弧焊電源實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、弧焊電源結(jié)構(gòu)觀察及電源外特性測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解弧焊變壓器結(jié)構(gòu)，掌握各種弧焊變壓器下降外特性的獲得和焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)方法；2、熟悉晶閘管可控整流主電路形式和結(jié)構(gòu)，了解移相觸發(fā)控制電路工作原 理，掌握品閘管弧焊電源外特性、調(diào)節(jié)特性的控制方法；3、掌握弧焊逆變電源的基本組成、基本原理，熟悉逆變主電路及控制驅(qū)動(dòng)、 反饋電路、外特性、調(diào)節(jié)特性，以及動(dòng)態(tài)特性的獲得方法、特點(diǎn)、分類等。4、掌握弧焊電源外特性的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1. BX1-500 交流弧焊變壓器一臺(tái)；2. BX3-300 交流弧焊變壓器一臺(tái)3. ZX5-500 弧焊整流器一臺(tái)4. NB-350 (TGBT) MTG/MAG 逆

2、變焊機(jī)一臺(tái) ；5. GSD-400 電焊特性測(cè)試柜三、弧焊電源結(jié)構(gòu)及工作原理 不同類型弧焊電源的結(jié)構(gòu)和組成各不相同，它們的外特性調(diào)節(jié)方式也不相 同。通過(guò)實(shí)際觀察電焊機(jī)結(jié)構(gòu)，能夠獲得對(duì)不同類型電焊機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識(shí) , 對(duì)理解課堂理論教學(xué)內(nèi)容起到很好的幫助作用。1、弧焊變壓器結(jié)構(gòu)組成及工作原理 弧焊變壓器是一類特殊的變壓器，其基本原理與一般電力變壓器相同，但為 滿足弧焊工藝要求又具有自身的特點(diǎn)。弧焊變壓器具有下降的外特性，根據(jù)獲得 下降外特性的方法不同分為：串聯(lián)電抗器式弧焊變壓器和增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓 器。1) 串聯(lián)電抗器式弧焊變壓器 這類弧焊電源由變壓器和電抗器組成。前者為正常漏磁的普通變壓器

3、，將電 網(wǎng)電壓降至所要求的空載電壓，變壓器本身的外特性是接近于平的，為了得到下 降外特性及調(diào)節(jié)電流需要串聯(lián)電抗器，電抗器在交流電路中分擔(dān)一部分電壓，通 過(guò)調(diào)整電抗器的電抗值的大小，從而獲得所需要的下降外特性和電流。2) 增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓器 這類弧焊電源通過(guò)人為地增大變壓器的漏抗，而無(wú)需再串聯(lián)電抗器。按增強(qiáng) 和調(diào)節(jié)漏抗的方式不同又可分為以下三種：(1) 動(dòng)鐵心式在一、二次惻繞組間設(shè)置可動(dòng)的磁分路，以增強(qiáng)和調(diào)節(jié)漏磁。BX1 系列弧焊變壓器即屬于此類。鐵心 II 可以移動(dòng)，進(jìn)出于鐵心 I 的窗口 ( 在圖中是垂盲于紙面移動(dòng) ) 以調(diào)節(jié)漏 磁，從而可以獲得不同的下降外特性。(2) 動(dòng)線圈式 通過(guò)增大

4、一、二次惻繞組之間距離來(lái)增強(qiáng)漏磁，改變繞組之 間 距離來(lái)調(diào)節(jié)。 BX3 系列弧焊變壓器屬于此類。通過(guò)改變變壓器繞組1 (下部)和繞組2 (上部)Z間的距離S12,調(diào)節(jié)漏 磁通的 大小，從而改變漏抗值的大小，可以獲得不同的下降外特性。(3) 抽頭式 也是將一、二次繞組分開來(lái)增加漏磁，通過(guò)繞組抽頭來(lái)改變繞組匝數(shù)以調(diào)節(jié)樓抗。BX6-120型弧焊變壓器屬于此類rtaII W IWjII圖i動(dòng)鐵心式弧焊變壓器結(jié)構(gòu)圖2動(dòng)線圈式弧焊變壓器結(jié)構(gòu)示意圖0()I nJ 一 一 "W1I和而起到圖3兩心柱抽頭式弧焊變壓器結(jié)構(gòu)示意圖一次側(cè)繞組由 W1I和Will兩部分繞組共同組成，通過(guò)調(diào)整一次側(cè)繞組 Wil

5、l在一次繞組中所占的比率，使得一、二次側(cè)繞組耦合程度發(fā)生改變，從 調(diào)節(jié)變壓器漏磁量的作用，進(jìn)而獲得不同的下降外特性。2、晶閘管弧焊整流器結(jié)構(gòu)及外特性調(diào)節(jié)原理一般晶閘管式弧焊整流器的組成，如圖 4所示。主電路由三相主變壓器 T、 晶閘管整流器V和輸出直流電感L組成。二極管組 VD和限流電阻R構(gòu)成維弧電 路?？刂齐娐酚山o定電路、檢測(cè)電路、比較電路和觸發(fā)電路組成。圖4晶閘管式弧焊整流器棊本原理圖閘管式弧焊整流器的輸岀電流和電壓是通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)實(shí)現(xiàn)的。晶閘管式弧焊整流器的外特性可以是多種多樣，其外特性是采用閉環(huán)負(fù)反饋控制原理，采用電流反饋、電壓反饋或電流電壓聯(lián)合反饋獲得不同的外特性。3、弧焊

6、逆變器的基本組成及基本工作原理供電系統(tǒng)5（）十1綸人需祈器A 口直渝電弧中頻變壓器電功率系統(tǒng)逆變上低壓中離電ft涂y輸出幣渝器亠b八動(dòng)電路檢測(cè)電路_ .0一比較給定電路I電十控制電&路u4r電忡制系繡運(yùn)算放九器圖5弧焊逆變器上要組成和基本原理方框圖弧焊逆變器的主要組成包括：供電系統(tǒng)；電子功率系統(tǒng)；電子控制系統(tǒng)；給 定與 反饋電路。其基本組成方框圖如圖 5所示。在供電系統(tǒng)中，單相220V （或三相380 V） 50Hz的交流網(wǎng)壓，經(jīng)輸入整流器 整 流和濾波器濾波之后，獲得逆變主電路所需的平滑直流電壓，單相整流約310V （或三相整流約520V） o該直流電壓在電子功率系統(tǒng)中經(jīng)逆變主電路的

7、大功率開關(guān)電子器件（晶閘管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管或 1GBT）組Q的交替開關(guān)作用，變成兒 千至兒十萬(wàn)赫 茲的中頻高壓電，再經(jīng)中頻變壓器（T）降至適合于焊接的兒十伏低電壓，并借助于電 子控制系統(tǒng)的控制驅(qū)動(dòng)電路和給定與反饋電路（M、G、N等組成），以及焊接回路的阻抗，獲得弧焊工藝所需的外特性和動(dòng)特性。如果需要采用直流電進(jìn)行焊接，還需經(jīng)輸出整流器整流和經(jīng)電抗器 L、電容器C的濾波， 把高（中）頻交流變換成為直流輸出?；『鸽娫吹耐馓匦允侵冈陔娫磧?nèi)部參數(shù)一定的條件下，改變負(fù)載時(shí)電源輸出 電壓 穩(wěn)定值與輸出電流穩(wěn)定值之間的關(guān)系曲線。由于焊接電弧是一個(gè)動(dòng)態(tài)的非線 性負(fù)載， 因此對(duì)為其供電的電源外特性有特殊要求。

8、一般說(shuō)來(lái)，弧焊電源的外特 性除了滿足 “電弧一電源供電系統(tǒng)”的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，即在外特性上的工作區(qū)段其 曲線的斜率要小 于電弧的靜特性曲線斜率外，還應(yīng)滿足弧焊工藝對(duì)外特性上空載 電壓、工作區(qū)段的形 狀及穩(wěn)態(tài)短路電流的要求，而且不同的弧焊工藝要求也不一 樣，因?yàn)檫@些會(huì)影響引弧 性能、電弧的穩(wěn)定性、規(guī)范的穩(wěn)定性、熔滴過(guò)渡過(guò)程等。 此外，弧焊電源的外特性還 必須可調(diào)，且具有足夠?qū)挼恼{(diào)節(jié)范圍，弧焊電源在為 一定條件下的電弧供電吋，“電 源一電弧”系統(tǒng)有一個(gè)穩(wěn)定的工作點(diǎn)，這個(gè)工作 點(diǎn)就是電源外特性曲線與電弧靜特性 的交點(diǎn)，這點(diǎn)處的電流、電壓值亦稱為焊接 規(guī)范。由于在實(shí)際生產(chǎn)中，針對(duì)不同焊接 對(duì)象（工件）或工

9、藝條件需要采用不同 的焊接規(guī)范，即要求電源的外特性與電弧靜特 性有不同的交點(diǎn)， 而電弧靜特性是 由電弧空間的氣體粒子性質(zhì)決定的， 往往難以改變。 這就要求弧焊電源的外特性 必須可調(diào)，以獲得一系列與電弧靜特性的交點(diǎn)，滿足焊接 生產(chǎn)的需要。對(duì)于不同 類別的弧焊電源其外特性曲線形狀可能是不一樣的，外特性的 調(diào)節(jié)原理及可調(diào)范 圍也可能是不一樣的。認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，對(duì)于在生產(chǎn)實(shí)際中根據(jù)不同焊 接工藝選配合 適的弧焊電源是必要的。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、觀察 BX1-500 交流弧焊變壓器外觀，對(duì)照說(shuō)明書熟悉前面板按鈕和 旋柄；2、拆卸 BX1-500 交流弧焊變壓器側(cè)面板和頂蓋，認(rèn)識(shí)內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)； 通過(guò) 旋轉(zhuǎn)前面板手

10、柄，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化情況；3、觀察 BX3-300 交流弧焊變壓器外觀，對(duì)照說(shuō)明書熟悉前面板按鈕和 旋 柄；4、拆卸 BX3-300 交流弧焊變壓器側(cè)面板和頂蓋，認(rèn)識(shí)內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)； 通過(guò)旋 轉(zhuǎn)前面板手柄，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化情況；5、觀察 ZX5-500 弧焊整流器外觀，對(duì)照說(shuō)明書熟悉前面板按鈕、旋鈕 及指示 儀表；6、拆卸 ZX5-500 弧焊整流器側(cè)而板和頂蓋，觀察內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，辨識(shí) 焊機(jī)結(jié) 構(gòu)中的三相變壓器、三相全控晶閘管整流器、輸出電抗器、電 子控制線路 板、電流反饋傳感器、通風(fēng)機(jī)組、接觸器等部件或電路系 統(tǒng)；7、觀察 NB-500 IGBT 逆變焊機(jī)外觀，對(duì)照說(shuō)明書熟悉前面板按鈕、旋鈕及顯示儀表；8、拆卸 NB-500 1GBT 逆變焊機(jī)側(cè)面板和頂蓋，觀察內(nèi)部電路，區(qū)分主電 路和 控制電路，辨識(shí)主電路中的輸入整流器、濾波器、 IGBT 逆變開關(guān) 組、中頻 變壓器以及控制電路中的控制驅(qū)動(dòng)電路、給定與反饋電路等 ; 并依照逆變 器的變流順序，對(duì)照焊機(jī)內(nèi)部屯路敘述變流過(guò)程9 、 弧焊電源在小、中、大檔輸岀情況下，記錄輸岀電壓與輸岀電流的數(shù) 值， 繪制外特性曲線。五、實(shí)驗(yàn)方式與基本要求1、 由指導(dǎo)教師講解設(shè)備的結(jié)構(gòu)與組成，實(shí)驗(yàn)的目地及操作安全規(guī)程；2、 要求學(xué)生掌握以上三種焊機(jī)的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)、工作及控制原理。六 .考核與報(bào)告1、實(shí)驗(yàn)