉动较小 配用的输出电感量也较小 个波峰 脉动较小 配用的输出电感量也较小 b b 控制角移相范围是 控制角移相范围是 0 0 90900 0 自然换相点相电压 自然换相点相电压 60600 0 护发信号相差 护发信号相差 60600 0 c c 晶闸管利用率低 晶闸管利用率低 带平衡电抗器双反星形可控整流电路带平衡电抗器双反星形可控整流电路 特点 特点 a a 当于两组三相半波整流电路并联 各相电流流通时间可达 当于两组三相半波整流电路并联 各相电流流通时间可达 120 120 利用 利用 率高 率高 b b 触发电路比三相桥式半控整流电路的复杂 比三相桥式全控整流电路的简单 触发电路比三相桥式半控整流电路的复杂 比三相桥式全控整流电路的简单 c c 整流电压波形为每个周波六个波峰 其脉动程度较小 因此输出电抗器体积较小 整流电压波形为每个周波六个波峰 其脉动程度较小 因此输出电抗器体积较小 d d 应避免铁心被直流成分所磁化 需用平衡电抗器 要求两组整流电路的参数 变压器 应避免铁心被直流成分所磁化 需用平衡电抗器 要求两组整流电路的参数 变压器 匝数和漏感 应基本对称 匝数和漏感 应基本对称 2 2 优点 优点 a a 当于两组三相半波整流电路并联 每个整流元件最大导通角为 当于两组三相半波整流电路并联 每个整流元件最大导通角为 120120 度 变压器和度 变压器和 整流元件的利用率高 电源功率高整流元件的利用率高 电源功率高 b b 同时两个晶闸管并联导电 每管分担六分之一负载电流 额定电流要求小 同时两个晶闸管并联导电 每管分担六分之一负载电流 额定电流要求小 c c 输出电抗器体积较小 输出电抗器体积较小 2 2 阐述晶闸管弧焊整流器对与主电路相配的触发电路的要求 触发电路的套数有哪几种选择 阐述晶闸管弧焊整流器对与主电路相配的触发电路的要求 触发电路的套数有哪几种选择 选用两套触发电路的主电路应该是什么型式 触发脉冲如何分配 选用两套触发电路的主电路应该是什么型式 触发脉冲如何分配 答 答 1 1 要求 要求 1 1 生成足够功率的触发脉冲 生成足够功率的触发脉冲 2 2 触发脉冲与晶闸管的阳极电压必须同步 触发脉冲与晶闸管的阳极电压必须同步 3 3 触发脉冲应能移相并达到要求的移相范围 触发脉冲应能移相并达到要求的移相范围 4 4 触发脉冲应有一定宽度触发脉冲应有一定宽度 5 5 多路触发脉冲之间应有电气隔离多路触发脉冲之间应有电气隔离 2 2 六套 三套 两套 六套 三套 两套 3 3 型式 带平衡电抗器双反星形可控整流电路 型式 带平衡电抗器双反星形可控整流电路 分配 一套触发正极性组分配 一套触发正极性组 a a b b c c 所对应的晶闸管所对应的晶闸管 VT1VT1 3 3 5 5 另一套触发负极性组 另一套触发负极性组 a a b b c c 所对应的晶闸管所对应的晶闸管 VT2VT2 4 4 6 6 u2 t abc ug1 t120 b LB a b c Rfz VT5 VT3 VT1 120 L R VT VD5VD3VD1 o a c 图6 34 一套触发电路触发一组三相半波可控整流电路时脉冲的分配 a 电路图 b 相电压波形 c 触发脉冲波形 ug1 孔令杰版本 13 3 3 参照图 参照图 5 5 3030 回答下列问题 回答下列问题 1 1 该图是什么类型触发电路 图中包括几套触发脉冲发生单元 该图是什么类型触发电路 图中包括几套触发脉冲发生单元 2 2 图中元件 图中元件 VS7VS7 和控制电压和控制电压 UkUk 的作用分别是什么 的作用分别是什么 UkUk 值是怎样得到的 值是怎样得到的 3 3 该电路是如何实现触发脉冲同步的 该电路是如何实现触发脉冲同步的 4 4 图中 图中 TP1TP1 TP2TP2 输出的脉冲是如何加到主电路晶闸管上的 输出的脉冲是如何加到主电路晶闸管上的 答 答 1 1 单结晶体管触发电路 单结晶体管触发电路 包含两套触发脉冲发声单元 包含两套触发脉冲发声单元 2 2 VS7VS7 使电流负反馈带有截止 使电流负反馈带有截止 当电流 当电流 I If f较小时 较小时 U Uk k 将增大 当大于将增大 当大于 VS7VS7 的稳压值时 加于的稳压值时 加于 145145 点与接地点之间的电压就是点与接地点之间的电压就是 VS7VS7 的稳压值 而与的稳压值 而与 nInIf f无关 电流负反馈被截止 只有当无关 电流负反馈被截止 只有当 I If f增大使增大使 U Uk k 小于小于 VS7VS7 稳压值 才有电流负反馈作用 稳压值 才有电流负反馈作用 U Uk k确定控制角大小 确定控制角大小 U Uk k越负 越负 C20C20 C21C21 充电电流越大 产生第一个脉冲越早 主电路晶闸管充电电流越大 产生第一个脉冲越早 主电路晶闸管 控制角越小 导通角越大 反之亦然 控制角越小 导通角越大 反之亦然 改变 改变 U Uk k即可改实现脉冲移相 即可改实现脉冲移相 3 3 通过 通过 C4C4 C5C5 两端各并联一个晶体管两端各并联一个晶体管 V1V1 V2V2 控制 控制 C4C4 C5C5 的充放电实现的充放电实现 在各自的同步点上 在各自的同步点上 由同步信号使由同步信号使 V1V1 V2V2 瞬间饱和导通 瞬间饱和导通 C4C4 C5C5 瞬即放完电 起清零作用瞬即放完电 起清零作用 T2 T2 三相次极电压信号三相次极电压信号 UaUa UbUb UcUc 经经 R1 3R1 3 分压 分压 VS1 6VS1 6 正 反方向双向稳压 在正 反方向双向稳压 在 1010 1111 1212 对点对点 1313 之间各得正 反方向矩形波 之间各得正 反方向矩形波 各矩形波经过各矩形波经过 C1 3C1 3 R58R58 构成的微分电路 在正矩形波的上升沿 负矩形波的下降沿分别构成的微分电路 在正矩形波的上升沿 负矩形波的下降沿分别 产生尖的脉冲与负脉冲信号 产生尖的脉冲与负脉冲信号 每个正脉冲 或负脉冲 之间相差每个正脉冲 或负脉冲 之间相差 120120 度 度 在在 R58R58 上产生正 负脉冲相间 相位相差上产生正 负脉冲相间 相位相差 6060 度的脉冲信号 度的脉冲信号 正脉冲经正脉冲经 VD1VD1 VD4VD4 连接到连接到 V1V1 的基极 负脉冲经的基极 负脉冲经 VD3VD3 VD2VD2 连接到连接到 V2V2 的基极 控制的基极 控制 V1V1 V2V2 的导通 从而满足同步要求 的导通 从而满足同步要求 4 4 脉冲变压器 脉冲变压器 TP1TP1 TP2TP2 输出的脉冲分别通过输出的脉冲分别通过 M M N N 和和 P P Q Q 加至 第加至 第 2 2 题图中的 小晶闸管题图中的 小晶闸管 VTVT 上 由上 由 VTVT 触发主电路晶闸管 触发主电路晶闸管 4 4 试画出弧焊电源外特性的闭环控制原理框图 并回答下列问题 试画出弧焊电源外特性的闭环控制原理框图 并回答下列问题 1 1 列出此类弧焊电源的外特性方程通式 列出此类弧焊电源的外特性方程通式 2 2 外特性的控制方式通常有几种选择 分别画出其外特性曲 外特性的控制方式通常有几种选择 分别画出其外特性曲 线 线 3 3 说明药皮焊条手弧焊应采取何种控制方式 说明药皮焊条手弧焊应采取何种控制方式 4 4 这类弧焊电源是如何获得脉冲电流输出的 这类弧焊电源是如何获得脉冲电流输出的 答 答 1 1 f f 0 0 k k f f 0 0 孔令杰版本 14 o U I 5 2 3 1 4 图6 63 闭环控制所获得的外特性 2 2 恒流外特性 恒流外特性 只采用电流负反馈只采用电流负反馈 恒压外特性 恒压外特性 只采用电压负反馈只采用电压负反馈 混合反馈 混合反馈 a a 采用电流与电压联合反馈采用电流与电压联合反馈 b b 按电压大小采用反馈按电压大小采用反馈 当电压大于一定值时只采用电流负反馈当电压大于一定值时只采用电流负反馈 当电压小于一定值时采用电当电压小于一定值时采用电 压与电流联合反馈形式 压与电流联合反馈形式 1 1 只用电压负反馈只用电压负反馈 2 2 只用电流负反馈只用电流负反馈 3 3 用电流截止负反馈用电流截止负反馈 4 4 同时采用电流 电压负反馈同时采用电流 电压负反馈 5 5 上端采用电流负反馈 下端同时采用电流负反馈与电压负反上端采用电流负反馈 下端同时采用电流负反馈与电压负反 馈 馈 3 3 混合反馈中的 混合反馈中的