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1、焊接电源复习复习绪论绪论1.弧焊电源在焊接过程中的作用是什么？2.比较机械调节性弧焊电源、电磁控制型弧焊电源、电子控制性弧焊 电源的特点，说明弧焊电源的发展。3.脉冲弧焊电源的特点是什么？弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习1.1.弧焊电源在焊接过程中的作用是什么？弧焊电源在焊接过程中的作用是什么？ 弧焊电源具有供给焊接电弧电能（提供电流和电压）以及适宜电弧焊工艺所需电气特性的作用。 性能良好、工作稳定的弧焊电源是保证电弧稳定燃烧和焊接过程顺利进行并得到良好焊接接头的必要条件之一。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习2.2.比较机械调节性弧焊电源、电磁控制型弧焊电源、电子控制性
2、弧焊比较机械调节性弧焊电源、电磁控制型弧焊电源、电子控制性弧焊 电源的特点，说明弧焊电源的发展。电源的特点，说明弧焊电源的发展。 机械调节型弧焊电源的特点机械调节型弧焊电源的特点 是借助于机械装置实施弧焊电源外特性的调节，电源的主要电气特性、输出参数的调节，都由其机械结构决定。 故该类电源具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点，但调节不灵活、不精细，电源比较笨重，耗材多。 该类焊接电源主要用于一般金属结构的焊接。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习电磁控制型弧焊电源的特点电磁控制型弧焊电源的特点 是通过调节激励电流来改变电抗器或直流发电机铁心的磁饱和程度，从而控制弧焊电源的外特性
3、。主要包括磁放大式弧焊整流器和直流弧焊发电机。 这类焊机虽坚固耐用，过载能力强、输出电流稳定，脉动小，可用于各种弧焊方法，但是体积大而笨重，电磁惯性很大，动态特性差，效率低，电能和材料消耗大，噪声大，因此属于淘汰产品。 用柴油机或汽油机代替电动机的直流弧焊发电机可以用于没有电源的野外施工，使其还拥有一定的市场。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 电子控制型弧焊电源具有以下特点电子控制型弧焊电源具有以下特点 一、可以对外特性进行任意控制，从而满足各种焊接方法、焊接工艺的要求； 二、可以输出直流、脉冲甚至交流电流，可调参数多； 三、具有良好的动态特性，系统控制的响应速度快； 四、可控性好
4、，便于进行编程和计算机控制； 五、电路比较复杂。 根据电子控制型弧焊电源的电路形式与控制方法，又可细分为整流式、逆变式和数字式三种。它们具有以上优点外，数字式弧焊电源还具有柔性化控制和多功能的集成、控制精度高、稳定性好、产品的一致性好、焊机功能升级方便的优点。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 综上所述，综上所述，电子控制型弧焊电源，特别是数字式电子控制型弧焊电源是以后发展的主导方向。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习3.3.脉冲弧焊电源的特点是什么？脉冲弧焊电源的特点是什么？ 脉冲弧焊电源的特点是电源输出电流是周期性变化的，脉冲频率、脉冲电流等脉冲参数可调。 调节脉冲参数
5、可以调节焊接工件的热输入量、焊丝的熔滴过渡形式等，有利于对热输入比较敏感的材料、薄板和全位置的焊接。 故大部分弧焊电源中都包含脉冲弧焊电源。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习焊接电弧及其电特性焊接电弧及其电特性1.什么是焊接电弧？它在焊接中的作用是什么？2.焊接电弧静特性曲线是什么形状？常用电弧焊接方法的电弧特性曲 线是什么形状？3.什么是焊接电弧的动特性？它与电弧静特性的区别是什么？4.交流电弧再引燃电压的含义是什么？5.与直流电弧相比，交流电弧燃烧特点是什么？弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习1.1.什么是焊接电弧？它在焊接中的作用是什么？什么是焊接电弧？它在焊接中的作
6、用是什么？ 焊接电弧是由弧焊电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊接工件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 焊接电弧在焊接中的起到焊接热源的作用，作为焊接电源负载。弧焊电源供给焊接电弧能量，焊接电弧是弧焊电源的负载，弧焊电源的特性必须满足电弧负载的要求。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习2.2.焊接电弧静特性曲线是什么形状？常用电弧焊接方法的电弧特性曲焊接电弧静特性曲线是什么形状？常用电弧焊接方法的电弧特性曲 线是什么形状？线是什么形状？ 一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf与电弧电流If之间的关系，称为焊接电弧的静态伏安特性，简称伏安特性或静特性，其曲线形状类似
7、于U型，可称之为U形曲线。包括下降特性、平特性、上升特性三部分曲线形状。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 不同的焊接方法，在其正常使用范围内，其电弧静特性曲线只是整个电弧“U”形静特性曲线的某一部分。 常用电弧焊接方法的电弧特性如下：常用电弧焊接方法的电弧特性如下： 焊条电弧焊、埋弧焊等焊接电弧基本工作在电弧静特性的水平段； TIG焊、微束等离子弧焊、等离子弧焊的焊接电弧也基本工作在电弧静特性的水平段，但当电流很小时，如微束等离子弧焊、微束TIG焊的焊接电弧则工作在电弧静特性的下降段； 熔化极气体保护焊（MIG焊或CO2焊等）和水下焊接等焊接电弧基本上工作在电弧静特性的上升段。弧焊
8、设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习3.3.什么是焊接电弧的动特性？它与电弧静特性的区别是什么？什么是焊接电弧的动特性？它与电弧静特性的区别是什么？ 一定弧长的电弧，当电弧电流以很快速度连续变化时，电弧电压瞬时值与电流瞬时值之间的关系称为电弧动态伏安特性，简称为电弧动特性。 电弧动特性包含有三个变量：电弧电压、电弧电流和时间。直角坐标系中的电弧动特性曲线是一闭合曲线，称为电弧动特性闭合回线。 它与电弧静特性的区别在于： 电弧动特性中的电弧的电压、电流都是时间的函数，此刻的电弧未达到稳定状态，其中的电弧电压和电流都是瞬时值；而电弧静特性是电弧稳定状态下的，其电弧电压和电流是平均值（直流电弧和
9、脉冲电弧时）或有效值（交流电弧）。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习4.4.交流电弧再引燃电压的含义是什么？交流电弧再引燃电压的含义是什么？ 交流电弧再引燃电压含义是指：采用交流电弧，焊接电流过零的瞬间，电弧熄灭，此时电弧若要重新引燃，需要达到某一电弧电压值，再引燃所需的电压值称之为再引燃电压。对于电阻性交流电弧，当电源电压低于再引燃电压的时候，焊接电流始终为零，从而造成焊接电流不连续。对于电感电阻性交流电弧， 通过研究表明，采用工频正弦波交流电弧焊接，为使电弧电流连续，应满足下列条件：弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习式中， U0弧焊电源的空载电压，单位为V； Uf交流电
10、弧电压（交流电压的有效值），单位为V； Ur再引弧电压，单位为V。 对于手工焊条的交流电弧焊，m = 1.3 1.5。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习5.5.与直流电弧相比，交流电弧燃烧特点是什么？与直流电弧相比，交流电弧燃烧特点是什么？ 一、交流电弧的电流、空载电压存在极性变化，最常见的交流电弧是工频正弦波交流电弧。该电弧一般是由50Hz按正弦规律变化的电源供电，每秒钟内电弧电流变换极性50次，100次经过电流的零点。电流经过零点的瞬间，电弧熄灭，过零点后电弧重新引燃。能否引燃主要取决于电源电压和再引燃电压之间的关系。 二、交流电弧的再引燃过程使交流电弧放电的物理条件和电、热物理
11、过程也随之改变，这对电弧的稳定燃烧和弧焊电源的特性有很大的影响。 三、对于电阻型弧焊电源其焊接电流是不连续的，如要使得焊接电流连续，应串联一个足够大的电感。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习对弧焊电源的基本要求对弧焊电源的基本要求1.什么是弧焊电源的外特性？常用弧焊电源的外特性形状有哪些？2.2.电弧外特性与电弧静特性交点含义是什么？3.3.电源的外特性形状是否可以变化，变化的原则是什么？4.4.什么是弧焊电源空载电压，它的主要作用是什么，有什么要求？5.5.什么是弧焊电源的调节特性?6.6.什么是弧焊电源的负载特性、约定负载特性？7.7.什么是弧焊电源的动特性？描述弧焊电源动态特性
12、的主要电参数有哪些？对焊接过程有什么影响？弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习1.1.什么是弧焊电源的外特性？常用弧焊电源的外特性形状有哪些？什么是弧焊电源的外特性？常用弧焊电源的外特性形状有哪些？ 弧焊电源的外特性是指，在规定范围内，弧焊电源稳态输出电压Uy与输出电流Iy之间的关系。换言之，在电源内部参数一定的条件下，改变负载，稳态输出电压Uy与稳态输出电Iy值之间的关系，一般采用Uyf（Iy）来表示。 常用弧焊电源的外特性形状有如下五种：弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习2.2.电弧外特性与电弧静特性交点含义是什么？电弧外特性与电弧静特性交点含义是什么？ 系统处于静态平衡
13、就是系统有一个静态工作点，即电源外特性曲线Uyf（Iy）与电弧静特性曲线Uff（If）的交点。在系统处于静态工作点时，Uy和Iy分别等于电弧稳定时的电弧电压Uf和电流If。如下图所示，此时系统是一个稳定系统，其中：弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 有外界干扰，使得电源工作点的电压升高时，电源提供的电压大于焊接电弧所需要的电压，供过于求（在静态工作点的左侧），焊接电流增大，直至回复到原来的平衡状态。当电源工作点的电压比原平衡态低时，此时供不应求，使得焊接电流减小，直至恢复原平衡状态。 然而对于非稳定系统，即KwU0/Uf1.57。4）要有良好的安全性和经济性。 综上所述，在设计弧焊电
14、源确定空载电压时，应在满足弧焊工艺需要，确保引弧容易和电弧稳定的前提下，尽可能采用较低的空载电压数值，以利于人身安全和提高经济效益。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习5.5.什么是弧焊电源的调节特性什么是弧焊电源的调节特性? ? 弧焊电源是提供焊接电流和电压的装置。不同材料、不同板厚、不同结构的焊接，需要选用不同的焊接电流、电压，因此弧焊电源必须具备焊接电流或负载电压可调的性能，以适应各种焊接的需要。要求弧焊电源能输出不同的负载电压、焊接电流的可调性能称为弧焊电源的调节特性。如下图所示：弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习6.6.什么是弧焊电源的负载特性、约定负载特性？什么是
15、弧焊电源的负载特性、约定负载特性？ 为保证一定的电弧电压，要求工作电压随工作电流的增加而增大。正常工作条件下，弧焊电源负载的电压和电流之间的关系称为负载特性。由于焊接回路的电缆等形成的阻抗比较复杂，变化大，为了确定、比较弧焊电源的特性，根据生产经验对弧焊电源的负载特性进行了约定，符合约定关系的负载特性称为约定负载特性，相应的负载电压和负载电流称为约定负载电压（U2）接电流（I2）。 常用弧焊方法的约定负载特性为：弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习常用弧焊方法的约定负载特性为：常用弧焊方法的约定负载特性为：（1）焊条电弧焊电源:U2200.04I2(V)，I2600A；U244(V)，
16、I2600A；（2）TIG焊电源：U2100.04I2(V)，I2600A；U234(V)，I2600A；（3）MIG焊电源：U2140.05I2(V)，I2600A；U244(V)，I2600A；（4）埋弧焊：U2200.04I2(V)，I2600A；U244(V)，I2600A。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习7.7.什么是弧焊电源的动特性？描述弧焊电源动态特性的主要电参数有什么是弧焊电源的动特性？描述弧焊电源动态特性的主要电参数有哪些？对焊接过程有什么影响？哪些？对焊接过程有什么影响？ 弧焊电源的动特性是指当电弧负载状态发生瞬态变化时，弧焊电源输出电压和输出电流与时间的关系，
17、用以表征对负载瞬变的反应能力，即uy=f（t）、iy=f（t）（或u2=f（t）、i2=f（t）。 描述弧焊电源动特性的主要参数有： 对瞬时短路电流峰值（Isd或Ifd）的要求； 对短路电流上升速率（di/dt）的要求； 对恢复电压最小值（U2min）的要求。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习动特性对焊接的影响主要体现如下： 由于焊接电弧是动态负载，所以其焊接电源电弧系统的状态是时刻变化的，引弧过程中，系统在空载短路燃弧电弧稳定燃烧等几个状态之间交替变化；焊接过程中，则是在电弧稳定燃烧短路电弧重燃等几个状态之间交替变化。可见，系统不断从一种状态过渡到另一种状态。由于各种弧焊电源都具有
18、一定的电磁惯性，因此，系统各种状态之间的过渡不是突变的，而是逐渐变化的。如果弧焊电源的电磁惯性过大，系统各状态之间的过渡就缓慢，若焊接参数选择又不当，则焊接电弧就可能在状态变动中熄灭。因此，就要求弧焊电源在焊接中，当电弧长度、电弧电压和电流变化时，必须具有满足动态电弧负载要求的特性。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习举例说明， 对于焊条电弧焊，对于焊条电弧焊， 空载到短路的瞬时短路电流峰值Isd主要影响引弧过程； 由负载到短路的瞬时短路电流峰值Ifd主要影响熔滴过渡的情况； 对于短路细丝对于短路细丝CO2CO2焊接，焊接， 短路电流上升率di/dt也是影响熔滴过渡是否平稳、飞溅大小、
19、焊接过程是否稳定的主要因素。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习弧焊变压器弧焊变压器1、变压器磁心常用哪些材料？各有什么特点。2、弧焊变压器的简化外特性方程是什么？其外特性曲线是什么形状的？简述其形成原因。3、常用增强漏磁式弧焊变压器的外特性曲线的获得及其形状有何特点？4、简述弧焊变压器基础上的弧焊整流器的工作原理，它们与弧焊变压器有什么显著不同？弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习1 1、变压器磁心常用哪些材料？各有什么特点。、变压器磁心常用哪些材料？各有什么特点。常用材料： 硅钢；铁氧体；非晶态或微晶等新型磁性材料。特点： 硅钢磁性能很好、工作频率较低； 铁氧体磁性能低于硅
20、钢、工作频率较高； 非晶态或微晶等新型磁性材料在高频下的磁性能和工作频率介于两者之间，主要应用于逆变电源。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习2 2、弧焊变压器的简化外特性方程是什么？其外特性曲线是什么形状的？、弧焊变压器的简化外特性方程是什么？其外特性曲线是什么形状的？简述其形成原因。简述其形成原因。 简化外特性方程为： 变压器的外特性方程： 外特性曲线形状近似为四分之一椭圆，由于弧焊变压器的内阻和线间电阻很小，可以忽略，上式进一步简化，得简化外特性方程： 可化为如下形式： 此式是以Uf 和If 为变量的椭圆方程。简化外特性曲线为椭圆形状。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习
21、3 3、常用增强漏磁式弧焊变压器的外特性曲线的获得及其形状有何特点？、常用增强漏磁式弧焊变压器的外特性曲线的获得及其形状有何特点？ 忽略弧焊变压器的内阻和线间电阻时，外特性曲线方程可以简化为： 其中XZ 为变压器的等效感抗，包括线间感抗和漏抗。得到弧焊变压器的简化外特性曲线形状为椭圆形状。 增强漏磁式弧焊变压器三种形式对应漏抗的获得：动铁心式弧焊变压器通过调节活动铁心的位置获得并调节漏磁；动绕组式弧焊变压器通过增大一、二次绕组之间的距离来增强漏磁，从而获得下降的外特性；抽头式弧焊变压器的一、二次绕组分开绕制而增大漏磁，通过绕组抽头的变化调节漏磁。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习4
22、4、简述弧焊变压器基础上的弧焊整流器的工作原理，它们与弧焊变压器、简述弧焊变压器基础上的弧焊整流器的工作原理，它们与弧焊变压器有什么显著不同？有什么显著不同？ (1) 下降特性的弧焊整流器 将弧焊变压器输出端加上二极管桥式整流电路,就可以向焊接电弧提供直流电。变压器的漏磁很大，得到下降外特性。 (2) 平或缓降特性的弧焊整流器 利用串联电抗器式弧焊变压器中的三相抽头变压器，将其输出整流，再经输出电抗器滤波，输出较为平稳的直流。变压器本身的漏磁很少，得到平或缓降外特性。 弧焊变压器输出的是交流电，其负载也是交流电弧，交流电弧因电流过零点而存在电弧稳定性差等缺点，这限制了弧焊变压器的应用范围。弧焊
23、整流器输出的是直流电，直流焊接电弧不过零点，电弧稳定性大大提高，可以消除或消弱许多焊接缺陷的产生条件。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习电子控制型弧焊电源电子控制型弧焊电源1、电子控制型弧焊电源的基本工作原理是什么？2、电子控制型弧焊电源外特性控制原理是什么，画出电子控制型弧焊电源外特性控制原理图，并说明如何获得所需要的电源外特性。3、电流与电压负反馈在弧焊电源外特性控制中的作用是什么？4、什么是复合反馈？在电子控制型弧焊电源中有哪些用途？5、常用的电压、电流传感器有哪些？叙述其工作原理。6、什么是电子电抗器？它在弧焊电源中的作用是什么？弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习1
24、 1、电子控制型弧焊电源的基本工作原理是什么？、电子控制型弧焊电源的基本工作原理是什么？ 电子控制弧焊电源都是由电子功率系统（主电路）与电子控制系统（控制电路）组成的。主要有晶闸管整流式弧焊电源、晶体管式弧焊电源、逆变式弧焊电源等种类。 (1) 晶闸管整流式弧焊电源 首先利用正常漏磁的降压变压器（大多为三相变压器）降压，然后采用晶闸管整流电路将交流电转换为直流电，再利用直流电抗器滤波，输出焊接所需要的直流电。通过控制整流电路中晶闸管导通角的大小来调节输出电压的高低和输出电流的大小。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习(2) 逆变式弧焊电源 首先利用二极管整流器进行整流、电容滤波获得平直
25、的直流电，然后利用电子功率开关器件组构成的逆变电路将直流电变换为几千到几万赫兹的中频交流电；经中频变压器降压变为低压中频交流电；再经二极管整流电路和直流电抗器进行整流和滤波，输出焊接所需要的直流电。通过控制逆变电路中电子功率开关器件的开通时间长短来调节输出电压的高低和输出电流的大小。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习(3) 晶体管式弧焊电源 利用正常漏磁的降压变压器（大多为三相变压器）降压，普通的二极管整流电路进行整流、电容滤波，从而得到比较平直的直流电。通过控制晶体管导通时间的长短来调节弧焊电源输出电压的高低和输出电流的大小。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习2 2、电子
26、控制型弧焊电源外特性控制原理是什么，画出电子控制型弧焊电、电子控制型弧焊电源外特性控制原理是什么，画出电子控制型弧焊电源外特性控制原理图，并说明如何获得所需要的电源外特性。源外特性控制原理图，并说明如何获得所需要的电源外特性。 电子控制型弧焊电源是根据电流、电压负反馈控制原理，利用电子电路对电子功率系统（整流器或逆变器）进行闭环控制，来获得不同的外特性曲线形状。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 只取电压负反馈时，弧焊电源的输出特性为恒压外特性； 只取电流负反馈时，输出为恒压外特性； 电流截止负反馈时，初始为平特性，当电流大于阈值时为恒流或陡降外特性； 复合负反馈中： 同时采用电压电
27、流负反馈得到下降外特性； 不同时刻采用不同反馈可以得到陡降带外拖外特性；恒压恒流截止负反馈时得到初始恒压后来电流大于某值时恒流的外特性。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习3 3、电流与电压负反馈在弧焊电源外特性控制中的作用是什么？、电流与电压负反馈在弧焊电源外特性控制中的作用是什么？ 只取输出电压负反馈，弧焊电源的输出特性为恒压外特性；只取输出电流负反馈，弧焊电源的输出特性为恒流外特性。这是两种基本的反馈方式，其余反馈方式在此基础上改进。在弧焊电源外特性控制中用于反馈控制获得电源所需外特性方式。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习4
28、 4、什么是复合反馈？在电子控制型弧焊电源中有哪些用途？、什么是复合反馈？在电子控制型弧焊电源中有哪些用途？ 复合反馈是指在弧焊电源外特性控制中既采用电压负反馈，又采用电流负反馈。 用途：用途： 同时采用电压电流负反馈得到下降外特性，应用于手工电弧焊、埋弧焊。 不同时刻采用不同反馈中陡降（恒流）带外拖的外特性用于焊条电弧焊电源中，避免了手工操作技能引起弧长变化导致焊接电流不稳定的影响。 恒压、电流截止负反馈外特性控制方式往往用于熔化极气体保护焊的恒压电源中，对电源输出的最大电流进行限制。 复合反馈控制还有其它的组合，熔化极脉冲电弧焊中常用的恒压特性与恒压特性、恒流特性与恒压特性、恒流特性与恒流
29、特性以及恒压特性与恒流特性的组合。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习5 5、常用的电压、电流传感器有哪些？叙述其工作原理。、常用的电压、电流传感器有哪些？叙述其工作原理。 1) 取样电阻：串联电阻利用欧姆定律检测电流；并联电阻利用电阻分压检测电压。 2) 互感器：交流电流互感器利用磁路的基尔霍夫第二定律检测交流电流，直流电流互感器利用安培环路定律检测直流电流,也即交流安匝与直流安匝相等的原则。 3) 霍尔传感器：霍尔电流、电压传感器都是利用霍尔原理检测电流电压。霍尔电流传感器可以分为两类：一类是直测式霍尔电流传感器；另一类是磁场平衡式霍尔传感器模块，称作LEM传感器。 LEM传感器利
30、用磁场平衡式原理检测电流与电压。利用磁场平衡式原理工作，它的主要特点是主电流回路所产生的磁场随时通过一个二次绕组所产生的磁场进行补偿，使霍尔器件始终处于检测零磁通的条件下工作。LEM传感器用于检测电压时，仍需要将检测电压信号变为电流信号。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习6 6、什么是电子电抗器？它在弧焊电源中的作用是什么？、什么是电子电抗器？它在弧焊电源中的作用是什么？ 所谓电子电抗器即是用于控制di/dt 值的积分、微分电路。作用是利用积分、微分电路来控制弧焊电源的di/dt 等动态参数从而对弧焊电源的动态特性进行控制。在电子控制弧焊电源中可以对电子电抗器进行无级调节，从而获得满
31、意的动态特性。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习晶闸管弧焊整流器晶闸管弧焊整流器1、晶闸管式弧焊整流器的主电路形式有哪些？其特点是什么？2、六相半波整流电路与带平衡电抗器双反星型整流电路有哪些异同点？3、晶闸管式弧焊电源同步电路主要形式有哪些？其工作原理是什么？弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习1 1、晶闸管式弧焊整流器的主电路形式有哪些？其特点是什么？、晶闸管式弧焊整流器的主电路形式有哪些？其特点是什么？常用主电路结构形式：(1) 三相半控桥式 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；整流变压器为普通的三相降压变压器，易于制造;其主要缺点
32、是调至低电压或小电流时波形脉动较明显;需配备大电感量的输出电抗器。(2) 三相全控桥式 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;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。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 (3) 六相半波可控整流 与三相桥式全控整流电路一样，都要用六只晶闸管，整流波形也相似，每周有六个波峰; 触发电路比较简单，每个晶闸管在一个周期内最多只导60，因而六相半波可控整流电路的变压器和晶闸管的利用率较低。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 (4) 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 它相当于
33、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; 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; 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; 需用平衡电抗器，为保证电路能正常工作，其铁心不能饱和。要求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。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习2 2、六相半波整流电路与带平衡电抗器双反星型整流电路有哪些异同点？、六相半波整流电路与带平衡电抗器双反星型整流电路有哪些异
34、同点？ 不同点不同点: : 结构上区别只在于带平衡电抗器双反星型整流电路比六相半波整流电路多了一个平衡电抗器；控制上的区别在于前者为两个管子同时导通，后者为一个管子导通，因而在整流电路承受相同的电流强度下，前者管子工作条件好,但前者的相位控制要复杂得多。 相同点相同点: : 除了前述两点不同，两者在其余方面基本相。与其他整流电路相比，它们的优势在于管子可以共阴极或共阳极连接。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习3 3、晶闸管式弧焊电源同步电路主要形式有哪些？其工作原理是什么？、晶闸管式弧焊电源同步电路主要形式有哪些？其工作原理是什么？ 晶闸管移相触发电路有多种电路形式，但就其实质而言，
35、可分为切割式及积分式两类。 1切割式 切割式移相触发脉冲电路的基本工作原理是将控制信号Uk 与同步信号ut 进行比较，在控制电压与同步电压相等处，产生所需的移相触发脉冲。一般正弦波同步信号与整流电路交流电源电压来自同一电网，所以两者之间自然保持同相或固定相位差。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 （1）正弦波同步 如图，直流控制信号Uk 和同步正弦波信号ut 分别从比较器的反相输入端和同相输入端输入，通过比较，得到矩形波的输出信号ua，ua 的跃变点对应于ut 与Uk 的切割点。所产生的触发脉冲的相位由Uk 大小控制的切割点确定；由正弦波确保同步性，同步信号ut 与主电路中晶闸管的阳
36、极电位保持固定的相位差90。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 （2）锯齿波同步 锯齿波同步要先将正弦波同步信号通过转换电路变为锯齿波同步信号。正弦波u经过零检测电路得到与正弦波过零点相对应的同步脉冲um,um 再作用于移相触发电路用于确保触发脉冲的位置与主电路正弦波的位置相差固定相位角。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 2积分式 积分式移相触发脉冲电路的基本原理：将控制信号通过同步积分电路与固定的基准电压进行比较，当积分电路输出达到该基准电压时，产生所需要的移相触发脉冲。 正弦波的零点用于确定同步信号脉冲的位置，从而保持正弦波同步信号与整流电路交流电源电压两者之间同相或
37、固定相位差。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习弧焊逆变器弧焊逆变器1、什么是逆变？画出逆变式弧焊电源的原理框图，简述各部分的作用。 2、逆变电路有那些型式？简述其工作原理。3、简述PWM 和PFM 的工作原理。4、简述逆变式弧焊电源获得陡降（或平）外特性的原理。5、什么是“软开关”？弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习1 1、什么是逆变？画出逆变式弧焊电源的原理框图，简述各部分的作用。、什么是逆变？画出逆变式弧焊电源的原理框图，简述各部分的作用。 所谓逆变是相对于常见的交流电经过整流变为直流电而言的，即将直流电变为交流电的变换称为逆变。 输入电路包括输入整流和滤波电路，整流电
38、路大多采用桥式整流电路，将交流变为直流；滤波电路应用较多的是电容滤波，将直流电变得更平稳。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 逆变电路是逆变式弧焊电源的核心，由电子功率开关器件和逆变降压变压器等构成，将直流电变化为交流电。 输入电路、逆变电路、输出电路等构成了主电路。 控制电路是产生和调节驱动脉冲的电路。在弧焊电源的逆变电路中，通过调节驱动脉冲信号控制电子功率开关的导通与关断，从而将直流电变换为中频交流电。控制电路决定了逆变式弧焊电源的输出。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习2 2、逆变电路有那些型式？简述其工作原理。、逆变电路有那些型式？简述其工作原理。 主要有单端式，推
39、挽式，半桥式以及全桥式四中逆变主电路结构。 单端式（双电子功率开关）：VT1、VT2 同时导通时，N1 上有由上至下的电流流过，形成第一个回路；两者截止，变压器中能量经VD3、VD4 释放，N1 电压极性反转，形成第二个回路，即可在变压器上形成方波交流电。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 推挽式：电流经N11、VT1 形成第一个回路（VT1 导通），经N12、VT2 形成第二个回路（VT2 导通），VT1 VT2 两者交替导通在变压器上产生方波交流电压。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 半桥式：电流由正极经VT1、N1(由下至上)、C2 流向负极形成第一个回路，经C1、
40、N1(由上至下)、VT2 形成第二个回路，VT1 VT2 两者交替导通在变压器上产生方波交流电压。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 全桥式：电流由正极经VT3、N1(由上至下)、VT2 流向负极形成第一个回路，经VT1、N1(由下至上)、VT4 形成第二个回路，VT3 、VT2 和VT1、VT4 交替导通在变压器上产生方波交流电压弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习3 3、简述、简述PWM PWM 和和PFM PFM 的工作原理。的工作原理。 PWM（pulse width modify）控制即脉冲宽度控制方式，也可以称为“定频率调脉宽”控制方式。此控制方式是在频率不变的条
41、件下，调节脉冲宽度来调节逆变器的输出能量。由图知，频率不变，减小脉冲宽度，逆变器输出平均值变小。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 PFM（pulse frequency modify）控制，即脉冲频率控制方式，也就是“定脉宽调频率”控制方式。PFM 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。由图知，频率不变，减小脉冲频率，逆变器输出平均值变小。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习4 4、简述逆变式弧焊电源获得陡降（或平）外特性的原理。、简述逆变式弧焊电源获得陡降（或平）外特性的原理。 陡降外特性原理：陡降外特性原理： 如图（a）,某焊接方法电弧静
42、特性位于U 形曲线的水平段，要求电源具有恒流外特性。设弧焊电源-电弧系统的初始工作点为A 点，即是电弧静特性曲线与电源自然输出特性曲线1 的交点，其焊接电流为I1。若因某种因素的影响，使电弧弧长增加，电弧静特性曲线变为曲线，弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习此时如果逆变式弧焊电源中的脉冲占空比不变，电源仍工作在自然输出特性曲线1，则电源-电弧系统工作点变为B 点，焊接电流为I2U1。采用电压反馈控制的逆变式弧焊电源，通过反馈控制，进行PWM或PFM调节，即根据实际焊接电压的变化，实时改变脉宽占空比（亦即时间比率），使电源工作到自然输出特性曲线2。该曲线与电弧静特性曲线交于A点，电压仍
43、为U1，即保持焊接电压恒定不变，实现了恒压特性控制，即电源的输出外特性为平特性。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习5 5、什么是、什么是“软开关软开关”？ 开关式弧焊电源，有硬、软开关之分。“硬开关”是指功率开关器件工作在被强迫关断（电流不为零）或强迫导通（电压不为零）的状态下。如图所示硬开关的开关过程，a)开通过程b)关断过程。可见，在t和t时间段内消耗功率较大。为减少功率开关器件开通和关断中的损耗，在此时间段内要求u或i至少一个为零，这种状态即称为软开关技术。弧焊设备的使用与维护习题课件焊接电源复习复习 “软开关”是相对于“硬开关”而言的，表述的是逆变电源中的电子功率开关的开通与关断的行为状态与条件。“软开关”技术的实质是采用了谐振变流技术，即在逆变主电路中增加储能元件，产生谐振，迫使功率器件上的电压或电流迅速降为零，使功率开关器件在零电压或零电流状态下导通和关断。弧焊设备的使用与维护习题课件
