弧焊电源整理.doc

学习资料收集于网络，仅供参考一、 填空题（1530）1、 弧焊电源的分类：交流弧焊电源；直流弧焊电源；脉冲弧焊电源；逆变弧焊电源。2、 弧焊电源的控制技术分类：机械式控制；电磁式控制；电子式控制；数字式控制（包括：单片机控制；PLC/PLD控制；ARM控制；DSP控制）。3、 三种电离形式：撞击电离；热电离；光电离。4、 电弧的引燃方式：接触引弧；非接触引弧（高频高压引弧和高压脉冲引弧）。5、 交流电弧的特点：电弧周期性地熄灭和引燃；电弧电压和电流波形发生畸变；热惯性作用较为明显。6、 影响交流电弧稳定燃烧的因素：空载电压U0；引燃电压Uyh；电路参数；电弧电流；电源频率；电极的热物理性能和尺寸。7、 提高交流电弧稳定性的措施：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；叠加高压电。8、 对传统的弧焊电源的外、动特性进行控制得方式：机械控制和电磁控制。9、 弧焊变压器的分类：串联式电抗器式（又分为分体式和同体式）；增强漏磁式（动铁心式、动线圈式、抽头式）。10、 采用机械装置控制外、动特性的弧焊电源有：动铁式、动圈式、抽头式弧焊变压器、整流器等。统称机械控制的弧焊电源。（估计考第9个）11、 电子的发射：热发射、光电发射、重粒子撞击发射和强电场作用下的自发射。12、 电弧的三个区域：阴极区、弧柱区和阳极区。13、 对弧焊电源的基本要求：保证引弧容易；保证电弧稳定；保证焊接规范稳定；具有足够宽的焊接规范调节范围。14、 晶闸管式弧焊整流器的电路结构：主回路和控制回路。主回路：由三相变压器T（降电压，增电流）、晶闸管组VT、小电流维弧装置二极管VD、电阻R及直流电抗器L组成。15、晶闸管式弧焊电源分类根据主回路的结构形式和输出电流波形不同，分为：a) 三相桥式晶闸管弧焊整流器；1） 三相桥式半可控晶闸管弧焊整流器2） 三相桥式全控晶闸管弧焊整流器b) 六相半波整流电路c) 带平衡电抗器双反星形晶闸管弧焊整流器。d) 模拟式晶闸管弧焊整流器。e) 晶闸管式交流弧焊电源；f) 晶闸管式脉冲弧焊电源。16、 晶闸管焊接整流器的主要特点：动特性好，响应速度快；控制性能好；节能、省材、结构简单；调节特性好。（可能为简答题）17、 弧焊电源是电弧焊机的核心部分，是对焊接电弧提供能量的一种专用装置。它具有符合电弧焊接所要求的电气特性。这种特性包括：外特性、调节特性、动特性及可控性等。（静、动及控制特性。）18、 晶闸管式弧焊整流器的波形脉动问题措施：并联高压引弧电源；并联二极管和限流电阻构成维弧电路；采用直流电抗器；选择合适的整流电路。（可能为简答题）19、 晶闸管焊接整流器的要求：提供低电压、大电流，具有一定形状外特性；对电压、电流调节范围大；波形连续脉动小。20、 晶闸管式弧焊整流器主电路组成分为三类：三相桥式半控电路；三相桥式全控电路；带平衡电抗器双反星形电路。21、 三相桥式全控晶闸管电路采用的触发方式：双窄脉冲触发（同步触发）；单宽脉冲触发。22、 直流（DC）与交流（AC）之间的变换称为逆变，实现这种变换的装置就称为逆变器。23、 大功率晶体管组在主电路中起着线性放大调节器的作用。也可以起着电子开关的作用。根据大功率晶体管组工作方式的不同，前者称为模拟式晶体管弧焊电源；后者为开关式晶体管弧焊电源。24、 模拟式晶体管电源结构：根据反馈情况，分为：电流反馈式和电压反馈式。根据电网情况，分为：单相和三相。25、 开关式晶体管电源结构：根据反馈情况，分为：电流反馈式和电压反馈式。根据电网情况，分为：单相开关式和三相开关式。26、 两种逆变体制（原理）：（1）、ACDCAC；（2）ACDCACDC（）。27、 逆变电源的组成：输入整流器、输入滤波器、功率开关元件、中频变压器、输出整流器、输出滤波器组成主电路。主电路、反馈电路和控制电路组成。28、 逆变电源的规范调节：由占空比来调节。占空比越大，逆变电源输出的规范就越大。定周期调脉宽：脉宽越大，占空比越大。 定脉宽调周期：周期越大（频率越低），占空比越小。29、晶闸管的结构及开关条（也可能为简答题）晶闸管导通的条件（在a条件准备好的情况下，满足b条件才能导通）：a、在阳极、阴极之间加上大于UH的正向电压；b、在控制极和阴极之间加上正向触发电压。晶闸管的关断条件（a、b满足一个即可）：a、自然关断：管电流小于维持导通的最小电流。b、强制关断：在阳极和阴极之间加反向电压。30、弧焊电源的选择1) 焊接材料与工件材料2) 焊接电流的种类3) 焊接工艺方法4) 焊接电源的功率5) 工作条件和节能要求6) 工作重要程度和经济价值(6) 简答题(5 5)1、 逆变电源的基本原理和逆变体制（图）答：组成：输入整流器、输入滤波器、功率开关元件、中频变压器、输出整流器、输出滤波器组成主电路。还有控制电路和反馈电路。原理：主电路工作时，电网电压经输入整流器的整流和输入滤波器的滤波，将电网50Hz的工频交流变为几百V的直流信号，经功率开关元件的交替开关，变为几百、几千Hz的高压中频信号。 经中频变压器降为合适电压，再经过输出整流器的整流和输出滤波器的滤波，最后得到所需要的直流输出。2、逆变电源的优点（为什么要用中频信号）1分析变压器的工作公式U=4.44fNSBmU为变压器的副边电压，由电流空载电压决定变压器的工作频率f越高，可以使NS越小，N为变压器绕阻匝数，S为变压器铁芯截面积。1） 变压器的NS下降，可使变压器的体积、重量大的减小，逆变电流通常f为几千Hz时，NS可减小到原来的1/40，而变压器占整个电焊机的1/3或2/32） 用材大量减少，铜损、铁损大大减少。3） F越高时，变压器的铁芯材料可用铁金氧磁芯，重量和体积又进一步大大减小，损耗也大大减小4） 由于f大于1000Hz，且有电容储能，无功损耗更小，提高功率因数cos15） F大大提高，输出的滤波电感可大大减小，可使焊接回路是时间常数L/R大大减小，使焊接回路动态特性好简单点回答的话：答：U=4.44fNSBM*10-4优点：1、重量轻，体积小；2、功率因数高，电焊机效率高，空载损耗小，非常节能；3、动态特性好；4、焊接工艺性能好，可以设计出任意需要的外特性电源。3、弧焊变压器的特点（为满足弧焊工艺要求）：1) 为了稳弧要有一定的空载电压和较大的电感；2) 主要用于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊，应具有下降的外特性；3) 为了调节电弧电流、电压，外特性应可调。4、 晶闸管式逆变电源的问题（缺点）答：受晶闸管恢复时间以及L-C振荡电路固有频率的限制，工作频率低且晶闸管关断困难（功率越高，关断越困难）在其工作频率内，噪声很大。5、 电子弧焊电源的特点：（绪论）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) 具有良好的动特性，反应时间短；3) 可调参数多，尤其是脉冲式电子弧焊电源，可对电弧功率进行精密的控制和遥控；4) 输出电压、电流的稳定性好，抗干扰能力强，不易受网路电压流动和温度变化影响；5) 便于进行编程和采用微机控制，是全位置自动焊和弧焊机器人的理想弧焊电源；6）弧焊逆变器具有高效、体积小的特点；6、晶闸管式弧焊整流器的主电路结构 （晶闸管）答：主电路结构组成：三相变压器T、晶闸管组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G和检测电路M、比较电路和触发电路组成。基本框架图5-1工作原理：大功率晶闸管V受控于触发电路。触发脉冲的移相可以改变晶闸管导通角的大小，晶闸管导通角大，则焊接电流（电压）也大；反之亦然。晶闸管式弧焊整流器外特性控制是借助于电流、电压反馈信号，当需要获得下降外特性时，触发脉冲的相位由给定电压和电流反馈信号经比较器后得到的控制信号确定；当需要获得平外特性时，触发脉冲的相位由给定电压和电压反馈信号确定；当需要获得任意外特性时，触发脉冲的相位由电压、电流反馈信号的比例决定，改变这个比例，就可以得到任意外特性。主要特点：（1）动特性好，反映在：电感小、电磁惯性小、反应快；动特性指标di/dt可控、可调。（2）控制性能好：易控制；控制功率小。（3）节能。7、晶体管式弧焊电源的主要特点（可能性不大）：（晶体管）（1） 晶体管断通迅速，控制十分灵活、精确；（2） 可以对外特性曲线形状进行任意的控制，以适应多种弧焊方法的需要；（3） 规范调节范围宽，可调参数多，能精密控制电弧能量，以适应各种位置、各种材料和不同厚度、形状工件的弧焊工艺需要。它是全位置自动弧焊、精密焊接和呼喊机器人焊接的理想弧焊电源之一；（4） 抗外界干扰的能力强，在外界其他因素变化的情况下，能通过控制和自动调节始终保持稳定的焊接规范参数；（5） 弧焊回路时间常数小，动态反应速度快，动特性良好。可借助电子电路对动特性进行无级控制，实现无飞溅或少飞溅的焊接；（6） 脉冲频率比晶闸管式脉冲弧焊电源、磁放大式脉冲弧焊电源等都要高得多，可实现高频脉冲弧焊工艺；（7） 控制性能好。（8） 成本高，电路复杂，易损坏，维修工作技术要求较高。(7) 论述题(10 3)1、 模拟式晶体管弧焊电源和开关式晶体管弧焊电源的比较。 （晶体管）答：（一）、电路组成的比较1）模拟式电源的基本组成由变压器、整流器、滤波器、晶体管、控制电路、反馈电路组成。晶体管工作在线性放大状态。作为线性放大调节器。2）开关式电源的基本组成由变压器、整流器、滤波器、晶体管、滤波电感、续流二极管、控制电路、反馈电路组成。晶体管工作在开关状态。作为电子控制开关，在截止与饱和导通之间交替工作。（二）、工作原理的比较1）模拟式晶体管电源的工作原理变压器将电网的高电压U1变为低压交流电U2再通过整流器的整流将U2变为整流信号U3。经过滤波器后，由整流信号U3变为直流信号U4。晶体管工作在线性放大状态。控制信号U4增加时，焊接电流If增加。2）开关式晶体管电源的工作原理变压器将高电压U1变为低压交流电U2。再经整流器将U2变为整流信号U3。经滤波后U3变为直流信号U4。晶体管工作在开关状态，晶体管饱和导通时，焊接电流为电感DK上的电流，电流上升。当晶体管截止时，电感L上产生自感电动势=Ldi/dt，电动势使续流二极管导通，电感L上的电流靠二极管续流，电流下降。续流二极管D是在晶体管截止时起续流作用。D是在电感L上反馈电动势导通。（三） 、电源的控制比较1）模拟式电源的控制晶体管控制信号为直流信号Uk。当UK增加，晶体管的Ib增加，通过放大倍数使Ie和Ic增加。晶体管上Ie就是焊接电流If。 Ib=（UkUbe)/Rb If=Ie=(1+)Ib。2）开关式晶体管电源的控制晶体管T的控制信号为占空比可调的控制信号(脉冲信号)Uk。占空比=t/T。当Uk为低电平时，晶体管截止，输出电流为零。当Uk为高电平时，晶体管饱和导通。其输出电流不为零，晶体管的输出电流为与Uk同频率的脉冲电流。由于电感DK上的电流不能突变。晶体管T输出的脉冲电流经电感滤波后，得到比较平滑的焊接电流。Uk占空比越大，If越大，晶体管输出脉冲电流的占空比取决于控制信号Uk的占空比。因此，控制信号Uk的占空比越大，焊接电流If越大。二极管D是晶体管截止时期续流作用。是在电感L上产生的电动势导通的。（四） 、性能的比较1）模拟式晶体管电源主电路结构相对简单。可以输出任意波形。相当于波形发生器。但晶体管功耗大，抗干扰能力差。2）开关式晶体管电源结构相对复杂。不能输出任意波形。晶体管基本无功耗，但抗干扰能力强。2、 晶闸管弧焊电源 （晶闸管）答：三相桥式半控晶闸管焊接整流器 电感性负载（1）60，Uf过零时，If的减小在电感上产生。自感电动势Ldi/dt，使晶闸管不致阻断，以维持If不中断。（3）当L越大，自感电动势越大。If越平滑。当L，If无波动。但晶闸管失控，由于电动势维持导通。晶闸管通过导通角大小来控制负载电压、电流的情况失控。（4）接续流二极管D7，If不中断，晶闸管关断。If减小产生的自感电动势Ldi/dt使续流二极管导通。一方面使If不中断。另外D7导通时，管电压较小，不足以同时维持一个晶闸管和一个二极管导通，可使晶闸管关断。（把图补全 D7 加一个续流二极管）总结：优点：只有3个晶闸管和3个整流二极管，线路简单，变压器为普通的降压变压器。 缺点：低电压或小电压时，由于较大，一个周期有3个波峰，波动性大。特点：3个触发信号相隔120；触发信号移相范围为180；每个周期电压的波动峰从6个到3个。3、带平衡电抗器的双反星形晶闸管整流电路a、 三相变压器铁芯有3个心柱，在每个心柱上各有一相初级绕组，两个次级绕组。此结 构可以输出互差60以下的相电压。b、 每个绕组各串一个晶闸管。6个晶闸管接成共阴极P型式。c、 在联结次级绕组时，分成两组三相半波晶闸管整流电路，构成两个星型。d、 两组之间接入平衡电抗器，在中间抽头O和晶闸管阴极P之间接入负载。加入平衡电抗器PDK的作用：1、 不加PDK，此电路即为六相半波整流电路。2、 两个晶闸管不能同时导通，当=0时，t1时刻，a相电压最高。触发脉冲1触发晶闸管SCR1。P点由SCR1导通 Up=UaU，假设b为次高，MN为同电位。由于UbUa+U，触发脉冲6.触发SCR6，也不能使SCR6导通。3、 只有只有设法提高N点的电位相对M点为UMUN，Ub+UN=U0。4、 加入平衡电抗器PDK，可使SCR1导通的同时提高N点电位，使UMNUaUb，可在脉冲6触发SCR6，使之导通。4、焊接电弧的电特性（静特性和外特性） （补充）答：焊接电弧的静特性一定弧长稳定状态下，电弧电压Uf与电弧电流之间的关系。 Uf=f（Uf）在阳极区、阴极区压降Uy与电流无关。 Uy=f（If）为一条直线。在阴极区，当电弧电流较小时，阴极斑点的面积Si电极端部的面积。随着If的增大，Si增大。这样阴极斑点上电流密度j=If/Si基本不变。此时电场强度不变，Ui也基本不变。当阴极斑点的面积达到电极端部面积以后，随着If增大，Si不再变化。j=If