弧焊电源的构造及外特性的测定实验
弧焊电源构造及外特性实验
1）设备： ①焊机BX－500 ②焊机BX3－300 ③焊机BX1－330 ④电阻箱 ⑤短路开关 2）仪表 ①交流（钳形）电流表（0－1000A） ②交流电压表（0－100V） ③辅助工具一套及导线若干。
实验一 弧焊电源的构造及外特性的测定实验
1. 实验目的 2. 实验所需设备及仪表 3. 实验步骤 4. 实验报告要求 5. 思考题
（一）、交流电焊机
1. 实验目的 1）认识交流焊接变压器（三种型号）的一般构造及特点。 2）测定BX－500电焊机的外特性曲线及调节特性。 3）研究BX－500焊机次级回路各部分压降的变化规律。 4）掌握交流焊机的使用及外特
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1
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图1. 空载试验电压表接线
3. 实验步骤
1）各种型号焊机的认识 ①. 观察和熟悉焊机外形，记录名牌数据； ②. 打开机壳，观察焊机内部结构； ③. 了解各台焊机各部分的作用，分析各类焊机的 结构特点。
2）BX－500电焊机外特性的测定：
图2 实验线路
2）BX－500电焊机外特性的测定：
①. 按图1和图2接线 ②. 焊机空载试验
②. 焊机空载试验
将短路开关打开，电阻箱所有闸刀打开，使焊机空载，然后接通电源，测量气隙，从大、中、小位置的空载电压，并记录。
③. 将电焊机调在中规范位置上，然后从空载开始逐个合上电阻箱闸刀开关，记录每次电流及电压值，最后拉开电阻箱闸刀，闭合短路开关，测量并记录电流、电压值。
用同样的方法，将焊机调整在大规范及小规范，分别测试并记录。
4、实验报告要求
1）电焊机的名牌数据； 2）画出电焊机的简单原理图及实验线路； 3）根据中规范位置记录，画出焊机外特性曲线； 4）根据大、小规范位置记录画出焊机调节特性；
弧焊电源外特性课程设计
弧焊电源外特性课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握弧焊电源外特性的基本概念和分类。
2. 学生能够描述弧焊电源外特性对焊接过程的影响，包括焊接稳定性、焊缝成形和熔深控制。
3. 学生能够解释不同弧焊电源外特性在实际应用中的选择原则和适用场景。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并判断给定焊接条件下，选择合适弧焊电源外特性的能力。
2. 学生能够通过实验操作，观察并记录弧焊电源外特性变化对焊接过程的影响。
3. 学生能够运用专业软件或工具，模拟并预测不同外特性下的焊接效果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对弧焊技术及其应用的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 增强学生团队合作意识，培养在焊接实践中相互协作、共同解决问题的能力。
3. 强化学生安全意识，培养在弧焊操作过程中严格遵守操作规程的良好习惯。
课程性质：本课程为专业技术课程，旨在帮助学生深入了解弧焊电源外特性，提高焊接操作技能。
学生特点：学生具备一定的弧焊基础知识，具有较强的动手能力和探究精神。
教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生实际应用能力和综合分析能力。
通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在掌握知识的同时，提高技能和情感态度价值观。
后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 弧焊电源外特性基本概念：包括弧焊电源的定义、外特性的含义及其对焊接质量的影响。
- 教材章节：第一章 弧焊电源概述- 内容：弧焊电源的分类、外特性的定义及分类。
2. 弧焊电源外特性对焊接过程的影响：分析不同外特性对焊接稳定性、焊缝成形和熔深控制的影响。
- 教材章节：第二章 弧焊电源的外特性- 内容：弧焊电源外特性曲线、外特性参数对焊接过程的影响。
3. 弧焊电源外特性的选择与应用：根据不同焊接材料和工艺要求，选择合适的弧焊电源外特性。
- 教材章节：第三章 弧焊电源的选择与使用- 内容：弧焊电源外特性选择原则、适用场景及案例分析。
实验1_弧焊电源外特性实验
实验一弧焊电源外特性实验一、实验目的1.理解弧焊电源外特性的含义。
2.掌握弧焊电源外特性的测试方法。
3.测定ZX7-400电焊机的外特性。
二、实验设备ZX7-400电焊机、PTE-750E智能电源测试台、感应调压器三、实验内容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U y与输出的电流稳定值I y之间的关系U y=f(I y),称为电源的外特性。
对于直流电源，U y和I y为平均值，对于交流电源则为有效值。
外特性可用曲线来表示，这种曲线叫外特性曲线。
外特性曲线与纵坐标的交点即为弧焊电源的空载电压，外特性曲线与横坐标的交点即为弧焊电源的短路电流。
不同的焊接方法对电源外特性有不同的要求。
根据外特性曲线的形状，焊接电源的外特性可分为平特性和下降特性两大类。
1、平特性特点是输出电压基本上不随输出电流的变化而变化(略有变化)，又称恒压特性，适用于作为熔化极气体保护焊和电渣焊的电源。
2、下降特性特点是输出电压随输出电流而下降。
根据输出电压下降的快慢程度，又可分成缓降、陡降、垂降三种，其中垂降外特性又称恒流特性，因为当弧长发生变化时，输出电流基本保持不变。
下降特性适用于作为焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊的电源。
四、实验步骤1.观察和熟悉焊机外形，记录铭牌数据。
2.熟悉实验电路的连接和各个设备的功能及使用。
3.利用PTE-750E智能电源测试台测量ZX7-400电焊机电源的外特性。
4.关闭测试台和电源。
五、实验报告内容六、思考题1.交流焊机有哪几种典型类型，它们的结构有何区别及联系？2.ZX7-400电焊机是如何获得下降外特性的。
实验1_弧焊电源外特性实验
实验1_弧焊电源外特性实验实验一弧焊电源外特性实验一、实验目的1.理解弧焊电源外特性的含义。
2.掌握弧焊电源外特性的测试方法。
3.测定ZX7-400电焊机的外特性。
二、实验设备ZX7-400电焊机、PTE-750E智能电源测试台、感应调压器三、实验内容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U y与输出的电流稳定值I y之间的关系U y=f(I y),称为电源的外特性。
对于直流电源，U y和I y为平均值，对于交流电源则为有效值。
外特性可用曲线来表示，这种曲线叫外特性曲线。
外特性曲线与纵坐标的交点即为弧焊电源的空载电压，外特性曲线与横坐标的交点即为弧焊电源的短路电流。
不同的焊接方法对电源外特性有不同的要求。
根据外特性曲线的形状，焊接电源的外特性可分为平特性和下降特性两大类。
1、平特性特点是输出电压基本上不随输出电流的变化而变化(略有变化)，又称恒压特性，适用于作为熔化极气体保护焊和电渣焊的电源。
2、下降特性特点是输出电压随输出电流而下降。
根据输出电压下降的快慢程度，又可分成缓降、陡降、垂降三种，其中垂降外特性又称恒流特性，因为当弧长发生变化时，输出电流基本保持不变。
下降特性适用于作为焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊的电源。
四、实验步骤1.观察和熟悉焊机外形，记录铭牌数据。
2.熟悉实验电路的连接和各个设备的功能及使用。
3.利用PTE-750E智能电源测试台测量ZX7-400电焊机电源的外特性。
4.关闭测试台和电源。
五、实验报告内容六、思考题1.交流焊机有哪几种典型类型，它们的结构有何区别及联系？2.ZX7-400电焊机是如何获得下降外特性的。
焊接电工7-6
（2）按图7-18所示接线。首先将负载电阻调到最大值（如2Ω），
此时负载电阻可用几个RF-300的可调镇静电阻箱串联起来。在测量 到低压大电流时，再将电阻箱并联起来，以扩大测试范围。
（3）空载状态启动弧焊电源，待稳定后，由电压表读取空载电压， 此时电流表的读数应为零值。
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
五、实验注意事项
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
测同一条外特性时，应注意所有的工作点上弧焊电源的调节状态 必须维持固定不变。
六、实验报告要求
（1）整理实训数据，在坐标纸上绘出数条所测得的外特性曲线。 （2）分析所测焊机的外特性曲线，验证其是否符合国家技术标准
的要求。即在正常焊接范围内，下降特性的弧焊电源在焊接电流 增大时，电压降低大于7V/100A；平特性的焊接电源在焊接电流增 大时，电压降低小于7V/100A或电压增高小于10V/100A。
三、实验设备和器材
ZXG-300型硅整流焊机
l台
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
直可调镇静电阻箱
数个
转换闸刀开关
1个
直流电压表（0～100V）
1块
四、实验内容及步骤
（1）弧焊电源种类不同，其外特性测试的方法也有所不同。本节
主要测试具有下降外特性的直流弧焊电源的外特性曲线。对于交流 弧焊电源，仅改用交流测试仪表即可。图7-18 直流弧焊电源的外特 性测试
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§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
图7-18 直流弧焊电源的外特性测试
（4）将转换闸刀开关S由空载转为负载。 （5）改变负载电阻值，使电焊机输出由空载至短路变化，其中读数
应不少于8点，每隔20A～30A电流值读一次电压及电流值，相应得 到O0、O1、O2、…On各工作点的参数值。注意在所有的工作点上弧 焊电源的调节状态必须维持固定不变。 （6）把S转换至短路位置（如可能），读出短路电流稳定值，此时 必须注意设备安全运行的能力。当设备处于过载试验时，应控制试 验周期不超过10s（如其中短路2s、空载8s），所以要迅速读出短路 电流。以测试外特性为目的的短路试验，视具体情况过载试验也可 不进行。 （7）改变弧焊电源的调节状态，重复上述过程，即可测得不同电源 调节状态的各个外特性曲线。
弧焊电源外特性的测定
实验二弧焊电源外特性的测定一、实验目的1、熟悉BXl—300型或BX3—300型弧焊变压器的构造和调节电流的方法；2、测定弧焊变压器的外特性和调节特性，并学会测定一般弧焊电源电特性的方法。
二、实验装置及实验材料1、弧焊变压器(BX3—500型) 1台2、变阻器(PZ—300型) 4台3、钳形电流表（0～600A）1只4、交流电压表(100V) 2只三、实验原理电弧焊时，弧焊电源与电弧组成一个供电与用电系统。
在电源内部参数不变的情况下，改变负载，弧焊电源输出的电压和电流之间的关系称为弧焊电源的外特性。
为满足焊接的要求，弧焊电源的外特性曲线的形状大体有三种类型，如图2－1。
分别是下降外特性a）、平外特性b）和双阶梯型外特性c）。
U UI I Ia）b）c）图2－1 弧焊电源的外特性曲线的形状手弧焊保持恒定的弧长是困难的，只有当弧长变化时焊接电流变化很小，才能保证电弧稳定燃烧和焊接规范稳定。
要满足这个要求，手弧焊电源应当具有陡降的外特性如图3－1a)。
对于本实验所用的弧焊变压器，下降外特性的获得是通过增大弧焊变压器自身的漏抗来实现的。
焊接时，由于工件的厚度及所选用的焊条直径不同，要选用不同的焊接电流。
要求弧焊电源应具有多条外特性曲线族，以便和电弧静特性曲线相交得到一系列稳定工作点，这种可调节的性能就是弧焊电源的调节特性。
四、试验方法及实验步骤1、观察BX3—500型弧焊变压器的构造，了解和掌握初、次级绕组分布的特点和绕组的接线，电流调节机构和电流大挡、小挡粗调的连接方法。
2、测定弧焊变压器的外特性（1）图3—2接好线。
用两台PZ—300型变阻器并联，然后串联在焊接回路里作为电弧负载。
用脚踏开关作为短路开关。
图2－2 外特性实验电路图（2）把变阻器的闸刀开关全都拉开，记录空载电压值；（3）逐次合上变阻器的各个闸刀开关，逐步减小变阻器的电阻值，以增大电流，再踩下脚踏开关造成短路。
每调一次电阻后，把电压表和电流表的读数记录于表2—1中；（4）旋转手柄，改变变压器的初、次级绕组的位置，重复步骤(1)、(2)和（3）的过程，把每次电压表和电流表的读数记录于表2—1中。
弧焊电源的外特
输出特性对焊接质量的影响
输出电流调节范围
电流调节范围的大小直接 影响到焊接过程的灵活性 和适应性，范围越大，焊 接质量越稳定。
输出电流的稳定性
稳定的输出电流是保证焊 接质量的重要因素，电流 波动过大将导致焊缝成形 不良。
输出电压调节范围
电压调节范围的大小影响 到焊接过程的稳定性和焊 缝的成形，范围越大，焊 接质量越稳定。
桥梁建筑
用于桥梁钢结构的焊接。
02
弧焊电源的外特性
输入特性
输入电压范围
输入功率因数
弧焊电源在正常工作时，需要一个合 理的输入电压范围。电压过高或过低 都可能影响电源的性能和稳定性。
弧焊电源的输入功率因数反映了其对 电网的负载特性。高功率因数可以减 少电网的谐波污染，提高能源利用率。
输入电流
输入电流的大小直接影响到电源的功 率消耗和发热情况。合适的输入电流 能够保证电源的稳定运行，并减少不 必要的能源浪费。
加维护成本。
04
弧焊电源外特性的测试 与调整
测试方法
空载测试
在弧焊电源未接负载的情况下，测量 其输出电压和电流，以了解电源的基 本性能。
短路测试
将弧焊电源输出短路，测量其短路电 流和短路时的电压，以评估电源的短 路保护性能。
过载测试
通过逐渐增加负载，观察弧焊电源的 输出电压和电流的变化情况，以检验 电源的过载承受能力。
效率测试
测量弧焊电源的输入功率和输出功率， 计算其效率，以评估电源的节能性能。
调整方法
电压调整
电流调整
通过调整弧焊电源的电压调节旋钮，改变 输出电压以满足焊接需求。
通过调整弧焊电源的电流调节旋钮，改变 输出电流以满足焊接需求。
波形调整
电源外特性
（3）缓降特性
• 电压、电流负反馈始终同时采用，根据式(4)，当 Ugu≠0时，Ugi≠0，即得：
∂U f / ∂I f = K 2 nf / K1m （7） • • 由上式可是知，得到的外特性是斜降的，如图13 中曲线3所示 • 电压大于一定值时只取电流负反馈，当电压小 于此值时，同时采用电流负反馈和电压负反馈，分 别根据以上两式，可得如图13中曲线4所示的恒流 加外拖特性。此外，还可获得其他形状的外特性。
(1)恒压特性的获得 • 只取决电压负反馈时，即mUf≠0，nIf=0，根 据公式(4)得到: Ugu-mUf=0 即Uf= Ugu/m （5） 式中，m为分压比，为常数。 Uf取决于Ugu，Ugu一经给定后不变。则 电源输出电压Uf也不变，即只用电压负反馈 时可得到恒压外特性，如图13中曲线1所示。
2、熔化极弧焊
（1）等速送丝控制系统的熔化极弧焊 CO2/MAG、MIG焊或细丝的直流埋弧自动焊 一般工作于电弧静特性的上升段，电源外特 性为下降、平、微升都可以满足“电源— 电弧”系统稳定条件。图10所示了电弧静 特性为上升形状时，电源外特性对电流偏 差的影响。
图 10 电源外特性对电流偏差的影响
图 9 弧长变化引起的电流偏移
• 使用图9中曲线3所示的垂降外特性的电源， 焊接工艺参数是最稳定的，电弧弹性也是 最好的。但是其Iwd过小，容易造成引弧困 难，电弧推力弱，熔深浅，而且熔滴过渡 困难，故一般采用恒流带外拖的弧焊电源， 如图5所示。它即可体现恒流特性使焊接工 艺参数稳定的特点，又通过外拖增大短路 电流，提高引弧性能和电弧熔透能力。而 且可以根据焊条类型，板厚和工件位置的 不同来调节外拖拐点和外拖部分斜率，使 熔深过渡有合适的推力，从而得到稳定的 焊接过程和良好的焊缝成形。
IGBT弧焊逆变电源外特性研究
IGBT弧焊逆变电源外特性研究 皮佑国 麦 山 黄石生华南理工大学(广东广州 510641) 惠州大学(广东惠州 516015) 摘要 提出IGBT弧焊电源因IGBT开关原件存在导通时间,具有限流特性的弧焊电源外特性必须设置最小导通比d min限制而成为阶梯特性。
文中研究了确定d min的理论依据。
关键词 弧焊逆变器 外特性 最小脉宽 限制 IG BT逆变弧焊电源因具有优良的静、动态特性,高效、节能、省材而得到越来越广泛的应用。
研究和设计弧焊逆变电源的目的是将电力电子技术和自动控制技术应用于焊接,并使电源满足焊接工艺要求,能在恶劣的工业环境下可靠地工作。
而满足焊接工艺的要求就是满足焊接工艺所要求的外特性、动特性和调节特性的要求。
文献[2]对焊接逆变电源的外特性进行了研究,提出了最小脉宽限制的概念和实现方法,但没有说明弧焊逆变电源设置最小脉宽限制是IG BT弧焊逆变电源在正常工况下工作的必要条件,也没有说明确定最小脉宽的理论依据。
本文从IG BT开关元件的固有开关特性入手研究IG BT逆变弧焊电源正常工作时的脉宽范围,从而提出最小脉宽限制即IG BT弧焊电源系统能在恒频t调宽策略下正常工作的必要条件,同时提出确定最小脉宽的理论依据。
1 IGBT开关器件的导通特性图1示出栅极加上触发脉冲以后,阳极输出电流和输出电压的变化过程。
图1 开通时IGBT的电流电压波形在开启过程中,加上U g后,M O S管迅速导通,I a 上升,此后,由于注入的少子在晶体管中渡越需要时间,基区的建立与稳态相对应的少子总量也需要时间,I C=U D2-0.7VR5 制成的遥控接收机体积为115mm×60mm×25 mm,很容易安装在焊机内部。
2.2 电流传感器的制作试验时用磁导率 =2000、内径30mm、外径60 mm、厚15mm的铁氧体磁环,用普通纱包线在上面绕21匝。
匝数随不同磁芯的 值和几何尺寸略有变化。
实验 2 弧焊变压器外特性测试实验
实验2 弧焊变压器外特性测试实验【实验目的】（1）了解BX1-300型或BX3-300型弧焊变压器的结构特点、电气性能和主要技术参数；（2）熟悉弧焊变压器的工作原理及外特性的形状特点；（3）掌握弧焊电源外特性的一般测定方法，【实验原理】1、弧焊电源外特性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U y与输出电流稳定值I y之间的关系U y= f (I y) 称为电源的外特性。
电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须满足“电源－电弧”系统的稳定条件，才能够保证电弧稳定燃烧，因此，不同的焊接工艺（对应不同的电弧静特性）需要不同外特性的焊接电源才能保证焊接工艺稳定。
弧焊变压器是一种具有下降外特性的降压变压器。
其工作原理和一般电力变压器相同。
同时，为满足弧焊工艺的要求，弧焊变压器还具有以下特点：(1) 为了引弧容易，要求具有一定的空载电压U0焊条电弧焊电源：U0= 55~70 V ；埋弧焊电源U0= 70~90 V。
(2) 常用于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊，为保证交流电弧稳定连续地燃烧，需要有较大漏抗或外加电抗器。
(3)电源外特性要可调节，即改变等效电路中的电抗可调节焊接电流。
2、增强漏磁式弧焊变压器的结构及工作原理(1) BX1-300型动铁心式弧焊变压器结构特点如图2-3-1所示。
它是一个动铁心II，插入静铁心I的窗口中间。
动铁心II提供漏磁分路，从而获得下降外特性；动铁心II可以在窗口里移进或移出来改变漏抗，达到调节电流的作用。
(2) BX3-300型动圈式弧焊变压器结构特点如图2-3-2所示。
它的铁心特点是高而窄，在两侧的芯柱上套有一次绕组W1和二次绕组W2。
一般W1在下方固定不动；W2固定在螺杆上可以通过摇动手柄而上下移动，以改变其与W1之间的距离δ12。
δ12可调范围较大，使得W1和W2之间磁的耦合不紧密而有很强的漏磁，所产生的漏抗就足以获得下降外特性。
调节δ12，电弧电流可得到均匀调节。
实验 3 晶闸管实弧焊整流器外特性测试实验
实验3 晶闸管实弧焊整流器外特性测试实验【实验目的】（1）了解晶闸管弧焊整流电源的基本构成；（2）熟悉晶闸管弧焊整流器的反馈控制原理；（3）掌握弧焊晶闸管弧焊整流器外特性和调节特性的测量方法。
【实验原理】晶闸管式弧焊整流器是目前实际工程中应用最多的电子控制弧焊电源之一。
既有下降外特性的晶闸管式弧焊整流器，也有平缓外特性的晶闸管式弧焊整流器。
可以用于焊条电弧焊、钨极氩弧焊，CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊、埋弧焊等各种弧焊方法。
晶闸管弧焊整流器由电子功率系统和电子控制系统组成，如图2-4-1所示。
电子功率系统又称弧焊电源的主电路，由主变压器T、晶闸管整流器UR和直流输出电感L组成。
AT为晶闸管的触发脉冲电路，C为电子控制电路。
三相380V图2-4-1 晶闸管弧焊整流器原理框图[1]晶闸管式弧焊整流器的电子功率系统主要由变压器及晶闸管整流器构成。
变压器的作用是将电网的三相电降压到焊接电弧需要的电压范围，但电源频率不变。
同时，其外特性由电子控制系统通过反馈过程来实现，变压器本身不再需要额外增强漏磁，属于普通的电力变压器，设计与制造简单。
根据电弧焊的负载特点，晶闸管式三相整流电路的型式主要有三相桥式半控、三相桥式全控、六相可控半波和带平衡电抗器的双反星形可控整流电路等四种。
在实际产品中，以三相全控桥式和带平衡电抗器的双反星形两种应用最为广泛。
晶闸管需要有可靠的冷却系统来保证其不会因为发热而烧损。
冷却主要有强制水冷和风冷两种方式。
在弧焊电源中，一般采用强制风冷方式对晶闸管进行冷却，散热器和风扇等冷却系统占了整个焊机内部的近一半的空间。
变压器、输出电抗器和平衡电抗器则占据了另一半的空间。
控制系统尽管很复杂但只占很少一部分空间，一般都封闭在一个金属盒子内以提高抗干扰能力。
由于采用反馈控制，可以实现各种外特性，特别是能够实现用于手工电弧焊的恒流带外拖的理想外特性。
弧焊电源的调节特性是其三大基本特性之一，它决定了焊机的电流和电压的实际调节范围，是一项重要的技术指标。
电源外特性
图8
二、不同焊接方法对于外特性的要求
• 电源的外特性形状除了影响“电源—电弧” 系统的稳定性之外，还关联着焊接工艺参 数的稳定，同时还关系到电源的引弧性能、 熔滴过渡过程和使用安全性等。所以，一 定形状的电弧静特性需选择适当形状的电 源外特性与之配合，才能既满足系统的稳 定条件又能保证焊接工艺参数稳定。
占空比的大小又是由误差控制电压UK确 定的，所以只要以不同方式确定UK的大小， 就可获得不同形状的外特性。 • 逆变弧焊电源是利用电子控制系统和电流 电压反馈闭环控制来获得不同外特性曲线 形状的。根据逆变弧焊电源的控制系统组 成框图，可以利用方框图和方程式来描绘 逆变电源闭环控制系统,如图12 •
图 11 双阶梯形特性
• 在脉冲阶段电源具有恒流特性，因此熔滴 过渡均匀；在维弧阶段电源具有恒压特性， “电源—电弧”系统自身调节作用强，能 防止短路。 • 根据不同的焊接工艺要求，脉冲电弧和维 弧电弧的工作点也可以分别处在恒压和恒 流特性段，或者任意组合，这就是所谓的 可控外特性。
三、电源外特性的获得
（3）缓降特性
• 电压、电流负反馈始终同时采用，根据式(4)，当 Ugu≠0时，Ugi≠0，即得：
∂U f / ∂I f = K 2 nf / K1m （7） • • 由上式可是知，得到的外特性是斜降的，如图13 中曲线3所示 • 电压大于一定值时只取电流负反馈，当电压小 于此值时，同时采用电流负反馈和电压负反馈，分 别根据以上两式，可得如图13中曲线4所示的恒流 加外拖特性。此外，还可获得其他形状的外特性。
图 9 弧长变化引起的电流偏移
• 使用图9中曲线3所示的垂降外特性的电源， 焊接工艺参数是最稳定的，电弧弹性也是 最好的。但是其Iwd过小，容易造成引弧困 难，电弧推力弱，熔深浅，而且熔滴过渡 困难，故一般采用恒流带外拖的弧焊电源， 如图5所示。它即可体现恒流特性使焊接工 艺参数稳定的特点，又通过外拖增大短路 电流，提高引弧性能和电弧熔透能力。而 且可以根据焊条类型，板厚和工件位置的 不同来调节外拖拐点和外拖部分斜率，使 熔深过渡有合适的推力，从而得到稳定的 焊接过程和良好的焊缝成形。
现代弧焊电源及控制实验报告
材控2班试验一交流电弧实验目的：1.学习交流电弧燃烧特点。
2.了解影响交流交流电弧燃烧的因素：电源空载电压，频率，电路中电感参数L及电阻参数R。
3.学习互感器和分流器的工作原理及方法。
实验设备及仪表：1.分体式交流焊机（包括弧焊变压器及电抗器）一台2.电阻负载箱（铸铁电阻负载箱）3.双踪示波显示器一台4.交流电流表及互感器一套5.交流电压表一块6.交流电压调节器一台7.分流表一块内容及步骤：1.按下图连接号仪器2.利用记忆示波器观测波形，并记录波形（1）短接X L，调节R,使I f约等于100A观测电阻—电弧电路，电弧电压U f，电流I f的波形，即使捕捉波形，观测熄弧时间。
改变R值并观察有和变化。
（2）短接R，调节X L,使I f约等于100A观测电阻—电弧电路，电弧电压U f，电流I f的波形，即使捕捉波形，观测熄弧时间。
改变X L值并观察有和变化。
实验结果及处理：1.阻性负载时U f，I f的波形和熄弧时间波形熄弧时间2.感性负载时U f，I f的波形和熄弧时间波形熄弧时间：3.电弧的熄弧时间对焊接时间的影响：实验二弧焊变压器的外特性实验目的：1.学习弧焊变压器的外特性测定方法2.了解弧焊变压器外特性陡降原理3.了解弧焊变压器的外特性调节方法4.了解弧焊变压器的电流调节范围的测定方法仪器设备：1.动铁心式弧焊变压器的（BX1-300）一台2.电阻负载箱一台3.交流电压表一台4.交流电流表及互感器实验步骤：1.了解弧焊电源外特性的测定方法2.按如下电路图接好线路：1.数据：电压表量程150V 150个格，电流表300A，100个格（2）电流最大为200A时，空载电压80.5V折算2.外特性曲线：3.电焊机的调节范围：实验三晶闸管整流式弧焊整流器外特性测量实验目的：1.观察结构，了解GS-300SS工作原理2.测定焊机外特性设备及仪表：1.GS-300SS晶闸管整流式弧焊整流器一台2.大功率电源综合特性测试台一台3.直流电压表一个4.直流毫伏表及分流器一个内容及步骤：1.观察结构，了解焊机组成及功能2.了解GS-300SS晶闸管整流式弧焊整流器工作原理图3.按如下原理图接线4.测外特性曲线（1）将焊接电源接通（2）电流开关拨至小挡，确定电流参数（3）改变负载箱电阻值，测定不同的电阻值下电流电压值，测定外特性曲线（4）拨动电流推力开关分别放置小，大两档位置，分别测出外特性曲线实验结果分析1.实验数据2.外特性曲线。
弧焊电源外特性的测量实验指导书
《弧焊设备及控制技术》实验指导书实验二弧焊电源外特性的测量一、实验目的1．掌握弧焊电源外特性的测试方法2．了解弧焊电源外特性的调节原理与焊接规范调节方式。
二、实验装置和器材1．弧焊整流器及交流弧焊变压器各一台；2．电压表（直流和交流）各一只；3．电流表（直流和交流）附分流器或互感器各一套；4．镇定电阻箱一只；5．强力接触器（或焊钳、钢板）一只；实验装置接线图如下：三、说明弧焊电源的外特性是指在电源内部参数一定的条件下，改变负载时电源输出电压稳定值与输出电流稳定值之间的关系曲线。
由于焊接电弧是一个动态的非线性负载，因此对为其供电的电源外特性有特殊要求。
一般说来，弧焊电源的外特性除了满足“电弧—电源供电系统”的动态稳定性，即在外特性上的工作区段其曲线的斜率要小于电弧的静特性曲线斜率外，还应满足弧焊工艺对外特性上空载电压、工作区段的形状及稳态短路电流的要求，而且不同的弧焊工艺要求也不一样，因为这些会影响引弧性能、电弧的稳定性、规范的稳定性、熔滴过渡过程等。
此外，弧焊电源的外特性还必须可调，且具有足够宽的调节范围，弧焊电源在为一定条件下的电弧供电时，“电源—电弧”系统有一个稳定的工作点，这个工作点就是电源外特性曲线与电弧静特性的交点，这点处的电流、电压值亦称为焊接规范。
由于在实际生产中，针对不同焊接对象（工件）或工艺条件需要采用不同的焊接规范，即要求电源的外特性与电弧静特性有不同的交点，而电弧静特性是由电弧空间的气体粒子性质决定的，往往难以改变。
这就要求弧焊电源的外特性必须可调，以获得一系列与电弧静特性的交点，满足焊接生产的需要。
对于不同类别的弧焊电源其外特性曲线形状可能是不一样的，外特性的调节原理及可调范围也可能是不一样的。
认识这一点，对于在生产实际中根据不同焊接工艺选配合适的弧焊电源是必要的。
四、实验方法1．按实验装置接线图接线，并查看所用弧焊电源上的各个旋钮或按键，了解各自的功能和操作方法，记下电源铭牌上的额定参数。
弧焊电源实验指导书(马传平)
实验一弧焊变压器的结构观察和外特性测试一、实验目的1、观察BX1-500型和BK-300型弧焊变压器的结构，了解其结构特点和调节方式，增加对弧焊变压器的感性认识，培养识别各类弧焊变压器的能力。
2、测定BK-300型弧焊变压器的外特性和调节特性，学会测定一般弧焊电源特性的方法。
二、试验内容1、观察不同型号弧焊变压器的结构。
2、利用万用表和电流互感器测定交流弧焊电源的外特性和调节特性。
三、实验设备、仪器及材料1、BX1-500型弧焊变压器一台；2、BK-300型弧焊变压器一台；3、BP-500型电阻箱一台；4、数字万用表一个；5、数字夹钳式万用表一个6、强力接触器（或焊钳、钢板）一只四、实验原理1、交流弧焊机的结构特点BX1型系动铁心式弧焊变压器，是一种增强漏磁式弧焊变压器，依靠增强本身漏磁获得下降外特性，其初次级绕组分绕在变压器主铁心上，在初次级绕组间设有可动铁心，用它构成磁分路，以减小漏磁磁路磁阻，从而使漏磁显著增强。
BX3型系动线圈式弧焊变压器，也属于增强漏磁式弧焊变压器，其结构具有铁心高而窄，初次级绕组分缠在两侧的铁心柱上。
其中初级绕组因属于高压线圈而截面小被固定在下方，次级绕组因电流大、截面大、线圈匝数少而绕在上方具有可移动性。
一般通过摇动手柄使其沿中心铁心柱上下移动来改变两线圈间的距离，从而改变两线圈间的漏磁来调节电流大小。
为了扩大焊机的电流输出，可以通过对初次级线圈进行并联或者串联来进行电流的粗调节。
2、弧焊电源外特性的概念及物理意义在电源内部参数一定时，电源输出的电压与电流之间的关系，称之为弧焊电源的外特性。
在电弧焊接过程中，电源起供电作用，电弧是供电对象，两者构成一个整体，而电弧的稳定燃烧需要对电源具有一定的要求，这主要是两个方面，即：（1）系统在无外界因素干扰下，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。
（2）当系统一旦受到瞬间的外界干扰，破坏了原来的静态平衡，造成了焊接规范的变化。
实验 2 弧焊变压器外特性测试实验
实验2 弧焊变压器外特性测试实验【实验目的】（1）了解BX1-300型或BX3-300型弧焊变压器的结构特点、电气性能和主要技术参数；（2）熟悉弧焊变压器的工作原理及外特性的形状特点；（3）掌握弧焊电源外特性的一般测定方法，【实验原理】1、弧焊电源外特性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U y与输出电流稳定值I y之间的关系U y= f (I y) 称为电源的外特性。
电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须满足“电源－电弧”系统的稳定条件，才能够保证电弧稳定燃烧，因此，不同的焊接工艺（对应不同的电弧静特性）需要不同外特性的焊接电源才能保证焊接工艺稳定。
弧焊变压器是一种具有下降外特性的降压变压器。
其工作原理和一般电力变压器相同。
同时，为满足弧焊工艺的要求，弧焊变压器还具有以下特点：(1) 为了引弧容易，要求具有一定的空载电压U0焊条电弧焊电源：U0= 55~70 V ；埋弧焊电源U0= 70~90 V。
(2) 常用于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊，为保证交流电弧稳定连续地燃烧，需要有较大漏抗或外加电抗器。
(3)电源外特性要可调节，即改变等效电路中的电抗可调节焊接电流。
2、增强漏磁式弧焊变压器的结构及工作原理(1) BX1-300型动铁心式弧焊变压器结构特点如图2-3-1所示。
它是一个动铁心II，插入静铁心I的窗口中间。
动铁心II提供漏磁分路，从而获得下降外特性；动铁心II可以在窗口里移进或移出来改变漏抗，达到调节电流的作用。
(2) BX3-300型动圈式弧焊变压器结构特点如图2-3-2所示。
它的铁心特点是高而窄，在两侧的芯柱上套有一次绕组W1和二次绕组W2。
一般W1在下方固定不动；W2固定在螺杆上可以通过摇动手柄而上下移动，以改变其与W1之间的距离δ12。
δ12可调范围较大，使得W1和W2之间磁的耦合不紧密而有很强的漏磁，所产生的漏抗就足以获得下降外特性。
调节δ12，电弧电流可得到均匀调节。
弧焊变压器外特性及调节特性的测定
BX2-300，BX2-500等各一台；
Uf(V) （1）接线：接线参考图1进行。
调好电源泉电压，切断K1，准备实验。
（调3节）负弧载焊电变阻压R备器f，调使注节其特阻性值测由定大至小（则电流If就由小到大逐渐增加）同时从电流表A2及电压表V2读出一一对应的电流If及电压值Uf；
20V应该注意）下进行。 表2 实验结果记录表
2. 掌握弧焊变压器的两种特性测定方法。 实验方法：首先K1将接通电源泉，K2接至“负载，将Rf调至某一适当大的阻值。
动铁分磁式弧焊变压器BX1-330或BX2-500（BX500） （3）区分初级、次级及电抗绕组； 接线经检查无错误，方可经K1通电源进行实验，由电压表V1观察电源电压变化，实验应在弧焊变压器额定输入电压（380V，有的为 20V应该注意）下进行。 整理观察弧焊变压器的记录及特殊收获； （4）所有实验数据，经检查无误时，方可将实验线路恢复原始状态。 然后借助于调节机构改变I的数值，求出对应的短路电流Id（即K2接通时的电流表A2的读数），将I和Id数值意义对应列入表2。
（2）实验方法： 首先借行下列实验；
① 合上开关K1，接通电源，从电压表V1读出空载电压，然后 将开关换至K2“负载”。
② 调节负载电阻Rf，使其阻值由大至小（则电流If就由小到 大逐渐增加）同时从电流表A2及电压表V2读出一一对应的 电流If及电压值Uf；
③ 合上K2将弧焊变压器短路，从电流表A2读出短路电流值， 记录所有实验数据列于表1中。
三、实验内容和方法
（4）名绕组间I、f(绕A组)与铁心间的绝缘；
（4）所有实验数据，经检查无误时，方可将实验线路恢复原始状态。
Uf(V) 观察几种弧焊变压器的构造
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各组数据进行交流。 • 3、根据结果进行分析，焊条种类及烘干温
度对含氢量的影响。
（六）、思考题
1. 试分析焊条各类及烘干温度对熔敷金属扩散氢 含量的影响；
2. 为什么要检测焊接材料熔敷金属的扩散氢含量？ 熔敷金属的氢含量对焊接质量有何影响？
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
传统的铣削是通过镗杆进行加工， 而现代 铣削加 工，多 由各种 功能附 件通过 滑枕完 成，已 有替代 传统加 工的趋 势，其 优点不 仅是铣 削的速 度、效 率高， 更主要 是可进 行多面 体和曲 面的加 工，这 是传统 加工方 法无法 完成的 。因此 ，现在 ，很多 厂家都 竞相开 发生产 滑枕式 (无镗 轴)高速 加工中 心，在 于它的 经济性 ，技术 优势很 明显， 还能大 大提高 机床的 工艺水 平和工 艺范围 。同时 ，又提 高了加 工精度 和加工 效率。 当然， 需要各 种不同 型式的 高精密 铣头附 件作技 术保障 ，对其 要求也 很高。
（四）. 计算
根据下列公式算出0℃时，熔敷金属中扩散氢含量
Vo(毫升/100克)＝
PVT0
PT(G1-G0)0
×100
Vo—标准状况下100克熔敷金属中的氢气体积（毫升）。 V—收集的氢气体积（毫升）。 Po—1大气压。 P—实验室气压。 To—273℃ T—To+t T—恒温收集器中的温度。
（五）. 填写实验报告
当今，落地式铣镗床发展的最大特点是 向高速 铣削发 展，均 为滑枕 式(无 镗轴)结 构，并 配备各 种不同 工艺性 能的铣 头附件 。该结 构的优 点是滑 枕的截 面大， 刚性好 ，行程 长，移 动速度 快，便 于安装 各种功 能附件 ，主要 是高速 镗、铣 头、两 坐标
双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺 性能及 加工范 围达到 极致， 大大提 高了加 工速度 与效率 。
然后在100~I20℃保温，随取随用。 4）用碱性结507型4mm直径的焊条，加温至450℃，保温1~2小
时，然后在100~120℃保温，随用随取。
• 3、测氢仪一台
• 包括自动控温加热装置，使温度保持45℃温差不 超±1℃，通过甘油加热集氢管，集氢管内装甘油， 焊完的试件放在带有刻度的积氢管内，收集气体。 图1是扩散氢测定装置示意图。
•焊后2秒钟内，将试件放入水中冷却，20秒钟后取出， 迅速用锤去飞溅和渣皮，用酒精去水，丙酮去油。吹 干后立即放入事先装满45℃甘油的集氢管中，从焊后 到试件进入集氢管内不超过50秒钟。
• 4）72小时后读取集氢管内气体体积，精确 到0.1立方毫米
• 5）取出试件，用水洗净，吹干后称重，以 G1表示。
• 4、焊接夹具
• 带有水冷装置的铜夹具一台及水槽一个。
• 5、焊机:直流焊机一台。
• 6、各种仪表:直流电流电压表各一个及秒表等。
图1扩散氢测定装置示意图 1-恒温收集箱 2-试样 3-收集器 4-温度计 5-水银接触温度计 6-恒温甘油浴 7-收集器支撑板 8-恒温控制器 9-jj加热电阻丝
•3）焊后处理
卧式镗铣床运行速度越来越高，快速 移动速 度达
到25～30m/min，镗杆 最高转 速6000r/min。 而卧式 加工中 心的速 度更高 ，快速 移动高 达50m/min， 加速度5m/s2， 位置精 度0.008～0.01m m， 重复定 位精度 0.004～ 0.005mm。
落地式铣镗床铣刀
由于落地式铣镗床以加工大型零件 为主， 铣削工 艺范围 广，尤 其是大 功率、 强力切 削是落 地铣镗 床的一 大加工 优势， 这也是 落地铣 镗床的 传统工 艺概念 。而当 代落地 铣镗床 的技术 发展， 正在改 变传统 的工艺 概念与 加工方 法，高 速加工 的工艺 概念正 在替代 传统的 重切削 概念， 以高速 、高精 、高效 带来加 工工艺 方法的 改变， 从而也 促进了 落地式 铣镗床 结构性 改变和 技术水 平的提 高。
5. 思考题
1. 交流焊机有哪几种典型类型，它们的结 构有何区别及联系？
2. 该焊机外特性是如何取得下降形式的？ （U抗在规范调整中变化如何？为什么？气 隙的大小对空载电压有何影响？为什么？）
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高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
2. 实验用材料及仪130×25×12mm • 去氢处理：加温250℃±10℃，保温6~8小时后随炉冷却。
2）焊条
1）酸性结502型4mm直径的焊条，加温200℃，保温1~ 2小时， 然后在100~l20℃下保温，随用随取。
2) 碱性结507型4mm直径的焊条，不经烘干使用。 3）碱性结507型4mm直径的焊条，加温至250℃，保温1~2小时，
焊接材料熔敷金属扩散氢测定(45℃ 甘油法)实验
1. 实验目的 2. 实验用材料及仪器 3. 实验步骤 4. 计算 5. 填写实验报告 6. 思考题
•1. 实验目的
焊缝熔敷金属中扩散氢含量是产生延迟裂缝的主要因素之一，是低合金高强 钢焊接时选择焊接材料的重要依据。本实验的目的：
1、使同学初步掌握45℃甘油测氢试验方法。 2、了解焊条种类和焊条的烘干温度对熔敷金属含氢量的影响。 3、为确定焊接材料和分析冷裂纹敏感性实验结果提供依据。