天津大学现代弧焊电源讲义

弧焊电源及其控制,主讲教师:程方杰2012.08,国家级精品课程,第一章绪论,1.1弧焊电源概述1.2弧焊电源的分类、特点及应用1.3弧焊电源的发展1.4本课程的目的和主要内容,弧焊电源及其控制,本章的重点难点：重点掌握弧焊电源的概念、分类和特点。,第一章绪论,焊接（welding）的概念通过适当的手段，使分离的物体（同种或异种材料）产生原子（或分子）间结合而成为一体的连接方法。焊接一般特点采用加热或加压，或两者并用，用或不用填充材料局部加热熔化，产生各种物理与化学变化材料间产生原子或分子之间的结合形成的接头一般是永久性的、不可拆卸的,1.1弧焊电源概述,常用焊接方法电弧焊ArcWelding电阻焊ResistanceWelding钎焊/软钎焊Brazing/Soldering扩散焊DiffusionWelding激光焊Laserwelding电子束焊ElectronBeamWelding,其中，应用最广泛的是电弧焊工艺,第一章绪论,电弧焊采用电极与工件之间燃烧的电弧作为热源来加热熔化工件进行焊接的。,第一章绪论,常用的电弧焊方法及设备,埋弧自动焊,焊条电弧焊,熔化极气体保护电弧焊,第一章绪论,弧焊电源是电弧焊机中的核心部分：供给电弧能量（提供电流电压），并具有适于电弧焊工艺电气特性的设备或者装置。,弧焊电源的主要作用提供电弧燃烧的能量保证电弧稳定燃烧调节电弧能量,电焊机：供完成各种焊接工艺操作的专用设备。包括电源，控制箱，焊接小车，送丝机，焊炬等。,没有先进的弧焊电源，不可能实现先进的弧焊工艺,不同的电弧焊方法需要不同的电弧焊机。,弧焊电源的分类方法按输出电流种类分类：直流、交流、脉冲等弧焊电源按关键器件分类：弧焊变压器、整流器、逆变器等按输出特性分类：平特性、缓降特性、恒流特性等按用于不同焊接方法分类：焊条电弧焊电源、埋弧焊电源等,1.2弧焊电源的分类、特点及应用,第一章绪论,机械调节式,单相整流式脉冲弧焊电源滑动调节式弧焊整流器抽头式弧焊整流器动铁式弧焊整流器动绕组式弧焊整流器抽头式弧焊变压器动铁式弧焊变压器动绕组式弧焊变压器,柴油汽油内燃机驱动式弧焊发电机电动式弧焊发电机磁放大器式脉冲弧焊电源磁放大器式弧焊整流器串联饱和电抗器式弧焊电源,电子控制式,电磁控制式,整流式,移相式,磁放大器式脉冲弧焊电源串联饱和电抗器式弧焊电源,模拟式,模拟式晶体管脉冲弧焊电源模拟式晶体管弧焊电源,开关式,逆变式晶闸管矩形波交流弧焊电源数字开关式晶闸管矩形波交流弧焊电源开关式电力电子器件脉冲弧焊电源开关式电力电子器件弧焊电源,逆变式,IGBT式弧焊逆变器场效应管式弧焊逆变器晶体管式弧焊逆变器晶闸管式弧焊逆变器,数字式,单片机控制式数字化弧焊电源DSP控制式数字化弧焊电源,红色淘汰或即将淘汰或无应用意义黑色维持状态，仍有应用价值蓝色有一定的发展前途绿色很有发展前途,第一章绪论,弧焊电源,常用的弧焊电源分类,第一章绪论,现代弧焊电源,传统弧焊电源,常用的弧焊电源分类,第一章绪论,常用的弧焊电源特点及其应用,1.3弧焊电源的发展,第一章绪论,现代弧焊电源与传统弧焊电源的区别：,应用了电力电子可控器件电子控制技术、数字控制技术代替了机械、电磁控制技术精确控制代替了粗糙控制模块化、集成化、多功能化，一机多用智能化（“傻瓜”化）降低了对操作者的要求外观仪器化、美观，便携抗噪性降低，对维修人员技术水平要求高,逆变技术、计算机技术、遥控技术、智能控制技术、远程通讯技术、远程监控技术得到广泛应用,现代弧焊电源：应用了现代科学技术的弧焊电源。,逆变弧焊电源;数字化弧焊电源,第一章绪论,焊机调节人机对话系统焊接工艺参数数据库（柔性化）一元化调节,现代弧焊电源控制的趋势：精确化、柔性化、智能化,第一章绪论,数字化弧焊电源控制面板,第一章绪论,焊机控制精确控制（引弧、收弧）（精确化）动态电弧控制（波形控制等）协同控制（熔滴过渡、弧长控制等）,焊后焊接工艺参数记录,（智能化）,无飞溅引弧控制,双脉冲电弧控制,数字化MIG/MAG电源,焊接参数记录,控制原理与方法：PID控制；模糊控制；专家系统开环控制；闭环控制变结构控制：变给定参数；变结构参数；变电路结构,控制技术：模拟电子技术；数字电子技术；数字模拟仿真技术微机控制技术；单片机控制技术数字信号处理器（DSP）控制技术（数字化电源）,第一章绪论,学习焊接电弧的主要电气特性和弧焊工艺对弧焊电源的要求；学习弧焊电源的基本理论和基本电气特性；学习电子控制弧焊电源的基础知识和控制理论和技术；系统学习弧焊变压器、晶闸管弧焊整流器、弧焊逆变器的基本原理、结构特点、电气性能特点；了解弧焊电源的数字控制技术；学习弧焊电源的选择、安装和安全使用等。,1.4本课程的目的和主要内容,主要参考书胡绳荪，杨立军编.弧焊电源及控制。北京：化学工业出版社.2010.8胡绳荪主编.现代电源及其控制.北京：机械工业出版社.2007.11,第一章绪论,焊接设备简介手工电弧焊机,Note：典型的交流手工电弧焊机,送丝机内置式MIG焊机,焊接设备简介半自动MIG焊机,外置/分体式MIG焊机,焊接设备简介半自动MIG焊机,通用型AC/DC埋弧焊机,焊接设备简介埋弧焊机,焊接设备简介管道纵缝埋弧焊机,焊接设备简介各种电阻焊机,各种电阻焊机,汽车生产线上的电阻焊设备,感应钎焊设备及工艺,焊接设备简介感应焊机,大型真空钎焊/扩散焊炉,最高工作温度1100真空度均温区尺寸1.81.41.3最大承重1500kg,焊接设备简介激光割/焊机器人,激光-等离子复合热源焊接设备,焊接设备简介复合热源焊接技术,DescriptionofWelding/Soldering/BrazingintheWikipediaencyclopedia,Weldingisafabricationprocessthatjoinsmaterials,usuallymetalsorthermoplastics,bycausingcoalescence.Thisisoftendonebymeltingtheworkpiecesandaddingafillermaterialtoformapoolofmoltenmaterial(theweldpuddle)thatcoolstobecomeastrongjoint,withpressuresometimesusedinconjunctionwithheat,orbyitself,toproducetheweld.Thisisincontrastw