第五章焊接電源

1、 主講: 周六華 Z第 五 章 目的和要求目的和要求： 了解手弧焊對電源的基本要求 熟知電焊機的分類、型號編制及結(jié)構(gòu)特點 掌握電焊機的選擇、使用及日常維護 重點與難點重點與難點： 焊機的型號編制及結(jié)構(gòu)特點 電焊機的選擇、使用與維護教學(xué)建議教學(xué)建議：結(jié)合實物進行相關(guān)教學(xué)教學(xué)內(nèi)容5-1 5-1 對弧焊電源的要求、分類及型號對弧焊電源的要求、分類及型號一、基本要求一、基本要求二、焊機的分類、特點及應(yīng)用二、焊機的分類、特點及應(yīng)用三、焊機的型號三、焊機的型號5-2 5-2 弧焊變壓器弧焊變壓器一、對弧焊變壓器的特殊要求一、對弧焊變壓器的特殊要求二、同體式弧焊變壓器二、同體式弧焊變壓器三、增強漏磁式弧焊變

2、壓器三、增強漏磁式弧焊變壓器5-3 5-3 弧焊整流器弧焊整流器一、一、ZXGZXG系列硅弧焊整流器系列硅弧焊整流器二、晶閘管式弧焊整流器二、晶閘管式弧焊整流器三、逆變式弧焊電源三、逆變式弧焊電源5-4 5-4 弧焊電源的選擇及使用弧焊電源的選擇及使用一、弧焊電源的選擇一、弧焊電源的選擇二、弧焊電源的安裝接線二、弧焊電源的安裝接線三、維護及故障處理三、維護及故障處理5-1 5-1 對弧焊電源的基本要求、分類及型號對弧焊電源的基本要求、分類及型號 （一）對弧焊電源外特性的要求（一）對弧焊電源外特性的要求1.何謂電源外特性何謂電源外特性 在其它參數(shù)不變，焊接電源輸出電壓與在其它參數(shù)不變，焊接電源輸

3、出電壓與輸出電流之間的關(guān)系叫。輸出電流之間的關(guān)系叫。2.外特性曲線的類型與特點外特性曲線的類型與特點（見圖3-16）下降外特性下降外特性：隨輸出電流增加，隨輸出電流增加， 輸出電壓下降。輸出電壓下降。平外特性平外特性：隨輸出電流增加，輸出電壓不變。隨輸出電流增加，輸出電壓不變。上升外特性上升外特性：隨輸出電流增加，隨輸出電流增加， 輸出電壓上升。輸出電壓上升。一、基本要求一、基本要求外特性的 電特性變速送絲式：選用陡降特性的 電性的等速送 絲速送絲式：選 3.3.弧焊電源外特性的選擇弧焊電源外特性的選擇焊條電弧焊：焊條電弧焊：選用陡降外特性的電源，選用陡降外特性的電源， 如圖如圖3-173-1

4、7。鎢極氬弧焊、等離子弧焊：鎢極氬弧焊、等離子弧焊：選用陡降外特性電源，所以一般選用陡降外特性電源，所以一般焊條電弧焊電源可作為其電源使焊條電弧焊電源可作為其電源使用，（電源并非就是焊機）用，（電源并非就是焊機）。熔化極氣體保護焊：熔化極氣體保護焊： 選用緩降外特性的電源。選用緩降外特性的電源。埋弧焊埋弧焊（二）對弧焊電源空載電壓的要求（二）對弧焊電源空載電壓的要求1.1.從引弧角度考慮，空載高易引弧。從引弧角度考慮，空載高易引弧。2.2.從安全角度考慮，空載低安全。從安全角度考慮，空載低安全。3.3.從成本角度考慮，空載低成本低。從成本角度考慮，空載低成本低。4.4.一般空載電壓：一般空載電

5、壓：交流：交流： 直流：直流：焊條電弧焊：焊條電弧焊：U0=5570（V）埋弧焊：埋弧焊： U0=7090（V）焊條電弧焊：焊條電弧焊：U0=4570（V）埋弧焊：埋弧焊： U0=6090（V）（三）對弧焊電源穩(wěn)態(tài)短路電流的要求（三）對弧焊電源穩(wěn)態(tài)短路電流的要求1.短路電流對焊接的影響短路電流對焊接的影響：過大，焊條過熱，藥皮易脫，飛過大，焊條過熱，藥皮易脫，飛濺增加；過小則過渡困難。濺增加；過小則過渡困難。2.要求要求：I Iwdwd= =（1.252.01.252.0）I Ih h，其中，其中I Iwdwd為穩(wěn)態(tài)短路電流（為穩(wěn)態(tài)短路電流（A A），），I Ih h為焊接電流。為焊接電流。（

6、四）對弧焊電源調(diào)節(jié)特性的要求（四）對弧焊電源調(diào)節(jié)特性的要求（見圖（見圖3-18） 能提供一系列的外特性與電弧靜特性能提供一系列的外特性與電弧靜特性相交，產(chǎn)生一系列穩(wěn)定工作點。相交，產(chǎn)生一系列穩(wěn)定工作點。（五）對弧焊電源動特性的要求（五）對弧焊電源動特性的要求 能及時根據(jù)電弧負載的變化輸出與之對應(yīng)的焊能及時根據(jù)電弧負載的變化輸出與之對應(yīng)的焊接電流與電壓。接電流與電壓。二、焊機的分類、特點及應(yīng)用二、焊機的分類、特點及應(yīng)用1.1.交流弧焊電源：交流弧焊電源：特點：結(jié)構(gòu)簡單、易維護、成本低、無磁偏吹、噪聲小、效率高、電弧穩(wěn)定性較差、功率因數(shù)較低。應(yīng)用：用于焊條電弧焊、埋弧焊及鎢極氬弧焊。2.2.直流弧

7、焊電源：直流弧焊電源：直流弧焊發(fā)電機：耐用性、弧穩(wěn)定性好、效率低、噪聲大、成本高、質(zhì)量大、維修難?；『刚髌鳎褐圃旆奖恪r格低、空耗小、噪聲小、可遠距離控制、使用廣。 3 3弧焊逆變器：弧焊逆變器：（焊接電源的發(fā)展方向）（焊接電源的發(fā)展方向）特點：高效、節(jié)能、質(zhì)量輕、體積小、功率因數(shù)高、焊接性能好，體積為傳統(tǒng)的1/3，質(zhì)量為傳統(tǒng)的1/51/10。應(yīng)用：可用做各種焊接電源。4 4脈沖弧焊電源：脈沖弧焊電源：特點：效率高、熱輸入量小、適合于對熱輸入敏感高的合金、薄板、全位置焊。應(yīng)用：最宜做薄板焊、單面焊雙面成形、管道焊電源。三、焊機的型號三、焊機的型號注意注意其中1、2、3、6、8用字母表示；4、

8、5、7用數(shù)字表示。1.編制規(guī)定編制規(guī)定2.舉例舉例交流焊機交流焊機：BX1-500；BX3-300；BX6-160；BX7-300?；『赴l(fā)電機弧焊發(fā)電機：AX1-320；AXQ-320。焊弧整流器焊弧整流器：ZXG-500；ZXK-500；ZX7-400。3.焊機的基本參數(shù)焊機的基本參數(shù)額定焊接電流：指焊機在最經(jīng)濟可靠的情況下使用的規(guī)定額定焊接電流：指焊機在最經(jīng)濟可靠的情況下使用的規(guī)定值，單位是安培（值，單位是安培（A）。）?？蛰d電壓：電源通電，但電弧沒有燃燒時焊機輸出端的電空載電壓：電源通電，但電弧沒有燃燒時焊機輸出端的電壓，單位是伏特（壓，單位是伏特（V）。）。負載持續(xù)率：在選定的工作時間

9、周期內(nèi)，弧焊電源的負載負載持續(xù)率：在選定的工作時間周期內(nèi)，弧焊電源的負載時間與整個工作時間周期的百分比。時間與整個工作時間周期的百分比。應(yīng)用舉例：某焊機在五分鐘的工作時間周期內(nèi)，其中電弧實際燃燒時間某焊機在五分鐘的工作時間周期內(nèi)，其中電弧實際燃燒時間為三分鐘，則其焊機的負載持續(xù)率是多少？為三分鐘，則其焊機的負載持續(xù)率是多少？解：解：負載持續(xù)率負載持續(xù)率 = 焊機的實際負載時間焊機的實際負載時間/總個工作周期為總個工作周期為% = 3/5 = 60%答：這臺焊機的負載持續(xù)率為為答：這臺焊機的負載持續(xù)率為為60%。5-2 5-2 弧焊變壓器弧焊變壓器一、弧焊變壓器工作原理一、弧焊變壓器工作原理 弧

10、焊變壓器是一種特殊的變壓器，它把網(wǎng)壓（一般為 220V或380V）降至安全而又能滿足引弧所需的空載電壓（6070V），并具有焊接工藝所要求的下降外特性和調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)的性能。降壓原理和一般電力變壓器相同，如圖3-1-5 所示，變壓器線圈匝數(shù)與輸入和輸出電壓及電流之間的關(guān)系是：N N1/N N2=E E1/E E2=I I2/I I1式中：N N1變壓器一次側(cè)線圈的匝數(shù)；N N2變壓器二次側(cè)線圈的匝數(shù)；E E1輸入電壓：E E2輸出電壓；I I1輸入電流；I I2輸出電流。 減少二次側(cè)線圈匝數(shù)，輸出電壓可降低，從而可以控制焊接所需的空載電壓和獲得較大的焊接電流。二、弧焊變壓器外特性的控制與調(diào)節(jié)

11、二、弧焊變壓器外特性的控制與調(diào)節(jié)獲得下降外特性的方法是在焊接回路中增加電抗，有下列兩獲得下降外特性的方法是在焊接回路中增加電抗，有下列兩種方式：種方式：（一）串聯(lián)阻抗式（一）串聯(lián)阻抗式 在變壓器主回路上串聯(lián)阻抗，見圖在變壓器主回路上串聯(lián)阻抗，見圖3-1-6 ，阻抗兩端的，阻抗兩端的電壓降電壓降Ex隨著負載電流升高而增大，于是引起負載電壓隨著負載電流升高而增大，于是引起負載電壓Ef大大幅度下降，從而獲得下降外特性。幅度下降，從而獲得下降外特性。串聯(lián)的阻抗可以是電阻器或電抗器。用電阻器，需消耗能量而很少采用；電抗器在使用中僅有鐵損和銅損，能量消耗少，故被廣泛采用。況且電抗器的另一優(yōu)點是在交流電中所

12、產(chǎn)生的相位差，改善了在給定空載電壓下交流電弧的穩(wěn)定性，這對于焊條電弧焊和TIG焊很有利。（二）增強漏磁式（二）增強漏磁式 在變壓器中人為地增大自身的漏抗，來控制輸出外在變壓器中人為地增大自身的漏抗，來控制輸出外特性。作法是通過一個線圈相對于另一個線圈的移動特性。作法是通過一個線圈相對于另一個線圈的移動（動圈式）或采用可動的磁分路（動鐵式）來實現(xiàn)。這（動圈式）或采用可動的磁分路（動鐵式）來實現(xiàn)。這種線圈之間磁耦合不緊密而有很強漏磁，由此產(chǎn)生的漏種線圈之間磁耦合不緊密而有很強漏磁，由此產(chǎn)生的漏抗就足以得到下降外特性。改變線圈之間的距離或改變抗就足以得到下降外特性。改變線圈之間的距離或改變磁分路就可

13、以調(diào)節(jié)焊接參數(shù)。無論是串聯(lián)阻抗式或增強磁分路就可以調(diào)節(jié)焊接參數(shù)。無論是串聯(lián)阻抗式或增強漏磁式弧焊變壓器，都是通過某種調(diào)節(jié)機構(gòu)去改變阻抗漏磁式弧焊變壓器，都是通過某種調(diào)節(jié)機構(gòu)去改變阻抗或漏磁，從而實現(xiàn)焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制，故弧焊變壓或漏磁，從而實現(xiàn)焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制，故弧焊變壓器屬于機械控制型的弧焊電源。器屬于機械控制型的弧焊電源。（三）常見弧焊變壓器的種類、特點與用途（三）常見弧焊變壓器的種類、特點與用途增強漏磁式增強漏磁式增強漏磁式增強漏磁式增強漏磁式增強漏磁式三、新型矩形波交流弧焊電源三、新型矩形波交流弧焊電源 矩形波交流弧焊電源屬于電子控制類型的弧焊矩形波交流弧焊電源屬于電子控制類型的

14、弧焊電源。輸出交流電的波形是矩形，其特點是電流過電源。輸出交流電的波形是矩形，其特點是電流過零點時的上升速度非常快，即使不用穩(wěn)弧裝置，焊零點時的上升速度非?？?，即使不用穩(wěn)弧裝置，焊接時電弧也非常穩(wěn)定，用于鋁、鎂及其合金的接時電弧也非常穩(wěn)定，用于鋁、鎂及其合金的TIG 焊和堿性焊條電弧焊非常有利，故近年發(fā)展很快。焊和堿性焊條電弧焊非常有利，故近年發(fā)展很快。 按獲得矩形波交流電流的原理和使用主要器按獲得矩形波交流電流的原理和使用主要器件不同，有晶閘管電抗器式、逆變器式、數(shù)字開件不同，有晶閘管電抗器式、逆變器式、數(shù)字開關(guān)式和飽和電抗器式等關(guān)式和飽和電抗器式等矩矩 形形 波波 交交 流流 焊焊 機機

15、的的 特特 點點因矩形波電流過零點的上升下降極快，故電弧穩(wěn)定，重因矩形波電流過零點的上升下降極快，故電弧穩(wěn)定，重新引弧容易，用于新引弧容易，用于TIGTIG焊接鋁、鎂及其合金時，可不必外焊接鋁、鎂及其合金時，可不必外加穩(wěn)弧的高壓脈沖或高頻引弧穩(wěn)弧裝置。加穩(wěn)弧的高壓脈沖或高頻引弧穩(wěn)弧裝置。正負半波通電時間比和電流比值均可調(diào)，可確保陰極霧化作用、獲得最佳熔深和提高生產(chǎn)率；可以調(diào)節(jié)焊接線能量以滿足某些弧焊工藝的特殊需要；焊接鋁、鎂及其合金時不必采用消除直流分量的隔直裝置。外特性形狀因由電子電路來控制，故可根據(jù)焊接工藝需要任意調(diào)節(jié)。具有網(wǎng)路電壓補償，無級調(diào)節(jié)和遙控等功能，易于實現(xiàn)交、直兩用。日本產(chǎn)（H

16、ITACHI）：300AAD-GP瑞典產(chǎn)（ESAB）：DTB200 ； 德國產(chǎn)（L-TEC）：TIG404德國產(chǎn)（Messer Griesheim）：OMNITIG4005-3 5-3 弧焊整流器弧焊整流器 弧焊整流器是將交流電經(jīng)過變壓和整流后獲得直流電輸出的弧焊電源。它是隨著大容量高性能的整流元件和控制元件的發(fā)展而發(fā)展。因具有易于制造，便于維修，節(jié)省能源和材料，重量輕，成本低和效率高等優(yōu)點，所以有電供應(yīng)的條件下，已逐漸取代了電動式直流弧焊發(fā)電機。以電動機帶發(fā)電機供電的焊接電以電動機帶發(fā)電機供電的焊接電源如源如AXCAXC系列；系列；AXQAXQ系列；系列；AXTAXT系系列。列。一、弧焊整流

17、器的分類一、弧焊整流器的分類1.按供電分有：按供電分有：單相和三相兩類，以三相供電者居多。單相和三相兩類，以三相供電者居多。2.按主回路所用的整流與控制元件不同分有：按主回路所用的整流與控制元件不同分有：硅弧焊整流器。硅弧焊整流器。 晶閘管弧焊整流器。晶閘管弧焊整流器。晶體管弧焊整流器。晶體管弧焊整流器。 逆變式弧焊整流器。逆變式弧焊整流器。3.按弧焊整流器的外特性特征分有：按弧焊整流器的外特性特征分有：下降外特性弧焊整流器：下降外特性弧焊整流器：屬屬ZXZX系列，按下降程度不同又緩降、系列，按下降程度不同又緩降、斜降和垂直下降（恒流）等種類。主要用于焊條電弧焊、埋弧焊、斜降和垂直下降（恒流）

18、等種類。主要用于焊條電弧焊、埋弧焊、TIGTIG焊和等離子弧焊等。焊和等離子弧焊等。平（恒壓）外特性弧焊整流器：平（恒壓）外特性弧焊整流器：屬屬ZPZP系列，主要用于熔化極氣系列，主要用于熔化極氣體保護焊，如細絲焊體保護焊，如細絲焊COCO2 2、MIG MIG 焊和焊和MAG MAG 焊等。焊等。多特性弧焊整流器：多特性弧焊整流器：屬屬ZD ZD 系列，其外特性可根據(jù)焊接工藝需要系列，其外特性可根據(jù)焊接工藝需要改變成緩降、恒流或恒壓的形狀，故適用范圍廣，幾乎所有焊接改變成緩降、恒流或恒壓的形狀，故適用范圍廣，幾乎所有焊接方法均可使用，很適合修理或?qū)嶒炇业炔块T使用。方法均可使用，很適合修理或?qū)?/p>

19、驗室等部門使用。二、硅弧焊整流器二、硅弧焊整流器1.硅弧焊整流器基本原理 硅弧焊整流器是以大功率硅二極管作為整流元件，將交流電整流成直流電的弧焊電源，其基本原理框圖見圖3-1-7，利用降壓變壓器T把50/60Hz 的單相或三相交流網(wǎng)路電壓降為焊接所需的空載電壓。經(jīng)硅整流器Z整流和輸出電抗器Ldc濾波，從而獲得供焊接用的直流電。 為了獲得焊接所要求的外特性和進行焊接電壓和電流的調(diào)節(jié)，硅弧焊整流器中設(shè)有外特性調(diào)節(jié)機構(gòu)。有機械和電磁兩種控制與調(diào)節(jié)方式，前者是利用機械方法改變降壓變壓器一、二次線圈之間的距離（ 如動圈式），或改變線圈匝數(shù)（ 如抽頭式）進行控制與調(diào)節(jié)；后者是利用接在降壓變壓器和硅整流器之

20、間的磁飽和電抗器（又叫磁放大器）進行電磁控制與調(diào)節(jié)。2.其外特性的獲得及電流與電壓控制3.硅弧焊整流器的種類、特點和應(yīng)用 硅弧焊整流器是按其外特性調(diào)節(jié)機構(gòu)的作用原理分類，見表3-1-13。各類硅弧焊整流器的特點與應(yīng)用見表3-1-14。表表3-1-14 由三相降壓主變壓器、三相磁放大器，三相橋式全波整流器和輸出電抗器組成。磁放大器可單獨位于變壓器和整流器之間或與降壓變壓器做成一體。多為三心柱式，在鐵心上繞有交流繞組（工作繞組）Wj和控制繞組（ 直流線組）Wk。引入不同反饋控制系統(tǒng)以獲得所需各種外特性。m、n 兩點間連接情況反映反饋方式。結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征 利用無反饋式的磁放大器可獲得恒流外特性；利

21、用全反饋式的可得恒壓外特性；用部分內(nèi)反饋的可得下降外特性。調(diào)節(jié)控制繞組Wk的直流電流大?。ㄍㄟ^改變Rk）可實現(xiàn)焊接電流的調(diào)節(jié)?？刂婆c調(diào)節(jié)控制與調(diào)節(jié) 可制成各種形狀外特性以適應(yīng)各種焊接方法需要。能遙可制成各種形狀外特性以適應(yīng)各種焊接方法需要。能遙控且控制方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、用料多，且磁慣性大，控且控制方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、用料多，且磁慣性大，調(diào)節(jié)速度慢，已漸被淘汰。下降或恒流外特性的硅弧焊整流調(diào)節(jié)速度慢，已漸被淘汰。下降或恒流外特性的硅弧焊整流器用于焊條電弧焊、埋弧焊和器用于焊條電弧焊、埋弧焊和TIG焊等；恒壓外特性的用于焊等；恒壓外特性的用于MIG/MAG 焊。焊。優(yōu)缺點與應(yīng)用優(yōu)缺點

22、與應(yīng)用 由增強漏磁的三相動圈式弧焊變壓器由增強漏磁的三相動圈式弧焊變壓器T和三相橋式整和三相橋式整流器流器UR組成，變壓器鐵心為三個心柱和上下軛構(gòu)成三棱柱組成，變壓器鐵心為三個心柱和上下軛構(gòu)成三棱柱形。每相二次線圈安置在心柱下方，固定不動。一次線圈形。每相二次線圈安置在心柱下方，固定不動。一次線圈安置在心柱上方并通過手動的螺栓傳動機構(gòu)使其沿螺桿上安置在心柱上方并通過手動的螺栓傳動機構(gòu)使其沿螺桿上下移動。下移動。結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征控制與調(diào)節(jié)控制與調(diào)節(jié) 一、二次線圈耦合不緊密，漏抗很大，故可獲得下降一、二次線圈耦合不緊密，漏抗很大，故可獲得下降外特性。調(diào)節(jié)一、二次線圈的距離即可改變漏抗大小，從外特性

23、。調(diào)節(jié)一、二次線圈的距離即可改變漏抗大小，從而調(diào)節(jié)電流。當(dāng)距離增加，漏抗也增加，導(dǎo)致電流減少。而調(diào)節(jié)電流。當(dāng)距離增加，漏抗也增加，導(dǎo)致電流減少。優(yōu)缺點與應(yīng)用優(yōu)缺點與應(yīng)用 結(jié)構(gòu)及線路簡單，省材、重量輕、動特性好、飛濺少，一般不用輸出電抗器，其輸出電流和電壓受電網(wǎng)電壓和溫升的影響較小，但是線圈可動，使用時有輕微振動和噪聲，不易實現(xiàn)遙控，不能補償電網(wǎng)電壓的波動。適于不需遠距離調(diào)節(jié)焊接參數(shù)場合下的焊條電弧焊，TIG 焊和等離子弧焊。結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征 由抽頭式弧焊變壓器由抽頭式弧焊變壓器T、整流器、整流器UR 和輸出電抗器和輸出電抗器L組成。組成。變壓器為正常漏磁三相降壓變壓器，一次繞組上設(shè)有許多抽頭，

24、變壓器為正常漏磁三相降壓變壓器，一次繞組上設(shè)有許多抽頭，有些在二次繞組也有抽頭，用以改變繞組的匝數(shù)達到參數(shù)的調(diào)有些在二次繞組也有抽頭，用以改變繞組的匝數(shù)達到參數(shù)的調(diào)節(jié)。節(jié)。 輸出電抗器利用抽頭或變動鐵心氣隙以調(diào)節(jié)電感量。輸出電抗器利用抽頭或變動鐵心氣隙以調(diào)節(jié)電感量?？刂婆c調(diào)節(jié)控制與調(diào)節(jié)優(yōu)缺點與應(yīng)用優(yōu)缺點與應(yīng)用 外特性為平的或稍為下降的。通過改變一、二次繞組外特性為平的或稍為下降的。通過改變一、二次繞組匝數(shù)來調(diào)節(jié)空載電壓和電流。由輸出電抗器濾波和調(diào)節(jié)動匝數(shù)來調(diào)節(jié)空載電壓和電流。由輸出電抗器濾波和調(diào)節(jié)動特性，以控制電流上升速度，減少金屬飛濺特性，以控制電流上升速度，減少金屬飛濺 結(jié)構(gòu)簡單、可靠和實

25、用、成本低、噪聲小、電弧穩(wěn)定。但不能遙控及補償電網(wǎng)電壓波動，電流調(diào)節(jié)不方便。用于等速送絲的自動或半自動焊，如細絲CO2焊等。（一）晶閘管式弧焊整流器的組成（一）晶閘管式弧焊整流器的組成晶閘管式弧焊整流器的組成如圖圖10-1所示。主電路由主變壓器T、晶閘管整流器UR和輸出電抗器L組成。C為晶閘管的觸發(fā)電路。當(dāng)要求得到下降外特性時，觸發(fā)脈沖的相位由給定電壓Ugi和電流反饋信號Ufl確定；當(dāng)要求得到平外特性時，觸發(fā)脈沖的相位則由給定電壓Ugu和電壓反饋信號Ufu確定。此外還有操縱和保護電路CB。 三、晶閘管式弧焊整流器三、晶閘管式弧焊整流器（二）晶閘管式弧焊整流器的主要特點（二）晶閘管式弧焊整流器的

26、主要特點動特性好動特性好：它與硅弧焊整流器相比，內(nèi)部電感小，故具有電磁慣性小、反應(yīng)速度快的特點。在其用于平特性電源時，可以滿足所需的短路電流增長速度；當(dāng)用于下降外特性電源時，不致有過大的短路電流沖擊。且在必要時可以對其動特性指標(biāo)加以控制和調(diào)節(jié)。控制性能好控制性能好：由于它可以用很小的觸發(fā)功率來控制整流器的輸出，并具有電磁慣性小的特點，因而易于控制。通過不同的反饋方式可以獲得所需的各種外特性形狀。電流、電壓可在較寬的范圍內(nèi)均勻、精確、快速地調(diào)節(jié)，并且易于實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓的補償。節(jié)能節(jié)能：它的空載電壓較低，其效率、功率因數(shù)較高，輸入功率較小，故節(jié)約電能。省料省料：與磁飽和電抗器式電源相比，它沒有磁飽

27、和電抗器。故可以節(jié)省材料，減輕重量。電路復(fù)雜電路復(fù)雜：除主電路和控制電路外，還有觸發(fā)電路，使用的電子元件較多，這對電源使用的可靠性有很大影響，同時對電源的調(diào)試和維修的技術(shù)要求也較高。存在整流波形脈動問題存在整流波形脈動問題：晶閘管式弧焊整流器是通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)電流和電壓的，因而電流和電壓波形的脈動比磁飽和電抗器式電源的大。 （三）應(yīng)用范圍（三）應(yīng)用范圍平特性晶閘管弧焊整流器：平特性晶閘管弧焊整流器：適用于熔化極氣體保護焊、埋弧焊以及對控制性能要求較高的數(shù)控焊，還可作為弧焊機器人的電源。下降特性晶閘管弧焊整流器下降特性晶閘管弧焊整流器：適用于焊條電弧焊、鎢極氬弧焊和等離子弧焊。圖10

28、-1 晶閘管式弧焊整流器的組成（四）（四）ZX5系列晶閘管式弧焊整流器系列晶閘管式弧焊整流器 ZX5系列晶閘管弧焊整流器有ZX5250和ZX5400等型號，具有下降外特性，它的動態(tài)響應(yīng)迅速，瞬間沖擊電流小，飛濺小，空載電壓高，引弧方便可靠。適用于焊條電弧焊和碳弧氣刨。其原理方框圖見圖10-7。 圖10-7 ZX5系列弧焊整流器原理方框圖1.主電路主電路 ZX5400型弧焊整流器的主電路見圖圖10-8。它的整流電路都采用帶平衡電抗器的雙反星形形式。在直流輸出電路中的濾波電感L L具有足夠的電感量，可以減小焊接電流波形的脈動程度，而且使主電路具有電阻電感負載，因而當(dāng)相電壓變?yōu)樨撝禃r，晶閘管并不立即

29、關(guān)斷。從空載到短路所要求的觸發(fā)脈沖移相范圍為090。圖10-8 ZX5-400弧焊整流器的主電路 2.觸發(fā)電路圖觸發(fā)電路圖 ZX5400型弧焊整流器采用單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，產(chǎn)生兩套觸發(fā)脈沖分別觸發(fā)主電路中的正極性組和反極性組中的晶閘管。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)較簡單，輸出脈沖前沿較陡，該觸發(fā)電路是用以觸發(fā)脈沖分配器中的晶閘管，再通過后者去觸發(fā)主電路中的晶閘管。3.控制電路控制電路 ZX5400型弧焊整流器控制電路的簡圖如圖圖10-9所示。它主要包括運算放大器N1和N2，其作用是控制外特性和進行電網(wǎng)電壓補償。 對外特性控制對外特性控制 將由主電路中的分流器RS采樣得到的正的電流反饋信號，送入反相放

30、大器N1進行放大后輸出負信號-nIh。再將-nIh輸入到反相比例加法器N2，與電位器RP10上取出的給定電壓 Ugi信號進行代數(shù)相加并放大。最后輸出UK，即)(hgiKnIUKU圖10-9 ZX5-400型弧焊整流器控制電路簡化圖 當(dāng)Ugi一定時，隨著焊接電流Ih的增加，控制電壓UK的絕對值減小，從而使主電路的晶閘管導(dǎo)通角減小，同時主電路輸出的整流電壓也減小，得到陡降外特性。 圖10-9 ZX5-400型弧焊整流器控制電路簡化圖 用電流負反饋，通過電位器RP10改變Ugi可進行電流的調(diào)節(jié)。通過電位器RP3可調(diào)節(jié)分流比n，改變外特性陡度，也可調(diào)節(jié)焊接電流Ih。適當(dāng)調(diào)節(jié)Ugi和n ，焊接電流可從不

31、同陡度的外特性上獲得，以適應(yīng)不同位置焊接的要求。 ZX5400型弧焊整流器的外特性曲線如圖10-10所示。圖10-10 ZX5-400型弧焊整流器的外特性 電網(wǎng)電壓補償及過流保護電路電網(wǎng)電壓補償及過流保護電路電網(wǎng)電壓補償電網(wǎng)電壓補償: 當(dāng)電網(wǎng)電壓上升時，通過合適的電路反饋作用使UK 的絕對值和晶閘管的導(dǎo)通角減小，從而可抵消電網(wǎng)電壓升高的影響。反之，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時，則使Ugi和UK的絕對值和晶閘管的導(dǎo)通角增大，抵消電網(wǎng)電壓下降的影響。 過流保護電路過流保護電路: 當(dāng)焊接電流超過一定限度后，弧焊整流器的控制電路停止工作，主電路晶閘管截止，即整流器自動停電。4.主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)( (ZX5

32、400) ) 額定焊接電流：400A ； 額定負載持續(xù)率：60% 功率因數(shù)：0.75； 空載電壓：63V 質(zhì)量：200kg 外形尺寸：504mm653mml010mm四、逆變式弧焊電源四、逆變式弧焊電源 直流直流交流之間的變換稱為逆變，實現(xiàn)這種變換的交流之間的變換稱為逆變，實現(xiàn)這種變換的裝置稱為逆變器。為焊接電弧提供電能，并具有弧焊方裝置稱為逆變器。為焊接電弧提供電能，并具有弧焊方法所要求性能的逆變器，即為逆變式弧焊電源。法所要求性能的逆變器，即為逆變式弧焊電源。（一）弧焊逆變器的組成及作用（一）弧焊逆變器的組成及作用 組成框圖如圖圖11-1411-14所示。主要組成及其作用如下：圖11-14

33、 弧焊逆變器的基本組成框1主電路主電路主電路由供電系統(tǒng)、電子功率系統(tǒng)和焊接電弧等組成。（1）供電系統(tǒng)）供電系統(tǒng)：把50Hz三相或單相的工頻交流電經(jīng)整流器整流和濾波之后，獲得逆變電路所需的穩(wěn)定的直流電壓 Ud。（2）電子功率系統(tǒng)）電子功率系統(tǒng)：由逆變主電路、中頻變壓器起開關(guān)、變換電參數(shù)（電壓、電流及波形）的作用，并以低電壓大電流向焊接電弧提供所需的電氣性能和工藝參數(shù)。 2電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng) 對電子功率系統(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，驅(qū)動逆變主電路工作。電子控制系統(tǒng)包括驅(qū)動電路和電子控制電路兩部分。3給定反饋系統(tǒng)給定反饋系統(tǒng) 由檢測電路P、給定電路G、比較放大電路N等組成

34、。檢測電路P主要用于提取電弧電壓和電流的反饋信號；給定電路G用于提供給定信號，決定對電弧提供焊接工藝參數(shù)的大??；比較放大電路N用于把反饋信號與給定信號進行比較后進行放大，與電子控制系統(tǒng)一起，實現(xiàn)對弧焊逆變器的閉環(huán)控制，并使它獲得所需的外特性和動特性。（二）弧焊逆變器的基本工作原理（二）弧焊逆變器的基本工作原理 弧焊逆變器的基本工作原理，如弧焊逆變器的基本工作原理，如圖圖11-15所示。所示。圖11-15 弧焊逆變器基本原理框圖 弧焊逆變器弧焊逆變器主電路的基本主電路的基本工作原理，可工作原理，可以歸納為：工以歸納為：工頻交流頻交流直流直流高、中頻交高、中頻交流流降壓降壓交交流并再次變成流并再次

35、變成直流，必要時直流，必要時再把直流變成再把直流變成矩形波交流。矩形波交流。三種逆變體制：三種逆變體制：ACDCACACDCACDCACDCACDCAC（矩形波）（三）弧焊逆變器的外特性及焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)（三）弧焊逆變器的外特性及焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié) 弧焊逆變器的焊接工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)方法大致有三種：（1）定脈寬調(diào)頻率）定脈寬調(diào)頻率：脈沖電壓寬度不變，通過改變逆變器的開關(guān)頻率來調(diào)節(jié)參數(shù)大小。開關(guān)頻率越高，輸出電壓就越大。通常晶閘管式弧焊逆變器就是采用這種調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)方法的。 （2）定頻率調(diào)脈寬）定頻率調(diào)脈寬：脈沖電流頻率不變，通過改變逆變器開關(guān)脈沖的脈寬比來調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)。脈寬比越大，則工作電流

36、也越大。晶體管式、場效應(yīng)管式弧焊逆變器都適于采用這種焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)方法。（3）混合調(diào)節(jié)）混合調(diào)節(jié)：調(diào)頻率和調(diào)脈寬相結(jié)合的調(diào)節(jié)方式。（四）弧焊逆變器的特點（四）弧焊逆變器的特點（1 1）高效節(jié)能高效節(jié)能：效率可達80%95%，功率因數(shù)可提高到0.99，空載損耗極小，比傳統(tǒng)弧焊電源節(jié)電1/3以上。（2 2）體積小、重量輕體積小、重量輕：中頻變壓器的重量僅為傳統(tǒng)弧焊電源降壓變壓器的幾十分之一；整機重量僅為傳統(tǒng)弧焊電源的1/51/10；整機體積也只有傳統(tǒng)弧焊電源的1/3左右。（3 3）具有良好的動特性和弧焊工藝性能具有良好的動特性和弧焊工藝性能：它采用電子控制電路，可以根據(jù)不同的焊接工藝要求設(shè)計出合

37、適的外特性，并保證具有良好的動特性，從而可進行各種位置的焊接，獲得良好的焊接工藝性能。（4 4）可用微機或單旋鈕控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)可用微機或單旋鈕控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)。（5 5）設(shè)備費用較低，但對制造技術(shù)要求較高設(shè)備費用較低，但對制造技術(shù)要求較高。（五）弧焊逆變器的分類（五）弧焊逆變器的分類 弧焊逆變器可從不同的角度進行分類。通常是按大功率開關(guān)器件進行分類，分為晶閘管式弧焊逆變器、晶體管式弧焊逆變器、場效應(yīng)晶體管式弧焊逆變器、IGBT式弧焊逆變器等。圖11-17 晶閘管式弧焊接逆變器主電路圖11-19 晶體管式弧焊逆變器的基本原理方框圖圖11-20 MOSFET式和IGBT式弧焊逆變器原理方

38、框圖5-4 5-4 弧焊電源的選擇與使用弧焊電源的選擇與使用項 目交 流直 流項 目交 流直 流電弧的穩(wěn)定性磁偏吹極性空載電壓噪聲差很小無較高不大好較大有較低較小構(gòu)造與維修成本供電觸電危險重量簡單低一般單相較大較重復(fù)雜高一般三相較小較輕不同類型的弧焊電源，主要區(qū)別見下表不同類型的弧焊電源，主要區(qū)別見下表一、選擇一、選擇（一）按焊接方法選擇弧焊電源（一）按焊接方法選擇弧焊電源1焊條電弧焊焊條電弧焊 焊條電弧焊電弧工作在靜特性曲線的水平段，應(yīng)采用具有下降外特性的弧焊電源。2埋弧焊埋弧焊 埋弧焊電弧工作在靜特性曲線的水平段或略上升段。等速送絲時，選用較平緩下降外特性的弧焊電源，變速送絲時，則選用陡降

39、外特性的弧焊電源。3氬弧焊氬弧焊 鎢極氬弧焊應(yīng)選用陡降外特性或恒流外特性的交流弧焊電源或直流弧焊電源。 除焊接鋁、鎂及其合金時，為清除表面致密的氧化膜并減輕鎢極燒損，需采用交流弧焊電源；焊接其它有色金屬、黑色金屬、不銹鋼時，一般采用直流弧焊電源，采用直流正接（工件接正極）。 對于熔化極氬弧焊，應(yīng)選用平外特性（等速送絲）或下降外特性（變速送絲）的弧焊整流器、弧焊逆變器等。對于較高要求的氬弧焊，如1mm以下的薄板焊接，可選用脈沖弧焊電源。4CO2氣體保護焊氣體保護焊 CO2氣體保護焊一般選用平外特性或緩降外特性的弧焊整流器、弧焊逆變器等，一般采用直流反接。5等離子焊等離子焊 等離子焊一般采用非熔化

40、極，應(yīng)選用陡降外特性或垂直陡降外特性的直流弧焊電源。 （二）從經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保考慮來選擇弧焊電源（二）從經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)?？紤]來選擇弧焊電源1經(jīng)濟方面經(jīng)濟方面 由于交流弧焊電源具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易維護，使用方便等優(yōu)點，因此在滿足使用性能及保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用交流弧焊電源。2節(jié)能、環(huán)保方面節(jié)能、環(huán)保方面 由于電弧焊是高能耗領(lǐng)域，所以在條件允許的情況下，盡可能選用高效節(jié)能、環(huán)保的弧焊電源，隨著等電力電子器件的不斷發(fā)展和成熟，弧焊逆變器被越來越廣泛的應(yīng)用，和普通弧焊電源相比，弧焊逆變器具有高效節(jié)能、體積小、重量輕和良好的動特性等優(yōu)點，且對環(huán)境噪聲污染小。（三）弧焊電源功率的選擇（三）弧

41、焊電源功率的選擇1根據(jù)額定電流粗略估計根據(jù)額定電流粗略估計 焊接設(shè)備銘牌中焊接電源型號后面的數(shù)字表示額定電流，可根據(jù)該電流值確定弧焊電源是否滿足要求。一般這種方法對于焊條電弧焊來說比較適用，只要實際焊接電流值小于額定電流值即可。 2根據(jù)負載持續(xù)率確定許用焊接電流根據(jù)負載持續(xù)率確定許用焊接電流 弧焊電源的輸出功率（電流值），主要由其發(fā)熱值確定。因而，在弧焊電源的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對不同的絕緣等級規(guī)定了相應(yīng)的允許溫升。 弧焊電源的負載持續(xù)率是用來表示焊接電源工作狀態(tài)的參數(shù)，它表示在選定的工作時間周期內(nèi)，允許焊接電源連續(xù)使用的時間，其公式為 %100%100TtFS負載選定工作周期負載運行持續(xù)時間二、安裝使用二、安裝使用（一）弧焊電源的安裝（一）弧焊電源的安裝1.附件的選擇附件的選擇 弧焊電源主回路中除包括主機外，還包括電纜線、熔斷器、開關(guān)等附件。（1）電纜的選擇）電纜的選擇 電纜包括從電網(wǎng)到弧焊電源的動力線和從弧焊電源到焊件、焊鉗的焊接電纜。動力線的選擇動力線的選擇：選用耐壓為交流500V的電纜。對單芯銅電線，以電流密度510A/mm2選擇導(dǎo)線截面；多芯電纜或長度較大（大于30mm）時，以電流密度為36A/mm2選擇導(dǎo)線截面。焊接電纜的選擇焊接電纜的選擇：應(yīng)選專用焊接電纜。當(dāng)焊接電纜長度小于20m時，以電流密度410A/mm2選擇導(dǎo)線截面積。一般來說電纜壓降不宜超過額定工作電壓的10%。（