《弧焊電源》重要知識(shí)點(diǎn)（教育教學(xué)）

1、1.焊接電弧的物理本質(zhì)的氣體放電。2.焊接引弧分：接觸引弧、非接觸引弧。3.焊接電弧靜特性：一定長(zhǎng)度的電弧在穩(wěn)定狀態(tài)下，電弧電壓Uf與電弧電流If之間的關(guān)系，即焊接電弧的靜特性伏安特性，可表示為：Uf = f ( If ) .4.焊接電弧動(dòng)特性：在一定的弧長(zhǎng)下，當(dāng)電弧電流很快變化的時(shí)候，電弧電壓與電流瞬時(shí)值之間的關(guān)系，可表示為：uf = f ( if ) .5.電弧焊、埋弧焊多半工作在靜特性的水平段；非熔化極氣體保護(hù)焊、微束等離子弧焊、等離子弧焊多半工作在水平段，當(dāng)焊接電流較大時(shí)才工作在上升段；熔化極氣體保護(hù)焊（MAG、CO2焊）、水下焊基本工作在上升段。6.交流電弧的特點(diǎn)：電弧周期性地熄滅和

2、引燃；電弧電壓和電流波形發(fā)生畸變；熱慣性作用較為明顯。7.交流電弧連續(xù)燃燒的條件：U0Uf=12Uyh2Uf2+24電弧連續(xù)燃燒條件方程式.8.影響交流電話穩(wěn)定燃燒的因素：空載電壓U0，U0愈高，同等大小的引弧電壓下，熄弧時(shí)間tx愈短，電弧就愈穩(wěn)定；引燃電壓Uyh，Uyh愈高，引燃電弧愈短，電弧愈不易穩(wěn)定；電路參數(shù)，增加L或減小R，使LR比值增大，可使電弧趨于穩(wěn)定燃燒；電弧電流，電弧電流愈大，可導(dǎo)致Uyh降低，電弧的穩(wěn)定性提高；電源頻率f，f的提高，周期和電弧熄滅的時(shí)間tx1相應(yīng)縮短，熱慣性作用增強(qiáng)，提高了電弧穩(wěn)定性；電極的熱物理性能和尺寸，電極有較大的熱容量和熱導(dǎo)率，或尺寸較大，熔點(diǎn)較低，則

3、電極散熱較快，溫度較低，Uyh較大，電弧穩(wěn)定性下。9.提高交流電弧穩(wěn)定性的措施，提高弧焊電源頻率；提高電源的空載電壓；改善電弧電流的波形；疊加高壓電。10弧焊工藝對(duì)弧焊電源要求：保證引弧容易；保證電弧穩(wěn)定；保證焊接參數(shù)穩(wěn)定；具有足夠?qū)挾鹊暮附訁?shù)調(diào)節(jié)范圍。11.弧焊電源電氣性能四個(gè)考慮方面：對(duì)弧焊電源空載電壓的要求；對(duì)弧焊電源外特性的要求；對(duì)弧焊電源調(diào)節(jié)性能的要求；對(duì)弧焊電源動(dòng)特性的要求。12.電源外特性：在電源參數(shù)一定的條件下，改變負(fù)載時(shí)，電源輸出的電壓穩(wěn)定值Uy與輸出電流穩(wěn)定值Iy之間的關(guān)系。13.“電源-電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定條件：Kw=UfI-UyIIf0.即電弧靜特性曲線在工作點(diǎn)上的斜率U

4、fI必須大于弧焊電源外特性曲線在該工作點(diǎn)上的斜率UfI。14.對(duì)弧焊電源外特性工作區(qū)段曲線的要求：焊條電弧焊應(yīng)采用緩降外特性的弧焊電源，有時(shí)采用恒流帶外拖特性的弧焊電源，它能體現(xiàn)恒流特性使焊接參數(shù)穩(wěn)定的特點(diǎn)，又可通過外拖性增大短路電流，提高了引弧性能和電弧熔透能力；熔化極弧焊（包括埋弧焊、氣體的混合氣體保護(hù)焊（MAG）等），等速送絲控制系統(tǒng)的熔化極弧焊，在焊絲中電流密度較大，電弧靜特性為上升的條件下，應(yīng)盡可能采用平的弧焊電源外特性，此時(shí)自身調(diào)節(jié)作用才足夠強(qiáng)烈，可使焊接規(guī)范穩(wěn)定。此外，還有短路電流大，易于引弧，有利于防止焊絲回繞和粘絲；變速送絲控制系統(tǒng)的熔化極弧焊，選擇較陡的下降外特性，則在弧長(zhǎng)

5、變化時(shí)引起的電流偏差較小，有利于焊接參數(shù)的穩(wěn)定；不熔化極弧焊（包括鎢極氬弧焊（TIG）、不熔化極等離子弧焊、不熔化極脈沖弧焊等），采用恒流特性的電源；熔化極脈沖弧焊，維弧階段和脈沖階段都采用平的外特性，也可采用“平降”外特性或“降平”外特性，最好采用雙階梯形外特性。15.弧焊電源的負(fù)載持續(xù)率與額定值關(guān)系式：If=IeFSeFS，負(fù)載持續(xù)率FS、If，額定值FSe、Ie.16.弧焊電源動(dòng)特性：電弧負(fù)載狀態(tài)下發(fā)生突然變化時(shí)，弧焊電源輸出電源與電流的響應(yīng)過程，說明弧焊電源對(duì)負(fù)載瞬變的適應(yīng)。17.弧焊電源外特性形狀分類：下降特性垂直下降（恒流）特性；緩降特性；恒流帶外拖特性；平特性；雙階梯形特性。18

6、.弧焊變壓器的分類：串聯(lián)電抗器式，由正常漏磁變壓器與串聯(lián)電抗器構(gòu)成：分體式，變壓器與電抗器為獨(dú)立個(gè)體；同體式，變壓器與電抗器鐵心組成一體；增強(qiáng)漏磁式，變壓器增大了漏抗，因而無需再串聯(lián)電抗器：動(dòng)鐵心式；動(dòng)線圈式；抽頭式。19.電抗器分類及特點(diǎn)（電抗器實(shí)質(zhì)就是帶鐵心的線圈）：調(diào)節(jié)空氣隙式，優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用較廣，雙氣隙電抗器適用于大容量弧焊變壓器，調(diào)節(jié)空氣隙式電抗器能均勻調(diào)節(jié)電流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)中得到實(shí)際應(yīng)用；缺點(diǎn)：存在鐵心振動(dòng)，附加損耗大等缺點(diǎn)。調(diào)節(jié)線圈式，優(yōu)點(diǎn)：沒有活動(dòng)鐵心，無振動(dòng)問題，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：只能作有級(jí)調(diào)節(jié)，應(yīng)用不廣。飽和電抗器，優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)均勻的、大范圍的調(diào)節(jié)，且易于控制，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離

7、調(diào)節(jié)電流，沒有振動(dòng)問題，電流穩(wěn)定；缺點(diǎn)：郝勇材料較多，體積、質(zhì)量較大。20.直流弧焊發(fā)電機(jī)獲得下降外特性方法：在電樞電路中串聯(lián)鎮(zhèn)定電阻；改變磁極磁通。21.直流弧焊發(fā)電機(jī)分類：根據(jù)產(chǎn)生去磁磁通的不同方法分類：差復(fù)勵(lì)式（用串聯(lián)繞組去磁）；裂極式（用電樞反應(yīng)去磁）；換向極去磁式（用換向極繞組去磁）；按原動(dòng)機(jī)不同分類：直流弧焊發(fā)電機(jī)；直流弧焊柴（汽）油發(fā)電機(jī)。22.它勵(lì)、并勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧焊發(fā)電機(jī)的區(qū)別【自抄】23.硅弧焊整流器組成：主變壓器；電抗器；整流器；輸出電抗器。24.動(dòng)鐵心式弧焊整流器與動(dòng)鐵心式弧焊變壓器的區(qū)別【自抄】：25.磁放大器的原理：磁放大器利用鐵磁材料磁導(dǎo)率不是常數(shù)，而隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H的

8、變化而變化這一特性來實(shí)現(xiàn)電流放大和控制作用。鐵磁材料磁化曲線（B-H）具有非線性。26.判斷全、無反饋磁放大器【另附】27.晶閘管弧焊整流器組成：主電路由三相主變壓器T、晶閘管組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G、檢測(cè)電路M、比較電路和觸發(fā)電路組成。28.晶閘管弧焊整流器主要特點(diǎn)：控制性能好；動(dòng)特性好；調(diào)節(jié)特性好；節(jié)能、省材。29.晶閘管弧焊整流器波形脈動(dòng)問題措施：并聯(lián)高壓引弧電源；并聯(lián)二極管和限流電阻構(gòu)成維弧電路；采用直流電抗器；選擇合適的整流電路。30.晶閘管式弧焊整流器主電路：三相橋式半控電路； 三相橋式全控電路；帶平衡電抗器雙反星形電路3

9、1.晶閘管移相觸發(fā)電路對(duì)觸發(fā)脈沖的要求：觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠功率；觸發(fā)脈沖相位必須與加在晶閘管上陽極電壓同步；觸發(fā)脈沖可以移相且能達(dá)到所要求的移相范圍；觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定寬度；多路觸發(fā)脈沖之間應(yīng)有電氣隔離。32.觸發(fā)脈沖傳輸方式：電磁耦合；光電耦合；直接傳輸。33.晶閘管式弧焊整流器外特性的控制方法【自抄】34.外特性控制電路：外特性控制電路由反饋信號(hào)采樣電路、誤差放大器兩大部分組成。電流采樣：分流器；互感器。誤差放大器：35.弧焊逆變器的主要組成及其作用：主要組成部分：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；焊接電弧。供電系統(tǒng)：除把工頻交流電變成直流電對(duì)電子功率系統(tǒng)供電外，還通過整流

10、濾波及穩(wěn)壓系統(tǒng)對(duì)電子控制系統(tǒng)提供所需的不同大小的直流穩(wěn)壓電。電子功率系統(tǒng)：在弧焊逆變器中她的實(shí)質(zhì)上是一次側(cè)分頻開關(guān)型功率系統(tǒng)，即在逆變器主電路中刮起分頻開關(guān)、變換電參數(shù)的作用。電子控制系統(tǒng)：對(duì)電子功率系統(tǒng)提供足夠大的、按電弧所需變化規(guī)律的開關(guān)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變主電路工作。給定與反饋電路：由檢測(cè)電路M、給定電路G、比較和放大電路N等組成。M：提取電弧電壓和電流的反饋信號(hào)G：用于提供給定信號(hào)，決定對(duì)電話提供焊接參數(shù)的大小。N：用于把反饋信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行比較后放大。36.弧焊逆變器外特性：恒壓特性，恒流特性，緩降特性。37.弧焊逆變器中逆變主電路基本形式：a）單端通向逆變主電路；b）半橋式逆變主電

11、路；c）全橋式逆變主電路；d）并聯(lián)式逆變主電路。38.弧焊逆變器的優(yōu)點(diǎn)：高效節(jié)能；質(zhì)量輕、體積?。浑姎庑阅軆?yōu)良；具有良好的弧焊工藝性能。39.弧焊逆變器的分類和應(yīng)用：分類：（1）按不同的大功率開關(guān)器件分類：晶閘管（SCR）式弧焊逆變器；晶體管（GTR）式弧焊逆變器；場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）式弧焊逆變器；IGBT式弧焊逆變器；其他，如IGHT、GTO、SITH、MCT等。（2）按輸出電流種類的不同分類：直流式弧焊逆變器；脈沖式弧焊逆變器（低、中、高脈沖式弧焊逆變器）；矩形波交流式弧焊逆變器。（3）按輸出外特性形狀的不同分類：恒流特性的弧焊逆變器；恒壓特性的弧焊逆變器；緩降特性（含恒流外加拖）弧焊

12、逆變器；多特性弧焊逆變器。應(yīng)用：它幾乎可以取代現(xiàn)有的一切弧焊電源，用于焊條電弧焊和TIG焊、MAG/CO2/MIG/藥芯焊絲焊、等離子弧焊與切割、埋弧焊、機(jī)器人焊接等各種焊接方法，焊接各種金屬材料及其合金，特別是在工作空間小、高空作業(yè)、需較多移動(dòng)焊機(jī)、用電緊缺等場(chǎng)合。40.晶閘管式弧焊逆變器的基本原理圖【另附】41.逆變主電路的換流原理：自然換流：利用負(fù)載回路中電阻、電容和電感所形成的正當(dāng)特性，是電流自動(dòng)過零，只要負(fù)載電流超過前與電壓的時(shí)間大于晶閘管的管段時(shí)間，就能保證晶閘管的自然關(guān)斷，再觸發(fā)另一路的晶閘管導(dǎo)通，使電流換流。強(qiáng)迫換流：在電路中共設(shè)置電感、電容等元件構(gòu)成換流回路。42.晶閘管的交

13、替觸發(fā)頻率f與振蕩頻率f0的關(guān)系f f0。當(dāng)正半波電流到零結(jié)束后晶閘管V1關(guān)斷，過一段時(shí)間才能觸發(fā)晶閘管V2，這種法師的換流過程最可靠，這就是自然換流。f = f0。在晶閘管V1電流剛等于零關(guān)斷是觸發(fā)晶閘管V2使其導(dǎo)通，這種換流方式介于自然換流與強(qiáng)迫換流之間，成為臨街換流。f f0。晶閘管V1導(dǎo)通，電容器C正在充電時(shí)就觸發(fā)晶閘管V2使其導(dǎo)通。這時(shí)，電容C通過晶閘管V2放電時(shí)在L1上就產(chǎn)生較大的互感電動(dòng)勢(shì)，記性為上正下負(fù)，是晶閘管V1承受較大的反向電壓而強(qiáng)迫關(guān)斷，這種換流方式為強(qiáng)迫換流，其換流性能最差。43.晶體管式弧焊逆變器基本原理圖【另附】44.場(chǎng)效應(yīng)管式弧焊逆變器原理框圖【另附】45. I

14、GBT式弧焊逆變器原理框圖【另附】46.三種逆變器（MOSFEF、IGBT、GTR）的比較相同點(diǎn)：均采“定頻率調(diào)脈寬”的PWM調(diào)節(jié)方式。不同逆變頻率：MOSFEF弧焊逆變器：30KHz以上；IGBT弧焊逆變器：1030KHz；GTR弧焊逆變器：25KHz以下。47.軟開關(guān)型弧焊逆變器與硬開關(guān)型弧焊逆變器的區(qū)別【自抄】48. 弧焊電源各種控制方法的特點(diǎn)機(jī)械式控制的弧焊電源：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)實(shí)、工作可靠；電磁式控制的弧焊電源：工作可靠性高，但是磁慣性大，調(diào)節(jié)速度慢，不靈活，體積和質(zhì)量都很大，效率低；電子式控制的弧焊電源：控制精度高，可控性好，參數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，可調(diào)參數(shù)多，動(dòng)特性好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，高效節(jié)能

15、省材；數(shù)字式控制的弧焊電源：略49. 弧焊電源數(shù)字化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：工藝時(shí)序控制技術(shù)；引弧和收弧控制技術(shù)；一元化調(diào)節(jié)技術(shù)；弧焊電源的波形控制技術(shù)（短路過渡的波形控制技術(shù)；脈沖電流的波形控制技術(shù)）；弧焊電源的數(shù)字化控制技術(shù)。50弧焊電源的數(shù)字化控制技術(shù)1、 弧焊電源的數(shù)字化體現(xiàn)：主電路的數(shù)字化、控制電路的數(shù)字化、專家數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)。2、數(shù)字化弧焊電源的特點(diǎn)：多功能集成、接口兼容性好、具有更好穩(wěn)定性、具有更高的控制精度、便于功能升級(jí)。51. 弧焊電源單片機(jī)控制的特點(diǎn)：便于采用各種先進(jìn)的控制算法；控制更加靈活；控制電路的元器件數(shù)量明顯減少；控制系統(tǒng)的可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；存儲(chǔ)功能強(qiáng)；系統(tǒng)一致

16、性好，便于生產(chǎn)制造。52. 弧焊電源的選擇考慮因素焊接材料與工件材料；焊接電流的種類；弧焊電源的功率；焊接工藝方法；工作條件和節(jié)能要求；工件重要程度和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。53.焊接工藝方法選擇弧焊電源焊條電弧焊。酸性焊條焊接時(shí)，可選用動(dòng)鐵式、動(dòng)線圈式或抽頭式弧焊變壓器；堿性焊條焊接時(shí)，可選用直流弧焊電源。埋弧焊（下降外特性）。一般選用容量比較大的弧焊變壓器。若產(chǎn)品質(zhì)量要求高，應(yīng)采用弧焊整流器或矩形波交流弧焊電源。鎢極氬弧焊（恒流特性）?；『改孀兤?、焊接整流器。對(duì)鋁及其合金焊接，應(yīng)采用交流弧焊電源，最好采用矩形波交流弧焊電源。CO2氣體保護(hù)焊熔化極氬弧焊（平特性或下靜特性）?；『刚髌骱突『改孀兤?，對(duì)于要

17、求較高的氬弧焊，必須選用脈沖弧焊電源。等離子弧焊。最好選用河流特性的弧焊整流器或弧焊逆變器。脈沖弧焊。脈沖等離子弧焊和脈沖氬弧焊應(yīng)選用脈沖弧焊電源，在高要求場(chǎng)合下，采用呼喊逆變器、晶體管式脈沖弧焊電源。54. 電纜、熔斷器和開關(guān)的選擇電纜選擇：材料。在不影響使用性能的條件下盡量選用細(xì)銅電纜。電壓等級(jí)。一般選用耐壓為交流500V的電纜為動(dòng)力線。使用場(chǎng)合。室外用電纜需耐日曬雨淋，室內(nèi)使用電纜需良好絕緣，移動(dòng)場(chǎng)合多采用柔軟多芯電纜，固定場(chǎng)合使用單芯電纜。熔斷器選擇：管式、插式和螺旋式。熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于熔體額定電流。對(duì)于弧焊變壓器、弧焊整流器和弧焊逆變器，只要保證熔斷器的額定電流略大于或等于該弧焊電源的額定初級(jí)電流即可。對(duì)于直流呼喊發(fā)電機(jī)，熔斷器額定電流=（1.52.5）電機(jī)額定電流。開關(guān)選擇：刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)等。弧焊變壓器、弧焊整流器、弧焊逆變器、晶體管式弧焊電源和矩形波交流弧焊電源的開關(guān)額定電流，應(yīng)大于或等于一次額定電流?；『赴l(fā)電機(jī)開關(guān)額定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍。55.逆變器主電路形式：?jiǎn)味送ㄏ蜷_關(guān)電路，雙端通向開關(guān)電路，串聯(lián)半橋式電路，串聯(lián)全橋式電路，并聯(lián)式（推挽式）電路。56.晶體管弧焊逆變器特點(diǎn)逆變器的工作頻率較高；采用“定頻率調(diào)脈寬”（PWM）的方式來調(diào)節(jié)規(guī)范和