《焊接电工》第4版 课件8-1弧焊变压器

§8-1弧焊变压器§8-1弧焊变压器

弧焊变压器是一种特殊的变压器，其基本工作原理与一般电力变压器相同。它还应具有以下特点：（1）为保证交流电弧稳定燃烧，要有一定的空载电压和较大的电感。（2）弧焊变压器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）弧焊变压器的内部感抗值应可调，以进行焊接参数的调节。§8-1弧焊变压器一、弧焊变压器的分类弧焊变压器正常漏磁式弧焊变压器增强漏磁式弧焊变压器分体式弧焊变压器（BN、BX10)同体式弧焊变压器（BX、BX2)多站式弧焊变压器(BP)动铁式弧焊变压器(BX1)动圈式弧焊变压器(BX3)抽头式弧焊变压器(BX6)增加变压器自身的漏抗，使变压器本身兼起电抗器的作用，而无需外加电抗器是由一台正常漏磁式（漏磁很小，可忽略）的变压器串联一个电抗器组成§8-1弧焊变压器根据获得下降外特性的不同方法，可将弧焊变压器分成如下两大类。1、正常漏磁式弧焊变压器（1）分体式弧焊变压器变压器与电抗器是相互分开的，两者之间用电缆串联在一起，没有磁的联系，仅有电的联系，故称为分体式。（2）同体式弧焊变压器变压器与电抗器组成一个整体，两者之间不仅有电的联系，还有磁的联系。（3）多站式弧焊变压器由一台三相平特性变压器并联多个电抗器组成。通常变压器的容量较大，可供多个工位同时使用。

§8-1弧焊变压器

2、增强漏磁式弧焊变压器（1）动圈式弧焊变压器其一次绕组和二次绕组是相互独立，且有一定的距离。改变一次绕组与二次绕组之间的距离，使漏抗发生变化，从而达到调节焊接参数的目的。这种弧焊变压器也称为动绕组式弧焊变压器。（2）动铁式弧焊变压器其结构特点是在一次绕组与二次绕组之间加一个活动铁心作为磁分路，以增大漏磁，即加大漏抗。（3）抽头式弧焊变压器它的特点是靠一次绕组与二次绕组之间耦合不紧密来增大漏抗，通过变换抽头改变漏抗，从而调节焊接参数。§8-1弧焊变压器二、常用弧焊变压器（一）同体式弧焊变压器1．结构特点如图8-1，下部是变压器，上部是电抗器，变压器与电抗器共用了一个磁轭。一次绕组在内层，二次绕组在外层，均布在两个侧柱上，因此漏磁很少。一次绕组两部分串联后接人电网，二次绕组两部分串联后再与电抗器绕组串联向焊接电弧图8-1同体式弧焊变压器的结构原理图§8-1弧焊变压器供电。电抗器铁心留有空气隙，的大小可通过螺杆机构来进行调节。2．工作原理（1）空载该弧焊变压器的空载电压为

（2）负载该弧焊变压器是由一台正常漏磁式（漏磁很小，漏抗可忽略，即≈0）的变压器串联一个电抗器组成，这种弧焊变压器的外特性方程式为或§8-1弧焊变压器（3）短路短路时，电弧电压=0，得短路电流方程式为3．焊接工艺参数调节

★这种弧焊变压器的参数调节主要是指焊接电流的调节。它主要靠调节电抗器铁心空气隙大小来调节焊接电流。当减小时，增大，从而减小；同理，增大，增大。4．特点及产品介绍（1）特点同体式弧焊变压器具有以下特点：1）同体式弧焊变压器由于结构紧凑，因此可比分体式弧焊变压器节省16％的硅钢片，节省10％的铜导线。容量越大，节省材料越多，因而使成本降低。§8-1弧焊变压器2）由于变压器二次绕组和电抗器绕组采用反接接线方式，因而提高了同体式弧焊变压器的效率，降低了电能的损耗。3）占地面积小，节省了工作面积。4）当焊接电流调节到小电流范围时，这时空气隙长度较小，空气隙的磁感应强度增大，电抗器动、静铁心之间的电磁作用力增加，铁心振动大，容易导致焊接电流波动和电弧不稳等现象。因此，同体式弧焊变压器不宜在中、小电流范围使用，即这类弧焊变压器适用于作为大容量的焊接电源。（2）产品介绍国产同体式弧焊变压器有两种系列：BX系列和BX2系列。§8-1弧焊变压器（二）动圈式弧焊变压器1．结构特点

图8-2动圈式弧焊变压器结构示意图§8-1弧焊变压器动圈式弧焊变压器的结构如图8-2所示。它的铁心形状特点是高而窄，在两侧的心柱上套有一次绕组和二次绕组。一次绕组和二次绕组是分开缠绕的。一次绕组在下方是固定不动的；二次绕组在上方是活动的，摇动手柄可令其沿铁心柱上下移动，以改变其与一次绕组之间的距离。这种结构特点使得一、二次绕组之间磁耦合不紧密而有很强的漏磁，用变压器自身的漏抗代替电抗器的电抗。

2．工作原理（1）空载根据变压器的原理该弧焊变压器的空载电压为§8-1弧焊变压器即★动圈式弧焊变压器的空载电压不仅取决于变压器二次、一次绕组的匝数之比/，而且与二次、一次绕组之间的耦合系数的大小有关。（2）负载动圈式弧焊变压器的外特性方程式为

、分别为一次绕组产生的磁通和变压器的主磁通，/称为一次绕组和二次绕组之间的耦合系数，用

表示§8-1弧焊变压器★随着焊接电流的增大，当漏抗不变时，电弧电压降低。显然，漏抗越大，电弧电压降低越迅速，即外特性越陡降。（3）短路短路时电弧电压=0，此时=。则有或短路电流方程

、——与变压器结构有关的常数；

——二次绕组的匝数；

——一、二次绕组之间的距离。§8-1弧焊变压器3．焊接工艺参数的调节动圈式弧焊变压器焊接工艺参数的调节，可通过调节来实现，计算公式为★当动圈式弧焊变压器的结构一定时，调节漏抗，只能通过改变变压器二次绕组的匝数和一、二次绕组之间的距离来实现。（1）调节摇动手柄，通过螺杆带动二次绕组上下移动，使一、二次绕组之间的距离发生变化。由于与漏抗成正比，因此当二次绕组上移使增大时，§8-1弧焊变压器增加，焊接电流减小；反之，减小时，则焊接电流增加。连续变化，则焊接电流可获得连续调节。显而易见，调节可以实现焊接电流的细调节。（2）改变由于与的平方成正比，所以改变可以在较大的范围内调节焊接电流。因为很难做到连续改变，因此改变达不到连续调节焊接电流的目的。单独改变会使空载电压受到影响。为了在改变的同时保持空载电压不变，特将一、二次绕组各自分成匝数相等的两盘。若使用小电流时，同时将一、二次绕组各自接成串联形式；若使用大电流时，同时将一、二次绕组各自接成并联形式。由各自串联换成各自并联时，输出的电流可增大4倍。这样就扩大了电流调节范围。§8-1弧焊变压器因此，用这种串并联的方法改变，可用作焊接电流的分档粗调节。

4．特点及产品介绍（1）特点动圈式弧焊变压器的优点是没有活动铁心，因此避免了由于铁心振动所引起的小电流焊接时的电弧不稳；外特性比较陡降，电流调节范围比较宽，空载电压较高，且小电流焊接时空载电压更高。小电流焊接时引弧容易，电弧稳定，易保证焊接质量。这类弧焊变压器适合制成中等容量的。（2）产品介绍国产动圈式弧焊变压器有BX3系列。

§8-1弧焊变压器（三）动铁式弧焊变压器1．结构特点动铁式弧焊变压器的结构如图8-3所示，它是由静铁心Ⅰ、动铁心Ⅱ、一次绕组和二次绕组组成。动铁心和静铁心之间存在空气隙。动铁心插入一次绕组和二次绕组之间，提供了一个磁分路，以减小漏磁磁路的磁阻，从而使漏抗显著增加。2．工作原理动铁式弧焊变压器和动圈式弧焊变压器由于都属于增强漏磁式弧焊变压器，因此它的空载电压表达式、外特性方程式、短路电流表达式在形式上是完全一样的。这种。§8-1弧焊变压器图8-3动铁式弧焊变压器结构原理图Ⅰ—静铁心，Ⅱ—动铁芯，δ—空气隙长度§8-1弧焊变压器弧焊变压器由于一、二次绕组分别绕在静铁心两边的心柱上，会产生很大的漏磁；同时在静铁心中间有一个活动铁心，铁心形成磁分路，以获得较为陡降的外特性。3．焊接工艺参数的调节动铁式弧焊变压器焊接工艺参数的调节仍是焊接电流的调节，即也是通过改变弧焊变压器的漏抗来实现。的表达式如下

——空气的磁导率；

——变压器动、静铁心之间的空气隙长度；

——变压器动、静铁心之间的空气隙的截面积。§8-1弧焊变压器动铁心的形状有矩形和梯形两种，由于梯形动铁心调节焊接电流的范围比矩形动铁心大，所以目前主要采用梯形动铁心的结构。梯形动铁心与静铁心的配合见图8-4所示。（1）细调即摇动手柄使动铁心在静铁心之间的位置发生变化，达到均匀改变焊接电流的目的。（2）粗调即通过改变二次绕组的匝数达到粗调焊接电流的目的。4．产品介绍动铁式弧焊变压器国产型号属于BX1系列。§8-1弧焊变压器图8-4梯形动铁心与静铁心的配合动铁心向里移动，减小，增大，引起增大，则减小；同理，动铁心向外移动，焊接电流增大。§8-1弧焊变压器产品有BX1—135、BX1—300、BX1—500、BX1—300等型号，其中前三种型号为梯形动铁心式弧焊变压器，后一种型号为矩形铁心式弧焊变压器。三、弧焊变压器的维护、常见故障与维修（一）弧焊变压器的维护日常使用中的保养和维