弧焊电源的基本特性.ppt

弧焊电源的基本特点弧焊电源是向焊接电弧提供电能的装置，是弧焊的核心部件。种类繁多，我们主要介绍弧焊变压器、弧焊整流器、弧焊逆变器的分类，其基本电气特性包括以下三个方面：1。弧焊电源的外部特性(输出特性)2。弧焊电源3的调节特性。弧焊电源的动态特性(响应能力)，弧焊工艺对电源的基本要求是：1。容易引弧；2.稳定电弧；3.稳定的焊接工艺参数；4.焊接参数的调节范围足够宽，满足特殊应用的要求；3.1弧焊电源的基本知识，对工业电网和焊接电源的要求；三相四线制系统为380伏/220伏/50赫兹；20-80 v输出电流：空载电压30-1500 a；焊接特点：低电压大电流；弧焊电源需要降压和变压。降压变压器是最基本的元件，也是最简单的弧焊电源。弧焊电源中的变压器有两种基本形式：工频变压器：普通电源中频变压器：逆变电源、交流、DC、逆变、电子控制技术，第3章(2)、3.2弧焊电源的外部特性。弧焊电源的外部特性是指弧焊电源的稳定输出电压Uy和指定范围内的输出电流iyi之间的关系，即电源输出的稳定电压Uy和在电源的某些内部参数改变时输出的稳定电流iyi之间的关系Uy=f (iy)通常用来表示。又称电源的静态特性。外部特性的一般表述：当r0=0，当r0=0时，平坦特性及其外部特性曲线如下图所示：3.2.1电源外部特性的基本概念，第3 (3)章，第4章，第5章，第6章，第7章，第8章，第8章，第9章，第8章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章。 第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，第9章，因此，在本质上，弧焊电源甚至可以分为两类：那些调节r0-如弧焊变压器，大多数机械调节弧焊电源，和那些调节E-如弧焊逆变器，部分弧焊整流器，电子控制弧焊电源，调节r0的方法， 调节电阻内阻的方法，以及调节电感内阻、电阻内阻、电感内阻的方法，线性、椭圆形，在这两种方法之间，调节E的方法，改变变压器比率以调节输出占空比的方法都具有方波、正弦波和控制输出的外部特性，不受弧焊电源结构的影响，并且在理论上可以是任何形状， 图3-3常用弧焊电源的外特性曲线，3.2.2“电源-电弧”系统的稳定性，“电源-电弧”系统的稳定性有两层含义：1。 在没有干扰的情况下，在给定的电弧电压和电流下，可以保证电弧的稳定燃烧，系统保持静态平衡状态。2.当系统受到瞬时干扰时，系统原有的静态平衡被破坏，电弧电压和电流发生变化；然而，当干扰消失时，系统可以自动返回到原始平衡状态或达到新的平衡状态。图3-4“电源弧”系统稳定原理图a)稳定系统b)不稳定系统。系统稳定性的物理本质是电源可以根据电弧的需要调节能量输出，这类似于电流负反馈的效果。总之，系统稳定的条件是：特性uy=f (iy)和特性UF=f (if)有一个交点，Uy=f(Iy保证在交点的左侧，而Uy0和Kw在交点的右侧有较高的系统稳定性。图3-5“电源-电弧”系统的稳定条件，ifuy (1.8 2.25) UF。(3)确保稳定的电弧功率。为了保证稳定的交流电弧功率，一般要求是：(3-3)U0-空载电压(4)良好的安全性和经济性。上述空载电压范围适用于具有下降特性的弧焊电源。带引弧(或稳弧)装置的非自耗电极气体保护弧焊电源可降低空载电压。用于自耗电极自动和半自动电弧焊的平板特性弧焊电源可以具有较低的空载电压。3.弧焊电源的稳定短路电流，当Uy=0 (UF=0)时，对应的电流为稳定短路电流Iwd。主要指压降特性中对应于Uy=0的电流。一般要求如下：图3-11:恒流带外拉出特性曲线A)带外拉出特性曲线B)带外拉出恒流特性。理想短路截面形状：恒定电流带外拉出，第3章(20)，4。常见带外特性曲线及其应用，表3-1:弧焊电源常见带外特性曲线的特点及应用，3.3弧焊电源的调节特性，具有一定弧长的电弧只有一个稳定工作点。为了获得一定范围内所需的焊接电流和电压，弧焊电源的外部特性必须是可调的。电弧静态特性与电源外部特性曲线相交的稳定工作点决定了焊接电压和电流、3.3.1调节特性的概念、3.3.2调节参数和调节范围，以及(1)电源输出的电流或焊接工作电流I2时电弧的电流。(2)工作电压U2焊接弧焊电源输出电压。常用电弧焊方法的一致负载特性为：(1)U2=200.04 I2(V)I2600 A；U2=44(V)I2600 A；(2)钨极氩弧焊电源U2=100.04 I2(V)I2600 A；U2=34(V)I2600 A；(3) MIG/MAG焊接电源U2=140.05 I2(V)I2600 A；U2=44(V)I2600A .(4)具有埋弧焊下降特性的弧焊电源具有与焊接电源相同的约定负载特性；具有扁平特性的弧焊电源具有与MIG/MAG焊接电源相同的商定负载特性。其中，U2指定负载电压，V；I2商定负载电流，a .商定负载和商定负载特性，商定负载曲线，第3 (23)章，1。下降特性弧焊电源的调节参数和范围，图3-13下降特性弧焊电源的调节性能，(1)约定焊接状态下的最大额定焊接电流I2max，即弧焊电源在最大调节位置可以获得的最大约定焊接电流。通常，I2max100%I2r是必需的，I2r是额定焊接电流。(2)额定最小焊接电流I2min是在约定的焊接状态下，当弧焊电源处于最小调节位置时，可以获得的约定焊接电流的最小值。对于手工电弧焊，I2min20% I2r；对于氩弧焊，I2min10% I2r；对于埋弧焊，I2min40%I2r。(3)电流调节范围在负载特性一致的情况下，通过调节可以获得的输出电流范围为I2minI2max。扁平特性电源的可调参数如图3-14所示。(1)在约定的负载特性条件下，额定最大工作电压U2max可以调节弧焊电源输出电压的最大值。(2)额定最小工作电压U2min是在约定的负载特性条件下，通过调整的弧焊电源输出电压的最小值。(3)工作电压调节范围是在约定的负载特性条件下，通过调节可以获得的输出电压范围。U2minU2max。图3-14平板特性弧焊电源的调节性能，2。扁平外特性弧焊电源的调节参数和范围，第3章(25)，3。弧焊电源空载电压U0的调节，图3-15弧焊电源U0的调节。通常，确定弧焊电源的空载电压因此，在一些弧焊电源中，根据弧焊工艺的要求，空载电压也随着焊接电流或电压的调整而调整(如图3-15所示)，因此具有更好的调整特性。3.3.3、弧焊电源的负载持续时间和额定值、设备允许温升、工作电流、工作时间、工作模式、负载持续时间、弧焊电源经常在非额定负载持续时间的状态下工作，实际工作时间与工作周期的比值称为实际负载持续时间FC、额定负载持续时间FCr实际负载持续率；I2r弧焊电源额定电流；I2在实际负载持续率下允许输出的最大电流。实际负载持续率条件下的最大允许输出电流可根据以下公式计算：3.4弧焊电源的动态特性，3.4.1基本概念，无论是电源的外部特性还是电源的调节特性，主要根据电弧的静态特性进行讨论，即弧焊电源必须满足电弧稳定燃烧的要求。然而，在实际焊接过程中，电弧处于稳定状态的时间是短暂而相对的。特别是在熔化极电弧焊中，电极(焊条或焊丝)被加热形成金属液滴。液滴尺寸从小变大，弧长也随之变化。当熔滴过渡到熔池中时，经常会发生短路现象。因此，在焊接过程中，弧长、电弧电压和电流都在不断变化，甚至会有瞬间的大变化。因此，在电弧焊接中，尤其是在MIG焊接中，焊接电弧是电源的动态负载。弧焊电源必须具有满足动态电弧负载要求的特性。这个特性就是弧焊电源的动态特性。弧焊电源的动态特性是弧焊电源输出电压和电流在电弧负载状态瞬时变化时的响应特性。表明弧焊电源对电弧负载瞬变的适应性。电流和电压的瞬时值通常表示如下：uy=f(t)，iy=f(t)，3.4.2电弧动态变化特性及其对弧焊电源动态特性的要求，图3-16电弧电压和电流的熔滴过渡形式和波形a)喷射过渡b)熔滴过渡c)短路过渡，在熔化极弧焊中，采用的工艺方法和焊接工艺参数不同，熔滴过渡形式不同，负载变化也不同，因此对弧焊电源动态特性的要求也不同。如图3-16a和b所示，在喷射过渡或熔滴过渡的熔化极电弧焊中，电弧电压和电流基本不变，此时电弧可视为静态负载，因此对电源的动态特性没有特殊要求。对于短路过渡的MIG焊，电弧不断在负载、短路和空载三种状态之间切换，因此短路过渡的MIG焊对电源的动态特性有更高的要求。第三章(24)，1。“空载、短路和负载”、“负载、短路和负载”。图3-17手工电弧焊时弧焊电源输出电压和电压变化示意图，(1)瞬时短路电流峰值Isd从空载到短路，主要影响引弧过程。太小不利于引弧阶段的热辐射和热电离，使引弧困难；如果太大，很容易造成飞溅，甚至烧穿工件。因此，对Isd的要求通常基于ISD/I2与焊接电流I2的比值，例如，Isd/I23.0。(2)从负载到短路的瞬时短路电流峰值Ifd，主要影响液滴转移。过多的熔滴会严重飞溅，导致焊缝成形恶化，甚至导致焊件烧穿和电弧不稳定。如果太小，液滴转移就很困难。因此，也需要Ifd，这通常由IFD/I2与焊接电流I2的比率来要求，例如，Ifd/I22.5。2。短路过渡灯丝CO2焊，弧焊电源也工作在空载-短路-负载周期性变化状态，频率要求较高。要求：1。瞬时短路电流峰值Isd，Ifd2，短路电流上升率di/dt，熔滴短路过渡过程及电压-电流波形图T1-燃弧时间T2-短路时间T3-熔滴被拉断后的电压恢复时间T-短路周期T=T1T2T 3 Imax-最大电流