弧焊电源复习完整资料

焊接电弧及其电特性

1什么是焊接电弧？它的作用？

电弧是电弧焊接的热源，而弧焊电源则是电弧能量供应者。弧焊电源电特性的好坏，直接影响到电弧燃烧的稳定性，而电弧是否稳定燃烧又直接影响焊接过程的稳定性和焊缝的质量和焊接生产效率。

2焊接电弧是气体放电的一种形式，焊接电弧的物理本质是气体放电！

3焊接电弧的引燃方式：接触引弧（最常用，分短路，分离，燃弧三个阶段）、非接触引弧。

4焊接电弧的结构和伏安特性

1）静特性（U型曲线，分下降，平，上升三个特性段）

Sz : 阴极斑点 rz : 电阻

ab段，电流较小，Sz随电流的增加而扩大，且Sz

扩大较电流增加快；另由于电离度的增大，使rz增大，

导致Uz随电流的增加而下降；

bc段，电流中等大小， Sz随电流的成比例的增

大；而此时电弧已达到稳定燃烧状态（动平衡），故rz

不再增大，导 致Uz在电流的变化过程中基本无变化；

cd段，电流很大， Sz达到最大不能再随电流增大而增大；rz仍基本不变，导致Uz随电流的增大而上升。

5焊接电弧的静特性曲线为什么会是U形呢？(U形特性曲线的形成机理)

这主要是由阴极区、弧柱区和阳极区的导电机构决定的。如前所述，焊接电弧电压等于阴极压降Ui、弧柱压降UZ和阳极压降UY之和，因此，如果能知道阴极区、弧柱区和阳极区它们各自的电压降与焊接电流的关系，然后进行合成，就能得到焊接电弧的静特性曲线。

6，焊接电弧的动特性

对于一定弧长的电弧，当电弧电流发生连续快速变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的 关系，称为焊接电弧的动特性。它反映了电弧的导电性对电流变化的响应能力。

动特性产生原因：电流和电压高速变动，使电弧达不到稳定状态、

7焊接电弧的静、动特性的关系

1由于热惯性的原因，动特性的电弧电压比静特性电弧电压高，

2电流变化速度不同得到不同的动特性曲线，变化越小，静动特性曲线越接近。 8 交流电弧特点

1. 电弧周期性地熄灭和引燃

2 电弧电压和电流波形发生畸变

3 热惯性作用明显

9 交流电弧连续燃烧的条件

首先，保证电弧电流在每半波内得以维持，即ωt=(k+1)л时，if=0； 其次，保证每半波内电弧能够顺利引燃，即ωt=kл时，Uy≧ Uyh 。 10 交流电弧功率和功率因数的目的：

1、充分利用电弧功率，以获得较高的效率。

2、在弧长略有变化时功率保持稳定，使焊接过程能顺利进行。

11 .按电极材料可分为：熔化极电弧和不熔化极电弧。

12交流钨极氩弧焊的特点：稳定性较差

原因：氩气电离电压高，氩弧的引燃电压比一般电弧高得多。

第二章 对弧焊电源的基本要求

1 电源的外特性及常用形状

定义：在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值与输出的电流稳定值之间的关系，称为电源的外特性。对于直流电源， 电压稳定值和电流稳定值为平均值，对于交流电源则为有效值。

一般直流电源的外特性可根据内阻的大小分为：1、下降特性； 2、平特性。

2“电源一电弧”系统的稳定性的含义

1、系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下，维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡（静态要求）。

2、当系统受到瞬时的外界干扰，破坏了原来的静态平衡，造成了焊接规范的变化。当干扰消失之后，系统能够自动地恢复稳定平衡，使得焊接规范重新恢复（动态要求）。

3电源外特性曲线与电弧静特性曲线有交点，其确定了系统的静态稳定状态、

4对弧焊电源外特性曲线的要求

1、满足“电源—电弧”系统的稳定条件；

2、保证焊接工艺参数的稳定；

3、保证弧焊电源的引弧性能、熔滴过渡过程以及使用安全性

5焊接电源外特性曲线的形状是否可以变化？变化的原则是什么？

答;可以变化，根据静特性曲线变化。

6对弧焊电源空载电压的要求（1）保证引弧容易；（2）保证电弧的稳定燃烧；

（3）保证电弧功率稳定；（4）要有良好的经济性；（5）保证人身安全；

7什么是弧焊电源的调节特性？

弧焊电源能满足不同工作电压，电流需求的可调性称为电源调节性

8什么是负载持续率FS？

负载持续运行时间tt FS 100% 100%负载持续运行时间t 休止时间T

9弧焊电源的动特性及对焊接电弧有何影响：

弧焊电源的动特性是指电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系来表示，它说明弧焊电源对负载瞬变的适应能力。

只有当动特性合适时，才能获得良好的引弧、燃弧和熔滴过渡状态，从而得到满意的焊缝质量。

3.4章重点

1、磁芯的常用材料有那些？

2、空载原理图

3负载原理图

I (I N) U100110 E10 U E200 L0 EL0

4弧焊变压器的简化外特性方程和外特性方程？

简化方程：

I f XL XK

5外特性曲线是什么形状？简述外特性曲

线的形成原理

答：形状是椭圆的一部分

2 2 1 推出 (U0XZ)U0

不难看出是个椭圆其第一象限部分。 If2Uf2

6增强漏磁式变压器可分为：动铁芯式、动线

圈式、抽头式 图4-27 控制绕组共绕的磁放大器

7.双铁心式磁放大器的绕法

联接原则：

当采用两个铁心与绕组后，确保在直流绕组中的交流感应电动势相互抵消。 采用上述联接原则进行联接后，

（1）直流控制绕组中的交流感应电动势相互抵消；

（2）减小波形畸变。

实际使用控制绕组共绕的磁放大器如图4-27

8无反馈磁放大器的特点

（1）WA接线保证一个铁心内ΦA与Φc方向一致，

另一个铁心内则相反；

（2）可用较小的Ic控制较大的IA，电流放大倍数

KI＝Nc／NA，故可适当增大Nc，使KI达几十倍。

（3）如果铁心材料为冷轧硅钢片，其磁化曲线接近

于理想磁化曲线，则可获得近于垂直陡降的外特性。

（4）无反馈磁放大器式弧焊整流器只能获得较为陡

降的外特性。由于短路电流太小，引弧不易，不宜用于

手弧焊，故其应用范围有限。

9 无反馈磁放大器的调节特性

随Ic增大，外特性陡降部分将向右移，即If增大。

也就是说通过改变Ic即可达到调节If的目的。Ic与If

的关系曲线，就是无反馈磁放大器硅弧焊整流器的控制特性或调节特性，可用作图法求得，如图所示。

13.对触发脉冲的要求

（1）触发脉冲应具有足够的功率 为了保证可靠地触发晶闸管，需有一定大小和宽度的电压、电流触发脉冲信号。

（2）触发脉冲与加于晶闸管的电源电压必须同步。

（3）触发脉冲应能移相并达到要求的移相范围 。

（4）多路触发脉冲之间应有电气隔离。

14.采用的触发脉冲传输方式有以下几种：

（1）电磁耦合 （2）光电耦合 （3）直接传输

1.晶闸管式弧焊整流器主电路结构形式主要有三种：

1、三相桥式半控电路；

2、三相桥 式全控电路；

3、带平衡电抗器双反星形可控整流电路。

三相桥式半控整流电路的特点：

1、只用三只晶闸管和三个触发脉冲单元，因而线路比较简单、可靠、经济和较易调试；

2、整流变压器为普通的三相降压变压器，易于制造；

3、其主要缺点是调至低电压或小电流时波形脉动较明显；

4、需配备大电感量的输出电抗器。

改进方案：

附加全波整流的维弧电路以及高压引弧电路。

三相桥式全控电路该电路的特点：

1、三相桥式全控整流电路的输出电压每周有六个波峰，脉动较小，所需配用的输出电感的电感量也较小。

2、其缺点是要用六个晶闸管，且触发电路复杂，增加了调试和维修的难度。

3、该电路是目前应用较多的电路之一，美国米勒公司生产的焊机以及国内ZX5－400B型晶闸管弧焊整流器都采用了此电路。

带平衡电抗器双反星形可控整流电路具有以下特点：

l）它相当于两组三相可控半波整流电路并联。它的各相电流流通时间可延长至120°

2）有六个晶闸管，触发电路比三相半控桥式整流电路的要复杂，比三相全控桥式整流电路的简单。

3）整流电压波形为每个周波六个波峰，其脉动程度比三相半控桥式电路的小，最低谐波为六次，要求输出电感的电感量及体积都较小。

4）需用平衡电抗器，为保证电路能正常工作，其铁心不能饱和。为此，应避免该铁心被直流成份所磁化，从而要求其抽头两边线圈的直流安匝相互抵消，即两组整流电路的参数（主要是变压器的匝数和漏感）应对称，这就对变压器等的制造和元件的挑选提出更高的要求。

2为什么晶闸管整流波形会出现比较严重的脉动问题

答：因为晶闸管式弧焊整流器的输出电流和电压是通过调节晶闸管的导通角来实现的，因此它的脉动问题比弧焊整流器大。

3、采用单宽和双窄为什么能保证启动正常用行？

1.什么是逆变？将直流电变为交流电的变换称为逆变

2.弧焊逆变电路有那几种形式？

主要有单端式，推挽式，半桥式以及全桥式四中逆变主电路结构。其中全桥式电路应用最广泛。

3.PFM和PWM的工作原理

①PFM控制是在脉冲宽度保持不变的条件下，通过改变脉冲频率来调节逆变器的输出。②在焊接过程中，如果Ug以脉冲形式变化，则输出电流也将是脉冲电流。Ug的脉冲变化频率不得超过PWM频率即逆变频率，Ug的脉冲变化对输出电流的影响必须通过频率更高的PWM环节实现，即所谓的“在高频基础上的低频调制”。

4.根据外加能量的不同形式，电子发射有以下几种：

1）热发射；2）光电发射；3）重粒子撞击发射；4）强电场作用下的自发射。

5.根据外加能量种类的不同，电离可以分为以下三类1）热电离2）撞击电离 3）光电离

6.焊接电弧的静特性是指在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系，也称伏-安特性。

7.焊接电弧的静特性各段形状的形成机理。

①阳极区压降与焊接电流的关系曲线基本上与电流无关，Uy=f（If）为一条水平线。②阴极区压降，当电流较小时，阴极斑点的面积随电流的增大成比例的增加，导致阴极的电场强度不变，因而此时阴极压降不变；当电流大至一定值之后，阴极斑点的面积达到电极端部面积而不能在增加，此时电流密度将随电流的增加而增加，造成阴极压降的升高，以保证电子发射。③弧柱区压降，由于弧柱区可近似成均匀的导体。

8.动特性和静特性的联系与区别：联系，都是在一定弧长的电弧下，都是电流与电压之间的关系。区别，动特性电流是快速变化，静特性电流不变。

9.交流电弧与直流电弧相同之处： ①物理本质相同；②同样是非线性负载；③焊接电弧静特性同样适用于交流电弧

10.焊接电弧的性质与供电电源的种类、电弧的状态、电弧周围的介质以及电极材料有关。

11.影响交流电弧稳定燃烧的因素及采用何种措施稳弧？：空载电压、引燃电压、电路参数、电弧电流、电源频率、电极的热物理性能和尺寸。提高交流电弧稳定性的措施包括：1）提高弧焊电源频率； 2）提高电源的空载电压；3）改善电弧电流波形；4）叠加高压电。

12.偏移绕组Wp的作用： 1、避免控制电流换向；2、稳定输出电压，补偿网压波动； 3、改善动特性。

13. 交流电弧连续燃烧的条件

首先，保证电弧电流在每半波内得以维持，即ωt=(k+1)л时，if=0； 其次，保证每半波内电弧能够顺利引燃，即ωt=kл时，Uy≧ Uyh 。

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