第三节焊条电弧焊与电弧切割设备的基本结构和工作原理

1、第三节焊条电弧焊与电弧切割 设备的基本结构和工作原理第三节焊条电弧焊与电弧切割设备的基本结构和工作原理发电机一、BX1, BX2 BX3, BX4,其中1234表示变压器形式1-动铁2同体式3-动圈4-晶体管5-可控硅 6-抽头式7-逆变BX中的B表示交流ZX中的Z表示直流X表示降特性，另外有P表示平特性、电焊机步号代表字母及序号见如卜表第一字位第二亨冠第三宇位第四字位第五字位序号代表 大荚芸葡代森英芸林代表附在特征魏字 系列序号单位矗本观格字号,字母字母序号省咯电配机鳏动省咯直飘X下降特牲D超纯弧焊发电机1交谛发电机整靛A瓠焊发包机P平特性Q汽油机躯动2交流A额定理摺电流C柴油机躯动T拖投机

2、驱动DH汽车建物X 1 下硬特性省略一股电源 1略融成大器观海D电抗器式M脉林电源L动铁心式2Z瓠修鹫就等2P平特性L高空就电压3动圈贰A嵌定悻推电凝4晶悻管式5晶闸管式口多特性E交直流两用电谏6交换插头式7受频贰X下降特性L高空收电压雷崎段放大器或tfe和A旗定蝶接电流电抗器式P平特性1劭铁心式3B瓠焊变压盘2甲联电抗器武3动圈式45晶痢管式6变换描头式z自动m t省路直流r省略理事武1B半自动焊J交流梯皆武4M埋弧厚机U地理E交直流3机床或A额定烽接电流M脉冲9理头悬挂式D辞用SWT1G烽机Z£ DQ自助理手工焊 点爆耳他看吟J EM流琳1朦件e畤125 A56 T &全

3、位苴停车元 榻H 式台式 焊接机器人 变位式 百空充PtA然定理据图36焊机分类焊条电弧焊所用焊机按电源 的种类可分为交流弧焊机和直流 弧焊机两大类。其中直流弧焊机 按变流的方式不同又分为:弧焊 整流器、逆变弧焊机和旋转式直 流弧焊发电机（现已淘汰）等。每 一类型的焊机根据原理和结构特 点又可分为多种型式，具体见图3 一6一、交流弧焊机（一）结构交流弧焊机的三个类别的结 构分别如图37图39所示。图37 BX1330交流弧焊机1初级绕组；2、3一次级绕组；4一动铁芯；5静铁芯；6一接线板；7一摇把图38 BX2 500型（同体式）焊 机结构示意图1固定铁心2 初级绕组3一次级绕组4 电抗线圈5

4、 活动铁心图39 BXA300型（动圈式）焊 机结构示意图1初级线圈2 一次级线圈3 一铁心（二）工作原理目前应用最广泛的“动铁式” 交流焊机如图37所示。它是一 个结构特殊的降压变压器，属于 动铁芯漏磁式类型。焊机的空载电压为6070V。工作电压为30V, 电流调节范围为 504504铁芯 由两侧的静铁芯5和中间的动铁 芯4组成，变压器的次级绕组分 成两部分，一部分紧绕在初级绕 组1的外部，另一部分绕在铁芯 的另一侧。前一部分起建立电压 的作用，后一部分相当于电感线 圈。焊接时，电感线圈的感抗电 压降使电焊机获得较低的工作电 压，这是电焊机具有陡降外特性 的原因。引弧时，电焊机能供给 较高的

5、电压和较小的电流，当电 弧稳定燃烧时，电流增大，而电 压急剧降低；当焊条与工件短路 时，也限制了短路电流。焊接电流调节分为粗调、2调两档。电流的细调靠移动铁芯4 改变变压器的漏磁来实现。向外 移动铁芯，磁阻增大,漏磁减小, 则电流增大，反之，则电流减少。 电流的粗调靠改变次级绕组的匝 数来实现。该电弧焊机的工作条件为应 在海拔不超过1000m周围空气温 度不超过+40C、空气相对湿度不 超过85%等条件下使用，不应在 有害工业气体、水蒸汽、易燃、 多灰尘的场合下工作。二、直流弧焊机（一）结构由于整流或直流弧焊机与直 流弧焊发电机比较，因没有机械 旋转部分，具有噪音小，空载损 耗小、效率高、成本

6、低和制造维 护简单等优点。因此，有取代直 流弧焊发电机的趋势，在这里只 介绍整流式直流弧焊机。整流式 直流弧焊机常用型号如ZX- 300、ZXG-400等。硅整流电弧焊 机是利用硅半导体整流元件（二 极管）将交流电变为直流电作为 焊接电源。图310为硅整流电 弧焊机的结构示意图。图310硅整流电弧焊机 1硅整流器组2 三相变压器 3三相磁饱和电抗器 4 输出电抗器5 通风机组（二）工作原理工作原理见图311。接通开 关Ki,通风机组FM运转，风压开 关七丫闭合，主接触器Jc-1闭合， 三相弧焊变压器 B工作。与此同 时Jc-2闭合，控制变压器艮工作， 磁放大器运行，硅整流器工作， 输出一定的直

7、流电压，这就是焊 机的空载电压。由于没有焊接电 流，磁放大器的电抗绕组 FD电抗 压降几乎为零，使焊机输出端具 有较高的空载电压，便于引弧。 当施焊时，由于有输出，形成电 流，电抗绕组FD通过交流电，使 其得到较大的电抗压降，并随电 流的增大，电抗压降随之增大， 从而得到陡降外特性。当短路时， 由于短路电流很大，FD通过的交 流电急增，它产生的电抗压降使 工作电压几乎接近于零，这就限 制了短路电流。图311 ZXG- 300型硅整流电 焊机电气原理图改变控制回路磁盘电阻 R0, 使磁放大器控制绕组FK中直流电 发,变化，铁芯中的磁通就相/ 发&变化，从而改变了磁放大事 交流绕组FD的电

8、流。为减少网路 电压波动对焊接的影响，在控制 回路中采用了铁磁谐振式稳压器，以保证激磁电流的稳定，减 少对焊接电流的影响。按动通风机组FM亭止工 作，风压开关&Y开启，主接触器 Jc-1断开，主回路断电。同时 Jc-2 断开，控制回路断电，焊机全部 停止工作。焊接电流的调节依靠面板上 的电流调节控制器，来改变磁放 大器控制或线圈中直流电大小使 铁芯中的磁通发生相应变化，从 而调整了焊接电流的大小。热将 接线板烧毁或使由焊钳过热而无 法工作。工负载持续率焊接设备铭牌中都标有负载 持续率。负载持续率是用来表示 焊接设备工作状态的参数，它是 在选定的工作时间周期内允许焊 接设备连续负载的时间

9、。众所周知，焊接设备工作时 会发热，温升过高会把焊接设备 的线包绝缘烧毁（一般焊接设备 的温度不得超过6080C）。温升 与焊接电流大小有关，同时也与 焊机使用状态有关，连续运转与 断续使用时温升情况不一样。负载持续率计算方法如下：负载持续好告选定的工作时标准规定：500A以下的焊接 设备选定的工作时间周期为 5分 钟。计算时，每个5分钟内测出 电弧燃烧时间，代入式中即得出 焊机负载持续率。表33和表34给出了交 流弧焊机BX 300的负载持续率 和硅整流弧焊机ZXG 300的负 载持续率及相应的工作电流。表33 BX3300交流弧焊机负 载持续率负载持 续率 (%)焊接 电沉 (AX1006

10、0230300表34 ZXG- 300硅整流弧焊机负载持续率负载持 续率 (%)焊接 电流 (A)10060232300四、焊机的外特性160在规定范围内，焊机稳态输出电流和输出电压的关系称为焊 机的外特性。焊机的外特性如图3 12所不。焊机外特性有三种形式：即 下降特性（陡降、缓降）、平特性 和上升特性。由于熔滴过渡和热 惯性以及操作等原因，焊接时电 弧长度总是在不断的变化，因而 电弧电压和焊接电流也在不断地 变化。为保证焊接质量稳定，总 希望焊接过程中焊接电流变动越 小越好。从图313可以看出， 具有陡降外特性的焊机和缓降外 特性的焊机，当焊接电流发生相 应的变化值 I时，陡降外特性曲 线

11、引起的电压变化值 U大于缓降外特性曲线引起的电压变化值 U。换句话说，对于相同的弧长 变化，陡降外特性焊机所引起的 电流变化要比缓降外特性焊机所 引起的焊接电流变化小得多。焊 条电弧焊过程中，弧长变化是经 常发生的，为了保证焊接电流稳 定，显然要求焊机具有陡降的外 特性。图312焊机外特性曲线1一陡降外特性曲线2 一缓降外特性曲线3 上升特性曲线4平特性曲线图3 13两种不同下降程度的外特性曲线1一缓降外特性曲线2 陡降外特性曲线五、焊条电弧焊辅助设备和工具焊条电弧焊辅助设备和工具 包括电焊钳、焊接电缆、面罩及 其它防护用具。（一）电焊钳电焊钳是夹持焊条并传导焊 接电流的操作器具。对电焊钳的

12、要求是：在任何斜度都能夹紧焊 条；具有可靠的绝缘和良好的隔 热性能；电缆的橡胶包皮应伸入 到钳柄内部，使导体不外露，起 到屏护作用；轻便、易于操作。 电焊钳的规格和主要技术数据见35 o表35电焊钳的规格和主要技 术数据规 格额定值适用 焊条耐 电能连 接的负工工(A(V(A直径(mm)(Vmin最大电缆截面(mm2506040504.08.030603230106026162.55.92.01009510050100354.0（二）焊接电缆焊条电弧焊在工作中除焊接 设备外，还必须有焊接电缆。焊 接电缆应采用橡皮绝缘多股软电 缆，根据焊机的容量，选取适当 的电缆截面，选取时可参考表 3 6。如

13、果焊机距焊接工作点较 远，需要较长电缆时，应当加大 电缆截面积使 在焊接电缆上的电 压降不超过4V,以保证引弧容易 及电弧燃烧稳定。不允许用扁铁 搭接或其它办法来代替连接焊接 的电缆，以免因接触不良而使回 路上的压降过大，造成引弧困难和焊接电弧的不稳定表36焊接电缆选用表隹大焊 葭电流200300450600(AI煨 iLBu25507095缆截面 积 (mm2)焊机和焊接手柄与焊接电缆 的接头必须拧紧，表面应保持清 洁，以保证其良好的导电性能。 不良的接触会损耗电能，还会导 致焊机过热将接线板烧毁或使电焊钳过热而无法工作。（三）面罩及其它防护用具面罩的主要作用是保护电焊 工的眼睛和面部不受电弧光的辐 射和灼伤，面罩分手持式和头盔 式两种。面罩上的护目玻璃起到 减弱电弧光并过滤红外线、紫外 线的作用。护目玻璃有不同色号、 目前以黑绿色的为多，应根据电 焊工的年龄和视力情况尽量选择 颜色较深的护目玻璃以保护视 力。护目玻璃外还加有相同尺寸 的一般玻璃，以防金属飞溅沾污 护目玻璃。焊工用护目遮光镜片 的选用可按表118进行。其它防护用品有电焊工在工作时需佩带的专用电焊手套和护 脚，以及清渣时应戴的平光眼镜。六、交流弧焊机与直流弧焊 机的比较163 交流弧焊机的主要优点 是成本低、制造维护简单，噪声 较小；缺点是不能适应碱性焊条 且焊接电