弧焊工艺对弧焊电源的空载电压和外特性的要求页PPT文档
第二章 对弧焊电源的基本要求
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
图2-10 改变等效阻抗时的外特性 a）下降外特性 b）平外特性
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
图2-11改变空载电压时的外特特性 a) 下降外特性 b) 平外特性
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
2.2.1.1 焊条电弧焊 这种焊接方法主要工艺参数是电流，且其调节范围不大，即使
f
i f If
将其代入，系统动态方程，则有，
L di f dt
U I
f
U y I
If
i f
0
代入初始条件，解之，得
KW t
i f I f e L
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
“电源一电弧”系统稳定性的 含义的数学描述
1、 U f U y I f I y
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。
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。
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
“电源一电弧”系统的数学模型
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
为满足上述要求，弧焊电源应考虑的电气性能
（1）对弧焊电源空载电压的要求； （2）对弧焊电源外特性的要求； （3）对弧焊电源调节性能的要求； （4）对弧焊电源动特性的要求。 若在特殊环境下工作，还应考虑环境适应性。
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
2.1 对弧焊电源外特性的要求
第2章对弧焊电源的基本要求-PPT精品文档
Uy EIyr 0
一般直流电源的外特性
图2-1 一般直流电源的外特性
2.1.2 “电源一电弧”系统的稳定 性
在电弧焊接过程中，电源起供电作用，电弧作为供电对象而用电，从而构成
“电源一电弧”系统。 所谓“电源一电弧”系统的稳定性应包含两方面的含义： 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
常具体要求如下
弧焊变压器 ： U ≤80 V
0
弧焊整流器、弧焊逆变器：U 0 ≤85 V 弧焊发电机 ： U ≤100 V
0
一般规定空载电压不得超过100 V，在特殊用途中， 若超过100 V时必须备有自动防触电装置。
2.1.3.3 对弧焊电源稳态短路电流的要求
当电弧引燃和金属熔滴过渡到熔池时，经常发生短路。
弧焊电源的电气性能 为满足上述工艺要求，弧焊电源的电气性能应考虑以下
四个方面 ： 1）对弧焊电源空载电压的要求。
2）对弧焊电源外特性的要求。
3）对弧焊电源调节性能的要求。 4）对弧焊电源动特性的要求。
2.1 对弧焊电源外特性的要求
2.1.1 电源的外特性
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 与输出的电流稳定值 I 之间的关系 Uy f (Iy )， 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。
从电弧焊接工艺的要求出发，目前已研制出具 有各种各样外特性形状的弧焊电源。
2.1.4.1 下降特性
这种外特性的特点是，当输出电流在运行范围内增加时， 其输出电压随着输出电流的增加而急剧下降。其工作部分 每增加100A电流，其电压下降一般应大于7V。根据斜率 的不同又分为垂直下降（恒流）特性、缓降特性和恒流带
中职教师培训弧焊电源讲义ppt课件
系，称为焊接电弧的静态伏安特性，简称伏安特性或静特性。可用下 式表示：
Uf f(If ) 焊接电弧静特性曲线形状分析-------U形曲线
金属电阻的伏安特性曲线
电弧各区域压降与电流的关系
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手工电弧焊、埋弧焊等焊接电弧基本工作在电弧静特性的水平段。
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外特性曲线的三部分： 工作区段：反映了外特性曲线的具体形状 空载点：决定了电源的空载电压 短路区段：反映了曲线形状和短路电流值
1．弧焊电源外特性工作区段形状的选择
（1）焊条电弧焊 工艺特点： 弧长容易波动（焊工手抖动） 电弧处在水平段
U
U0
3
1 2
A0 A2
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Iwd1 A1
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0
I
b)
U
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1. 弧焊电源的基础知识
三相四线制
工业电网与焊接电源的要求
380V/220V/50Hz
空载电压：20～80V
焊接特点：低电压、大电流
输出电流：30～1500A
通过降压变压是弧焊电源必须的。
降压变压器是基本部件，也是最简单的弧焊电源
弧焊电源中的变压器有两种基本形式 ：
工频变压器：普通电源 中频变压器：逆变电源
A1
等速送丝方式熔化极电弧焊较好 的电源外特性
If
If2 If1
0
I2
Iwd
I
I1
3-7 等速送丝熔化极气体保护焊接系统示意图
平或缓降外完特整版性ppt课件
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2）变速送丝控制系统的熔化极电弧焊
主要方法：埋弧焊（焊丝直径φ > 3 mm）和
电焊工培训：对弧焊电源的基本要求
电焊工培训：对弧焊电源的基本要求洛阳机电技术学校保证获得优质焊接接头的主要因素之一是电弧能否稳定燃烧，而决定电弧稳定燃烧的首要因素是弧焊电源，因此，对弧焊电源具有以下基本要求。
一、弧焊电源外特性的要求1.弧焊电源外特性的概念电弧的稳定燃烧，一般是指在给定的电弧的电压和电流时，电弧长时间内连续燃烧而不熄灭的状态。
在其他参数不变的情况下，弧焊电源输出电压和电流之间的关系，称为弧焊电源的外特性。
它可用如下关系式表示：U=f (I)式中U——弧焊电源的输出电压（V）；I——弧焊电源的输出电流（A）。
弧焊电源的外特性亦称弧焊电源的伏安特性或静特性。
弧焊电源的外特性可由曲线来表示，这条曲线称为弧焊的外特性曲线，如图3—16所示。
弧焊电源的外特性基本上有三种类型：一是下降外特性，即随着输出电流的增加，输出电压降低；二是平外特性，即输出电流变化时，输出电压基本不变；三是上升外特性，即随着输出电流增大，输出电压随之上升。
2.弧焊电源外特性曲线形状的选择（1）焊条电弧焊在焊接回路中，弧焊电源与电弧构成供电用电系统。
为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定，电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须相交。
因为在交点，电源供给的电压和电流与电弧燃烧所需要的电压和电流相等，电弧才能燃烧。
由于焊条电弧焊电弧静特性曲线的工作段在平特性区，所以只有下降外特性曲线的工作段在平特性区，所以只有下降外特性曲线才与其有交点，如图3—16中的A点，此时电弧可以在电压UA和焊接电源IA的条件下稳定燃烧。
因此，具有下降外特性曲线电源能满足焊条电弧焊电弧的稳定燃烧。
图3—17为具有不同下降度的弧焊电源外特性曲线对焊接电流的影响情况。
从图中可以看出，当弧长变化相同时，陡将的弧焊电源外特性曲线对焊接电流的影响情况。
从图中可以看出，当弧长变化相同时，陡降外特性曲线1引起的电流偏差△I₁明显小于缓降外特性曲线2引起的电流偏差△I₂。
因此当电弧长度变化时，陡降外特性电源引起的电流偏差小，电弧较稳定，缓降外特性电源引起的电流偏差小，电弧较稳定，缓降外特性电源引起的电流偏差大，不利于焊接参数稳定。
弧焊工艺对弧焊电源的空载电压和外特性的要求
相应数学表达式为：
Kw U If
Uy I
If
0
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1.3、 对弧焊电源外特性曲线的要求
❖ 系统的稳定性要求； ❖ 焊接工艺参数的稳定；
对电源外特性曲线工作 区段形状的要求
❖ 可靠引弧的要求；
❖ 熔滴稳定过渡的要求；
❖ 焊工安全的要求。
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1.4、 弧焊电源外特性曲线的种类
二是在运行范围内随着电流增大，电压稍有增加（有时称 上升特性），电压上升率应小于10V/100A。
❖ 双阶梯形特性
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弧焊电源外特性形状的分类及应用范围
外 特
下降特性
性
图
形
垂直下降特性 特 性 或恒流特性
图形近1/4椭圆 运行区段近直线
缓降特性
又称缓降特性
运行区段内 横流带外拖
应 钨极氩弧焊、
（稳定工作点）。
2. 当系统一旦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。但当干扰消失 之后，系统能够自动地恢复稳定电弧的能力。
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❖ 系统的稳定性评价包括：
系统保持稳定的条件： 稳定工作点上电弧静特性曲线的
在工作点上，电弧斜静率特大性于曲电线源的外斜特率性必曲须线大的于斜电率 源外特性曲线的斜率。
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1.1、电源的外特性
➢ 弧焊电源 —— 是指对焊接电弧供以电能的装置。
➢电源外特性 —— 在电源内部参数一定的条件 下，改变负载时，电源输出的电压稳定值 Uy 与 电流稳定值 Iy 之间的关系曲线。对于直流电 源，Uy 和 Iy为平均值，对于交流电源则为有效 值。
焊接方法与设备常用弧焊电源讲解ppt教案
焊接方法与设备常用弧焊电源讲解ppt教案目录•焊接方法与设备概述•常用弧焊电源类型及特点•弧焊电源工作原理与性能参数•弧焊电源操作技巧与维护保养•弧焊电源在实际应用中案例分析•弧焊电源发展趋势及前景展望01焊接方法与设备概述焊接方法分类及应用熔化焊利用热源将待焊两工件加热至熔化状态，形成熔池，冷却后形成焊缝，将两工件连接在一起。
包括气焊、电弧焊、电子束焊等。
压力焊在焊接过程中，对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法。
包括电阻焊、摩擦焊、冷压焊等。
钎焊采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
焊接设备组成及作用提供焊接所需的电能，如弧焊机、电阻焊机等。
将焊丝送至焊接部位，保证焊接过程的连续进行。
包括焊枪、喷嘴等部件，用于传导焊接能量、保护熔池和焊缝。
控制焊接设备的启动、停止、参数调整等功能。
焊接电源送丝机构焊接机头控制系统弧焊电源能够提供稳定的电流和电压，保证电弧的稳定燃烧，从而获得高质量的焊缝。
提供稳定的电弧弧焊电源具有多种调节功能，如电流、电压、焊接速度等，可以根据不同的焊接需求进行调整，以获得最佳的焊接效果。
调节焊接参数弧焊电源具有较高的自动化程度，可以配合机器人或自动化设备实现自动化焊接，提高生产效率。
提高生产效率弧焊电源采用先进的节能技术，可以降低能耗和成本，提高企业的经济效益。
降低能耗和成本弧焊电源在焊接中重要性02常用弧焊电源类型及特点电流特性交流弧焊电源的电流呈周期性变化，正负半周交替出现，电流大小和方向随时间变化。
原理及构造交流弧焊电源采用交流电作为焊接能源，通过降压、整流等电路处理，输出适合焊接的交流电流。
其构造主要包括变压器、整流器、滤波器等部分。
适用范围适用于低碳钢、低合金钢等材料的焊接，尤其适用于薄板焊接和高速焊接。
原理及构造01直流弧焊电源采用直流电作为焊接能源，通过降压、整流等电路处理，输出平稳的直流电流。
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对电源外特性曲线工作 区段形状的要求
可靠引弧的要求；
熔滴稳定过渡的要求；
焊工安全的要求。
1.4、 弧焊电源外特性曲线的种类
下降外特性
输出电流在工作范围内增加时，其输出电压随着输出电 流的增加而下降。其工作部分每增加100A电流，其电压下 降一般应大于7V。根据斜率的不同又分为垂直下降（恒流） 特性、缓降特性和恒流带外拖特性等。
围
上升特性
等速送丝的 细丝气体保护焊
双阶梯外特性 熔化极脉冲弧焊
1.5、 对电源空载电压 U0 的要求
（1）保证引弧容易：空载电压越高，引弧越容易； （2）保证电弧的稳定燃烧：由影响交流电弧稳定燃烧
的因素的讨论可知；
（3）保证电弧功率稳定：由交流电弧功率讨论可知； （4）要有良好的经济性：变压器的额定容量与空载电
内容提要
本节主要阐述了对弧焊电源的基本要求，着重讨论 弧焊工艺对弧焊电源的空载电压和外特性的要求。
重难点：
1、对弧焊电源外特性要求 2、弧焊电源外特性曲线的种类 3、对弧焊电源的空载电压的要求
弧焊工艺对电源的要求 弧焊电源需具备对弧焊工艺的适应性，即满足弧焊
工艺对弧焊电源的下述要求： （1）保证引弧容易； （2）保证电弧稳定； （3）保证焊接规范稳定； （4）具有足够宽的焊接规范调节范围。
弧焊电源的电气性能 为满足上述工艺要求，弧焊电源的电气性能应考虑
以下四个方面 ： （1） 对弧焊电源空载电压的要求； （2）对弧焊电源外特性的要求； （3）对弧焊电源调节性能的要求； （4）对弧焊电源动特性的要求。
内容概述
1.1、 电源的外特性 1.2、 “电源 — 电弧”系统的稳定性 1.3、 对弧焊电源外特性曲线的要求 1.4、 弧焊电源外特性形状的种类 1.5、 对弧焊电源空载电压的要求
手弧焊： 55～70V 埋弧焊： 70～90V
2. 直流弧焊电源：
U0 下限比相应交流电源降低约10V 。
思考与练习
1. 弧焊工艺应具备哪些实用要求？这些要求反映在 弧焊电源性能的哪些方面？
2. 什么叫电源的外特性？ 3. 何谓“电源——电弧”系统的稳定工作点？稳定
工作点存在的条件是什么？
4. 弧焊对电源空载电压 U0 的要求
系统的稳定性评价包括：
系统保持稳定的稳条定件工：作点上电弧静特性曲线的 在工作点上，电弧斜静率特大性于曲电线源的外斜特率性必曲须线大的于斜电率 源外特性曲线的斜率。
相应数学表达式为：
Kw U If
Uy I
If
0
1.3、 对弧焊电源外特性曲线的要求
系统的稳定性要求； 焊接工艺参数的稳定；
图形近1/4椭圆 运行区段近直线
缓降特性
又称缓降特性
运行区段内 横流带外拖
应 钨极氩弧焊、
焊条电弧焊
用
范
非熔化极等离 子弧焊
变速送丝埋弧焊 粗丝气保护焊
围
焊条电弧焊 埋弧焊
粗丝CO2焊
焊条电弧焊
弧焊电源外特性形状的分类及应用范围
外
特 性
平特性
双阶梯外特性
图 形
特
性
恒压特性
应
用 等速送丝气保护焊
范
细丝埋弧焊
平特性
一是在运行范围内，随着电流增大，电弧电压接近于恒 定不变（又称恒压特性）或稍有下降，电压下降率小于 7V/100A；
二是在运行范围内随着电流增大，电压稍有增加（有时 称上升特性），电压上升率应小于10V/100A。
双阶梯形特性
弧焊电源外特性形状的分类及应用范围
外 特
下降特性
性
图
形
垂直下降特性 特 性 或恒流特性
压成正比，过高的空载电压将会导致制作成本的增加， 同时增加能量损耗，降低变压器的效率；
（5）保证人身安全：应对空载电压加以限制。
1.5、 对电源空载电压 U0 的要求
综合考虑引弧、稳弧性能要求和经济性、安全性，
一般弧焊电源的 U0 取值： 1. 交流弧焊电源取 U0 ≥（1.8～2.25）Uf
1.1、电源的外特性
弧焊电源 —— 是指对焊接电弧供以电能的装置。
电源外特性 —— 在电源内部参数一定的条件 下，改变负载时，电源输出的电压稳定值 Uy 与 电流稳定值 Iy 之间的关系曲线。对于直流电 源，Uy 和 Iy为平均值，对于交流电源则为有效 值。
常见电源外特性曲线的种类
常见弧焊电源的外特性曲线
下降型 U
垂降型 U
平特性 U
I
I
I
不同弧焊方法，需要不同的电源外特性。
1.2、 “电源 — 电弧”系统的稳定性
在电弧焊接过程中，电源起供电 “电源 — 电弧”系统的稳定性
焊接主回路（二次回路）
电 Uy(U0)
源
If Uf
工作点位于电源外特性与电弧静特性两条曲
线图的2-交2 点“上。电源-电弧”系统电路的示意图
系统的稳定性评价包括：
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，保持电 弧与规范稳定 电源的外特性与电弧的静特性曲线有交点（稳 定工作点）。
2. 当系统一旦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。但当干扰消失 之后，系统能够自动地恢复稳定电弧的能力。