弧焊电源2.ppt

1、第二单元 弧焊变压器,变压器基础知识,变压器是用来将某一数值的交流电压转换成同频率另一数值交流电压的电气设备。,电力变压器（升压、降压、配电）,特种变压器（电子线路用级间耦合变压器整流、测量用 仪用互感器、整流变压器、焊接变压器）,按用途分类,变压器实例,电源变压器,电力变压器,环形变压器,接触调压器,控制变压器,三相干式变压器,工厂车间变电所,调试以及负载实验,控制箱中,三相整流电源主变,焊机控制电路有时应用,焊机控制电路有时应用,简单的单相变压器：两个线圈没有电的直接联系， 只有磁的耦合。,原绕组（一次绕组或初级绕组）：两个线圈中接交流电源的线圈，其匝数为N1,副绕组（二次绕组或次级绕组）

2、： 接到用电设备上的线圈，其匝数为N2,交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内感应电动势。,变压器原、副两边电势之比及电压之比等于原、副边匝数之比。,变压器的工作原理,模块一 弧焊变压器的原理及分类 弧焊变压器是一种特殊的降压变压器，其基本工作原理和一般电力变压器相同，但为满足电弧焊工艺的要求，弧焊变压器还具有以下特点： 1）为保证交流电弧稳定燃烧，要有一定的空载电压和较大的电感。 2）弧焊变压器主要用于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊，应具 有下降的外特性。 3）弧焊变压器的内部感抗值应可调，以进行焊接参数的调节。,知识点1 弧焊变压器的工作原理,在一次绕组上施加电压U1 ，产生空载电流

3、I0和磁通量1 。1的一部分经过铁心闭合为主磁通0，另一部分经空气闭合的为漏磁通L0 ，主磁通0与W1、W2 匝链 ，产生感应电动势E10、E20 ，在二次输出端输出空载电压U0 = E20,根据变压器的原理：,Xz变压器的总等阻抗。 Xz= XL+ XK，XL和 Xk分别表示变压器的漏抗 值和电抗器的感抗值。,为使弧焊变压器获得下降的外特性，变压器的总等效阻抗Xz必须不等于零；为使弧焊变压器获得陡降的外特性， Xz必须比较大。 调节方法： 1）使变压器的漏抗值XL很小 ，串联电抗值得到较大的感抗值Xk 2）使变压器具有较大的漏抗值XL，不用串联电抗值Xk 当焊接电流增加时，在总等效阻抗Xz上

4、产生较大的电压降，从而获得下降的外特性。当改变XL和Xk时，可得到一系列陡降度不同的外特性，以便焊接参数的调节。,知识点2 弧焊变压器的分类,根据获得下降外特性的方法不同，弧焊变压器可分为两类： 1、正常漏磁式弧焊变压器（串联电抗值式弧焊变压器） 组成：一个正常的漏磁式的变压器串联一个电抗器 根据电抗器与变压器的配合方式不同分类： （1）分体式 变压器和电抗器是两个独立的个体，两者之间用电缆串联， 有电无磁。BN系列和BX10系列属于此类。 （2）同体式 变压器与电抗器组成一体，二者之间有电和磁的联系。BX、 BX2系列弧焊变压器属于此类。 （3）多站式 由一台三相平特性变压器并联多个电抗器组

5、成。此变压器容 量较大，可供多个工位同时使用，BP3500型属于此类。,2、增强漏磁式弧焊变压器,这类变压器人为的增大自身的漏抗，使变压器兼起电抗器的作用，无需外加电抗器。按结构特点可分为： 1动圈式 在一、二次绕组相互独立，且有一定距离，通过改变此距 离使漏抗变化，以调节焊接参数。BX3系列弧焊变压器即属此类。 2动铁式 在一、二次绕组间加一可移动铁心作为磁分路，以增强漏磁。 通过改变动铁心的位置可调节漏磁的大小以改变焊接参数。BX3系列弧 焊变压器属于此类。 3抽头式 靠一、二次绕组间耦合不紧密增加漏磁。通过变换抽头改变 漏抗，以调节焊接参数。BX6120型弧焊变压器属于此类。,模块二 正

6、常漏磁式弧焊变压器,正常漏磁式弧焊变压器的组成：变压器和电抗器 变压器：将电网电压中降至所要求的空载电压 电抗器：使弧焊电源得到下降外特性、调节焊接参数 知识点1 分体式弧焊变压器 组成：两个独立部件变压器和电抗器串联而成，二者有电无磁。 国产型号：BN系列 优点：两个部件分开，便于搬动、使用较灵活；变压器的二次电压电压不 变，易改装成多站式电源；结构简单、调节性较好。 缺点：结构不紧凑，耗材料多；使用小电流焊接时，电弧稳定性差。,知识点2 同体式弧焊变压器,1、结构特点（图2-1） 组成：下部是变压器，下部是电抗器，二者共用一个中间磁轭。 结构：变压器一、二次绕住同轴缠绕，一次绕组在内层，二

7、次绕组在外层，均布在两个侧柱上，漏磁很少。 一次绕组W1两部分串联后接入电网，二次绕组W2两部分串联后再与电抗器绕组Wk串联向焊接电弧供电。电抗器铁心留有空气隙，的大小可用螺杆机构进行调节。,2、工作原理,同体式弧焊变压器的变压器和电抗器间既有电的联系又有磁的联系。 电：变压器的二次绕组W2与电抗器绕组Wk串联，有电的联系； 磁：变压器的二次绕组W2与电抗器绕组Wk磁通相互耦合，有磁 的联系。 (1) 空载 空载电压： U0=N2U1/N1 (2) 负载 因漏磁很小，XL0,则Xz XK, 则： 弧焊电源外特性方程：,短路 短路时，电弧电压U0=0，则短路电流方程式：Id=U0/ XK 3、焊

8、接参数调节 主要指焊接电流的调节，主要靠调节电抗器铁心空气隙大小调节焊接电流。 当减小时， XK 增大，则Ih减小； 当增大时， XK 减小，则Ih增大。 4、特点及产品介绍 (1)特点 1)由于结构紧凑，节省材料。容量越大，省料越多，使成本降低。 2)因二次绕组和电抗器绕组采用反接线方式，故提高了变压器的效率，降低了电能的损耗。 3)占地面积小，节省了工作面积。 不宜在中小电流范围使用。,产品介绍 系列型号：BX系列、BX2系列 BX系列： BX500型弧焊变压器，电流调节靠手动螺杆带动铁心，改变空气隙的大小实现。 BX2系列：,知识点3 多站式弧焊变压器,共多工位同时使用的交流弧焊电源，称

9、为多站式弧焊变压器。 1、工作原理 组成：一台大容量的三相平特性降压变压器T并联多个电抗器Lk 为保证各工位焊接过程稳定，并独立调节焊接参数，每个工位都单独用一个电抗器。 一个多站式弧焊变压器所能供应的焊接工位数n=Ide/KIme Ide变压器的额定电流； Ime每个工位所需的额定电流； K各工位同时利用系数，一般取0.6。 调节：多站式弧焊变压器各工位焊接参数的调节，靠调节各工位所附的电抗器 进行。,2、特点及产品介绍,特点 优点：节省设备投资，常处于满载状态，提高了设备的利用率，便于管理、维护，减少供电容量。 缺点：焊接线路低压供电，线路能量损耗大，焊接站不便移动，灵活性差，工作可靠性差

10、。 (2) 产品介绍 BP3500型：一个三相降压变压器和12个调节空气隙式电抗器组成，可供12个工位同时使用，每相额定焊接电流为500A.,模块三 增强漏磁式弧焊变压器,知识点1 动圈式弧焊变压器 1、结构特点 动圈式弧焊变压器的铁心形状高而窄，在两侧的心柱上太有一次绕组W1和二次绕组W2,一次和二次绕组分开缠绕。一次绕组在下方固定不动，二次绕组在上方是活动的，通过手柄令其沿铁心上下移动，以改变两个绕组之间的距离12。因铁心窗口较高，12可调范围大。这种结构特点使一、二次绕组间磁耦合不紧密而有很强的漏磁。此漏磁足以得到下降的外特性，不必附加电抗器，变压器自身的漏抗代替电抗器的电抗。,2、工作

11、原理,（1）空载 空载电压 ：U0=N20U1/N1 1 （2-7） 1、0 分别为一次绕组产生的磁通和变压器的主磁通，0/1为一次绕组和二次绕组间的耦合系数，用KM表示。故U0= KM N2U1/N1 KM随二次、一次绕组之间的距离12变化而变化，故当12改变时，U0将随着变化，其变化范围为3%5%,即在同一档内使用大电流比使用小电流时的空载电压高24V左右，这样的变化范围对与焊接工艺来说吧是允许的。 （2）负载 动圈式弧焊变压器的外特性方程:,(2-8),(3) 短路 短路时电弧电压Uh=0，则Ih=Id,那么Id=U0/XL 3.焊接参数的调节,(2-9),由式2-8、2-9可知：动圈式

12、弧焊变压器焊接参数的调节，可通过调节XL实现， XL的计算公式： XL =KN22(12+A) （2-10） K、A与变压器结构有关的系数 N2二次绕组的匝数 12一、二次绕组之间的距离 由式（2-10）可知，当动圈式弧焊变压器的结构一定时，调节漏抗XL，通过改变变压器二次绕组的匝数N2和一、二次绕组间的距离12实现。,（1） 调节12 摇动手柄，通过螺杆带动二次绕组W2上下移动，使一、二次绕组之间的距离12发生变化。由于12与漏抗XL成正比，因此当二次绕组W2上移使12增大时，XL增加，焊接电流Ih减小；反之，12减小时，则焊接电流Ih增加。 12连续变化，则焊接电流Ih可获得连续调节。所以

13、调节12可以实现焊接电流Ih的细调节。 （2）改变N2 由于XL与N2 的平方成正比，改变N2 可以在较大的范围内调节焊接电流Ih。因为N2很难做到连续改变，所以改变N2达不到连续调节焊接电流的目的。,由式U0=N20U1/N1 1可知，单独改变N2会使空载电压U0受到影响，为在改变N2的同时保持空载电压U0不变，特将一、二次绕组各自分成匝数相等的两盘。 若使用小电流时，同时将一、二次绕组各自接成串联形式； 若使用大电流 时，同时将一、二次绕组各自接成并联形式。 由各自串联换成并联时，输出的电流可增大4倍，扩大了 电流调节范围，故用串并联的方法改变N2，可用作焊接电流的分档粗调节。,4、特点及

14、产品介绍,（1）特点 优点：因没有活动铁心，可避免小电流焊接时的电弧不稳；陡降的外特 性，电流调节范围较宽，空载电压高，且小电流焊接时空载电压更高， 易引弧，电弧稳定，易保证焊接质量。 缺点：因焊接电流主要依靠调节一、二次绕组间的距离12 进行，若要 求电流的下限较小，会将矩形铁心做的很高，耗材较多，故此变压器适 合制成中等容量。 （2）产品介绍 BX3系列 如BX3120、 BX3300、 BX3500、 BX31300、 BX31 500等。,知识点2 动铁式弧焊变压器,1、结构特点 组成：静铁心、动铁心、一次绕组W1、二次绕组W2 动铁心和静铁心间存在空气隙，动铁心插在一次绕组和二次绕组

15、之间， 提供一个磁分路，以减小漏磁磁路的磁阻，使漏抗显著增加。动铁心可移 动，以调节焊接电流的大小。,2、工作原理 空载电压表达式、外特性方程式、短路电流表达式与动圈式弧焊变压器 相同。此变压器由于一、二次绕组分别绕在静铁心两边的心柱上，会产生很 大的漏磁；同时在静铁心中间有一个活动铁心，焊接时，活动铁心形成磁分 路，造成更大的漏磁。使次级电压迅速下降，获得陡降的外特性。 3、焊接参数的调节 指焊接电流Ih的调节，即通过改变弧焊变压器的漏抗XL实现。 漏抗XL 的表达式： XL =0SN22/ （2-11） 0空气的磁导率 变压器动、静铁心之间的空气隙长度 S变压器动、静铁心之间的空气隙的截面

16、积，近似等于动铁心位于静铁心窗口内那部分的截面积。,动铁心的形状有矩形和梯形两种，因梯形动铁心调节焊接电流的范围比矩形动铁心大，故主要采用梯形动铁心的结构。 当动铁心处于不同位置时 、S发生变化，引起XL变化，达到调节焊接电流Ih的大小。 动铁心向里移动，减小， S增大，使XL增大，则Ih减小； 动铁心向外移动，增大， S减小，使XL减小，则Ih增大。,焊接参数的调节方式： （1）细调 摇动手柄使动铁心在静铁心之间的位置发生变化，均匀改变焊接电流 （2）粗调 通过改变二次绕组的匝数N2达到粗调焊接电流的目的 4、产品介绍 BX1系列 BX1135、 BX1300、 BX1500:梯形动铁心式弧

17、焊变压器 BX1330：矩形动铁心式弧焊变压器,知识点3 抽头式弧焊变压器,1、结构特点 组成：在侧柱上绕有一次绕组的一部分W1 ，在侧柱上绕有一次绕组的 另一部分W1和二次绕组W2。 一次绕组的匝数较多，并留有若干个抽头，二次绕组的匝数较少。一次 绕组W1和二次绕组W2是同轴缠绕，它们之间 的漏磁很少，可忽略不计。而W1和W2则分别 绕在不同的侧柱上，彼此间有较大的漏磁。这 种变压器由于一次绕组和二次绕组耦合不紧密， 漏磁较多，漏磁较大，属于增强漏磁式弧焊变压器。 抽头式弧焊变压器没有活动部件，靠改变一次绕 组的抽头来调节漏抗。,2、工作原理 （1）空载 U0=KMN2U1/(N1+KMN1

18、) KM=0/ 1 KM耦合系数 0变压器的主磁通 1W1在铁心中产生的磁通 N1、 N1、N2W1、W1、W2的匝数 （2）负载 负载时不仅有一次漏磁通L1,还有二次漏磁通L2，产生漏抗X L1和X L2，靠这些漏抗获得下降的外特性，外特性方程式： Ih=U02-Uh2/ X ZL X ZL为变压器的漏磁抗，X ZL=K（1-）2N22 K由变压器结构参数决定的系数 重合率，与结构有关 = N1/(N1+ N1), 说明一次绕组中与二次绕组在同一侧柱上的那部分匝数N1占一次绕组总匝数（ N1+ N1)的比率。 值小，则说明一次绕组与二次绕组耦合不紧密，总漏抗XZL大，外特性曲线就陡； 值大，

19、则说明一次绕组与二次绕组耦合紧密，总漏抗XZL小，外特性曲线就缓降。 此种弧焊变压器的增强漏磁的方式不够有力，总漏磁XZL较小，故外特性下降的不陡。 3、焊接参数调节 改变值，即可调节焊接电流Ih。 一次绕组设有若干个抽头，用转换开关改变N1和N1 ，焊接电流 可调节五级，一般是在减小N1的同时增大N1，可使空载电流U0几乎不 变。否则会出现减小电流的同时U0也降低，不利于引弧、稳弧。,4、特点及产品介绍 优点：结构简单、易于制造、无活动部分避免了因电磁力而引起的振动，故焊接电弧稳定、无噪声、使用可靠、成本低 缺点：调节性能差 型号：BX61201型,模块四 弧焊变压器的维护及故障排除,知识点1 弧焊变压器的维护 知识点2 弧焊变压器的常见故障级排除（表21）,单元小结,1、弧焊变压器的特点 1）要有一定的空载电压和较大