《弧焊电源》重要知识点

1.焊接电弧的物理本质的气体放电。

2.焊接引弧分：接触引弧、非接触引弧。

3.焊接电弧静特性：一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压U f与电弧电流I f 之间的关系，即焊接电弧的静特性伏安特性，可表示为：U f= f ( I f ) .
4.焊接电弧动特性：在一定的弧长下，当电弧电流很快变化的时候，电弧电压与电流瞬时值之间的关系，可表示为：u f= f ( i f ) .
5.电弧焊、埋弧焊多半工作在静特性的水平段；非熔化极气体保护焊、微束等离子弧焊、等离子弧焊多半工作在水平段，当焊接电流较大时才工作在上升段；熔化极气体保护焊（MAG、CO2焊）、水下焊基本工作在上升段。

6.交流电弧的特点：①电弧周期性地熄灭和引燃；②电弧电压和电流波形发生畸变；③热惯性作用较为明显。

7.交流电弧连续燃烧的条件：U0
U f
=
1
√2
√
U yh2
U f2
+
π2
4
(电弧连续燃烧条件方程式).
8.影响交流电话稳定燃烧的因素：⑴空载电压U0，U0愈高，同等大小的引弧电压下，熄弧时间t x愈短，电弧就愈稳定；⑵引燃电压U yh，U yh愈高，引燃电弧愈短，电弧愈不易稳定；⑶电路参数，增加L或减小R，使ωL
R
比值增大，可使电弧趋于稳定燃烧；⑷电弧电流，电弧电流愈大，可导致U yh降低，电弧的稳定性提高；⑸电源频率f，f的提高，周期和电弧熄灭的时间t x1相应缩短，热惯性作用增强，提高了电弧稳定性；⑹电极的热物理性能和尺寸，电极有较大的热容量和热导率，或尺寸较大，熔点较低，则电极散热较快，温度较低，U yh较大，电弧稳定性下。

9.提高交流电弧稳定性的措施，①提高弧焊电源频率；②提高电源的空载电压；
③改善电弧电流的波形；④叠加高压电。

10弧焊工艺对弧焊电源要求：①保证引弧容易；②保证电弧稳定；③保证焊接参数稳定；④具有足够宽度的焊接参数调节范围。

11.弧焊电源电气性能四个考虑方面：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。

12.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。

13.“电源−电弧”系统的稳定条件：K w =(∂U f ∂I −∂U y ∂I )I f
>0. 即电弧静特性曲线在工作点上的斜率(∂U
f ∂I )必须大于弧焊电源外特性曲线在该工作点上的斜率(∂U f ∂I )。

14.对弧焊电源外特性工作区段曲线的要求：⑴焊条电弧焊应采用缓降外特性的弧焊电源，有时采用恒流带外拖特性的弧焊电源，它能体现恒流特性使焊接参数稳定的特点，又可通过外拖性增大短路电流，提高了引弧性能和电弧熔透能力；⑵熔化极弧焊（包括埋弧焊、气体的混合气体保护焊（MAG ）等），①等速送丝控制系统的熔化极弧焊，在焊丝中电流密度较大，电弧静特性为上升的条件下，应尽可能采用平的弧焊电源外特性，此时自身调节作用才足够强烈，可使焊接规范稳定。

此外，还有短路电流大，易于引弧，有利于防止焊丝回绕和粘丝；②变速送丝控制系统的熔化极弧焊，选择较陡的下降外特性，则在弧长变化时引起的电流偏差较小，有利于焊接参数的稳定；⑶不熔化极弧焊（包括钨极氩弧焊（TIG ）、不熔化极等离子弧焊、不熔化极脉冲弧焊等），采用恒流特性的电源；⑷熔化极脉冲弧焊，维弧阶段和脉冲阶段都采用平的外特性，也可采用“平—降”外特性或“降—平”外特性，最好采用双阶梯形外特性。

15.弧焊电源的负载持续率与额定值关系式：I f=I e√FS e
，负载持续率FS、I f，额
FS
定值FS e、I e.
16.弧焊电源动特性：电弧负载状态下发生突然变化时，弧焊电源输出电源与电流的响应过程，说明弧焊电源对负载瞬变的适应。

17.弧焊电源外特性形状分类：⑴下降特性①垂直下降（恒流）特性；②缓降特性；③恒流带外拖特性；⑵平特性；⑶双阶梯形特性。

18.弧焊变压器的分类：⑴串联电抗器式，由正常漏磁变压器与串联电抗器构成：
①分体式，变压器与电抗器为独立个体；②同体式，变压器与电抗器铁心组成一体；⑵增强漏磁式，变压器增大了漏抗，因而无需再串联电抗器：①动铁心式；
②动线圈式；③抽头式。

19.电抗器分类及特点（电抗器实质就是带铁心的线圈）：①调节空气隙式，优点：应用较广，双气隙电抗器适用于大容量弧焊变压器，调节空气隙式电抗器能均匀调节电流，结构简单，在生产中得到实际应用；缺点：存在铁心振动，附加损耗大等缺点。

②调节线圈式，优点：没有活动铁心，无振动问题，结构简单；缺点：只能作有级调节，应用不广。

③饱和电抗器，优点：可实现均匀的、大范围的调节，且易于控制，易于实现远距离调节电流，没有振动问题，电流稳定；缺点：郝勇材料较多，体积、质量较大。

20.直流弧焊发电机获得下降外特性方法：①在电枢电路中串联镇定电阻；②改变磁极磁通Φ。

21.直流弧焊发电机分类：⑴根据产生去磁磁通的不同方法分类：①差复励式（用串联绕组去磁）；②裂极式（用电枢反应去磁）；③换向极去磁式（用换向极绕组去磁）；⑵按原动机不同分类：①直流弧焊发电机；②直流弧焊柴（汽）油发电
机。

22.它励、并励差复励式弧焊发电机的区别【自抄】
23.硅弧焊整流器组成：①主变压器；②电抗器；③整流器；④输出电抗器。

24.动铁心式弧焊整流器与动铁心式弧焊变压器的区别【自抄】：
25.磁放大器的原理：磁放大器利用铁磁材料磁导率μ不是常数，而随磁场强度H 的变化而变化这一特性来实现电流放大和控制作用。

铁磁材料磁化曲线（B-H）具有非线性。

26.判断全、无反馈磁放大器【另附】
27.晶闸管弧焊整流器组成：主电路由三相主变压器T、晶闸管组V和输出直流电感L组成。

二极管组VD和限流电阻R构成维弧电路。

控制电路由给定电路G、检测电路M、比较电路和触发电路组成。

28.晶闸管弧焊整流器主要特点：①控制性能好；②动特性好；③调节特性好；
④节能、省材。

29.晶闸管弧焊整流器波形脉动问题措施：①并联高压引弧电源；②并联二极管
和限流电阻构成维弧电路；③采用直流电抗器；④选择合适的整流电路。

30.晶闸管式弧焊整流器主电路：
⑴三相桥式半控电路；⑵三相桥式全控电路；
⑶带平衡电抗器双反星形电路
31.晶闸管移相触发电路对触发脉冲的要求：①触发脉冲应有足够功率；②触发脉冲相位必须与加在晶闸管上阳极电压同步；③触发脉冲可以移相且能达到所要求的移相范围；④触发脉冲应有一定宽度；⑤多路触发脉冲之间应有电气隔离。

32.触发脉冲传输方式：①电磁耦合；②光电耦合；③直接传输。

33.晶闸管式弧焊整流器外特性的控制方法【自抄】
34.外特性控制电路：外特性控制电路由反馈信号采样电路、误差放大器两大部分组成。

⑴电流采样：①分流器；②互感器。

⑵误差放大器：
35.弧焊逆变器的主要组成及其作用：主要组成部分：供电系统；电子功率系统；电子控制系统；给定与反馈电路；焊接电弧。

供电系统：除把工频交流电变成直流电对电子功率系统供电外，还通过整流滤波及稳压系统对电子控制系统提供所需的不同大小的直流稳压电。

电子功率系统：
在弧焊逆变器中她的实质上是一次侧分频开关型功率系统，即在逆变器主电路中刮起分频开关、变换电参数的作用。

电子控制系统：对电子功率系统提供足够大的、按电弧所需变化规律的开关脉冲信号，驱动逆变主电路工作。

给定与反馈电路：由检测电路M、给定电路G、比较和放大电路N等组成。

M：提取电弧电压和电流的反馈信号G：用于提供给定信号，决定对电话提供焊接参数的大小。

N：用于把反馈信号与给定信号进行比较后放大。

36.弧焊逆变器外特性：恒压特性，恒流特性，缓降特性。

37.弧焊逆变器中逆变主电路基本形式：
a）单端通向逆变主电路；b）半桥式逆变主电路；c）全桥式逆变主电路；d）并联式逆变主电路。

38.弧焊逆变器的优点：①高效节能；②质量轻、体积小；③电气性能优良；④具有良好的弧焊工艺性能。

39.弧焊逆变器的分类和应用：
分类：（1）按不同的大功率开关器件分类：①晶闸管（SCR）式弧焊逆变器；②晶体管（GTR）式弧焊逆变器；③场效应管（MOSFET）式弧焊逆变器；④IGBT 式弧焊逆变器；⑤其他，如IGHT、GTO、SITH、MCT等。

（2）按输出电流种类的不同分类：①直流式弧焊逆变器；②脉冲式弧焊逆变器（低、中、高脉冲式弧焊逆变器）；③矩形波交流式弧焊逆变器。

（3）按输出外特性形状的不同分类：①恒流特性的弧焊逆变器；②恒压特性的弧焊逆变器；③缓降特性（含恒流外加拖）弧焊逆变器；④多特性弧焊逆变器。

应用：它几乎可以取代现有的一切弧焊电源，用于焊条电弧焊和TIG焊、
MAG/CO2/MIG/药芯焊丝焊、等离子弧焊与切割、埋弧焊、机器人焊接等各种焊接方法，焊接各种金属材料及其合金，特别是在工作空间小、高空作业、需较多移动焊机、用电紧缺等场合。

40.晶闸管式弧焊逆变器的基本原理图【另附】
41.逆变主电路的换流原理：①自然换流：利用负载回路中电阻、电容和电感所形成的正当特性，是电流自动过零，只要负载电流超过前与电压的时间大于晶闸管的管段时间，就能保证晶闸管的自然关断，再触发另一路的晶闸管导通，使电流换流。

②强迫换流：在电路中共设置电感、电容等元件构成换流回路。

42.晶闸管的交替触发频率f与振荡频率f0的关系
①f ＜f0。

当正半波电流到零结束后晶闸管V1关断，过一段时间才能触发晶闸管V2，这种法师的换流过程最可靠，这就是自然换流。

②f = f0。

在晶闸管V1电流刚等于零关断是触发晶闸管V2使其导通，这种换流方式介于自然换流与强迫换流之间，成为临街换流。

③f ＞f0。

晶闸管V1导通，电容器C正在充电时就触发晶闸管V2使其导通。

这时，电容C通过晶闸管V2放电时在L1上就产生较大的互感电动势，记性为上正下负，是晶闸管V1承受较大的反向电压而强迫关断，这种换流方式为强迫换流，其换流性能最差。

43.晶体管式弧焊逆变器基本原理图【另附】
44.场效应管式弧焊逆变器原理框图【另附】
45. IGBT式弧焊逆变器原理框图【另附】
46.三种逆变器（MOSFEF、IGBT、GTR）的比较
相同点：均采“定频率调脉宽”的PWM调节方式。

不同逆变频率：①MOSFEF弧焊逆变器：30KHz以上；②IGBT弧焊逆变器：
10~30KHz；③GTR弧焊逆变器：25KHz以下。

47.软开关型弧焊逆变器与硬开关型弧焊逆变器的区别【自抄】
48.弧焊电源各种控制方法的特点
①机械式控制的弧焊电源：机构简单结实、工作可靠；②电磁式控制的弧焊电源：工作可靠性高，但是磁惯性大，调节速度慢，不灵活，体积和质量都很大，效率低；③电子式控制的弧焊电源：控制精度高，可控性好，参数调节范围宽，可调参数多，动特性好，动态响应速度快，高效节能省材；④数字式控制的弧焊电源：略
49.弧焊电源数字化控制系统的关键技术：⑴工艺时序控制技术；⑵引弧和收弧控制技术；⑶一元化调节技术；⑷弧焊电源的波形控制技术（①短路过渡的波形控制技术；②脉冲电流的波形控制技术）；⑸弧焊电源的数字化控制技术。

50弧焊电源的数字化控制技术
1、弧焊电源的数字化体现：主电路的数字化、控制电路的数字化、专家数据库软件系统。

2、数字化弧焊电源的特点：多功能集成、接口兼容性好、具有更好稳定性、具有更高的控制精度、便于功能升级。

51.弧焊电源单片机控制的特点：①便于采用各种先进的控制算法；②控制更加灵活；③控制电路的元器件数量明显减少；④控制系统的可靠性高，易于实现标准化；⑤存储功能强；⑥系统一致性好，便于生产制造。

52.弧焊电源的选择考虑因素
①焊接材料与工件材料；②焊接电流的种类；③弧焊电源的功率；④焊接工艺方法；⑤工作条件和节能要求；⑥工件重要程度和经济价值。

53.焊接工艺方法选择弧焊电源
⑴焊条电弧焊。

酸性焊条焊接时，可选用动铁式、动线圈式或抽头式弧焊变压器；碱性焊条焊接时，可选用直流弧焊电源。

⑵埋弧焊（下降外特性）。

一般选用容量比较大的弧焊变压器。

若产品质量要求高，应采用弧焊整流器或矩形波交流弧焊电源。

⑶钨极氩弧焊（恒流特性）。

弧焊逆变器、焊接整流器。

对铝及其合金焊接，应采用交流弧焊电源，最好采用矩形波交流弧焊电源。

⑷CO2气体保护焊熔化极氩弧焊（平特性或下静特性）。

弧焊整流器和弧焊逆变器，对于要求较高的氩弧焊，必须选用脉冲弧焊电源。

⑸等离子弧焊。

最好选用河流特性的弧焊整流器或弧焊逆变器。

⑹脉冲弧焊。

脉冲等离子弧焊和脉冲氩弧焊应选用脉冲弧焊电源，在高要求场合下，采用呼喊逆变器、晶体管式脉冲弧焊电源。

54. 电缆、熔断器和开关的选择
⑴电缆选择：①材料。

在不影响使用性能的条件下尽量选用细铜电缆。

②电压等级。

一般选用耐压为交流500V的电缆为动力线。

③使用场合。

室外用电缆需耐日晒雨淋，室内使用电缆需良好绝缘，移动场合多采用柔软多芯电缆，固定场合使用单芯电缆。

⑵熔断器选择：管式、插式和螺旋式。

熔断器额定电流应大于或等于熔体额定电流。

对于弧焊变压器、弧焊整流器和弧焊逆变器，只要保证熔断器的额定电流略大于或等于该弧焊电源的额定初级电流即可。

对于直流呼喊发电机，熔断器额定电流=（1.5~2.5）电机额定电流。

⑶开关选择：刀开关、铁壳开关等。

弧焊变压器、弧焊整流器、弧焊逆变器、晶体管式弧焊电源和矩形波交流弧焊电源的开关额定电流，应大于或等于一次额定电流。

弧焊发电机开关额定电流为电动机额定电流的3倍。

55.逆变器主电路形式：单端通向开关电路，双端通向开关电路，串联半桥式电
路，串联全桥式电路，并联式（推挽式）电路。

56.晶体管弧焊逆变器特点
逆变器的工作频率较高；采用“定频率调脉宽”（PWM）的方式来调节规范和控制外特性；控制性能比较好；成本高；晶体管存在二次击穿；控制驱动功率较大。

57.弧焊逆变器的动特性改善方法：①在焊接回路中串入电抗器；②设计电子电抗器弧焊逆变器。

58.外特性、调节特性和输出脉冲的控制方式：①定脉宽调频率；②定频率调脉宽；③混合调节。

59.晶闸管式弧焊逆变器特点：采用大功率晶闸管作为开关元件；具有一般弧焊逆变器的特点，高效节能。

质量轻、体积小、功率因数高和弧焊工艺性能好等优点
26.判断全、无反馈磁放大器
40.晶闸管式弧焊逆变器的基本原理图
43.晶体管式弧焊逆变器基本原理图
44.场效应管式弧焊逆变器原理框图
45. IGBT式弧焊逆变器原理框图。