Chapter7脉冲弧焊焊接电源

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直流脉冲电流波形
Hale Waihona Puke 交流脉冲电流波形应用：利用脉冲形成的不同热量输入率使深熔与凝固交互进行， 应用：利用脉冲形成的不同热量输入率使深熔与凝固交互进行，以低 的平均电流实现射流过渡，进行薄板焊接、 的平均电流实现射流过渡，进行薄板焊接、全位置焊接和热敏感材料 的焊接。 的焊接。 应用范围： 应用范围： 1）熔化极及不熔化极气体保护焊：MIG、MAG、微束等离子弧焊等； ）熔化极及不熔化极气体保护焊： 、 、微束等离子弧焊等； 2）窄间隙厚板焊、超薄板焊； ）窄间隙厚板焊、超薄板焊； 3）普通板材焊、热敏感性材料焊； ）普通板材焊、热敏感性材料焊； 4）全位置焊，保证均一的焊接成形和质量； ）全位置焊，保证均一的焊接成形和质量； 5）单面焊双面成形和封底焊。 ）单面焊双面成形和封底焊。 二、脉冲获得方法
计时时间的计算：VU1、2射极电容是按 计时时间的计算： 1、 RC指数充电， 指数充电， 指数充电 Ue=UT(1-e-t/τ)=ηUT τ=RC 解得： 解得：t=RCln(1/(1- η)
t uc UT ηUT
得周期时间和脉冲时间
t
Lc:限制脉冲上升速度； 限制脉冲上升速度； 限制脉冲上升速度 VD2:电流下降时将 c中的能量释放到电弧中去。 电流下降时将L 电流下降时将 中的能量释放到电弧中去。
第二节 晶闸管式脉冲弧焊电源
一、给定值调节式
特点：输出的脉冲电流波形为方波或带前沿尖峰的方波； 特点：输出的脉冲电流波形为方波或带前沿尖峰的方波；脉冲 电流和基本电流都由同一电源供给；无级调节、操作方便； 电流和基本电流都由同一电源供给；无级调节、操作方便；频 率调节范围小；一机多用；控制线路比较复杂，不易维修。 率调节范围小；一机多用；控制线路比较复杂，不易维修。 应用: ZX5-400上配上KW控制器可进行TIG脉冲焊。 应用:在ZX5-400上配上KW控制器可进行TIG脉冲焊。由于晶闸 上配上KW控制器可进行TIG脉冲焊 管波头时间3.3ms，即脉冲频率300HZ，调制频率不可以太高， 管波头时间3.3ms，即脉冲频率300HZ，调制频率不可以太高， 3.3ms 300HZ 仅可在一定范围内实现脉冲电流值，基值电流值、 仅可在一定范围内实现脉冲电流值，基值电流值、脉宽占空比 /脉冲频率的调解，频率范围可在0.2~10HZ调解。 脉冲频率的调解，频率范围可在0.2~10HZ调解。 0.2~10HZ调解
（三）电路主要特点 1）单电源实现脉冲焊接，使用阻抗法调节脉冲电流时一定会影响 ）单电源实现脉冲焊接， 基值电流。 上有功耗； 基值电流。且R1上有功耗； 上有功耗 2）If增加，C1上电压增加，有利于大电流时晶闸管的关断； ） 增加， 上电压增加，有利于大电流时晶闸管的关断； 3）C1放电电荷通过电弧区，形成有利于电弧稳定的尖脉冲。 ） 放电电荷通过电弧区，形成有利于电弧稳定的尖脉冲。
二、晶闸管断续器式
（一）晶闸管的导通与关断 1、导通条件 、
1）晶闸管阳极加上正向电压U； 晶闸管阳极加上正向电压U 2）控制极上加上适当的同步正向触发电压ug
2、关断条件 、
1）使阳极电流低于维持电流或切断阳极电流； 使阳极电流低于维持电流或切断阳极电流； 2）在晶闸管阳极和阴极之间加一反向电压
四、脉冲电流波形和可调的基本参数
1、波形：正弦半波、矩形波、三角形波 波形：正弦半波、矩形波、
2、可调基本参数：脉冲电流（峰值电流）幅值、基值电流（背景电流、维 、可调基本参数：脉冲电流（峰值电流）幅值、基值电流（背景电流、 弧电流）幅值，脉冲时间、基值时间、上升（前沿）时间、下降（后沿） 弧电流）幅值，脉冲时间、基值时间、上升（前沿）时间、下降（后沿）时 间。
(b)图： 图 VT2通，C充电，上正下 充电， 充电 负。 主管VT 通时， 主管 1通时，uc使VT2 关断;C经电感线圈 和 关断 经电感线圈L和VD 经电感线圈 放电。 放电。 C放电结束后 上的电 放电结束后,C上的电 放电结束后 能转换为L上的电磁能， 能转换为 上的电磁能， 上的电磁能 L放电，使C反向充电， 放电， 反向充电， 放电 反向充电 下正上负。 下正上负。当VT2再次 导通时， 关断， 导通时，使VT1关断， 重复上述过程。 重复上述过程。
第七章 脉冲弧焊电源
主要内容：从焊接工艺要求出发，论述脉冲弧焊电源的特点、 主要内容：从焊接工艺要求出发，论述脉冲弧焊电源的特点、 分类、原理和应用。 分类、原理和应用。着重分析晶闸管式脉冲弧焊电源的工作原 理和特点。 理和特点。 第一节 脉冲弧焊电源的概述 一、脉冲弧焊电源的特点及应用范围 特点：焊接电流是周期性脉冲式的，包括基本电流（维弧电流） 特点：焊接电流是周期性脉冲式的，包括基本电流（维弧电流） 基本电流 脉冲电流，可调规范参数多，包括：脉冲频率、幅值、宽度、 和脉冲电流，可调规范参数多，包括：脉冲频率、幅值、宽度、 电流上升速度和下降速度。 电流上升速度和下降速度。
VT2辅管导通，C1使主管 1截 辅管导通， 使主管VT 限制C 放电电流。 止，L3限制 1放电电流。C1同 时通过C 的耦合也使VT 时通过 2、VD3的耦合也使 3 关断。 关断。
3、直流断续器触发电路 、 包括周期时间与周期脉冲的控制。 包括周期时间与周期脉冲的控制。
VU1射极由 进行周期控制。在周期开始时， 射极由RC进行周期控制 在周期开始时， 进行周期控制。 触发电路发出u 、 发出脉冲电流， 触发电路发出 g1、3，发出脉冲电流，并启动 脉冲计时。 脉冲计时。 VU2进行脉冲时间计时，计时到发出脉冲 g2, 进行脉冲时间计时，计时到发出脉冲u 关断VT 接入限流电阻 同时 接入限流电阻R 同时VT 关断,导致 关断 1,接入限流电阻 1,同时 3关断 导致 VU2电源关断 在维持时间它不再计时。 电源关断,在维持时间它不再计时 在维持时间它不再计时。
(c)图： 图 基本与(b)图通，但主电流流过 基本与 图通，但主电流流过L 图通 时，其感应电压的自耦合作用 上部感应电压给C充电能量 时L上部感应电压给 充电能量 上部感应电压给 更高， 关断更有力， 更高，VT1关断更有力，适合于 大容量的VT。 大容量的 。
（二）晶闸管断续器式脉冲弧焊电源的分类
(一）、利用电子开关 一）、利用电子开关 主要用现代电力电子技术中的功率开关器件：晶闸管、 主要用现代电力电子技术中的功率开关器件：晶闸管、大功率 三极管、场效应管及IGBT等。 三极管、场效应管及 等
a)在直流侧设开关装置，b)在交流侧设开关装置 在直流侧设开关装置， 在交流侧设开关装置 在直流侧设开关装置
（二）、利用阻抗的变换 ）、利用阻抗的变换
a)变换交流侧阻抗值， 变换交流侧阻抗值， 变换交流侧阻抗值
b) 变换直流侧阻抗值
（三）改变调节ug及电流截止反馈 改变调节 1、改变ug； 、改变 2、电流截止反馈：周期性地改变电流截止反馈信号,使直流回路中的晶 、电流截止反馈：周期性地改变电流截止反馈信号 使直流回路中的晶 体管周期性的导通与关断。 体管周期性的导通与关断。 （四）利用大功率整流硅管整流得到单相脉冲电源。 利用大功率整流硅管整流得到单相脉冲电源。 采用（ ）、（四 方法电流完全间断， 采用（一）、（四）方法电流完全间断，一般需配用辅助电源形 成脉冲、基本双电源。 成脉冲、基本双电源。 三、脉冲弧焊电源的分类 1、按获得脉冲电流的器件分：单相整流式、磁放大器式、晶闸管 器件分： 、按获得脉冲电流的器件分 单相整流式、磁放大器式、 晶体管式。 式、晶体管式。 2、按获得脉冲电流的方法分：交流断续器式（单相整流式、单相半 、按获得脉冲电流的方法分：交流断续器式（单相整流式、 方法分 控整流式、交流开关式），直流断续器式（ 冲放电式 ），直流断续器式 冲放电式， 控整流式、交流开关式），直流断续器式（RC冲放电式，辅助电源 充电式……)，阻抗变换式。 充电式 ，阻抗变换式。 3、按电源单位分：单电源式，双电源式。 、 电源单位分：单电源式，双电源式。 4、按脉冲电流频率分：低频，高频。 、 脉冲电流频率分：低频，高频。
关断的物理过程
影响关断时间的因素 1）正向电流 2）正向重加du/dt的影响 3）反向电压
3、关断电路 、
(a)图： 图 VT2通，C充电，左负右正。 充电， 充电 左负右正。 VT1通时，uc使VT2关断， 通时， 关断， C反向充电，此充电时间 反向充电， 反向充电 常数应保证VT 可靠关断。 常数应保证 2可靠关断。 对称触发VT 也会使VT 对称触发 2也会使 1 关断。 关断。
特点： ）断续器关断可靠； ）脉冲内脉动大； ）需基本电流电源； 特点：1）断续器关断可靠；2）脉冲内脉动大；3）需基本电流电源； 4）晶闸管触发相位受焊接电源功率因数的限制。 ）晶闸管触发相位受焊接电源功率因数的限制。
2、直流断续器：接在脉冲电流电源的直流侧，起开关作用。 、直流断续器：接在脉冲电流电源的直流侧，起开关作用。 （1）双电源式直流断续器脉冲弧焊电源 ）
（2）单电源直流断续器式脉冲弧焊电源 ）
特点：电流的通断容量可达数百安培，频率调节范围广， 特点：电流的通断容量可达数百安培，频率调节范围广，脉冲波形近 似呈矩形，对焊接有利，脉冲内脉动大小与直流弧焊电源种类有关。 似呈矩形，对焊接有利，脉冲内脉动大小与直流弧焊电源种类有关。 但是主晶闸管流过的电流大，其可靠关断是关键。 但是主晶闸管流过的电流大，其可靠关断是关键。
三、单电源直流断续器脉冲弧焊控制器的电路分析
（一）、电路主要组成 ）、电路主要组成
（二）工作原理 1、直流弧焊电源 、 2、断续器主电路：R1—调制阻抗； 、断续器主电路： 调制阻抗； 调制阻抗 主管VT 导通时， 主管 1导通时，L1上感生电压 e1，L1、L2自耦合感应，e2=Ke1,C1 自耦合感应， 充电,方向左负右正， 充电 方向左负右正，为VT1、3关断 方向左负右正 、 作准备。该关断方式与关断电路的 作准备。 相似。 图(c)相似。 相似