弧焊电源教案ppt课件

1、1主主 要要 内内 容容 绪论绪论 (2学时学时) 概念概念,分类分类,开展简史，现状及开展趋开展简史，现状及开展趋势势,要求要求 第一章第一章 对弧焊电源的根本要求对弧焊电源的根本要求(4学时学时) 外特性外特性, 调理特性调理特性, 动特性动特性 第二章第二章 晶闸管式弧焊整流器晶闸管式弧焊整流器 (8学时学时) 组成组成, 主电路任务原理主电路任务原理, 控制系统控制系统 第三章第三章 逆变式弧焊电源逆变式弧焊电源 (6学时学时) 逆变机制及其特点逆变机制及其特点,主电路任务原主电路任务原理理, 控制系统控制系统2绪绪 论论一一. .弧焊电源的概念、特点弧焊电源的概念、特点二二. .弧焊

2、电源的分类弧焊电源的分类三三. .弧焊电源的由来及其开展趋势弧焊电源的由来及其开展趋势四四. .国内外消费现状国内外消费现状五五. .本课程的性质、义务、要求本课程的性质、义务、要求3第一节第一节 对弧焊电源外特性的要求对弧焊电源外特性的要求第二节第二节 对弧焊电源调理特性的要求对弧焊电源调理特性的要求第三节第三节 对弧焊电源动特性的要求对弧焊电源动特性的要求 第一章第一章 对弧焊电源的根本要求对弧焊电源的根本要求4第一节第一节 预备知识预备知识第二节第二节 概述概述第三节第三节 主电路主电路第四节第四节 控制电路控制电路第五节第五节 典型电源电路分析典型电源电路分析 第二章第二章 晶闸管式弧

3、焊整流器晶闸管式弧焊整流器5第一节第一节 概述概述 逆变电源任务原理、特点与分类逆变电源任务原理、特点与分类第二节第二节 主电路任务原理主电路任务原理第三节第三节 控制电路任务原理控制电路任务原理第四节第四节 典型电路分析典型电路分析 第三章第三章 逆变式弧焊电源逆变式弧焊电源6背景知识：背景知识：1.1.焊接是一种重要的加工方法焊接是一种重要的加工方法; ; 一个数字：西方工业国家，钢产量的一个数字：西方工业国家，钢产量的5060%5060%需求需求焊接焊接 中国中国20192019年，钢产年，钢产量量1.31.3亿吨，亿吨，40004000万吨需求焊接万吨需求焊接2.2.电弧焊是第一大类焊

4、接方法电弧焊是第一大类焊接方法, ,占占70%-90%70%-90% 熔化焊接、固相焊接和钎焊熔化焊接、固相焊接和钎焊3.3.弧焊电源是弧焊设备的主体弧焊电源是弧焊设备的主体 电源、控制箱、焊接小车、送丝机、焊枪、气路水电源、控制箱、焊接小车、送丝机、焊枪、气路水路路 弧焊电源是为焊接电弧提供电能的种安装。 绪论绪论 弧焊电源的概念、特点弧焊电源的概念、特点一弧焊电源的概念一弧焊电源的概念弧弧焊焊电电源源7焊接的根本原理焊接的根本原理焊接的物理化学过程焊接的物理化学过程 采用施加外部能量的方法，促使分别资料的原子接近、构成原子键结合，同时去除一切妨碍原子键结合的一切外表膜和吸附层，以构成一个优

5、质的焊接接头。几种构成焊接接头的机理几种构成焊接接头的机理熔化 物理化学反响 再结晶 相变 键合加压 塑性变形 挤出杂质 严密接触 键合接触 加热 长时间分散 键合吸附外表张力 去膜 毛细填缝 键合81. 功率大: 大电流, 低电压2. 多外特性: 平、陡、缓3. 动特性要求: 动态负载4. 调理特性要求: 规范可调 绪论绪论 弧焊电源的概念、特点弧焊电源的概念、特点二弧焊电源的特点二弧焊电源的特点9 绪论绪论 弧焊电源的分类弧焊电源的分类根据输出波形分为根据输出波形分为: :直流、交流、脉冲弧焊电源直流、交流、脉冲弧焊电源弧焊电源弧焊电源交流电交流电源源机械控制机械控制式式电磁控制电磁控制式

6、式加强漏磁式加强漏磁式磁放大磁放大器器逆变方逆变方波波晶闸管电抗器式晶闸管电抗器式电子控制电子控制式式串联电抗器串联电抗器式式动圈式动圈式动铁式动铁式直流电直流电源源弧焊整流器弧焊整流器晶闸管晶闸管式式逆变器逆变器式式晶体管晶体管式式电子控制电子控制式式串联电感串联电感式式磁放大器磁放大器式式电磁控制电磁控制式式机械控制机械控制式式串联电抗器串联电抗器式式动圈式动圈式动铁式动铁式旋转式旋转式电动机驱动电动机驱动发动机驱动发动机驱动脉冲电脉冲电源源单相整流单相整流式式晶闸管晶闸管式式逆变器逆变器式式晶体管晶体管式式磁放大器磁放大器式式10 绪论绪论 弧焊电源的分类弧焊电源的分类一交流弧焊电源一交

7、流弧焊电源1.1.弧焊变压器低档次交流电源弧焊变压器低档次交流电源 原理：将电网的交流电变成适宜于弧焊的交流电原理：将电网的交流电变成适宜于弧焊的交流电, ,由主、次由主、次级相隔的主变压器及所需的调理和指示装量等组成级相隔的主变压器及所需的调理和指示装量等组成 优点：构造简单、易造易修、本钱低磁偏吹很小、空载损优点：构造简单、易造易修、本钱低磁偏吹很小、空载损失小、噪音小失小、噪音小 缺陷：电弧稳定性差缺陷：电弧稳定性差( (相对于直流电源相对于直流电源) )、功率因数较低、功率因数较低 运用：它普通运用于质量要求不高的场所，手工电弧焊运用：它普通运用于质量要求不高的场所，手工电弧焊( (运

8、运用酸性焊条用酸性焊条) )，埋弧焊大容量的弧焊变压器，埋弧焊大容量的弧焊变压器) )和钨极氩弧焊和钨极氩弧焊等。等。11 绪论绪论 弧焊电源的分类弧焊电源的分类2.2.方波交流电源高档次交流电源方波交流电源高档次交流电源原理：原理：优点：优点： 1) 1)电弧稳定，电流过零时再引燃电弧容易，不用加特电弧稳定，电流过零时再引燃电弧容易，不用加特殊的稳弧器，消除了传统的高频干扰，有利于由计算机参与殊的稳弧器，消除了传统的高频干扰，有利于由计算机参与的自动化焊接系统正常任务。的自动化焊接系统正常任务。2) 2) 经过调理正负半波时间比、幅值比，在保证必要的阴极雾经过调理正负半波时间比、幅值比，在保

9、证必要的阴极雾化作用条件下，最大限制地减少钨极为正半波的时间，使整化作用条件下，最大限制地减少钨极为正半波的时间，使整个焊接过程向直流钨极接负方法接近，延缓了钨极的烧损，个焊接过程向直流钨极接负方法接近，延缓了钨极的烧损，这对于自动化焊接提高消费率有利。这对于自动化焊接提高消费率有利。3) 3) 由于采用电子技术控制，可以方便地改动电弧形状、电弧由于采用电子技术控制，可以方便地改动电弧形状、电弧作用力及对母材的热输入能量，从而有效地控制熔深及正反作用力及对母材的热输入能量，从而有效地控制熔深及正反面成形。面成形。12 绪论绪论 弧焊电源的分类弧焊电源的分类二直流弧焊电源二直流弧焊电源1.1.直

10、流弧焊发电机淘汰产品直流弧焊发电机淘汰产品 原理：普通由特种直流发电机，以及获得所需外特性的调原理：普通由特种直流发电机，以及获得所需外特性的调理安装等组成。理安装等组成。 直流弧焊发电机直流弧焊发电机: : 电动机驱动电动机驱动 直流弧焊柴直流弧焊柴( (汽汽) )油发电机油发电机: :柴柴( (汽汽) )油机驱动油机驱动 优点：过载才干强，输出脉动小，电网电压动摇的影响小。优点：过载才干强，输出脉动小，电网电压动摇的影响小。 缺陷：噪音及空载损失较大，效率稍低而价钱较高缺陷：噪音及空载损失较大，效率稍低而价钱较高 运用：它可用作各种弧焊的电源运用：它可用作各种弧焊的电源13 绪论绪论 弧焊

11、电源的分类弧焊电源的分类3.3.逆变弧焊电源逆变弧焊电源( (未来主流产品未来主流产品) )原理：原理：DC60VAC380V整 流逆 变 电 路高 频 变 压 器整 流控 制 电 路优点：体积小，是传统焊机优点：体积小，是传统焊机1/3;1/3;分量轻，是传统焊机的分量轻，是传统焊机的1/5;1/5;效率高达效率高达858595%95%，比传统焊机节能，比传统焊机节能40%40%；功率因数高达；功率因数高达0.990.99；微秒级的呼应速度，故动特性非常好，焊接质量较传统焊机微秒级的呼应速度，故动特性非常好，焊接质量较传统焊机有很大的提高。有很大的提高。 运用：它可作各种弧焊的电源运用：它可

12、作各种弧焊的电源14 绪论绪论 弧焊电源的分类弧焊电源的分类三脉冲弧焊电源三脉冲弧焊电源原理：焊接电流以低频调制脉冲方式输出原理：焊接电流以低频调制脉冲方式输出优点：具有效率高，输入线能量较小，可在较宽范围内控制优点：具有效率高，输入线能量较小，可在较宽范围内控制线能量等优点线能量等优点运用：它主要用作气体维护焊和等离子弧焊以及手工弧焊的运用：它主要用作气体维护焊和等离子弧焊以及手工弧焊的电源，适用于热敏感性大的高合金资料、薄板和全位置焊接电源，适用于热敏感性大的高合金资料、薄板和全位置焊接等场所等场所15 绪论绪论 弧焊电源的分类弧焊电源的分类弧焊电源对比：弧焊电源对比：型号ZX7-250Z

13、X3-250ZX3-250ZX-250AX-250型式逆变式晶闸管动圈式磁放大器发电机额定输入容量(KVA)9.8141518.4515.3额定输入功率(KW)8.310911.513.48额定焊接电流(A)250250250250250负载持续率(%)6060606060空载损耗(W)502503202501900效率0.90.750.830.650.56功率因素0.940.750.60.620.83重量(Kg)3215018222525016 绪论绪论 弧焊电源的由来及趋向弧焊电源的由来及趋向一随焊接方法的开展而开展一随焊接方法的开展而开展1818世纪初世纪初 发现电弧发现电弧 电能有限电

14、能有限, ,不能运用不能运用18851885年年 碳极电弧碳极电弧 1886 1886年年 电阻焊电阻焊18921892年年 金属极电弧焊金属极电弧焊 1901 1901年年 氧乙炔焊氧乙炔焊19101910年年 薄皮焊条薄皮焊条 1920 1920年年 GMA GMA 高频焊高频焊19301930年年 GTA 1935 GTA 1935年年 厚皮焊条厚皮焊条19351935年年 埋弧焊埋弧焊 1940 1940年年 铁粉焊条铁粉焊条19481948年年 冷压焊冷压焊 1950 1950年年 低氢焊条低氢焊条19511951年年 电渣焊电渣焊 1953 1953年年 CO2 CO2焊接焊接19

15、561956年年 超声波超声波 电子束电子束 1957 1957年年 摩擦焊摩擦焊19571957年年 等离子弧焊等离子弧焊 1963 1963年年 爆炸焊接爆炸焊接19651965年年 激光焊激光焊17 绪论绪论 弧焊电源的由来及趋向弧焊电源的由来及趋向二随电源本身的开展而开展二随电源本身的开展而开展开展脉络开展脉络: : 机械控制机械控制 电磁控制电磁控制 电子控制电子控制 电力产品电力产品 电力电子产品电力电子产品 电子产品电子产品电工学电工学 电子学电子学弧焊电源弧焊电源的开展的开展焊接工艺焊接工艺的要求的要求电源技术电源技术的促进的促进 弧焊电源从属于焊接技术弧焊电源从属于焊接技术,

16、 ,但它的出现与开展是建立在电工、但它的出现与开展是建立在电工、电子技术根底上的，在每一时期的弧焊电源技术程度不是与焊接电子技术根底上的，在每一时期的弧焊电源技术程度不是与焊接技术顺应，而是由那个时期的电器制造程度所决议的，反过来它技术顺应，而是由那个时期的电器制造程度所决议的，反过来它决议当时的焊接工艺程度。把现代电源技术中的先进方法及时引决议当时的焊接工艺程度。把现代电源技术中的先进方法及时引入焊接电源是焊接技术任务者的一个重要义务。入焊接电源是焊接技术任务者的一个重要义务。18 绪论绪论 弧焊电源的由来及趋向弧焊电源的由来及趋向1919世纪末，直流弧焊发电机出现世纪末，直流弧焊发电机出现

17、2020世纪世纪2020年代，交流弧焊变压器出现年代，交流弧焊变压器出现2020世纪世纪4040年代，出现硒片制成的弧焊整流器年代，出现硒片制成的弧焊整流器2020世纪世纪6060年代，硅整流磁放大器式电源显赫一时年代，硅整流磁放大器式电源显赫一时2020世纪世纪7070年代，大力开展晶闸管电源年代，大力开展晶闸管电源2020世纪世纪8080年代，电力电子器件年代，电力电子器件GTRGTR、MOSFETMOSFET、IGBTIGBT等的不断涌等的不断涌现，控制技术的开展，微机的开展，使弧焊电源发生革命性现，控制技术的开展，微机的开展，使弧焊电源发生革命性变化。变化。 弧焊电源由电力设备变为电力

18、电子设备，向半导体化、电弧焊电源由电力设备变为电力电子设备，向半导体化、电子化开展子化开展 多种方式的弧焊整流器相继出现和完善，取代直流弧焊发多种方式的弧焊整流器相继出现和完善，取代直流弧焊发电机；逆变电源的出现引发焊接电源的革命；方波交流电源电机；逆变电源的出现引发焊接电源的革命；方波交流电源取代弧焊变压器。微机、智能控制控制性能更好，工艺性能取代弧焊变压器。微机、智能控制控制性能更好，工艺性能更完善。更完善。19 绪论绪论 弧焊电源的由来及趋向弧焊电源的由来及趋向三开展趋势：三开展趋势： 电路构造上向逆变化开展电路构造上向逆变化开展 控制上向智能化开展，模糊、神经、专家等智能控制控制上向智

19、能化开展，模糊、神经、专家等智能控制 实现：由实现：由“硬开关到硬开关到“软开关的转变；软开关的转变； 由由“静特性控制到静特性控制到“动特性控制的转变；动特性控制的转变； 由由“污染到污染到“绿色的转变；绿色的转变； 由由“模拟到模拟到“数字的转变；数字的转变； 由由“阅历到阅历到“智能的转变；智能的转变； 由由“调试到调试到“仿真的转变仿真的转变20 绪论绪论 弧焊电源的由来及趋向弧焊电源的由来及趋向四数字化弧焊电源的特点四数字化弧焊电源的特点 焊接技术与数字信号处置焊接技术与数字信号处置DSP)DSP)技术相交融技术相交融 1. 1.柔性化控制和多功能集成柔性化控制和多功能集成 2. 2

20、.顺应性强顺应性强 3. 3.操作性能好操作性能好 4. 4.控制精度高控制精度高 5. 5.产品的一致性好产品的一致性好 6. 6.接口兼容性好接口兼容性好 7. 7.功能晋级方便功能晋级方便21 绪论绪论 国内外消费现状国内外消费现状一国外焊接电源的消费一国外焊接电源的消费 实现逆变化实现逆变化 智能化智能化 多功能化多功能化日本日本欧美欧美 松下松下 OTC OTC Fronius Kemmpi Fronius Kemmpi 林肯林肯22 绪论国内外消费现状绪论国内外消费现状二国内情况二国内情况19531953年第一个电焊机厂建立年第一个电焊机厂建立上海电焊机厂上海电焊机厂1955195

21、5年成都电焊机研讨所成立年成都电焊机研讨所成立据据20002000年统计年统计, ,定点厂定点厂3838家家, ,总共总共15001500个个, ,年产焊机年产焊机2020万左右万左右目前能消费目前能消费4545个系列个系列,150,150余个种类余个种类,500,500多个规格多个规格存在缺乏存在缺乏: : 电焊机企业数量多、规模小，集团化差，开发才干弱。电焊机企业数量多、规模小，集团化差，开发才干弱。普通化的产品多，先进的焊接电源，特别是性能好、功能多普通化的产品多，先进的焊接电源，特别是性能好、功能多的气体维护焊设备产量少，新工艺的开发与推行速度慢，每的气体维护焊设备产量少，新工艺的开发

22、与推行速度慢，每年仍需大量进口新型焊接技术与设备。每年我国仍需从境外年仍需大量进口新型焊接技术与设备。每年我国仍需从境外进口较多先进焊接设备，进口总值和国内焊机的消费总值大进口较多先进焊接设备，进口总值和国内焊机的消费总值大致相当。致相当。知名厂家知名厂家: :北京新时代北京新时代 唐山松下唐山松下 牡丹江欧地希牡丹江欧地希 上海沪工上海沪工 成都焊研威达成都焊研威达 南通三九南通三九 产产 品品 2000年年 2019年年交流弧焊机 106,085 129,222直流弧焊机 32,054 21,384电阻焊机 6,936 5,196全、半自动 32,541 25,731特种焊机 2,198

23、4,803备件及辅机具 208,95123 绪论国内外消费现状绪论国内外消费现状二国内情况二国内情况24 绪论绪论 本课程的义务与要求本课程的义务与要求一义务与目的一义务与目的 本课程是一门专业课，其义务是使学生掌握各类型弧本课程是一门专业课，其义务是使学生掌握各类型弧焊电源的根本实际、根底知识和实验技艺。焊电源的根本实际、根底知识和实验技艺。( (二二) ) 先修课先修课 ( (三教材三教材 郑宜庭、黄石生郑宜庭、黄石生 黄石生黄石生 殷素言殷素言25 电弧的根本知识电弧的根本知识一一) )焊接电弧的电特性焊接电弧的电特性 两电极之间产生电弧时，在电弧长度方向上电场强度分布两电极之间产生电弧

24、时，在电弧长度方向上电场强度分布是不均匀的。是不均匀的。 阳极区和阴极区在电弧中长度很小，分别约为阳极区和阴极区在电弧中长度很小，分别约为10-4 - 10-4 - 10-6 cm10-6 cm，因此可以以为两电极间间隔即弧柱的长度。，因此可以以为两电极间间隔即弧柱的长度。26 电弧的根底知识电弧的根底知识( (二二) )电弧静特性电弧静特性 当弧长一定电弧稳定熄灭时，两电极间总电压与电流之间当弧长一定电弧稳定熄灭时，两电极间总电压与电流之间的关系曲线称为电弧静特性曲线。的关系曲线称为电弧静特性曲线。A A段，电流密度较小随着电流添加，电弧电压急剧下降，这段，电流密度较小随着电流添加，电弧电压

25、急剧下降，这段为下降特性，也称为负阻特性。段为下降特性，也称为负阻特性。B B段，电流密度中等，随着段，电流密度中等，随着电流添加电弧电压几乎坚持不变，这段是程度特性，电流添加电弧电压几乎坚持不变，这段是程度特性，C C段，电段，电流密度大，随着电流添加电弧电压也随之明显上升，属于上流密度大，随着电流添加电弧电压也随之明显上升，属于上升特性。升特性。27 第一章第一章 对弧焊电源的要求对弧焊电源的要求电源的工艺顺应性电源的工艺顺应性(1)(1)引弧容易引弧容易(2)(2)保证电弧稳定熄灭保证电弧稳定熄灭(3)(3)保证焊接规范稳定保证焊接规范稳定( (主要指焊接电流和电压主要指焊接电流和电压)

26、 )(4)(4)可调理焊接规范可调理焊接规范提出三大要求提出三大要求 外特性外特性 调理特性调理特性 动特性动特性28 第一节第一节 对电源外特性的要求对电源外特性的要求一一. .电源外特性的概念电源外特性的概念 在电源内部参数一定的条件下，改动负载时，电源输在电源内部参数一定的条件下，改动负载时，电源输出的电压稳定值出的电压稳定值UyUy与输出的电流稳定值与输出的电流稳定值IyIy之间的关系曲之间的关系曲线线UyUyf(Iy)f(Iy)称为电源的外特性。对于直流电源，称为电源的外特性。对于直流电源， Uy Uy和和IyIy为平均值为平均值, ,对于交流电源那么为有效值。对于交流电源那么为有效

27、值。 Uy = E Iy Uy = E Iy * * r0 r0二二. .外特性的丈量方法外特性的丈量方法弧焊电源弧焊电源A AV V弧焊电源弧焊电源A AV V 电源外特性丈量电源外特性丈量 电弧静特性丈量电弧静特性丈量 电源外特性电源外特性UyUyIyIy29 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求三三. .“电源电弧系统的稳定性电源电弧系统的稳定性 在电弧焊接过程中，电源起供电作用，电弧作为供电在电弧焊接过程中，电源起供电作用，电弧作为供电对象而用电，从而构成对象而用电，从而构成“电源一电弧系统。电源一电弧系统。 “电源一电弧系统的稳定性包含两方面的含义：电源一电弧系统的稳定性

28、包含两方面的含义： 1 1系统在无外界要素干扰时，能在给定电孤电压和电流系统在无外界要素干扰时，能在给定电孤电压和电流下，维持长时间的延续电弧放电，坚持静态平衡。此时应有如下，维持长时间的延续电弧放电，坚持静态平衡。此时应有如下关系：下关系： 2 2系统遭到瞬时的外界干扰，破坏了旧的静态平衡，使系统遭到瞬时的外界干扰，破坏了旧的静态平衡，使焊接规范的变化。但当干扰消逝之后，系统可以自动地到达新焊接规范的变化。但当干扰消逝之后，系统可以自动地到达新的稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。的稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。 电弧伏安特性曲线在任务点上的电弧伏安特性曲线在任务点上的斜率大于电源外特性曲线在

29、任务斜率大于电源外特性曲线在任务点上的斜率点上的斜率30 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求31 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求四四. .对电源外特性曲线的要求对电源外特性曲线的要求一选择原那么一选择原那么 1. 1.保证保证“电源一电弧系统的稳定性电源一电弧系统的稳定性; ; 2. 2.保证焊接规范稳定保证焊接规范稳定 一定外形的电弧静特性需选择适当外形的电源外特性与一定外形的电弧静特性需选择适当外形的电源外特性与之相配合，才干既满足系统的稳定又能保证焊接规范稳定。之相配合，才干既满足系统的稳定又能保证焊接规范稳定。 二外特性曲线分段二外特性曲线分段 空载点空

30、载点: :空载电压要求空载电压要求 任务区段任务区段: :分析对其外形的要求分析对其外形的要求 短路区段短路区段: :要阐明对其外形和短路电流的要求要阐明对其外形和短路电流的要求32 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求任务区段是指外特性上在稳定任务点附近的区段任务区段是指外特性上在稳定任务点附近的区段1.1.手工电弧焊手工电弧焊 理想外特性为恒流加外拖理想外特性为恒流加外拖缘由缘由: :1)1)手工弧焊任务于电弧静特性手工弧焊任务于电弧静特性 的程度段上的程度段上2)2)满足系统稳定性的要求满足系统稳定性的要求: :

31、 采用下降外特性的弧焊电源采用下降外特性的弧焊电源3)3)从保证焊接规范稳定从保证焊接规范稳定, ,保证电弧的弹性好来思索保证电弧的弹性好来思索: : 垂直下降垂直下降( (恒流恒流) )外特性的电源是最好的外特性的电源是最好的4)4)恒流特性的短路电流过小，将呵斥引弧困难，电恒流特性的短路电流过小，将呵斥引弧困难，电 弧推力弱、熔深浅、熔滴过渡困难。弧推力弱、熔深浅、熔滴过渡困难。5)5)恒流带外拖特性既可表达恒流特性焊接规范稳定恒流带外拖特性既可表达恒流特性焊接规范稳定 的特点，又经过外拖增大短路电流，提高了引弧的特点，又经过外拖增大短路电流，提高了引弧 性能和电弧熔透才干。性能和电弧熔透

32、才干。33 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求2.2.熔化极弧焊熔化极弧焊1 1等速送丝等速送丝 CO2 CO2MAGMAG、MIGMIG焊焊 细丝细丝( (直径小于直径小于3mm)3mm)直流埋弧焊直流埋弧焊 理想外特性为平的外特性理想外特性为平的外特性 缘由缘由:a):a)电弧静特性均是上升段电弧静特性均是上升段 b) b)电源外特性为下降、平、微升电源外特性为下降、平、微升 都满足系统稳定条件都满足系统稳定条件 c) c)思索到坚持弧长稳定思索到坚持弧长稳定, ,发扬发扬弧长自调理作用弧长自调理作用, ,平的特

33、性更理想。平的特性更理想。当弧长变化时，平外特性产生的电流当弧长变化时，平外特性产生的电流偏向，将大于下降外特性的电流偏向，偏向，将大于下降外特性的电流偏向，亦即前者的弧长恢复得快，电源电弧亦即前者的弧长恢复得快，电源电弧系统的本身调理作用较强。系统的本身调理作用较强。 当弧长变化时引起电流和焊丝熔化速度变化，使孤长恢当弧长变化时引起电流和焊丝熔化速度变化，使孤长恢复的作用称为电源电弧系统的本身调理作用复的作用称为电源电弧系统的本身调理作用34 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求2.2.熔化极弧焊熔化极弧焊2 2变速

34、送丝变速送丝 粗丝粗丝( (直径大于直径大于3mm)3mm)直流埋弧焊和部分直流埋弧焊和部分MIGMIG焊焊 理想外特性为陡降特性理想外特性为陡降特性缘由：缘由：a)a)电弧静特性是程度段电弧静特性是程度段 b) b)满足系统稳定条件，电源外特性为下降满足系统稳定条件，电源外特性为下降 c) c)这类焊接方法中，焊丝电流密度都很小，本身调理这类焊接方法中，焊丝电流密度都很小，本身调理作用不强，只能采用变速送丝来控制弧长，这种强迫作用与作用不强，只能采用变速送丝来控制弧长，这种强迫作用与电源外特性无关。电源外特性无关。 d) d)选择较陡的下降特性，那么在孤长变化时引起的电选择较陡的下降特性，那

35、么在孤长变化时引起的电流偏向较小，有利于焊接规范的稳定。流偏向较小，有利于焊接规范的稳定。35 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求3.3.非熔化极弧焊非熔化极弧焊 钨极氩弧焊和等离子弧焊钨极氩弧焊和等离子弧焊 理想外特性为恒流特性理想外特性为恒流特性缘由：缘由：1 1电弧静特性任务在程度或微升段电弧静特性任务在程度或微升段 2 2稳定焊接规范主要指稳定焊接电流稳定焊接规范主要指稳定焊接电流 3 3弧长变化时，恒流特性的电流变化最小弧长变化时，恒流特性的电流变化最小36 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求

36、三对外特性曲线任务区段外形的要求三对外特性曲线任务区段外形的要求4.4.熔化极脉冲焊熔化极脉冲焊 采用等速送丝，利用采用等速送丝，利用“电源一电弧系统的本身调理作用电源一电弧系统的本身调理作用来稳定焊接规范，维弧阶段和脉冲阶段分别任务于两条电源来稳定焊接规范，维弧阶段和脉冲阶段分别任务于两条电源外特件上。为加强外特件上。为加强“电源一电弧系统的本身调理作用，维弧电源一电弧系统的本身调理作用，维弧阶段和脉冲阶段都采用平的外特性阶段和脉冲阶段都采用平的外特性( (即即“平平特性平平特性) )比较好，比较好，采用采用“平降特性或平降特性或“降平特性也还可以，最好是用双降平特性也还可以，最好是用双阶梯

37、形特性。阶梯形特性。弧长减少：脉冲段，恒流弧长减少：脉冲段，恒流特性，熔滴过渡均匀；维特性，熔滴过渡均匀；维弧段，程度特性，自调理弧段，程度特性，自调理作用强，防短路作用强，防短路弧长添加：维弧段，恒流弧长添加：维弧段，恒流特性，防断弧；脉冲段，特性，防断弧；脉冲段，程度特性，电压不变，电程度特性，电压不变，电流减少，熔化速度小，防流减少，熔化速度小，防烧枪嘴。烧枪嘴。37 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求四对空载电压的要求四对空载电压的要求1.1.原那么原那么 1 1保证引弧容易保证引弧容易 空载电压愈高，那么愈有利。空载电压愈高，那么愈有利。 2 2保证电弧的稳定熄灭保证电

38、弧的稳定熄灭 3 3保证电弧功率稳定保证电弧功率稳定 4 4要有良好的经济性要有良好的经济性 5 5保证人身平安保证人身平安 在确定空载电压时，应在满足弧焊工艺需求，在确保引在确定空载电压时，应在满足弧焊工艺需求，在确保引弧容易和电弧稳定的前提下，尽能够采用较低的空载电压弧容易和电弧稳定的前提下，尽能够采用较低的空载电压数值以利于人身平安和提高经济效益。数值以利于人身平安和提高经济效益。2.2.国标规定国标规定 交流弧焊电源交流弧焊电源 直流弧焊电源直流弧焊电源 普通规定空载电压不得超越普通规定空载电压不得超越100v100v，在特殊用途中，假，在特殊用途中，假设超越设超越100v100v时必

39、需备有自动防触电安装。时必需备有自动防触电安装。38 第一节对电源外特性的要求第一节对电源外特性的要求五对短路电流的要求五对短路电流的要求 当电弧引燃和金属熔滴过渡到熔池时，经常发生短路。当电弧引燃和金属熔滴过渡到熔池时，经常发生短路。假设稳态短路电流过大会使焊条过热，药皮易零落，使假设稳态短路电流过大会使焊条过热，药皮易零落，使熔滴过渡中有大的积存能量而添加金属飞溅。但是，假设熔滴过渡中有大的积存能量而添加金属飞溅。但是，假设短路电流不够大，会因电磁紧缩推进力缺乏使引弧和焊条短路电流不够大，会因电磁紧缩推进力缺乏使引弧和焊条熔滴过渡产生困难。熔滴过渡产生困难。39 第一节对电源外特性的要求第

40、一节对电源外特性的要求五五. .外特性外形的种类外特性外形的种类一下降外特性一下降外特性特点：当输出电流在运转范围内添加时，其输出电压随焦急剧下特点：当输出电流在运转范围内添加时，其输出电压随焦急剧下降。在其任务部分每添加降。在其任务部分每添加100A100A电流，其电压下降普通应大于电流，其电压下降普通应大于7V7V。垂直下降垂直下降( (恒流恒流) )特性、缓降特性和恒流带外拖特性。特性、缓降特性和恒流带外拖特性。二程度特性二程度特性两种：一种是，随着电流增大，电弧电压接近于恒定不变两种：一种是，随着电流增大，电弧电压接近于恒定不变( (又称又称恒压特性恒压特性) )或稍有下降，电压下降率

41、应小于或稍有下降，电压下降率应小于7v/100A7v/100A，另一种是，另一种是, ,随着电流增大，电压稍有增高随着电流增大，电压稍有增高( (上升特性上升特性) )，电压上升率应小于，电压上升率应小于10v/100A10v/100A40 第二节对电源调理特性的要求第二节对电源调理特性的要求一一. .电源的调理特性电源的调理特性 弧焊电源能满足不同任务电压、电流的需求的可调性能为弧焊电源能满足不同任务电压、电流的需求的可调性能为其调理性能。其调理性能。 是经过电源外特性的调理来表达的是经过电源外特性的调理来表达的 电弧电压和电流是由电弧静特性和弧焊电源外特性曲线相电弧电压和电流是由电弧静特性

42、和弧焊电源外特性曲线相交的一个稳定任务点决议的。对应于一定的弧长，只需一个稳交的一个稳定任务点决议的。对应于一定的弧长，只需一个稳定任务点。因此，为了获得一定范围所需的焊接电流和电压，定任务点。因此，为了获得一定范围所需的焊接电流和电压，弧焊电源的外特性必需可以均匀调理，以便与电弧静特性曲线弧焊电源的外特性必需可以均匀调理，以便与电弧静特性曲线在许多点相交，得到一系列的稳定任务点在许多点相交，得到一系列的稳定任务点41 第二节对电源调理特性的要求第二节对电源调理特性的要求二二. .可调参数可调参数一下降特性电源的可调参数一下降特性电源的可调参数1.1.任务电流任务电流If If 在进展弧焊时的

43、电弧电流或这时电源输出的电在进展弧焊时的电弧电流或这时电源输出的电流。流。2.2.任务电压任务电压Uf Uf 弧焊电源输出的负载电压弧焊电源输出的负载电压 负载电压包括电弧电压和焊接回路的电缆压降负载电压包括电弧电压和焊接回路的电缆压降 为保证一定的电弧电压，要求任务电压随任务电流增大为保证一定的电弧电压，要求任务电压随任务电流增大 任务电压与任务电流的关系为一缓升直线，称为负载特任务电压与任务电流的关系为一缓升直线，称为负载特性性3.3.最大焊接电流最大焊接电流Ifmax Ifmax 是弧焊电源经过调理所能输出的与负是弧焊电源经过调理所能输出的与负载特载特 性相应的上限电流性相应的上限电流4

44、.4.最小焊接电流最小焊接电流IfminIfmin5.5.电流调理范围电流调理范围 42 第二节对电源调理特性的要求第二节对电源调理特性的要求二二. .可调参数可调参数二平特性电源的可调参数二平特性电源的可调参数1.1.任务电流任务电流If If 在进展弧焊时的电弧电流或这时电源输出的电在进展弧焊时的电弧电流或这时电源输出的电流。流。2.2.任务电压任务电压Uf Uf 弧焊电源输出的负载电压弧焊电源输出的负载电压 3.3.最大任务电压最大任务电压UfmaxUfmax4.4.最小任务电压最小任务电压UfminUfmin5.5.任务电压调理范围任务电压调理范围43 第二节对电源调理特性的要求第二节

45、对电源调理特性的要求三三. .弧焊电源的负载继续率弧焊电源的负载继续率 表示弧焊电源的负荷形状表示弧焊电源的负荷形状 弧焊电源能输出多大功率，与它的温升有着亲密的关系弧焊电源能输出多大功率，与它的温升有着亲密的关系, ,在在弧焊电源规范中对于不同绝缘级别，规定了相应的允许温升弧焊电源规范中对于不同绝缘级别，规定了相应的允许温升 弧焊电源的温升除取决于焊接电流的大小外，还决议于负荷弧焊电源的温升除取决于焊接电流的大小外，还决议于负荷的形状，即长时间延续通电还是间歇通电的形状，即长时间延续通电还是间歇通电 手工弧焊电源的任务周期定为手工弧焊电源的任务周期定为5min, 5min, 自动或半自动的任

46、务周自动或半自动的任务周期规定为期规定为20min20min、l0minl0min和和5min5min。 负载继续率额定级按国家规范规定有负载继续率额定级按国家规范规定有35%35%、6060和和100100三种。三种。 手工弧焊电源取手工弧焊电源取60%60%，轻便型者可取，轻便型者可取3535, ,自动或半自动取自动或半自动取100100 弧焊电源铭牌上规定的额定电流弧焊电源铭牌上规定的额定电流Ie,Ie,就是指在规定的环境条就是指在规定的环境条件下，按额定负载继续率件下，按额定负载继续率FSeFSe规定的负载形状任务，即符合规范规定的负载形状任务，即符合规范规定的温升限制下所允许的输出电

47、流值。规定的温升限制下所允许的输出电流值。44 第二节对电源调理特性的要求第二节对电源调理特性的要求四四. .电焊机型号编制方法电焊机型号编制方法A-A-旋转直流弧焊电源旋转直流弧焊电源 Z- Z-整流弧焊电源整流弧焊电源 B- B-交流弧焊电源交流弧焊电源M-M-埋弧焊机埋弧焊机 W- W-非熔化极气保焊非熔化极气保焊 N- N-熔化极气保焊熔化极气保焊 L- L-等离子等离子弧焊弧焊 45 第二节对电源调理特性的要求第二节对电源调理特性的要求四四. .电焊机型号编制方法电焊机型号编制方法A-A-旋转直流弧焊电源旋转直流弧焊电源 Z- Z-整流弧焊电源整流弧焊电源 B- B-交流弧焊电源交流

48、弧焊电源M-M-埋弧焊机埋弧焊机 W- W-非熔化极气保焊非熔化极气保焊 N- N-熔化极气保焊熔化极气保焊 L- L-等离子等离子弧焊弧焊 46 第三节第三节 对电源动特性的要求对电源动特性的要求一一. .动特性的概念动特性的概念 所谓弧焊电源的动特性，是指电弧负载形状发生忽然变所谓弧焊电源的动特性，是指电弧负载形状发生忽然变化时，弧焊电源输出电压与电流的呼应过程，可以用弧焊电化时，弧焊电源输出电压与电流的呼应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系来表示，它阐明弧焊电源源的输出电流和电压对时间的关系来表示，它阐明弧焊电源对负载瞬变的顺应才干对负载瞬变的顺应才干空载空载负载负载短路短

49、路47第一节第一节 预备知识预备知识第二节第二节 概述概述第三节第三节 主电路主电路第四节第四节 控制电路控制电路第五节第五节 典型电源电路分析典型电源电路分析 第二章第二章 晶闸管式弧焊整流器晶闸管式弧焊整流器48 第一节第一节 预备知识预备知识一一. .三相电路三相电路 线电压在相位上比相应的相电压线电压在相位上比相应的相电压 超前超前3030。49 第一节第一节 预备知识预备知识二二. .晶闸管任务原理晶闸管任务原理19571957年发明，使半导体器件从弱电领域进人了强电领域年发明，使半导体器件从弱电领域进人了强电领域1 1 构造构造 三个三个PNPN结的四层构造结的四层构造 A - A

50、 - 阳极阳极 K K 阴极阴极 G G 控制极门极控制极门极2 2 任务原理任务原理( (晶闸管是一个可控的单导游电开关晶闸管是一个可控的单导游电开关) )50 第一节第一节 预备知识预备知识晶闸管导通必需同时具备两个条件：晶闸管导通必需同时具备两个条件： (1) (1)晶闸管阳极电路加正向电压；晶闸管阳极电路加正向电压； (2) (2)控制极电路加适当的正向电压控制极电路加适当的正向电压( (正触发脉冲正触发脉冲) ) 导通之后，控制极就失去控制造用了导通之后，控制极就失去控制造用了关断方式关断方式: :(1)(1)将阳极电流减小到使之不能维持正反响过程将阳极电流减小到使之不能维持正反响过

51、程; ;(2)(2)断开阳极电源断开阳极电源; ;(3)(3)阳极和阴极间加一个反向电压阳极和阴极间加一个反向电压51 第一节第一节 预备知识预备知识单相半波整流电路单相半波整流电路U0 = 0.45UU0 = 0.45U单相桥式整流电路单相桥式整流电路U0 = 0.9UU0 = 0.9U52 第一节第一节 预备知识预备知识三三. .单相可控整流电路单相可控整流电路1.1.半波可控整流电路半波可控整流电路晶闸管在正向电压下不导通晶闸管在正向电压下不导通的范围称为控制角的范围称为控制角( (移相角移相角) )导电范围那么称为导通角导电范围那么称为导通角53 第一节第一节 预备知识预备知识三三.

52、.单相可控整流电路单相可控整流电路2.2.桥式半控整流电路桥式半控整流电路正半波正半波(a(a为正为正):):负半波负半波(b(b为正为正):):54 第一节第一节 预备知识预备知识三三. .单相可控整流电路单相可控整流电路3.3.三相整流电路三相整流电路55 第二节第二节 概述概述一一. .晶闸管弧焊整流器的组成晶闸管弧焊整流器的组成 三相工频网路电压经三相主变压器三相工频网路电压经三相主变压器T T降为几十伏的交流电降为几十伏的交流电压压, ,经过晶闸管组经过晶闸管组VTVT的整流和功率控制的整流和功率控制, ,并经直流电抗器并经直流电抗器L L滤波滤波, ,在输出端就得到波形平滑的焊接电

53、流在输出端就得到波形平滑的焊接电流 大功率晶闸管组受控于触发电路。触发脉冲的移相可以改大功率晶闸管组受控于触发电路。触发脉冲的移相可以改动晶闸管的导通角的大小，导通角大，那么焊接电流动晶闸管的导通角的大小，导通角大，那么焊接电流( (电压电压) )输输出也大；反之亦然。出也大；反之亦然。6060年代初出现年代初出现,70,70年代中成为主流年代中成为主流56 第二节第二节 概述概述一一. .晶闸管弧焊整流器的特点晶闸管弧焊整流器的特点1.1.动特性好动特性好2.2.控制性能好控制性能好3.3.构造简单构造简单4.4.节能节能5.5.噪音小噪音小二二. .分类分类1.1.三相桥式半控整流电路三相

54、桥式半控整流电路2.2.三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路3.3.六相半波整流电路六相半波整流电路4.4.带平衡电抗器双反星形整流电路带平衡电抗器双反星形整流电路57 第三节第三节 主电路主电路一一. .三相桥式半控整流电路三相桥式半控整流电路( (一一) )电路组成电路组成( (二二) )任务过程任务过程 导通特点导通特点: : SCR1 SCR1、SCR3SCR3、SCR5SCR5组成共阴极组组成共阴极组 BZ2 BZ2、BZ4BZ4、BZ6BZ6组成共阳极组组成共阳极组 每一组中三个管子轮番导通，触发脉冲互差每一组中三个管子轮番导通，触发脉冲互差120120出现出现 每一时辰，两组

55、中各有一个管子串联导通每一时辰，两组中各有一个管子串联导通 负载电压为线电压负载电压为线电压58 第三节第三节 主电路主电路( (二二) )任务过程任务过程1 1 电阻性负载电阻性负载 a a0 0分别在自然换相点分别在自然换相点Wt1Wt1、wt3wt3、wt5wt5触发晶闸管，使其触发晶闸管，使其轮番导通轮番导通 整流二极管在自然整流二极管在自然换相点处换相点处Wt2Wt2、wt4wt4、wt6wt6自然换相自然换相每个晶闸管导通每个晶闸管导通12012059 第三节第三节 主电路主电路( (二二) )任务过程任务过程1 1 电阻性负载电阻性负载 a a3030分别在分别在Wt1Wt1、w

56、t4wt4、wt5wt5触发晶闸管，触发晶闸管，使其轮番导通使其轮番导通每个周期有六次脉每个周期有六次脉动，脉动不均匀动，脉动不均匀60 第三节第三节 主电路主电路( (二二) )任务过程任务过程1 1 电阻性负载电阻性负载 a a6060分别在分别在Wt1Wt1、wt3wt3、wt5wt5触发晶闸管，触发晶闸管，使其轮番导通使其轮番导通晶闸管触发的同时，晶闸管触发的同时，恰好是整流二极管恰好是整流二极管换相时辰。每只晶换相时辰。每只晶闸管的导通期间正闸管的导通期间正益处于两只二极管益处于两只二极管的自然换相点之间。的自然换相点之间。一个周期内仅有三一个周期内仅有三个脉动波头个脉动波头a a6

57、060是整流电压是整流电压波形延续的临界点波形延续的临界点61 第三节第三节 主电路主电路( (二二) )任务过程任务过程1 1 电阻性负载电阻性负载 a 60 a 60整流电压波形出现了整流电压波形出现了断续断续. .每个晶闸管当每个晶闸管当线电压为零时就自行线电压为零时就自行关断关断, ,直到另一相晶直到另一相晶闸管触发后才有电闸管触发后才有电压输出压输出. .每个晶闸管每个晶闸管的导通角都小于的导通角都小于120120. . a a越大越大, ,阻断时间越阻断时间越长长, ,输出电压越低输出电压越低. . a=60a=60的波形中的垂线的波形中的垂线部分右移部分右移. .电阻性负载从空载

58、到电阻性负载从空载到短路移相范围短路移相范围18018062 第三节第三节 主电路主电路( (二二) )任务过程任务过程2 2 电感电阻性负载电感电阻性负载 63 第三节第三节 主电路主电路( (三三) )特点特点 a a6060 波形延续的临界点波形延续的临界点 电阻性负载从空载到短路移相范围电阻性负载从空载到短路移相范围18018064 第三节第三节 主电路主电路二二. .三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路( (一一) )电路组成电路组成( (二二) )任务过程任务过程 导通特点导通特点: : SCR1 SCR1、SCR3SCR3、SCR5SCR5组成共阴极组组成共阴极组 SCR2

59、SCR2、SCR4SCR4、SCR6SCR6组成共阳极组组成共阳极组 晶闸管不断地换相晶闸管不断地换相, ,换相时辰取决于触发脉冲的相位换相时辰取决于触发脉冲的相位. . 每一时辰，两组中各有一个管子串联导通每一时辰，两组中各有一个管子串联导通 负载电压为线电压负载电压为线电压 65 第三节第三节 主电路主电路( (二二) )任务过程任务过程1 1 电阻性负载电阻性负载 a a0 066 第三节第三节 主电路主电路67 第三节第三节 主电路主电路( (二二) )任务过程任务过程1 1 电阻性负载电阻性负载 a a3030、6060、9090a a6060波形延续临界点波形延续临界点移相范围移相

60、范围12012068 第三节第三节 主电路主电路( (二二) )任务过程任务过程2 2 电感电阻性负载电感电阻性负载 空载到短路空载到短路 移相范围移相范围 90 9069 第三节第三节 主电路主电路( (三三) )特点特点 电阻性负载移相范围电阻性负载移相范围 120 120 电阻电感性负载移相范围电阻电感性负载移相范围 90 90 输出电压每周有六个波峰，脉动较小输出电压每周有六个波峰，脉动较小 缺陷：六只晶闸管，电路复杂缺陷：六只晶闸管，电路复杂70 第四节第四节 控制电路控制电路一一. .组成组成触发电路触发电路 移相电路移相电路 同步电路同步电路 外特性获得电路外特性获得电路71 第