現(xiàn)代弧焊電源及控制復(fù)習(xí)總結(jié)

1、焊接（welding）的概念所謂焊接是指通過(guò)適當(dāng)?shù)氖侄危箖蓚€(gè)分離的物體（同種或異種材料）產(chǎn)生原子（或分子）間結(jié)合而連接成一體的連接方法。1.弧焊電源的分類(lèi) 機(jī)械調(diào)節(jié)式：（1）動(dòng)鐵式；（2）動(dòng)圈式；（3）抽頭式。 電磁調(diào)節(jié)式 電子控制式： （1） 整流式；（2）逆變式；（3）數(shù)字式。2.常用弧焊電源的特點(diǎn) （1）機(jī)械調(diào)節(jié)式；（2） 電子控制式3. 氣體的電離氣體的電離方式：（1）熱電離； （2）場(chǎng)致電離；（3） 光電離；(4) 碰撞電離。4.電極的電子發(fā)射 （1）熱發(fā)射；（2）電場(chǎng)發(fā)射；（3）光發(fā)射； （4）粒子碰撞發(fā)射。 l 焊接電弧的引燃1.接觸引弧 (1)接觸回抽法 （2）劃擦引弧法2.

2、非接觸引弧a) 高壓脈沖引弧 b) 高頻高壓引弧Uf=UA+UC+UK焊接電弧最小電壓原理l 焊接電弧的靜特性 一定長(zhǎng)度的電弧在穩(wěn)定狀態(tài)下，電弧電壓與電弧電流之間的關(guān)系，稱(chēng)為焊接電弧的靜態(tài)伏安特性，簡(jiǎn)稱(chēng)伏安特性或靜特性。l 交流電弧的特點(diǎn)：1、焊接電流周期性過(guò)零，電弧存在著熄滅和再引燃問(wèn)題。2、保證電弧穩(wěn)定和可靠的再引燃是交流弧焊電源的關(guān)鍵任務(wù)。非熔化極焊接電弧負(fù)載特性(TIG/Plasma arc)F非熔化極電弧焊接（TIG和Plasma)，在焊接過(guò)程中電極不熔化，也沒(méi)有金屬熔滴過(guò)渡。 F由于沒(méi)有熔滴過(guò)渡和飛濺問(wèn)題，因此對(duì)電源的動(dòng)態(tài)性沒(méi)有要求。F穩(wěn)定焊接電流是關(guān)鍵，常采用恒流外特性的電源。熔

3、化極焊接電弧的負(fù)載特性（MIG/MAG arc)?熔化極電弧焊，作為電極的焊絲（條）不斷熔化并過(guò)渡到焊接熔池中去。由于電極熔化和熔滴過(guò)渡，弧長(zhǎng)和弧壓都會(huì)發(fā)生周期性波動(dòng)。?要保證電弧穩(wěn)定，弧焊電源外特性要和送絲系統(tǒng)相匹配。 ?熔化極焊接電弧是一個(gè)變化極快的動(dòng)負(fù)載，需要對(duì)弧焊電源的動(dòng)態(tài)特性提出要求。 弧焊電源的外特性是指在規(guī)定范圍內(nèi)，弧焊電源穩(wěn)態(tài)輸出電壓Uy與輸出電流Iy的關(guān)系。即在電源內(nèi)部參數(shù)一定的條件下，改變負(fù)載，電源輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系。又稱(chēng)為電源的靜特性。 “弧-源”系統(tǒng)的穩(wěn)定性1.無(wú)干擾時(shí)，能在給定電弧電壓和電流下，保證電弧的穩(wěn)定燃燒，系統(tǒng)保持靜態(tài)平衡狀態(tài)。2.當(dāng)受到瞬時(shí)干擾時(shí)，

4、系統(tǒng)的平衡狀態(tài)被破壞，電弧電壓和電流發(fā)生變化；當(dāng)干擾消失后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)或者達(dá)到新的平衡狀態(tài)。 l 電源外特性曲線(xiàn)的選擇外特性曲線(xiàn)各區(qū)段的分析工作區(qū)段：反映了外特性曲線(xiàn)的具體形狀。空載點(diǎn)：決定了電源的空載電壓。 短路區(qū)段：反映了曲線(xiàn)形狀和短路電流值。外拖拐點(diǎn)：從工作段進(jìn)入外拖段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)外特性不同組合的特點(diǎn)1）恒壓特性與恒壓特性，配合等速送絲系統(tǒng)；特點(diǎn)：電弧自調(diào)節(jié)作用強(qiáng)；容易斷弧；容易導(dǎo)致參數(shù)波動(dòng) 2）恒流特性與恒壓特性熔滴過(guò)渡均勻；小電流下容易斷弧 3）恒流特性與恒流特性熔滴過(guò)渡均勻；電弧彈性好；自調(diào)節(jié)作用差4）恒壓特性與恒流特性脈沖階段具有良好的電弧調(diào)節(jié)作用，但維弧容易短

5、路 （1）焊條電弧焊 弧-源系統(tǒng)穩(wěn)定下降外特性電弧有彈性下降的陡度要大，最好是垂降特性；容易引弧要有較高的空載電壓；不粘絲和爆絲較大的短路電流（2）熔化極電弧焊工藝特點(diǎn)：l 使用連續(xù)送進(jìn)的焊絲，有自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)（無(wú)人為因素影響）；l 不需要頻繁引?。籰 焊絲可以是等速也可以是變速送進(jìn)；l 電弧工作在上升段。（3）非熔化極電弧焊 特點(diǎn)：電弧靜特性工作部分呈平的或略上升的形狀；弧長(zhǎng)穩(wěn)定。方法：鎢極氬弧焊（GTAW），等離子弧焊（PAW）以及非熔化極脈沖電弧焊要求：電流穩(wěn)定弧源穩(wěn)定下降外特性參數(shù)穩(wěn)定恒流特性3弧焊電源的穩(wěn)態(tài)短路電流的選取 在弧焊電源外特性上，當(dāng) Uy0（ Uf0）時(shí)對(duì)應(yīng)的電流為穩(wěn)態(tài)短路

6、電流Iwd。 F主要是指下降特性中Uy0時(shí)對(duì)應(yīng)的電流，一般要求： 為了確定、比較弧焊電源的特性，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)弧焊電源的負(fù)載特性進(jìn)行了約定，符合約定關(guān)系的負(fù)載特性稱(chēng)為約定負(fù)載特性，相應(yīng)的負(fù)載電壓和負(fù)載電流稱(chēng)為約定負(fù)載電壓（U2）和約定焊接電流（I2） 額定負(fù)載持續(xù)率弧焊電源的動(dòng)特性：電弧負(fù)載狀態(tài)發(fā)生瞬態(tài)變化時(shí)，弧焊電源輸出電壓與電流的響應(yīng)特性。它表明了弧焊電源對(duì)電弧負(fù)載瞬變的適應(yīng)能力。簡(jiǎn)化電路圖 矢量方程 矢量圖增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓器動(dòng)鐵芯式弧焊變壓器的特點(diǎn)1、動(dòng)鐵心式弧焊變壓器是目前常用的弧焊變壓器之一，這類(lèi)變壓器的內(nèi)部漏抗足夠大，不必外加電抗器就可以獲得下降的外特性。2、動(dòng)鐵心式弧焊變壓器結(jié)

7、構(gòu)簡(jiǎn)單、易造好用。3、但是，由于有動(dòng)鐵心，存在著動(dòng)鐵心的輕微振動(dòng)，但不至于影響焊接電流的穩(wěn)定。4、由于有兩個(gè)空氣隙，使附加損耗增大，故適于中、小容量的產(chǎn)品。動(dòng)繞組式弧焊變壓器特點(diǎn)1、是目前常用的增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓器之一，不必外加電抗器就可以獲得下降的外特性。2、沒(méi)有活動(dòng)鐵心，避免了由于鐵心振動(dòng)所引起的小電流時(shí)電弧不穩(wěn)定等問(wèn)題。3、但是，其電流調(diào)節(jié)的下限受鐵心高度的限制，因而主要適用于中等容量的電源。4、由于要輔以改變繞組匝數(shù)的方法來(lái)有級(jí)調(diào)節(jié)電流，因此使用不如動(dòng)鐵心式弧焊變壓器方便。5、另外，消耗材料較多，經(jīng)濟(jì)性較差。 抽頭式弧焊變壓器特點(diǎn)1、抽頭式弧焊變壓器一般做成便攜式，適用于小容量電源。2

8、、負(fù)載持續(xù)率低，結(jié)構(gòu)較緊湊，體積小，成本低，3、無(wú)活動(dòng)部分，易于制造，可靠性較高，電弧較為穩(wěn)定。4、適用于維修、移動(dòng)作業(yè)、登高作業(yè)等場(chǎng)合。5、負(fù)載持續(xù)率較低，只適于短時(shí)間燃弧焊接的情況。 第五章晶閘管 晶閘管是一個(gè)導(dǎo)通可控的二極管。1.其導(dǎo)通和關(guān)斷條件為：1）當(dāng)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不論門(mén)極G承受何種電壓，晶閘管均處于阻斷狀態(tài)。2）當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門(mén)極G承受正向電壓的情況下晶閘管才能導(dǎo)通。也就是說(shuō)，必須同時(shí)具備正向陽(yáng)極電壓和正向門(mén)極電壓兩個(gè)條件才能實(shí)現(xiàn)由阻斷到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換。3）晶閘管導(dǎo)通后，只要有一定的正向陽(yáng)極電壓，不論門(mén)極G電壓如何，它仍維持導(dǎo)通。4）晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)

9、主回路電壓（或電流）減小到接近零，或者對(duì)它施加一個(gè)反向電壓，晶閘管會(huì)自然關(guān)斷或被強(qiáng)迫關(guān)斷。 2.電子控制型弧焊電源工作原理整流就是將交流電變成固定的或可調(diào)電壓的直流電；逆變是將直流電變成固定的或可調(diào)頻率、電壓的交流電整流利用導(dǎo)通角的大小調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，電流的大小。逆變通過(guò)逆變電路中電子功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的高低和電流的大小3.外特性控制原理：1）只取電壓負(fù)反饋 電源為恒壓外特性，或稱(chēng)平特性2）只取電流負(fù)反饋 電源為恒流外特性，或稱(chēng)垂降特性3）電流截止負(fù)反饋 4）復(fù)合負(fù)反饋 同時(shí)采用電壓、電流負(fù)反饋不同時(shí)刻采用不同的反饋恒壓、電流截止負(fù)反饋4.外特性控制的基本原理電流、電

10、壓信號(hào)的檢測(cè) 1取樣電阻法測(cè)電流電壓（1）串聯(lián)電阻檢測(cè)電流該方法的特點(diǎn)及應(yīng)用：1、該檢測(cè)的方法簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)2、信號(hào)不失真、相應(yīng)速度快。3、信號(hào)較弱，抗干擾能力差。4、主電路與控制電路不隔離。5、主要應(yīng)用在小容量電源，以及要求不高的場(chǎng)合。（2）并聯(lián)電阻檢測(cè)電壓2互感器法測(cè)量電流（1）交流電流互感器特點(diǎn)：1、實(shí)現(xiàn)了控制電路與主電路隔離。2、只能檢測(cè)交流信號(hào)。3、交流互感器的響應(yīng)速度較慢，一般用于電流變化速度較慢的弧焊電源電流的檢測(cè)。（2）直流電流互感器特點(diǎn)：1、直流互感器可以直接檢測(cè)弧焊電源輸出的直流電流。2、檢測(cè)、控制電路與主電路實(shí)現(xiàn)了隔離3、檢測(cè)電路中的交流電源的頻率一般為50Hz，因此檢測(cè)環(huán)

11、節(jié)的響應(yīng)速度較慢。3. 霍爾元件法1）直測(cè)式霍爾電流傳感器 特點(diǎn)：1、霍爾元件中通過(guò)的電流IC是由輔助的恒流電源供給的。2、與被測(cè)電流成正比的霍爾電壓一般是毫伏級(jí)的，使用時(shí)還必須附加信號(hào)放大器。3、霍爾元件無(wú)慣性、并具有良好的隔離作用；但由于是利用磁場(chǎng)變化檢測(cè)電流，在使用應(yīng)采取措施防止外界的電磁干擾。 2）LEM傳感器 特點(diǎn)：1、與主電路隔離，抗干擾能力強(qiáng)。2、磁平衡過(guò)程迅速（1us)，所以測(cè)量時(shí)響應(yīng)速度高。3、可以測(cè)量各種波形的電流、電壓信號(hào)。（2）LEM電壓傳感器電子控制型弧焊電源中的穩(wěn)壓電源三端固定式或三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器矩形波脈沖發(fā)生器電子電抗器控制當(dāng)電弧突然短路時(shí)，Uf突然降低而近于

12、零，但Ugu不變，則差值UgumUf突然變大，If隨時(shí)間按斜直線(xiàn)上升。其上升斜率與“比例-積分”環(huán)節(jié)和分壓比m有關(guān)。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇、調(diào)節(jié)比例-積分電路的參數(shù)C、R1和R2，就可以得到合適的difd /dt，從而滿(mǎn)足弧焊工藝的要求。因此，在電子控制弧焊電源中可以對(duì)電子電抗器進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，從而獲得滿(mǎn)意的動(dòng)態(tài)特性。晶閘管式弧焊整流器具有以下特點(diǎn)：（1）動(dòng)特性好 （2）控制性能好 （3）省材節(jié)能 （4）噪聲小 （5）電路較復(fù)雜 第六章：1.晶閘管式弧焊整流器具有以下特點(diǎn)：（1）動(dòng)特性好 （2）控制性能好 （3）省材節(jié)能 （4）噪聲小 （5）電路較復(fù)雜 2.常用晶閘管整流主電路結(jié)構(gòu)形式有以下四種：1、三

13、相半控橋整流；2、三相全控橋整流；3、六相半波可控整流；4、帶平衡電抗器的雙反星形可控整流3.三相半控橋式整流電路波形：特點(diǎn)：1、只用三只晶閘管和三個(gè)觸發(fā)脈沖單元，線(xiàn)路簡(jiǎn)單、可靠較易調(diào)試；2、電流脈動(dòng)較大，需配備大的輸出電抗器。3、移相范圍0-180。 =60電流臨界連續(xù)。4、輸出整流電壓U=1.17U2（cos+1）4. 三相全控橋式整流電路波形：特點(diǎn)：1、三相橋式全控整流電路的輸出電壓每周有六個(gè)波峰，脈動(dòng)較小，所需配用的輸出電感的電感量也較小。2、其缺點(diǎn)是要用六個(gè)晶閘管，且觸發(fā)電路復(fù)雜，增加了調(diào)試和維修的難度。3、該電路是目前應(yīng)用較多的電路之一，美國(guó)米勒公司生產(chǎn)的焊機(jī)以及國(guó)內(nèi)ZX5400B

14、型晶閘管弧焊整流器都采用了此電路。5.六相半波可控整流電路7. 帶平衡電抗器雙反星形可控整流電路特點(diǎn)：1. 它相當(dāng)于兩組三相可控半波整流電路并聯(lián)。它的各相電流流通時(shí)間可延長(zhǎng)至1202. 有六個(gè)晶閘管，觸發(fā)電路比三相半控橋式整流電路的要復(fù)雜，比三相全控橋式整流電路的簡(jiǎn)單。 3. 整流電壓波形為每個(gè)周波六個(gè)波峰，其脈動(dòng)程度比三相半控橋式電路的小，最低諧波為六次，要求輸出電感的電感量及體積都較小、4. 需用平衡電抗器，為保證電路能正常工作，其鐵心不能飽和。7. 晶閘管移相觸發(fā)電路對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：（1）觸發(fā)脈沖應(yīng)具有足夠的功率 為了保證可靠地觸發(fā)晶閘管，需有一定大小和寬度的電壓、電流觸發(fā)脈沖信號(hào)。

15、（2）觸發(fā)脈沖與加于晶閘管的電源電壓必須同步。 （3）觸發(fā)脈沖應(yīng)能移相并達(dá)到要求的移相范圍8.對(duì)觸發(fā)電路套數(shù)的要求（1）用六套觸發(fā)電路 （2）用三套觸發(fā)電路 （3）用兩套觸發(fā)電路 9.晶閘管專(zhuān)用集成移相式觸發(fā)器1）KC04型移相集成觸發(fā)電路 2）KC42脈沖列調(diào)制形成器3）KC41六路雙脈沖形成器 10.晶閘管的移相觸發(fā)電路晶閘管移相觸發(fā)電路有多種電路形式，但就其實(shí)質(zhì)而言，可分為切割式及積分式兩類(lèi)。1切割式（1）正弦波同步 （2）鋸齒波同步第七章1. 逆變弧焊電源系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 2. 逆變式弧焊電源的特點(diǎn)1體積小、重量輕 2高效節(jié)能3動(dòng)特性好、控制靈活4元器件特性要求高，電路復(fù)雜3.單端逆變電

16、路的特點(diǎn)與應(yīng)用單端電路的優(yōu)點(diǎn)：1.功率開(kāi)關(guān)器件少，電路簡(jiǎn)單；2.不存在開(kāi)關(guān)管的直通問(wèn)題，工作可靠性高；3.變壓器單向工作，反而不存在電路不平衡造成的偏磁飽和問(wèn)題。單端逆變電路的缺點(diǎn)：1.與半橋、全橋逆變電路相比，其功率開(kāi)關(guān)管承受的電壓高；2.由于變壓器是單向工作，可利用的鐵心的磁通變化量小，因此鐵心利用率低，變壓器體積大；3.功率傳輸?shù)恼伎毡刃?，一般不?.5，所以輸出功率小3.雙端逆變電路的特點(diǎn)與應(yīng)用1）推挽式電路所用的功率開(kāi)關(guān)器件少，輸出功率大，但開(kāi)關(guān)管的電壓高，適用于直流輸入電壓比較低的逆變器。2）半橋式電路所用的功率開(kāi)關(guān)器件少，開(kāi)關(guān)管的電壓不高，驅(qū)動(dòng)脈沖電路簡(jiǎn)單，抗電路不平衡能力強(qiáng)，但電路中需要兩個(gè)大電容器，而且輸出功率較小，適用于中小功率的逆變器。3）全橋式電路中的功率開(kāi)關(guān)管的電壓不高，輸出功率大，但所用功率開(kāi)關(guān)器件較多，驅(qū)動(dòng)電路比較復(fù)雜，適用于大功率的逆變器。4. 雙端逆變電路存在的問(wèn)題（1）直通問(wèn)題（單臂直通）解決辦法：設(shè)置死區(qū)（2）不