第三单元--硅弧焊整流器

1、l 能力知识点 3 全部内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器l 1结构基本电路如图3-18所示 图3-18 全反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器基本电路图l 2工作原理l （1）外特性 单相原理与接线如图3-19所示 (a) 原理图图3-19 单相全部内反馈式磁饱和电抗器(b) 接线图l 推广到三相，其外特性如图3-21所示。图3-21 全反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的外特性（2）调节特性 全部内反馈式磁饱和电抗器式弧焊整流器的外特性是水平的，即输出电压基本保持不变。如何调节输出电压的高低，就是该电源的调节特性。其调节特性将如图3-22中的曲线1所示。图3-22 全反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的调节特性l

2、 由该图可看出，当输出电压由最高调到最低时，就要将 由 调至 ，即不仅需要调节 的大小，还要改变方向，这将给控制带来不便。为此需设法避免改变的方向。只要在磁饱和电抗器铁心上加一偏移绕阻，如图3-23图3-23 偏移绕组的接线l 加偏移绕组后的调节特性如图3-22中曲线2所示。l 3产品介绍 全部内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器国内定型产品有ZPG1-500、ZPG1-1500、ZPG2-500、GD-500等型号。这种弧焊整流器适用于二氧化碳或惰性气体及混和气体保护下的熔化极电弧焊。 ZPG1-500型弧焊整流器可用于焊丝直径为0.82.0mm的二氧化碳气体保护焊或混合气体保护焊等。它的电弧自调

3、性能良好,输出电压可以远距离无级调节，而且可以补偿网路电压的波动，使工作电压比较稳定。 能力知识点 4 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器 l 1结构l 基本电路如图3-24所示图3-24 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器基本电路图 比较图3-12、图3-18与图3-24，无反馈式、全部内反馈式与部分内反馈式在结构上的差别，主要是磁饱和电抗器中的交流绕阻之间m、n两点的接法不同。无反馈式的m、n两点是短路连接，全部内反馈式m、n两点是开路，部分内反馈式m、n两点间接了一个内桥电阻。l 2工作原理l （1）外特性 根据上述三种电源的结构对比可知，无反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器、全反馈磁饱和电抗

4、器式弧焊整流器、只是部分内反馈磁饱和电抗器弧焊整流器的两种特殊情况。当部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器中的 =0时，即m、n两点用导线短接，就相当于是无反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器，据前可知，它的外特性是陡降的。当 =，即m、n两点断开，就相当于全部内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器，它的外特性是水平的。 l 可推断，部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的外特性介于两者之间，即具有缓降的外特 性（如图3-25所示），并且随着内桥电阻由零逐渐增大时，外特性将由陡降逐渐趋于平缓图3-25 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的外特性（2）内桥形式 内桥为小电阻 如图3-24所示，它通常用康铜丝制成，阻值

5、很小。内桥电阻应可分段调节以获取不同数值的内桥电流 ；内桥为一根导线，如图3-26所示，在两个交流绕组的抽头处用一根导线将部分交流绕组短接起来。短接部分可看成是无反馈式磁饱和电抗器；未短接部分可看成全部内反馈式磁饱和电抗器。显然， 占的比例越大，得到的外特性越陡。若将 全部短接，就变成了无反馈式磁饱和电抗器。选择合适的短接点，就可以得到满意的下降外特性。（3）调节特性 见图3-27图3-26 短接部分交流绕组的内桥图3-27 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的调节特性l 3产品介绍l 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器，国内定型产品有ZXG-300、ZXG-400及ZXG-500等型号，以上

6、产品具有下降外特性，可用作焊条电弧焊和钨极氩弧焊的直流电源。另外还有可兼获下降和平外特性的多特性弧焊整流器，定型产品有ZDG-500-1、ZDG-1000R、ZPG-1000等型号产品。可用于焊条电弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护电弧焊等。l 在实际焊接中，由于引弧和熔滴过渡，作为弧焊整流器直流电源的负载电弧，变动非常频繁，使电源常常处于动态过程，即由空载短路、负载短路、短路空载等过渡过程，导致电源的动特性不够理想。因而，有必要分析磁饱和电抗器式弧焊整流器动特性欠佳的原因，提出改善动特性的有效方法。l 1动特性存在的问题l （1）引弧冲击和飞溅 空载时，弧焊整流器交流绕组内没有电流，故没有电压降

7、，即 。此时空载电压为 。引弧时，弧焊整流器发生由空载短路的过渡过程。由于 具有类似电容的性质，其中电压 不能突变，短路瞬间仍维持为0V。突然短路时，一方面相当于空载电压被瞬时短路；另一方面负载电阻值约为 ，因而会产生很大的瞬时短路冲击电流 ，又因磁饱和电抗器的时间常数大，所以衰减得较慢，故产生长时间的引弧冲击。因此，在对薄板焊接时易被烧穿。 （2）弧飘 短路时，负载电压 ，所以磁饱和电抗器交流绕组电压 较高。在突然拉开电弧的瞬间（即由短路至负载），一方面 不变，瞬间电弧电压很低；另一方面，负载电阻突然加大，因而产生一个“过小电流”。然后再缓慢增加到正常负载电流值（见图3-28)。这个“过小电

8、流”大大降低了电弧的稳定性并减弱了电弧的“挺度”或穿透力，即引起“弧飘”。l 磁饱和电抗器式弧焊整流器出现以上问题的原因，在于磁饱和电抗器上绕有多个线圈，电磁惯性较大，在过渡过程中均有自 感作用；另外，磁饱和电 抗器是由交直流同时磁化的，因此，铁心上交流绕组和控制绕组之间的互感作用对弧焊整流器的动特性起很大的影响所致图3-28 短路负载时电流过渡过程l 2动特性的改善l （1）在焊接主回路中串联直流电感 这种方法是改善动特性最常用的方法，大多数硅弧焊整流器都串接有这种直流输出电感。l （2）增加交流电感 如焊条电弧焊的情况下，用热轧硅钢片制做磁饱和电抗器有利于改善整流电源的动特性。l （3）增

9、大主变压器自身漏抗 l （4）采用电流外正反馈 其结构如图3-30所示 综合知识模块四 硅弧焊整流器的常见故障及排除 能力知识点 1 硅弧焊整流器的使用与维护 l （1）定期检查焊机的绝缘电阻（在用兆欧表测量绝缘电阻前应将硅整流元件的正负极用导线短路）。l （2）焊机不得在不通风的情况下进行焊接工作，以免烧毁硅整流元件。安放焊机的附近应有足够的空间使排风良好。l （3）焊机切忌剧烈的振动，更不允许对焊机敲击，因这样会损坏磁饱和电抗器的性能，使焊机性能变坏，甚至不能使用。l （4）应避免焊条与焊件长时间短路，以免烧毁焊机。l （5）保持焊机清洁与干燥，定期用低压干燥的压缩空气进行清扫工作。本单元

10、小结l 1硅弧焊整流器的电路一般由主变压器、电抗器、整流器、输出电抗器等几部分组成。硅弧焊整流器可按有无电抗器分为两类：无电抗器的硅弧焊整流器和有电抗器的硅弧焊整流器。l 无电抗器的硅弧焊整流器按主变压器的结构不同又可分为：（1）主变压器为正常漏磁的；（2）主变压器为增强漏磁的，按增强漏磁的方法不同又可分为动圈式、动铁式和抽头式。l 有电抗器的硅弧焊整流器。这类硅弧焊整流器所用的电抗器都是磁饱和电抗器式的。根据其结构特点l 不同又可分为：（1）无反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器。（2）有反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器。根据磁饱和电抗器的反馈形式，又可分为外反馈磁饱和电抗器式、全部内反馈磁饱和电抗

11、器式和部分内反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器等。l 2硅弧焊整流器与弧焊发电机相比具有以下优点：易造易修、节省材料、成本低、效率高；易于获得不同形状的外特性，以满足不同焊接工艺的要求；动特性及输出电流波形易于控制，适应性l 强；易于实现远距离调节和对电网电压进行补偿；噪声小。3在以硅为整流器件的磁饱和电抗器式弧焊整流器中，磁饱和电抗器是核心部分，它通过改变控制电流就可改变铁心的饱和程度，从而实现负载电流的调节，并且控制绕组中的直流控制电流较小的变化能引起负载电流较大的变化，即具有电流放大的作用。l 4无反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器具有陡降的外特性，国内典型产品有ZXG7-300、 ZXG7-500及ZXG7-300-1型等，可用于焊条电弧焊或钨极氩弧焊。但这种弧焊整流器的缺点是磁饱和电抗器没有反馈，电流放大倍数小，控制电流较大。l 6部分内反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器的反馈作用介于无反馈式和全部内反馈式之间，所以外特性既不是陡降的，也不是水平的，而是介于两者之间为缓降的，这是通过内桥电阻来实现的。部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器，国内定型产品l 有ZXG-300、ZXG-400及ZXG-500等型号，具有 下降外特性，可用作焊条电弧焊和钨极氩弧焊的直流电源。另外还有可兼获下降和平外特性的多特性弧焊整流器，定型