《弧焊电源 第3版 教学课件 ppt 作者 王建勋 任廷春 第五单元 脉冲弧焊》由会员分享，可在线阅读，更多相关《弧焊电源 第3版 教学课件 ppt 作者 王建勋 任廷春 第五单元 脉冲弧焊（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五单元 脉冲弧焊电源,学习目标：通过学习（1）熟悉脉冲弧焊电源的种类、特点及应用范围，脉冲电流的获得方法；（2）掌握各种常用脉冲弧焊电源（包括单相整流式、磁饱和电抗器式、晶闸管式、晶体管式）的基本原理、种类、特点、产品及应用。,综合知识模块一,脉冲弧焊电源概述,脉冲弧焊电源的特点 及应用范围,在生产实践中，对薄板和热输入敏感性大的金属材料焊接以及全位置施焊等工艺，若采用一般电流进行焊接，则在熔滴过渡、焊缝成形、接头质量以及工件变形等方面往往是不够理想的。然而，采用脉冲电流进行焊接不仅可以精确地控制焊缝的热输入，使熔池体积及热影响区减小，高温停留时间缩短，因而无论是薄板还是厚板，普通金属、稀有
2、金属及热敏感性强的金属都有较好的焊接效果。用脉冲电流焊接还能较好地控制熔滴过渡，可以用低于喷射过渡临界电流的平均电流来实现喷射过渡，对全位置焊接有独特的优越性,能力知识点 1,脉冲弧焊电源与一般弧焊电源的主要区别就在于所提供的焊接电流是周期性脉冲式的，包括基本电流（维弧电流）和脉冲电流；它的可调参数较多，例如：脉冲频率、脉冲幅值、宽度、电流上升速度和下降速度等，还可以变换脉冲电流波形，以便最佳适应焊接工艺的要求。 目前脉冲弧焊电源主要用于气体保护焊和等离子弧焊。它的控制线路一般比较复杂，维修比较麻烦，在工艺要求较高的场合才宜于应用。但结构简单、使用可靠的单相整流式脉冲弧焊电源，也用在一般场合。
3、,脉冲电流的获得方法,（1）利用硅二极管的整流作用获得脉冲电流 这类脉冲弧焊电源采用硅二极管提供脉冲电流，可获得100Hz和50Hz两种频率的脉冲电流。 （2）利用电子开关获得脉冲电流 它是在普通直流弧焊电源直流侧或交流侧接入大功率晶闸管，分别组成晶闸管交流断续器或直流断续器，利用它们的周期性通、断获得脉冲电流。,能力知识点 2,（3）利用阻抗变换获得脉冲电流 变换交流侧阻抗值，使三相阻抗Z1、Z2、Z3数值不相等而获得脉冲电流；变换直流侧电阻值，采用大功率晶体管组来获得脉冲电流。在这里，大功率晶体管组既可工作在放大状态，起着变换电阻值大小的作用，又可工作在开关状态，起开关作用。 （4）利用给
4、定信号变换和电流截止反馈获得脉冲电流 给定信号变换式，在晶体管式、晶闸管式弧焊电源的控制电路中，把脉冲信号指令送到给定环节，从而在主回路中可得到脉冲电流；电流截止反馈式，通过周期性变化的电流截止反馈信号，使晶体管式弧焊电源获得脉冲电流输出。,用、方法获得的脉冲电流波形是不连续的。为了使电弧不致在脉冲电流休止时熄灭，需采取相应措施或用另一电源来产生基本电流，以维持电弧连续、稳定的燃烧。因此，脉冲弧焊电源可以由脉冲电流电源和基本电流电源并联构成，称为双电源式；也可以采用一台电源来兼顾，称为单电源式或一体式，这时需通过切换它的两条外特性，来分别满足脉冲和维弧的需求。,脉冲弧焊电源的分类,脉冲弧焊电源
5、可按不同的方式分类，最常见的分类方式是按获得脉冲电流所用的主要器件不同来分类。 （1）单相整流式脉冲弧焊电源 它利用晶体二极管单相半波或单相全波整流电路来获得脉冲电流。 （2）磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源 它是在普通磁饱和电抗器式弧焊整流器的基础上发展而来的，按获得脉冲电流的方式不同又分为：阻抗不平衡型；脉冲励磁型。,能力知识点 3,（3）晶闸管式脉冲弧焊电源 它是在普通弧焊整流器的交流侧或直流侧接入大功率晶闸管断续器而构成，按构成的方式不同又分为：交流断续器式；直流断续器式。 （4）晶体管式脉冲弧焊电源 它是在焊接主回路中接入大功率晶体管（或晶体管组），起电子开关或可控电阻的作用，从而获得脉冲
6、电流。,综合知识模块二,单相整流式脉冲弧焊电源,基本形式及特点,1并联式单相整流脉冲弧焊电源 它由一台普通直流弧焊电源提供基本电流，用另一台有中心抽头的单相变压器和硅二极管组成的单相整流器与其相并联，提供脉冲电流。其电路原理如图5-1所示。 当开关SA断开时为半波整流，脉冲电流频率为50Hz，开关SA闭合时为全波整流，脉冲电流频率为100Hz。,能力知识点 1,图5-1 并联式单相整流脉冲弧焊电源电路原理图,改变变压器抽头可调节脉冲电流的幅值，如果采用晶闸管代替硅二极管构成整流电路，还可以通过控制触发信号的相位来调节脉冲宽度，从而调节脉冲的幅度，用以对脉冲电流进行细调。 这种脉冲弧焊电源结构简
7、单，基本电流和脉冲电流可以分别调节，使用方便可靠，成本低。但是，它的可调参数不多且会相互影响，所以它只适合于一般要求的脉冲弧焊工艺。 一般采用陡降特性的弧焊电源来提供基本电流，用平特性的整流器来提供脉冲电流。,2差接式单相整流脉冲弧焊电源 差接式单相整流脉冲弧焊电源的电路原理如图5-2所示。,图5-2 差接式单相整流脉冲弧焊电源电路原理图,其工作原理与上述并联式单相整流脉冲弧焊电源基本上相同。只是不用带中心抽头的变压器，而改用两台二次电压和容量不同的变压器组成单相半波整流电路，再反向并联而成，在正、负半周交替工作。二次电压较高者提供脉冲电流；二次电压较低者提供基本电流。调节u1和u2时，即可改
8、变基本电流和脉冲电流的幅值以及脉冲焊接电流的频率。当u1 u2时，脉冲电流频率为50Hz；当u1 = u2时，脉冲电流频率为100Hz。 这种脉冲弧焊电源的两个电源都采用平特性。用于等速送丝熔化极脉冲弧焊时，具有电弧稳定、使用和调节方便等特点。但制造较复杂，专用性较强。,3阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源 阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源电路原理及电流波形如图11-3所示,图5-3 阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源 a）主电路原理图 b）电流波形图（Z1Z2）,它采用正、负半周阻抗不相等的方式获得脉冲电流。图中阻抗Z1、Z2大小不相等。正半周时，通过Z1为电弧提供基本电流i1；负半周时，通过Z
9、2为电弧提供脉冲电流i2 。因此，改变Z1 、 Z2的大小就可以调整脉冲焊接电流的幅值。 这种脉冲弧焊电源具有使用简单可靠的特点，但脉冲频率和宽度不可调节，应用范围受到一定限制。,产品介绍,以国产ZPG3-200型单相整流式脉冲弧焊电源为例，其电路原理如图5-4所示。它属于并联式单相整流脉冲弧焊电源。该电源采用两个相互独立的电源并联构成。基本电流由一台磁饱和电抗器式弧焊整流器提供，通过改变内桥接线，可以得到平的或下降的外特性，改变磁饱和电抗器的励磁电流可以调节基本电流大小。,能力知识点 2,图5-4 ZPG3-200型脉冲弧焊电源电路原理图,脉冲电流则由一个平特性的单相整流电路提供，通过整流方
10、式的变换（半波或全波），可获得50Hz或100Hz的脉冲电流；通过改变变压器T2的抽头接线，来调节脉冲电流的幅值。脉冲电流回路接入了QL-3型峰值过载保护器，可以确保安全工作。,综合知识模块三,磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源,基本原理及特点,磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源与磁饱和电抗器式弧焊整流器十分相似，它是利用特殊结构的磁饱和电抗器来获得脉冲电流的。在对普通磁饱和电抗器式弧焊整流器的论述中已分析过：磁饱和电抗器式弧焊整流器的输出电流，随着磁饱和电抗器的交流感抗的变化而变化，而交流感抗随着交流绕组匝数的增大或控制电流的减小而增大。利用磁饱和电抗器的这一特点，可采用脉冲励磁式或三相阻抗不平衡型的方式来
11、获得脉冲电流。下面分别介绍这两种型式脉冲弧焊电源的基本原理。,能力知识点 1,1脉冲励磁式 主电路如图5-5所示。其主电路与普通磁饱和电抗器式弧焊整流器相同，但它的励磁电流不是稳定的直流电流，而采用了周期性变化的脉冲电流Ih，使Xj随着Ih周期性变化而变化，从而获得周期性的脉冲焊接电流Ih 。,图5-5 脉冲励磁型磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源主电路图,2阻抗不平衡型 如图5-6所示，它是使三相磁饱和电抗器中某一相的交流感抗增大或减小（通过改变Nj或改变磁导率来实现），引起输出电流值有一相不同于另两相，从而获得周期性脉冲输出电流。此外，也可以通过三相电压不平衡来获得脉冲电流。,综上所述，磁饱和电抗
12、器式脉冲弧焊电源有下列特点： （1）脉冲电流与基本电流取自同一个变压器属于一体式，故结构简单，体积小。 （2）通过改变磁饱和电抗器的饱和程度，可以在焊前及焊接过程中无级调节输出功率，所以调节焊接工艺参数容易，使用方便。 （3）这类脉冲弧焊电源可以方便地利用普通磁饱和电抗器式弧焊整流器经改装而成，并可实现一机多用。 （4）由于磁饱和电抗器时间常数大，反应速度慢，使输出脉冲电流频率受到限制。,脉冲励磁型磁饱和电抗器式 脉冲弧焊电源,前已述及，它的主电路与普通磁饱和电抗器式弧焊整流器相同，只是 控制电流为低频脉冲 电流，这种脉冲控制 电流由一个多谐振荡 器组成的晶闸管开关 提供。其基本电路如 图5-
13、7所示。,能力知识点 2,图5-7 晶闸管开关基本电路,当晶闸管VT1导通时，电流由VD16经VT1 、VD7、WK、R3、R1回到VD16 ，同时给C1充电，为VT1的关断作好准备，此时C1上的电压为上正下负。 当VT2导通时， C1上的电压加在VT1上，使VT1在反向电压的作用下关断，同时C1经VD7 、 WK 、 R3 、 R1 、 VD16 、 VT2回路放电，并反向充电，从而为VT2的关断作好准备。 VT2导通时，电流还经过另一回路： VD16 、 VT2 、 R2 、 R1再回到VD16 。 VT1导通时，控制电流幅值大，而VT2导通时控制电流幅值小两晶闸管的触发信号由一个多谐振荡
14、器提供，使VT1 、 VT2两只晶闸管轮流导通，即可获得一定频率、一定占空系数的脉冲控制电流。,改变控制电源的电压，可以调节脉冲控制电流的幅值。由于控制绕组匝数多、电感量L大，所以改变串联电阻R可获得不同电流上升率的脉冲电流波形。如图5-8所示，为控制回路时间常数（ L / R ）不同时的脉冲电流波形。,这种脉冲弧焊电源具有控制功率小、结构简单、波形和电流大小调节方便等优点。但由于磁饱和电抗器的时间常数大，使输出脉冲电流的频率受到一定的限制，一般在10Hz以下，因此常用作非熔化极气体保护焊的电源。,产品介绍,这里以ZXM-200为例作一简介。 1特点 （1）它是脉冲励磁型磁饱和电抗器式脉冲弧焊
15、电源，焊接电流调节方便，便于遥控；但脉冲频率较低。 （2）具有垂直下降的外特性。 （3）具有焊接电流衰减功能，可以保证填满弧坑。 （4）装有焊接电流预调装置，可在焊前根据需要调整焊接电流。,能力知识点 3,2主要技术性能 空载电压 90； 额定脉冲电流 250； 额定输出功率 5； 基本电流调节范围 10300； 电源电压 380； 额定基本电流 250脉冲电流调节范围 20300； 脉冲电流频率 0.510。 3主要应用范围 该电源主要用作非熔化极氩弧焊的电源，可对不锈钢及碳钢等金属进行直流脉冲（或无脉冲）非熔化极氩弧焊。,【综合训练】,一、简答 1磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源是怎样获得脉冲电
16、流的？该脉冲弧焊电源具有什么特点？ 2试分析脉冲励磁式脉冲弧焊电源的工作原理？ 二、实践部分 在老师的指导下，试利用弧焊电源实施不锈钢的非熔化极氩弧焊，学会该弧焊电源的使用及焊接工艺参数的调节。,综合知识模块四,晶闸管式脉冲弧焊电源,晶闸管式脉冲弧焊电源按获得脉冲电流的方式不同，可分为晶闸管给定值式和晶闸管断续器式两类。 晶闸管给定值式的主回路与普通晶闸管式弧焊整流器相同，但在控制电路中比较环节的给定值不是恒定的直流电压，而是脉冲电压，使弧焊整流器的输出电流也相应地为脉冲电流，即焊接脉冲电流是由脉冲式给定电压控制的，这就是所谓的给定信号变换式脉冲弧焊电源。当脉冲式给定电压为高幅值时，主电路将输出相应幅值的脉冲电流，这类脉冲弧焊电源的脉冲频率调节范围较小，应用受到一定的限制；当脉冲式给定电压为低幅值时，主电路则输出与其相应的基本电流，这类脉冲弧焊电源应用较广。,晶闸管断续器式脉冲弧焊电源，主要由直流弧焊电源和晶闸管断续器两个部分组成。晶闸管断续器在脉冲弧焊电源中所起的作用，从
