弧焊变压器ppt课件

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1、第第3章章 弧焊变压器弧焊变压器3.1 弧焊变压器的根本原理和分类弧焊变压器的根本原理和分类3.2 串联电抗器式弧焊变压器串联电抗器式弧焊变压器3.3 动铁心式弧焊变压器动铁心式弧焊变压器3.4 动线圈式弧焊变压器动线圈式弧焊变压器3.5 抽头式弧焊变压器抽头式弧焊变压器内容提要内容提要 本章主要以普通变压器实际为根底，根据弧焊工艺的要求，阐明弧焊变压器的特殊性，陡降外特性的获得和焊接参数的调理方法，并引见常见弧焊变压器的构造、原理和特点。 3.1 弧焊变压器的根本原理和分类弧焊变压器的根本原理和分类l弧焊变压器的特点：l 1为稳弧要有一定的空载电压和较大的电感。l 2主要用于焊条电弧焊、埋弧

2、焊和钨极氩弧焊，应具有下降的外特性。l 3为了调理电弧电流、电压，外特性应可调。 3.1.1 根本原理根本原理l与普通变压器一样，可经过根本方程式、等效电路和矢量图三个方面来分析。主要是弄清空载电压的建立，获得下降外特性的原理和调理焊接参数的方法。 3.1.1.1 根本方程式根本方程式1. 空载空载 如图如图3-1所示在一次绕组上施加电压产生了空载电流和磁所示在一次绕组上施加电压产生了空载电流和磁通。磁通中的一部分经铁心闭合的为空载主磁通，它是通。磁通中的一部分经铁心闭合的为空载主磁通，它是耦合磁通；另一部分经空气闭合的为空载漏磁通。分别耦合磁通；另一部分经空气闭合的为空载漏磁通。分别与与W1

3、、W2一次、二次绕组耦合，各产生感应电动一次、二次绕组耦合，各产生感应电动势，在二次输出端输出空载电压，上述电磁关系可表示势，在二次输出端输出空载电压，上述电磁关系可表示为：为： 图3-1 变压器空载运转情况 l讨论电压之间的关系。由于变压器的磁通可被看作是按正弦规律来l 变化的 ，故有：其有效值为： (3-1-1) 同理有 令 ，为耦合系数，其值在01之间变化，它阐明一次、二次绕组间耦合的严密程度。 由以上式子得到： (3-1-2) 式3-1-2阐明：有漏磁时，空载电压只是由耦合磁通 主磁通 建立的；当无漏磁时， 那么有： (3-1-3)在普通变压器实际中常忽略漏磁通，不讨论它的作用。而在弧

4、焊变压器中，往往要人为地增大漏磁通来加以利用。 变压器空载时有漏磁通 ，在一次绕组中也就产生了漏抗电动势 或感抗压降根据克氏第二定律，可以写出变压器一次电路的复数电压方程式为： 式中， 、 分别为一次绕组的漏抗和电阻。 。2. 负载负载如图3-2所示， 在一次绕组上施加电压 ，二次绕组与负载 接通。 图3-2 变压器负载运转时的原理图a原理图 b等效电路图根据变压器根底知识 ,经计算可以得出：(3-1-12) 分别为变压器二次绕组的漏抗和电抗器的感抗； 分别为变压器二次绕组的电阻和电抗器的电阻。 图3-3 接有电抗器的弧焊变压器令 变压器总漏抗，而 和 、值较小可以忽略，且 那么有： (3-1

5、-13)令 ，于是： (3-1-14) 根据以上所述可以得出以下结论：1) 式(3-1-12)、(3-1-13)或(3-1-14)是弧焊变压器的电压平衡方程式，也是弧焊变压器的外特性方程式；2) 式(3-1-12)阐明不仅二次的漏抗，而且一次的漏抗或也对二次的输出电压有影响。二者增大都使变压器的外特性下降得更加陡。 3) 在二次电路串联电抗器便有感抗，也可获得下降外特性； 4) 弧焊变压器的外特性方程式也可以写成以下方式：。 (3-1-15)由式(3-1-15)容易看出，改动或可调理焊接电流3.1.1.2 等效电路等效电路 变压器一、二次电路是靠主磁通联络起来的。根据式(3-1-12)可画出图

6、3-4a所示等效电路图，即用一个等效电路替代了两个相互间有磁联络的电路。经过它能更笼统、更详细地了解弧焊变压器的任务原理。 图3-4 弧焊变压器的等效电路a普通等效电路b简化等效电路3.1.1.3 弧焊变压器的矢量图弧焊变压器的矢量图在上述分析的根底上，我们可以把弧焊变压器的各量，按其大小和相位关系画出矢量图，如图3-5所示 图3-5 弧焊变压器空载时的矢量图图3-6 弧焊变压器负载时矢量图为了便于分析弧焊变压器的外特性，还可根据式(3-1-14)或图3-4b所示简化等效电路，画出弧焊变压器的简化矢量图于图3 -7。 图中 ，以一次电流 为参考矢量，电弧电压 与 同相，而 那么比 导前90。

7、与的矢量和为。于是、和三个矢量构成了以不变而负载电阻减小时，使和值增大，图中直角三角形的顶点为 为斜边的直角三角形。经过该直角三角形可以分析弧焊变压器的外特性外形。当要沿着以 直径的半圆往下移。如虚线所示，对应的 要减小。因此 每改动一次 ，可从图上求得相应的 ，作出如图3-8所示的外特性曲线。假设改动 为另一值，按上述方法可求得另一条外特性曲线。 图3-7 弧焊变压器的简化矢量图图3-8 弧焊变压器的外特性实践上式(3-1-14)还可写成以下方式： (3-1-17)不难看出，式(3-1-17)是个以 和 为其长、短轴的椭圆。外特性曲线是该椭圆在第一象限的部分。 式(3-1-17)为表达弧焊变

8、压器特性的椭圆方程。 3.1.2 弧焊变压器的分类弧焊变压器的分类l串串联电抗器式由正常漏磁漏磁很少，可忽略的抗器式由正常漏磁漏磁很少，可忽略的变压器串器串联电抗器构成，按构造抗器构成，按构造不同又分不同又分为：l 1分体式分体式变压器和器和电抗器式独立的个体。抗器式独立的个体。BN系列弧系列弧焊变压器及器及BP-3500型多型多站弧站弧焊变压器属于此器属于此类。 l (2) 同体式同体式变压器与器与电抗器抗器铁心心组成一体，二者之成一体，二者之间非但有非但有电的串的串联，还有磁的有磁的联络。BX2系列弧系列弧焊变压器属于此器属于此类。l加加强漏磁式在漏磁式在这类变压器中人器中人为地增大了本身

9、的漏抗，而无需再串地增大了本身的漏抗，而无需再串联电抗器。按加抗器。按加强和和调理漏抗的方法不同又可分理漏抗的方法不同又可分为：l (1) 动铁心式在一、二次心式在一、二次绕组间设置可置可动的磁分路，以加的磁分路，以加强和和调理漏磁。理漏磁。BXl系列系列弧弧焊变压器即属此器即属此类。l (2) 动线圈式圈式经过增大一、二次增大一、二次绕组之之间间隔来加隔来加强漏磁，改漏磁，改动绕组之之间间隔以隔以资调理。理。BX3系列弧系列弧焊变压器属于此器属于此类。l (3) 抽抽头式也是将一、二次式也是将一、二次绕组分开来添加漏磁，分开来添加漏磁，经过绕组抽抽头改改动绕组匝数来匝数来调理漏抗。理漏抗。B

10、X6-120型弧型弧焊变压器属于此器属于此类。根据获得下降外特性的方法不同可分为：3.2 串联电抗器式弧焊变压器串联电抗器式弧焊变压器 这类弧焊电源由变压器和电抗器所组成。前者为正常漏磁的普通降压变压器，将电网电压降至所要求的空载电压。变压器本身的外特性是接近于平的。为了得到下降外特性及调理电流需串联电抗器。下面将在引见电抗器的根底上，再分别引见分体式和同体式弧焊变压器。3.2.1 电抗器电抗器实践上它就是带铁心的线圈。当这线圈流过交流电流时有磁势NK (NK为电抗器线圈匝数)在铁心中产生磁通 。通常 是按正弦规律交变的，在产生， 线圈上有自感电动势。 在交流电路中起电抗压降作用，故，即 。由

11、此可见，改动和NK可以改动XK ,按调理XK的方法不同，电抗器可分为以下几种：1调理空气隙式它们的构造如图调理空气隙式它们的构造如图3-9所示，有双间隙与单间隙之分。所示，有双间隙与单间隙之分。2调理线圈式其构造如图调理线圈式其构造如图3-10所示。它的优点是没有活动铁心，无振动所示。它的优点是没有活动铁心，无振动问题，构造简单。问题，构造简单。3饱和电抗器其构造如图饱和电抗器其构造如图3-11所示。铁心中无空气隙和活动铁心，因此防所示。铁心中无空气隙和活动铁心，因此防止了上述电抗器的缺陷。止了上述电抗器的缺陷。 图3-9 调理空气隙式电抗器a单气隙式b、c双气隙式1定铁心2线圈3动铁心图3-

12、12 调理线圈圈数的电抗器图3-13 饱和电抗器3.2.2 分体式弧焊变压器分体式弧焊变压器3.2.2.1 单站分体式弧焊变压器单站分体式弧焊变压器这种弧焊电源供单个焊工运用故称为单站式。 构造特点 如图3-14所示，由变压器T和电抗器DK组成。变压器一次绕组1和二次绕组2共同绕在二侧心柱上。一次、二次绕组之间磁的耦合严密，漏磁很少。DK为电抗器，装有连着传动机构的手柄3，摇动它可调理空气隙的大小。图3-14 BN型弧焊变压器构造表示图2.任务原理任务原理3. 主要讨论空载电压的建立，如何获得下降外特性以及怎样限制短主要讨论空载电压的建立，如何获得下降外特性以及怎样限制短路电流的问题。路电流的

13、问题。(1) 空载这时电抗器线圈内没有电流，铁心内无磁通，线圈两端没有电空载这时电抗器线圈内没有电流，铁心内无磁通，线圈两端没有电压。空载电压全靠变压器建立。由于变压器内部漏磁可略去，压。空载电压全靠变压器建立。由于变压器内部漏磁可略去， 即 按式(3-1-3)有： (2) 负载因因变压器内部漏磁很少，漏抗器内部漏磁很少，漏抗、可以略去不计；一次和和也可略去不计，那么分体式弧焊变压器负载时的等效二次绕组的电阻电路可用图3-2-7表示。所以，在有负载电流时，其二次电压几乎不随电流大小而变，与空载电压近于相等，即这种弧焊变压器的外特性方程式是： 或 (3) 短路这时短路这时 ， (为稳定短路电流)

14、，从外特性方程可得： 即靠限制短路电流。图3-15 分体式弧焊变压器等效电路图图3-16 BN-500型弧焊变压器外特性3. 规范调理规范调理 这种弧焊变压器的优点是，变压器和电抗器可分别运用，易于搬动。但缺陷也是明显的：小电流时电弧稳定性差，构造不紧凑，耗费资料较多，所以目前已不消费。3.2.2.2 多站分体式弧焊变压器多站分体式弧焊变压器1.构造特点构造特点2. 在造船、锅炉等工厂的焊接车间，焊接消费义务繁重，往往可以在造船、锅炉等工厂的焊接车间，焊接消费义务繁重，往往可以采用多站式弧焊变压器集中供电。这种弧焊变压器本身必需是平的采用多站式弧焊变压器集中供电。这种弧焊变压器本身必需是平的外

15、特性。采用多站式供电有以下优点：节省设备投资；经常处于满外特性。采用多站式供电有以下优点：节省设备投资；经常处于满载任务形状，提高了设备利用率；便于管理、维护；减少供电容量；载任务形状，提高了设备利用率；便于管理、维护；减少供电容量；减少占用车间消费面积。但也有以下缺陷：焊接电路是低压供电，减少占用车间消费面积。但也有以下缺陷：焊接电路是低压供电，线路能量损耗大；焊站不可随意挪动，灵敏性差；任务可靠性差。线路能量损耗大；焊站不可随意挪动，灵敏性差；任务可靠性差。因此应视详细情况权衡利弊而选用。因此应视详细情况权衡利弊而选用。2. 产品引品引见 国国产有有BP-3500型型(旧型号旧型号为BM-

16、3500)。由一台具有正常漏磁的。由一台具有正常漏磁的三相降三相降压变压器和器和12个个调理空气隙式理空气隙式电抗器抗器组成，可供成，可供12个个焊站运站运用。由于存在上述缺陷和条件所限，用。由于存在上述缺陷和条件所限，这种弧种弧焊变压器运用不多。器运用不多。 图3-17 多站弧焊变压器供电方式3.2.3 同体式弧焊变压器同体式弧焊变压器1. 构造特点这种弧焊电源的构造如图构造特点这种弧焊电源的构造如图3-18所示。所示。 图3-18 同体式弧焊变压器构造表示图2. 任务原理任务原理 它的任务原理与规范调理同于分体式，与分体式相比，不同它的任务原理与规范调理同于分体式，与分体式相比，不同之处在

17、于构造紧凑、省料，但要笨重些。由于用于小电流时有电弧不够稳之处在于构造紧凑、省料，但要笨重些。由于用于小电流时有电弧不够稳定的缺陷，故宜做成大、中容量的电源，供焊条电弧焊、埋弧焊之用。它定的缺陷，故宜做成大、中容量的电源，供焊条电弧焊、埋弧焊之用。它运用很广，我国以及美国、俄罗斯都有这类产品。运用很广，我国以及美国、俄罗斯都有这类产品。 3.3 动铁心式弧焊变压器动铁心式弧焊变压器1. 构造特点它是一种加构造特点它是一种加强漏磁式弧漏磁式弧焊变压器，靠加器，靠加强本身漏磁本身漏磁获得下降外特性，其构造如得下降外特性，其构造如图3-22所示。所示。铁心心可以挪可以挪动，进出于出于铁心心I的窗口的

18、窗口(在在图中是垂直于中是垂直于纸面面挪挪动)以以调理漏磁，故称理漏磁，故称为动铁心式。心式。 图3-22 动铁心式弧焊变压器构造2. 任务原理任务原理 (1) 空载空载 变压器空载电压是由穿过W2感应建立的，所以 当动铁心移出变压器铁心窗口时， 磁路的磁阻增大，使 减小、 增大，于是 增大；反之，那么 减小。由于动铁心位置不同，有几伏的差别。 (2) 负载负载 其等效电路如图其等效电路如图3-3-3b所示。所示。 其外特性方程式是：或 即靠变压器本身具有的总漏抗获得下降外特性。(3) 短路短路这时， ，从外特性方程式可得： 即靠限制短路电流。 3. 规范调理规范调理 根据：根据：可知，经过改

19、动可知，经过改动 可调理可调理 。a b图3-24 负载时磁通分布及其 等效电路图 a负载时磁通分布 b等效电路4. 产品引见产品引见 动铁心式弧焊变压器也存在动铁心振动的问题。但作用在两个气隙处电磁力动铁心式弧焊变压器也存在动铁心振动的问题。但作用在两个气隙处电磁力的垂直分量可以抵消，如图的垂直分量可以抵消，如图3-26所示。因此，振动很细微几乎无噪声，不致影响所示。因此，振动很细微几乎无噪声，不致影响焊接电流的稳定。这类变压器由于内部漏抗足够大，不用用电抗器，从而节省了焊接电流的稳定。这类变压器由于内部漏抗足够大，不用用电抗器，从而节省了原资料的耗费。同时，构造简单，易造好用，颇受欢迎。但

20、由于有两个空气隙，原资料的耗费。同时，构造简单，易造好用，颇受欢迎。但由于有两个空气隙，使附加损耗较大，故宜于做成中、小容量的产品。使附加损耗较大，故宜于做成中、小容量的产品。 国产动铁心式弧焊变压器目前有国产动铁心式弧焊变压器目前有BX1系列，包括系列，包括BXl-、BXl-300、BXl-500型，型，它们的动铁心是梯形的。它们的动铁心是梯形的。图3-26 梯形动铁心及其静铁心的配合3.4 动线圈式弧焊变压器动线圈式弧焊变压器1. 构造特点动线圈式弧焊变压器构造如图构造特点动线圈式弧焊变压器构造如图3-31 所示。所示。 图3-31动线圈式弧焊变压器构造表示图2. 任务原理它与动铁心式同属

21、加强漏磁式，共同特点是变压器一、二次任务原理它与动铁心式同属加强漏磁式，共同特点是变压器一、二次绕组间磁耦合不严密。不同之处在于，动线圈式在绕组间无动铁心作磁分绕组间磁耦合不严密。不同之处在于，动线圈式在绕组间无动铁心作磁分路，而代之以绕组之间间隔较大而且可调。因此动线圈式弧焊变压器中，路，而代之以绕组之间间隔较大而且可调。因此动线圈式弧焊变压器中，只需经空气闭合的漏磁而没有经动铁闭合的附加漏磁。其他任务原理那么只需经空气闭合的漏磁而没有经动铁闭合的附加漏磁。其他任务原理那么与动铁心式一样。与动铁心式一样。 3. 规范调理规范调理 根据：根据：以及空气漏抗的计算公式(推导从略：式中，K及A是与

22、变压器构造数据有关的常数。由式子可知，调理规范的方法有：(1) 改动以进展均匀调理 (2).改动W2 的匝数以进展有级调理 4 . 产品引见产品引见动线圈式弧焊变压器突出的优点是没有活动铁心，因此防止了由于铁心动线圈式弧焊变压器突出的优点是没有活动铁心，因此防止了由于铁心振动所引起的小电流的电弧不稳等一系列不利后果。虽然一、二次绕组振动所引起的小电流的电弧不稳等一系列不利后果。虽然一、二次绕组之间也作用有电磁力，但却要小得多，几乎不引起危害。且当调至小电之间也作用有电磁力，但却要小得多，几乎不引起危害。且当调至小电流时，流时， 最大，电磁力更小，故电弧稳定。它的缺陷是：电流调理下限最大，电磁力

23、更小，故电弧稳定。它的缺陷是：电流调理下限遭到铁心高度的限制，因此只适用于中等容量。由于要辅以改动绕组匝遭到铁心高度的限制，因此只适用于中等容量。由于要辅以改动绕组匝数来调理规范，因此运用时不如梯形动铁心式方便；另外，就是耗费电数来调理规范，因此运用时不如梯形动铁心式方便；另外，就是耗费电工资料较多，经济性较差工资料较多，经济性较差 。国产这类产品属。国产这类产品属BX3系列，有系列，有BX3-120、BX3-300、BX3-500型，主要用于焊条电弧焊。还有型，主要用于焊条电弧焊。还有BX3-1-300、BX3-1-500型，它们空载电压比前者略高，主要用于氩弧焊。它们的电路图型，它们空载电

24、压比前者略高，主要用于氩弧焊。它们的电路图大同小异。大同小异。3.5 抽头式弧焊变压器抽头式弧焊变压器 3.5.1 两心柱抽头式弧焊变压器两心柱抽头式弧焊变压器1. 构造特点它的构造如图构造特点它的构造如图3-37 所示。所示。 图3-37 两心柱抽头式弧焊变压器图3-38 空载时磁通分布2. 任务原理任务原理(1) 空载如图空载如图3-38 所示，一次绕组在铁心所示，一次绕组在铁心I中产生磁通中产生磁通 ，其主要，其主要部分部分 经铁心闭合与经铁心闭合与W2匝链，另一部分匝链，另一部分 经空气闭合只与经空气闭合只与W1I本身匝链为漏磁。于是有：本身匝链为漏磁。于是有： 式中， 或 为耦合系数

25、 (2) 负载如图负载如图3-38 所示，这时有一次漏磁通所示，这时有一次漏磁通 、二次漏磁通、二次漏磁通 ，对应产生漏抗对应产生漏抗 、 ，靠这些漏抗获得下降特性。即，靠这些漏抗获得下降特性。即此式为其外特性方程式。 3. 规范调理规范调理 4. 特点及产品引见特点及产品引见 这种弧焊变压器的构造简单，易于制造，无活动部分，防止了电磁力引起振动带这种弧焊变压器的构造简单，易于制造，无活动部分，防止了电磁力引起振动带来的弊端。因此电弧稳定，无噪声，运用可靠，本钱低廉。但其调理性能欠佳。来的弊端。因此电弧稳定，无噪声，运用可靠，本钱低廉。但其调理性能欠佳。国产产品有国产产品有BX6-120-1型

26、。其额定电流为型。其额定电流为120A，电流调理范围是，电流调理范围是45160A，额定，额定负载继续率为负载继续率为20，质量只需，质量只需25kg。 根据： 因此可改动 以调理电流，即一次绕组上设许多抽头，用转换开关改动W1II和W1I 3.5.2 三心柱抽头式弧焊变压器三心柱抽头式弧焊变压器1. 构造特点为理处理上述两心柱抽头式弧焊变压器电流调理性能不好的问构造特点为理处理上述两心柱抽头式弧焊变压器电流调理性能不好的问题，后来又设计了三心柱抽头式弧焊变压器，其构造如图题，后来又设计了三心柱抽头式弧焊变压器，其构造如图3-39所示。所示。 图3-39 三心柱抽头式弧焊变压器构造2. 任务原

27、理任务原理(1) 空载假设开关空载假设开关K1接通接通1点而将点而将W1I与与W1II顺向串联起来，这顺向串联起来，这时变压器的磁通分布如图时变压器的磁通分布如图3-5-5 所示。空载电压为：所示。空载电压为： 当开关K1接通点6而W1I与W1II反向串联时， 的方向与图示相反，而与 同向，那么有：因此，上述电磁关系可表示为： 图3-40 三心柱抽头式弧焊变压器空载磁通分布图3-41 三心抽头式弧焊变压器负载磁通分布(2) 负载当负载当W1I与与W1II顺联、负载时，变压器的磁通分布如图顺联、负载时，变压器的磁通分布如图3-41所示。所示。 电磁关系可表示为： 总之，当W1I与W1II顺联时，

28、 有加强漏磁的作用， 有减小 的作用，从而使外特性变陡，降低了电流的调理下限。经过开关K2改动W1II的匝数，那么可调理电流，这相当于动铁心式弧焊变压器中挪动动铁心所起的作用。假设令接K1通点6，令W1I与W1II反向串联，那么W1II中电流、 和 的方向与顺联时相反。显然，其结果是减弱漏磁和增大 ，而使外特性变缓、电流增大。因此只需经过K1和K2分别进展粗调和细调，就可充分拓宽电流的调理范围。思索题思索题l1. 弧焊变压器如何保证电弧延续？弧焊变压器有何特点？弧焊变压器如何保证电弧延续？l2. 弧焊变压器的空载电压、外特性及调理特性是如何获得？l3. 弧焊变压器主要分为哪几类？它们都有哪些特点？l4.动铁心式弧焊变压器如何添加漏磁？欲减小电流调理的下限应采取什么措施？l5. 动绕组式弧焊变压器如何使漏磁添加？欲扩展电流调理范围应采取什么措施？l6. 抽头式弧焊变压器有哪些特点？用一台弧焊变压器同时供多名焊工施焊，要选用哪种方式？