第三单元--硅弧焊整流器介绍
ZX5弧焊整流器的原理与维修解析
ZX5弧焊整流器的原理与维修解析摘要：弧焊整流器是将工频交流电源变为适合于焊接的可输出低电压大电流的直流电源。
本文笔者根据自己的研究成果，分析了ZX5弧焊整流器的原理及维修的相关问题。
关键词：ZX5弧焊整流器；原理与维修一、弧焊整流器的主回路原理1、主回路原理方框图2、原理说明三相380V交流电源经主变压器T1降压后为三相42V交流电，再经三相半控全波整流桥（V1～V3、SCR1～SCR3）整流，变为脉动直流电，又经续流二极管V4和电抗器L1滤波后成为平滑的直流电，为焊接提供电能。
在整流管（V1～V3）和可控硅（SCR1～SCR3）两端分别接有阻容保护电路，该电路可吸收由于功率管关电时在其两端产生的感应电压和外来的尖峰电压，避免功率管被高压击穿。
电阻R10在空载时为半控桥提供导通回路，并使可控硅有保持导通的维持电流（流过可控硅的电流小于维持电流时，可控硅将关断），从而产生必要的空载电压。
分流器实际上就是一个阻值很小的电阻，当有电流流过时，在其两端产生毫伏级的电压降，这个毫伏级的电压用来作为电流的反馈信号输入到控制电路当中，同时又作为电流表的输入电压来显示当前产生的电流。
当远控╲近控开关置于近控时，按启动（绿色）按钮AN1→中间继电器J1动作，J1－1、J1－2、J1－3闭合，此时与之相连的电源缓冲电阻RA、RB、RC导通，为主变压器供电；另一组J1－4闭合→中间继电器J2动作，J2－1闭合自锁，J2－3闭合焊接指示灯亮，J2－2闭合→交流接触器JC动作，主变压器T1通电，弧焊整流器输出空载电压，即可进行焊接。
温度继电器为J3、J4、J5，，分别安装在可控硅的三个散热器阳极（A）上端，用于监测散热器的温度。
当任一散热器的温度超过其设定值时，该温度继电器的触点就闭合，继电器J6闭合，此时J6-2闭合，面板上的故障指示灯（黄色）亮，同时J6-1断开，中间继电器J1掉电，J1－4断开，J2掉电，J2-2断开，JC断电，主变压器断电，主机停止工作。
ZXG7-300-1弧焊整流器使用说明书
ZX7-300-1型弧焊整流器由电源变压器，磁饱和电抗器，硅整流器和相应控制电路组成，单独使用可作为手工电弧焊电源，配备NSA-300型氩弧焊控制箱，便成NSA4-300型直流钨极氩弧焊机，主要用于钢、不锈钢构件的焊接，且亦可用于铜、银、钛等金属的焊接，焊接时可以添加填充焊丝，也可以不加填充焊丝。
为了满足焊接工艺的要求，整流器具有下列特点：1、设有电流反馈的磁饱和电抗器，具有垂直下降的外特性，焊接电流稳定。
2、焊接电流无级调节，调节方便，焊接电流调节范围广。
3、具有电流衰减装置，适应环缝及闭合缝焊接的需要，改善焊接收尾阶段的焊缝质量。
4、采用硅整流元件，具有使用维护简单，动特性好，噪音小、效率高、寿命长、对潮湿、环境温度和化学气体不敏感等优点。
5、变压器次级绕组和磁饱和电抗器一组工作共用，结构紧凑，体积小。
一、技术数据1、电源电压三相380V 50H Z2、输入容量23 KVA3、额定焊接电流300 A4、电源调节范围20-300 A5、额定负载持续率60 %6、空载电压72V ±5%7、工作电压25-30 V页脚内容18、衰减时间调节范围0.5-5 S9、效率68 %10、外形尺寸480*620*890mm11、重量200 Kg注：1、负载持续率，为负载的持续时间和工作周期之比，（工作周期等于负载持续时间与空载时间之和），本整流器的工作周期为5分钟。
注：2、当负载持续率为100%时，本整流器的焊接电流最大值为230A。
二、组成和作用ZXG7—300—1型弧焊整流器由以下部分组成：结构方框图各部分的结构和作用：1、主要电源变压器和饱和电抗器组主电源变压器为一三相降压变压器，初次级均为星型连接，引入磁饱和电抗器使电流具有垂直下降的外特性，因而焊接电流稳定，调节电抗器控制绕组中的直流控制电流，即可改变电抗器的输出特性，实现电流无级调节，变压器次级绕组和饱和电抗器一组工作绕组共同，结构紧凑。
焊接中硅弧焊整流器的工作原理及特性
焊接中硅弧焊整流器的工作原理及特性
硅弧焊整流器以硅二极管作为整流元件，将50Hz的单相或三相交流网络电压，利用降压变压器下降为几千伏特的电压，经硅整流器和电抗器滤波获得直流电，从而对焊接电弧供电。
1、降压变压器有单相和三相两种。
可利用抽头调节空载电压和焊接电流，也可增大漏抗以获得下降外特性。
2、硅整流器用硅二极管组成三相整流器。
3、输出电抗器是串联在直流回路中的一个带铁心并有间隙的电抗绕组，起滤波和改善动特性的作用。
硅弧焊整流器的电流调节方式有两种：一种为机械调节。
即采用抽头式、动铁心式、动绕组式的降压变压器，降压变压器的工作原理与弧焊变压器相同；另一种为电磁调节，即在降压变压器和硅整流器之间接一磁放大器，借助改变其磁饱和程度来进行调节。
硅弧焊整流器的主要优点是结构简单、坚固耐用、工作可靠、噪声小、维
修方便和效率高，缺点是可调的焊接参数少、调节不够灵活、不够精确并受网络电压波动的影响较大，因而只能用于质量要求不高的产品焊接。
弧焊变压器及整流器
1.串联电抗器式由正常漏磁（漏磁很少，可忽略）的变压器串联电抗器构成，按结构不同又分为：（1）分体式变压器和电抗器式独立的个体。
BN系列弧焊变压器及BP-3×500型多站弧焊变压器属于此类；(2) 同体式变压器与电抗器铁心组成一体，二者之间非但有电的串联，还有磁的联系。
BX2系列弧焊变压器属于此类。
2.增强漏磁式在这类变压器中人为地增大了自身的漏抗，而无需再串联电抗器。
按增强和调节漏抗的方法不同又可分为：(1) 动铁心式在一、二次绕组间设置可动的磁分路，以增强和调节漏磁。
BXl系列弧焊变压器即属此类；(2) 动线圈式通通过增大一、二次绕组之间距离来增强漏磁，改变绕组之间距离以资调节。
BX3系列弧焊变压器属于此类；(3) 抽头式也是将一、二次绕组分开来1．硅弧焊整流器的电路一般由主变压器、电抗器、整流器、输出电抗器等几部分组成。
硅弧焊整流器可按有无电抗器分为两类：无电抗器的硅弧焊整流器和有电抗器的硅弧焊整流器。
无电抗器的硅弧焊整流器按主变压器的结构不同又可分为：（1）主变压器为正常漏磁的；（2）主变压器为增强漏磁的，按增强漏磁的方法不同又可分为动圈式、动铁式和抽头式。
有电抗器的硅弧焊整流器。
这类硅弧焊整流器所用的电抗器都是磁饱和电抗器式的。
根据其结构特点不同又可分为：（1）无反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器。
（2）有反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器。
根据磁饱和电抗器的反馈形式，又可分为外反馈磁饱和电抗器式、全部内反馈磁饱和电抗器式和部分内反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器等。
2．硅弧焊整流器与弧焊发电机相比具有以下优点：①易造易修、节省材料、成本低、效率高；②易于获得不同形状的外特性，以满足不同焊接工艺的要求；③动特性及输出电流波形易于控制，适应性强；3．在以硅为整流器件的磁饱和电抗器式弧焊整流器中，磁饱和电抗器是核心部分，它通过改变控制电流就可改变铁心的饱和程度，从而实现负载电流的调节，并且控制绕组中的直流控制电流较小的变化能引起负载电流较大的变化，即具有电流放大的作用。
硅整流器工作原理
硅整流器工作原理
硅整流器是一种电子器件，其主要功能是将交流电转换为直流电。
它的工作原理基于半导体材料硅的特性。
硅整流器包含一个PN结，它由一块掺有掺杂剂的硅材料分为
P型和N型两个区域。
P型区域掺杂有三价离子，N型区域则
掺杂有五价离子。
当这两个区域接触时，形成一个具有单向导电性的结。
当P型区域连接到正电压，而N型区域连接到负
电压时，PN结变为正向偏置，电流可以通过结流过。
当交流电源与硅整流器相连接时，交流电源的正负半周将使
PN结在不同的偏置下工作。
在正半周，交流电源的正电压使PN结处于正向偏置，此时电流可以通过整流器。
在负半周，
交流电源的负电压使PN结处于反向偏置，此时电流无法通过
整流器。
由于交流电源的周期性变化，硅整流器可以将交流电源输出的交流电转换为直流电。
具体的工作原理是，正半周时，交流电源正电压使PN结进入导通状态，电流通过整流器流向负电压端，形成直流电流。
负半周时，交流电源的负电压使PN结进
入截止状态，电流无法通过整流器。
通过不断重复这个过程，硅整流器将交流电源输出的交流电转换为稳定的直流电。
需要注意的是，硅整流器虽然可以实现将交流电转换为直流电，但由于PN结的导通特性，它仍然会存在一定的输出波动和功
率损失。
为了减小波动和提高效率，可以采用多级整流电路或使用其他更先进的半导体材料来代替硅。
ZXG-1000R硅整流弧焊机使用说明书
ZXG-1000R硅整流弧焊机使用说明书ZXG-1000R焊接整流器（以下简称焊机）为具有下降电压特性的焊机，焊机具有优良的工作性能，可用作在焊药层下进行自动埋弧焊的焊接电源，亦可作粗丝CO2气体保护焊的焊接电源和碳弧切割的电源。
焊机采用三相磁放大器线路，它与旋转式直流弧焊机相比，具有维修简便、工作可靠、没有噪音、效率高、体积小、使用寿命长等优点。
焊机接于三相380V，50H Z交流电网上使用。
1.空载电压（V）.....................................90/802.工作电压（V）.....................................24—443.额定焊接电流（A） (1000)4.焊接电流调节范围（A）.............................100-10005.额定负载持续率（%） (80)6.电源电压（V） (380)7.相数 (3)8.频率（HZ） (50)9.额定输入电流（A） (152)10.额定输入容量（KV A） (100)11.重量（Kg) (820)12.外形尺寸（L*M*Hmm)................................1100*700*1200焊机由以下几部分组成：2.内桥内反馈三相磁式放大器（以下简称磁放大器）（1）六元件三相饱和电抗器（2）三相硅整流器组6.与控制线路有关的各种电气元件，如按钮开关，交流接触器、变压器、硅整流元件、电位器、电阻、电容器。
7.焊机外形见图：1.三相变压器：系三相降压变压器，初级线圈在内，初级线圈在外，接法为YO/△，其作用是将电网电压将至焊接所需电压值。
2.内桥内反馈三相磁放大器：这部分作用是控制焊接所需的下降特性及调节焊接电流大小，因此是焊机的主要部分。
磁放大器由六只饱和电抗器（放大元件）与六只硅整流器组成，每个放大元件都串联一只整流器，组成内桥内反馈三相磁式放大器。
弧焊电源课后题
第一单元焊接电弧对弧焊电源的要求一、填空题1．电弧是一种的现象。
2．的过程叫气体电离。
3．气体粒子受热的作用而产生的电离称为，温度越高，电离作用越。
4．电离的方程式有、和等。
5．中性粒子在光辐射的作用下产生的电离称为。
6．阴极的金属外表连续地向外发射出电子的现象，称为。
7．电弧的产生和维持的必要条件是。
8．根据吸收能量的不同，阴极电子发射可分为、和等三种形式。
二、判断题1．电弧在含有K、Na等元素的气氛中不容易引弧，在含有Ar、He 等元素的气氛中容易引弧。
〔〕2．气体电离的必要条件是有点场或热能的作用。
〔〕3．假设两电极间的电压越高，电场的作用越大，那么电离作用越弱〔〕4．高频高压引弧法由于采用较高的电压，所以比较危险。
〔〕5．接触短路引弧法可以用较低的空载电压产生焊接电流。
〔〕三、选择题1．在以下电极材料中，电子逸出功最小的两个元素是。
A．K、Na B. Na、W C. K、Cu D. C、Cu2．原子产生电离需要的能量，称为该元素的电离势，电离势很低的元素有。
A．Ar、He B. K、Na C. H2、O2 D. Li、W3．焊接电弧的产生是在焊条或焊丝拉离焊件外表时，由于而产生大量电子，在电极间电场的作用下，使气体发生电离而开场放电。
A．热发射 B. 强电场发射C．热发射和强电场发射 D. 热发射和质电撞击发射四、简答1．什么是气体电离2．什么是焊接电弧？焊接电弧是怎样产生的？、3．电弧的实质是什么？它与一般的燃烧现象有何异同点？4．负离子形成的条件是什么？它为什么不能担负导电任务？5．维持电弧放电需满足什么条件？怎样满足？6．热电离与碰撞电离有本质上的不同吗"为什么？7．热发射与自发射各有什么特点。
分别在什么样的条件下起主要作用？一．填空题1.沿弧柱长度方向，每厘米的电压降称为。
2.阴极有和。
3.阳极压降除与电流大小有关外，还与有关。
4.焊接电弧静特征的段，电弧燃烧时不易稳定，故很少使用。
直流弧焊发电机与硅弧焊整流器
结构简单、可靠
直流弧焊发电机的结构相 对简单，部件较少，因此 具有较高的可靠性和稳定 性。
维护方便
由于直流弧焊发电机的结 构较为简单，因此维护起 来相对方便，降低了运营 成本。
直流弧焊发电机的应用场景
金属焊接
直流弧焊发电机适用于各 种金属材料的焊接，如钢 铁、铜、铝等。
工业制造
在工业制造过程中，直流 弧焊发电机可用于各种需 要直流电源的设备或工艺。
适用于材料科学、焊接工艺、金属 加工等领域的研究和实验中。
04 直流弧焊发电机与硅弧焊 整流器的比较
工作原理的比较
直流弧焊发电机
基于电磁感应原理，通过转子在磁场中的旋转，产生感应电 动势，从而输出直流电。其结构复杂，但输出电流稳定，适 合大型焊接作业。
硅弧焊整流器
采用晶体管整流技术，将交流电转换为直流电。其结构简单 ，体积小，但输出电流稳定性相对较差，适合小型焊接作业 。
硅弧焊整流器结构简单，维护方便，但其输出电 流范围较小，适用于特定类型的焊接需求。
对未来发展的展望
随着科技的不断发展，直流弧焊发电机和硅弧焊整流器将会不断改进和完善，提高焊接质量和效率。
未来，随着新材料和新工艺的出现，焊接设备也将会不断创新和发展，以满足更加复杂和多样化的焊接 需求。
同时，随着环保意识的提高，未来的焊接设备也将会更加注重环保和节能设计，减少对环境的污染和能 源的消耗。
直流弧焊发电机与硅 弧焊整流器
目录
CONTENTS
• 引言 • 直流弧焊发电机 • 硅弧焊整流器 • 直流弧焊发电机与硅弧焊整流器的比较 • 结论
01 引言
目的和背景
目的
研究直流弧焊发电机与硅弧焊整流器 的原理、特点及应用。
弧焊整流器2
图10-1
硅弧焊整流器组成框图
(1) 变压器 其作用是把三相380V的交流电变换成几十伏的三相交流电。 (2) (3) (4) 外特性调节机构 整流器 其作用是使硅弧焊整流器获得形状合适、并且可以调节的外特 性，以满足焊接工艺的要求。 其作用是把三相交流电变换 它是接在直流焊接回路 成直流电。通常采用三相桥式整流电路。 输出电抗器 中的一个带铁心并有气隙的电感线圈， 其作用主 要是改善硅弧焊整流器的动特性和滤波。 此外， 硅弧焊整流器中都装有风扇和指示仪 表。 风扇用以加强对上述各部分、 特别是硅二极 管的散热，仪表用以指示输出电流或电压值。
图 10-6
双铁心式磁饱和电抗器结构
b)Wk分 绕 ， Wj并 联
a)k分 绕 ， Wj串 联
单铁心式磁饱和电抗器具有以下缺点： 1) 由图10-5可以看出，当控制电流IK较大时， 负载电流Ih正负半波不对称， 波形发生 畸 变。这样，会导致直流分量的出现，使主变压器铁心饱和， 主变压器一次电流增加， 铁心 发 热甚至烧毁。
第一节 磁饱和电抗器
图 10-2
磁 化 曲 线 B=f(H)和 U=f(H)
在以硅为整流器件的 磁饱 和电抗器式弧焊整流器中，磁饱 和电抗器是其中一个重要组成 部分，它对弧焊整流器的性能有 直接影响。 铁磁材料的磁化曲线B=f(H) 和 =f(H)，如图10-2所示。由图 可知，铁磁材料的磁化曲线是非 线性的，磁导率 不是常数，而 是 随 磁场 强 度 H 的变 化而 变 化
图11-1 晶闸管式弧焊整流器的组成
器式电源。国产晶闸管式弧焊整流器主要有ZDK系列和ZX5系列。 一、 晶闸管式弧焊整，触发脉冲的相位则由给定电压Ugu和电压反馈信号UfU确定。此 外还有操纵和保护电路CB。 二、 晶闸管式弧焊整流器的主要特点 (1) 动特性好 它与硅弧焊整流器相比，内部电感小，故具有电磁惯性小、反应速度快 的特点。 (2) 控制性能好 由于它可以用很小的触发功率来控制整流器的输出，并具有电磁惯性 小的特点，因而易于控制。通过不同的反馈方式可以获得所需的各种外特性形状。电流、电 压可在较宽的范围内均匀、精确、快速地调节。并且易于实现对电网电压的补偿。因此这种 整流器可用做弧焊机器人的配套电源。 (3) 节能 它的空载电压较低，其效率、功率因数较高，输入功率较小，故节约电能。 (4) 省料 与磁饱和电抗器式电源相比，它没有磁饱和电抗器。故可以节省材料，减轻 重量。 (5) 电路复杂 除主电路和控制电路外，还有触发电路，使用的电子元件较多，这对电 源使用的可靠性有很大影响，同时对电源的调试和维修的技术要求也较高。 (6) 存在整流波形脉动问题 三、应用范围 (1) 平特性晶闸管弧焊整流器 适用于熔化极气体保护焊、埋弧焊以及对控制性能要求 较高的数控焊，还可作为弧焊机器人的电源。 (2) 下降特性晶闸管弧焊整流器 适用于焊条电弧焊、钨极氩弧焊和等离子弧焊。 晶闸管式弧焊整流器是通过改变晶闸管的导通角来调节 电流和电压的，因而电流和电压波形的脉动比磁饱和电抗器式电源的大。
弧焊电源 第4版 第三单元 弧焊整流器
第三单元 弧焊整流器
§3-2 晶闸管式弧焊整流器
（三）应用范围 （1）平特性晶闸管弧焊整流器 适用于熔化极气体保
护焊、埋弧焊以及对控制性能要求较高的数控焊，还可 作为弧焊机器人的电源。 （2）下降特性晶闸管弧焊整流器 适用于焊条电弧焊、 钨极氩弧焊和等离子弧焊。
第三单元 弧焊整流器
§3-2 晶闸管式弧焊整流器
一、晶闸管式弧焊整流器的组成 如图3-2所示。 主电路 触发电路 反馈控制电路 操纵保护电路
第三单元 弧焊整流器
§3-2 晶闸管式弧焊整流器
二、晶闸管式弧焊整流器的主要特点 （1）动特性好 它与硅弧焊整流器相比，内部电感小
，故具有电磁惯性小、反应速度快的特点。在其用于平 特性电源时，可以满足所需的短路电流增长速度；当用 于下降外特性电源时，不致有过大的短路电流冲击。且 在必要时可以对其动特性指标加以控制和调节。 （2）控制性能好 由于它可以用很小的触发功率来控 制整流器的输出，并具有电磁惯性小的特点，因而易于 控制。通过不同的反馈方式可以获得所需的各种外特性 形状。电流、电压可在较宽的范围内均匀、精确、快速 地调节，并且易于实现对电网电压的补偿。
硅弧焊整流器
有磁饱和电抗器的硅弧焊整流器
无反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器 外反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器 全部内反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器 部分内反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器
无磁饱和电抗器的硅弧焊整流器
正常漏磁式 增强漏磁式
第三单元 弧焊整流器
§3-1 硅弧焊整流器
三种类型磁饱和电抗器式硅弧焊整流器的特点比较见表3-2 (三)硅弧焊整流器的维护 硅弧焊整流器的维护包括以下内容： （1）定期检查焊机的绝缘电阻（在用兆欧表测量绝缘电阻
弧焊电源重点..
第一章焊接电弧及其电特性（填空）焊接电弧的特性：电压最低，电流最大,温度最高，发光最强三种电离：撞击电离，热电离，光电离四种电子发射:热发射,光电发射，重粒子撞击发射,强电场作用下的自发射1.弧焊电源可分为哪几类?按什么分类?答:(1）弧焊电源及其控制技术的分类：交流弧焊电源、直流弧焊电源、脉冲弧焊电源、逆变式弧焊电源（2）弧焊电源的控制技术分类：机械式控制、电磁式控制、数字式控制、电子式控制。
2弧焊电源的压降如何分布？答：电弧沿其长度方向分为三个区：阳极区、阴极区、弧柱区，这三个区的电压降分别称为阳极压降Uy、阴极压降Ui、弧柱压降Uz。
它们组成了总的电弧电压Uf，且Uf=Uy+Ui+Uz。
阳极压降基本不变，而阴极压降在一定条件下基本上也是固定的数值，弧柱压降则在一定气体介质下与弧柱长度成正比。
则，弧长不同，电弧电压也不同。
3。
弧焊电源的静特性、动特性是指什么?答：电弧静特性：电极材料、气体介质、弧长一定的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf与电弧电流If之间的关系。
Uf=f(If)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为：Uf=f(if）4。
焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊得电弧静特性是怎样的？答：焊条电弧焊：多半工作在静特性的水平段。
埋弧焊：多半工作在静特性的水平段。
CO2气体保护焊：基本上工作在上升段。
(虚线的是二氧化碳的，实线的是Ar弧焊的)5。
交流电弧有什么特点？为保护交流电弧连续燃烧电路参数应当怎样配合？答：特点：a 。
电弧周期性的熄灭引燃b 。
电弧电压和电流波形发生畸变c 。
热惯性作用较为明显（2）a 。
交流电弧连续引燃的条件之一: 即当ωt=π时，使电弧电流if 正好过零点，if=0，从而得到： b 。
连续引燃条件之二：即在ωt=0时，弧焊电源电压Uy 应大于电弧引燃电压Uyh ，即： 综上分析：为保证交流电弧连续燃烧必须保证电路中各项参数：电源空载电压U0、电弧电压Uf 及引燃电压Uyh 之间必须保持一定的关系.即：6。
焊工高级题库
焊工高级题库(总20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--判断题（每题1分，共50题，50分）1.（）水是由两个氢元素和一个氧元素组成。
正确答案：错A．对 B．错2.（）合金是指由两种或两种以上的元素(其中至少一种是金属元素)组成的具有金属特性的物质。
正确答案：对A．对 B．错3.（）铁素体的强度和硬度高，而且塑性和韧性很好。
正确答案：错A．对 B．错4.（）在铁碳平衡状态图中，PSK线为共晶反应线，表示铁碳合金在缓慢冷却时由奥氏体开始析出珠光体的温度线。
正确答案：错A．对 B．错5.（）只有焊芯在焊接过程中可以补偿合金元素的烧损，而药皮作不到。
正确答案：错A．对 B．错6.（）凡电流的方向变化而大小不随时间变化叫脉动直流电流。
正确答案：错A．对 B．错7.（）矩形波交流弧焊电源是利用半导体控制技术来获得矩形波交流电流的。
正确答案：对A．对 B．错8.（）焊条电弧焊一般安全操作规程首先是做好个人防护，按规定穿戴防护工作服、绝缘鞋和防护手套；检查设备和工具是否齐全，并且检查作业现场的环境卫生。
正确答案：错A．对 B．错9.（）流行的质量管理方法有全面质量管理、六西格玛和QC七大手法。
正确答案：对A．对 B．错10.（）熔化极气体保护焊直流反接时，氩气中含氧量或含CO2不同时，对射流过渡临界电流无影响。
正确答案：错A．对 B．错11.（）法兰的基本形状为扁平的盘状结构，在机器中的工作位置多为轴线呈垂直状态。
正确答案：错A．对 B．错12.（）还原反应是含氧化合物里的氧被夺去的反应。
正确答案：对A．对 B．错13.（）从铁碳合金状态图中，低碳钢室温下的组织为珠光体+铁素体。
正确答案：对A．对 B．错14.（）常用的热处理方法有淬火、回火、调质、正火四种。
正确答案：错A．对 B．错15.（）焊条按药皮熔化后的熔渣特性可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条和铸铁焊条等。
4.第三章_直流弧焊发电机与硅整流器
25
4.5 无反馈磁放大器式硅弧焊整流器
VD1 WA a WA M ib VD5 ic c AM 磁放大器的结构图 WC If c ia VD3 b VD6 a VD4 VD2 LK
5 1 1 3 3 5 5 1 1 4 4 6 6 2 2 4 4 6 b
N
Uf
第三章 直流弧焊发电机与硅弧焊整流器
28
外特性方程：
IC≠0: IC=0: U 正半波：Φ1=ΦA+ΦC IcN＞饱和点 负半波： Φ ΦA-ΦC Rf较大时：If较小 → 铁心饱和 1= Rf较大时： If较小→ Rf↓→If↑→ ΔΦ↑→UL↑→Uf↓→ 铁心处于饱和区 陡降外特性 Ic＝ Rf↓→ If0 ↑→ΔΦ↑→UL↑ 但较小 →缓降外 Rf↘ →→U If ↗ → 铁心饱和→缓降 f↓ If 外特性 特性 Rf↘ → If ↗→铁心进 入非饱和区→陡降外 图5－12 无反馈磁放大器铁心中磁通的变化幅度 特性 29 第三章 直流弧焊发电机与硅弧焊整流器
Uf ＝ U0 – CΔ Ф M
U
P
0
Uf ＝ U0 －C ΔΦ m Ic Ic ∠ Ic ∠
1 2
3
继续增大 If ，磁 I 较大时，起始 c a1 • Ic = 0 时,起始工 工作点在 P0´点， 化曲线左端点伸 作点在原点，磁 3 2 磁放大器工作在 1 入到非饱和区， 放大器工作在非 饱和区， If 变化 对应Δ ΦmI变大， 饱和区， f 变化 时Δ Φm小，外特 外特性曲线可看作将磁化 外特性曲线转入 时，Δ Φm大，外 性下降缓慢（见 曲线绕垂直轴旋转而成。 陡降（见曲线 2中、 特性陡降（曲线 曲线2顶部）。 IC增大→工作点深入饱和区→需If很大 1 ）。 才能进入非饱和区→使外特性转入陡降。 下部）。 ad o I Ic增大→外特性右移→If增大→IC调节If
《弧焊电源》复习资料
《弧焊电源》复习资料第一章名词解释焊接电弧的基本物理现象：气体的电离和电子发射1.气体原子的电离：使电子完全脱离原子核的束缚，形成离子和自由电子的过程。
2.热电离：高温下，具有高动能的气体原子或分子互相碰撞而引起的电离。
3．热发射：物质的固体或液体表面受热后，其中某些电子具有大于逸出功的能量而逸出到表面外的空间去的现象。
4.电子发射：在阴极表面的原子或分子，接受外界的能量而释放出自由电子的现象。
5.焊接电弧静特性：一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf 与电弧电流If之间的关系，成为焊接电弧静特性。
6.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uf=f(if)7.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Uy与输出的电流稳定值Iy之间的关系Uy=f(Iy)，称为电源外特性。
8.强电场作用下的自发射：物质的固体或液体表面，虽然温度不高，但当存在强电场并在表面附近形成较大的电位差时，使阴极有较多的电子发射出来，这就称为强电场作用下的自发射。
9.接触引弧：在弧焊电源接通后，电极与工件直接短路接触，随后拉开，从而把电弧引燃起来。
10.非接触引弧：指在电极和工件之间存在一定间隙，施以高电压来击穿间隙，使电弧引燃。
11．负载持续率：Fs=负载持续运行时间t ／（负载持续运行时间t+休止时间）*100%12.弧焊电源调节性：弧焊电源满足不同的工作电压、电源的需求的可调节性。
1. 焊接电弧物理现象：气体的电离和电子发射。
2.气体原子电离的三种形式：撞击电离、热电离、光电离。
3.电子发射的四种形式：热发射、光电发射、重粒子撞击发射、强电场作用下的自发射。
逸出功：电子发射所需的能量，约为电离能的1|2~1|4.4.电弧的三个组成部分及电位分布。
电弧有三个部分构成：阴极区、阳极区、弧柱区。
阳极区存在阳极压降：基本上与电流无关，近似为一常数。
焊接电工项目5
项目五 弧焊整流器
3．整流器 整流器的作用是将三相交流电变为直流电，主电路一般采 用三相桥式整流电路，整流元件通常采用二极管、晶体管 、晶闸管和IBGT管等。 4．输出电抗器 输出电抗器的作用是滤波（使脉动电流变得平稳）和改善 弧焊电源动特性，它一般是接在直流回路中的一个带铁心 并有气隙的电感线圈。 二、弧焊整流器的型号及主要技术参数 1．弧焊整流器的型号 弧焊整流器的型号编制原则与弧焊变压器一样，弧焊整流 器的型号也由汉语拼音及阿拉伯数字组成。
项目五 弧焊整流器
国产磁放大器式硅弧焊整流器主要是ZX系列，如ZX-160、ZX250、ZX-300、ZX-400和、ZX-500型。磁放大器式硅弧焊整流 器是通过改变接在主变压器和硅整流器之间的磁放大器（磁饱和电抗 器）的磁饱和程度来获得所需外特性，通过改变控制电流来调节焊接 电流和电压。
项目五 弧焊整流器
项目五 弧焊整流器
国产动线圈式硅弧焊整流器有ＺＸ３系列，如ＺＸ3－ 160、ＺＸ3－250和ＺＸ3－40。 ＺＸ3－400的电路图如图5－7所示。当将一次、二次绕 组靠近而调到大电流时，可将二次绕组部分套入一次绕组 ，这样可扩大电流调节范围而不必分档，又可减少绕组之 间的最大排斥力。
项目五 弧焊整流器
①下降外特性晶闸管式弧 焊整流器主要用于焊条电 弧焊、钨极氩弧焊及等离 子弧焊。
②平特性晶闸管式弧焊整 流器主要用于熔化极气体 包弧焊、埋弧焊及对控制 性能要求高的其他焊接方 法，还可用于弧焊机器人 的电源。
项目五 弧焊整流器
3．典型产品 目前国产晶闸管式弧焊整流器主要是ZX5系列，主要有 ZX5-250、ZX5-300和ZX5-400型。该系列弧焊整流 器动特性好、电弧稳定、飞溅小、焊缝成形好，适合于各 种牌号的焊条。
弧焊整流器2
资料3 ZX5系列晶闸管式弧焊整流器
型号: ZX5-250、ZX5-400 应用:直流焊条电弧焊及碳弧气刨，特别适用于碱性低氢型焊条焊接很重要的低 碳钢、中碳钢及普通低合金钢构件。 特点:采用电流负反馈获得下降的外特性 动特性好，电弧稳定，飞溅小，焊缝成形美观，有利于进行全位置焊接。 有电网电压自动补偿和过流保护环节，可远距离调节焊接电流。
在方案实施过程中，及时记录拆装过程中各个重要组成结构的认知程度。
（时间25分钟）
任务6 评估
学生通过实施计划，对结果进行评估。具体考核内容如下（时间20分钟）
பைடு நூலகம்
考核等级
考核内容 优 良 中 及 格 不 及 总 评
铭牌上各参数的意义
硅弧焊整流器结构叙述 晶闸管式弧焊电源结构叙 述
接线准确性分析
调节特性演示
图10-6 双铁心式磁饱和电抗器结构 a)Wk分绕，Wj串联 b)Wk分绕，Wj并联
三、磁饱和电抗器的反馈
所谓“反馈”，就是将输出量的部分或全部回输过来用以增强(或削弱)
输入量。反馈有正反馈和负反馈、电流反馈和电压反馈、内反馈和外反馈等 多种形式。 在磁饱和电抗器中，当反馈量电流(或电压)在铁心中产生的附加磁通与控 制电流产生的磁通方向一致，增强控制电流的励磁作用时，这种反馈称为电 流(或电压)正反馈；反之，称为电流(或电压)负反馈。 输出量经过整流后通过交流绕组本身实现的反馈，称为内反馈(即交流绕 组兼起反馈作用)；经整流后供给一个附加反馈绕组实现的反馈，称为外反馈。 习惯上把正反馈简称为反馈，负反馈则仍用全称。
2) 由于负载电流Ih是交变的，在铁心中产生的交变磁通j同时匝链绕 组Wj与WK，会在WK中感应出较高的交变电动势和交变电流，影响直流 控制回路的正常工作。 由于存在上述两个缺点，单铁心式磁饱和电抗器是不实用的。用双铁 心式磁饱和电抗器可以克服上述问题。
硅整流器工作原理
硅整流器工作原理
硅整流器是一种电子元件，它的工作原理基于硅材料的半导体特性和PN结的整流效应。
硅整流器通常由两个半导体PN结组成，其中一个为正偏PN 结，另一个为反偏PN结。
当正向电压施加在正偏PN结上时，电子从n型半导体中逸出，流向p型半导体；同时空穴从p型
半导体中逸出，流向n型半导体。
这样，电子和空穴在PN结
内发生复合，使得电流可以通过整流器。
当反向电压施加在反偏PN结上时，由于PN结的整流特性，
只有在反向电压达到一定阈值之后，才能有少量电流通过。
这种通过的电流称为反向漏电流，而它的大小取决于反向电压的大小。
通过控制正向电压和反向电压的大小，可以调节整流器的工作状态。
在正向电压作用下，整流器可以将交流电转换为直流电，通过滤波电路后得到稳定的直流电源。
在反向电压作用下，整流器可以起到保护电路的作用，防止反向电压对其他电子元件造成损害。
总之，硅整流器通过利用硅材料的半导体特性和PN结的整流
效应，实现了对电流的控制和转换，使得交流电能被转换为直流电。
这使得硅整流器在各种电子设备中得到广泛应用，如电源变换器、充电器等。
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● 能力知识点 3 全部内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器● 1．结构基本电路如图3-18所示● 2．工作原理● （1）外特性 单相原理与接线如图3-19所示 图3-18 全反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器基本电路图推广到三相，其外特性如图3-21所示。
（2）调节特性 全部内反馈式磁饱和电抗器式弧焊整流器的外特性是水平的，即输出电压基本保持不变。
如何调节输出电压的高低，就是该电源的调节特性。
其调节特性将如图3-22中的曲线1所示。
(a) 原理图图3-19 单相全部内反馈式磁饱和电抗(b) 接线图 图3-21 全反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的外特性● 由该图可看出，当输出电压由最高调到最低时，就要将 由 调至﹣ ，即不仅需要调节 的大小，还要改变方向，这将给控制带来不便。
为此需设法避免改变的方向。
只要在磁饱和电抗器铁心上加一偏移绕阻，如图3-23● 加偏移绕组后的调节特性如图3-22中曲线2所示。
图3-23 偏移绕组的接线图3-22 全反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的调节特性● 3．产品介绍全部内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器国内定型产品有ZPG1-500、ZPG1-1500、ZPG2-500、GD-500等型号。
这种弧焊整流器适用于二氧化碳或惰性气体及混和气体保护下的熔化极电弧焊。
ZPG1-500型弧焊整流器可用于焊丝直径为0.8～2.0mm 的二氧化碳气体保护焊或混合气体保护焊等。
它的电弧自调性能良好,输出电压可以远距离无级调节，而且可以补偿网路电压的波动，使工作电压比较稳定。
能力知识点 4 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器● 1．结构● 基本电路如图3-24所示比较图3-12、图3-18与图3-24，无反馈式、全部内反馈式与部分内反馈式在结构上的差别，主要是磁饱和电抗器中的交流绕阻之间m 、n 两点的接法不同。
无反馈式的m 、n 两点是短路连接，全部内反馈式m 、n 两点是开路，部分内反馈式m 、n 两点间接了一个内桥电阻。
● 2．工作原理● （1）外特性 根据上述三种电源的结构对比可知，无反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器、全反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器、只是部分内反馈磁饱和电抗器弧焊整流器的两种特殊情况。
当部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器中的 =0时，即m 、n 两点用导线短接，就相当于是无反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器，据前可知，它的外特性是陡降的。
当 =∞，即m 、n 两点断开，就相当于全部内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器，它的外特性是水平的。
● 可推断，部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的外特性介于两者之间，即具有缓降的外特性（如图3-25所示），并且随着内桥电阻由零逐渐增大时，外特性将由陡降逐渐趋于平缓图3-24 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器基本电路n R n R（2）内桥形式 ①内桥为小电阻 如图3-24所示，它通常用康铜丝制成，阻值很小。
内桥电阻应可分段调节以获取不同数值的内桥电流 ；②内桥为一根导线，如图3-26所示，在两个交流绕组的抽头处用一根导线将部分交流绕组短接起来。
短接部分可看成是无反馈式磁饱和电抗器；未短接部分可看成全部内反馈式磁饱和电抗器。
显然， 占的比例越大，得到的外特性越陡。
若将 全部短接，就变成了无反馈式磁饱和电抗器。
选择合适的短接点，就可以得到满意的下降外特性。
（3）调节特性 见图3-27图3-25 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的外特性 n i d N d W● 3．产品介绍● 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器，国内定型产品有ZXG-300、ZXG-400及ZXG-500等型号，以上产品具有下降外特性，可用作焊条电弧焊和钨极氩弧焊的直流电源。
另外还有可兼获下降和平外特性的多特性弧焊整流器，定型产品有ZDG-500-1、ZDG-1000R 、ZPG-1000等型号产品。
可用于焊条电弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护电弧焊等。
图3-27 部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器的调节特性 图3-26 短接部分交流绕组的内桥● 在实际焊接中，由于引弧和熔滴过渡，作为弧焊整流器直流电源的负载—电弧，变动非常频繁，使电源常常处于动态过程，即由空载→短路、负载→短路、短路→空载等过渡过程，导致电源的动特性不够理想。
因而，有必要分析磁饱和电抗器式弧焊整流器动特性欠佳的原因，提出改善动特性的有效方法。
● 1．动特性存在的问题● （1）引弧冲击和飞溅 空载时，弧焊整流器交流绕组内没有电流，故没有电压降，即 。
此时空载电压为 。
引弧时，弧焊整流器发生由空载→短路的过渡过程。
由于 具有类似电容的性质，其中电压 不能突变，短路瞬间仍维持为0V 。
突然短路时，一方面相当于空载电压被瞬时短路；另一方面负载电阻值约为 ，因而会产生很大的瞬时短路冲击电流 ，又因磁饱和电抗器的时间常数大，所以衰减得较慢，故产生长时间的引弧冲击。
因此，在对薄板焊接时易被烧穿。
（2）弧飘 短路时，负载电压 ，所以磁饱和电抗器交流绕组电压 较高。
在突然拉开电弧的瞬间（即由短路至负载），一方面 不变，瞬间电弧电压很低；另一方面，负载电阻突然加大，因而产生一个“过小电流”。
然后再缓慢增加到正常负载电流值（见图3-28)。
这个“过小电流”大大降低了电弧的稳定性．并减弱了电弧的“挺度”或穿透力，即引起“弧飘”。
● 磁饱和电抗器式弧焊整流器出现以上问题的原因，在于磁饱和电抗器上绕有多个线圈，电磁惯性较大，在过渡过程中均有自感作用；另外，磁饱和电抗器是由交直流同时磁化的，因此，铁心上交流绕组和控制绕组之间的互感作用对弧焊整流器的动特性起很大的影响所致● 2．动特性的改善● （1）在焊接主回路中串联直流电感 这种方法是改善动特性最常用的方法，大多数硅弧焊整流器都串接有这种直流输出电感。
● （2）增加交流电感 如焊条电弧焊的情况下，用热轧硅钢片制做磁饱和电抗器有利于改善整流电源的动特性。
图3-28短路→负载时电流过渡过0j =U 0U j W j U 0h =R sdI 0h ≈U j U●（3）增大主变压器自身漏抗●（4）采用电流外正反馈其结构如图3-30所示综合知识模块四硅弧焊整流器的常见故障及排除能力知识点1 硅弧焊整流器的使用与维护●（1）定期检查焊机的绝缘电阻（在用兆欧表测量绝缘电阻前应将硅整流元件的正负极用导线短路）。
●（2）焊机不得在不通风的情况下进行焊接工作，以免烧毁硅整流元件。
安放焊机的附近应有足够的空间使排风良好。
●（3）焊机切忌剧烈的振动，更不允许对焊机敲击，因这样会损坏磁饱和电抗器的性能，使焊机性能变坏，甚至不能使用。
●（4）应避免焊条与焊件长时间短路，以免烧毁焊机。
●（5）保持焊机清洁与干燥，定期用低压干燥的压缩空气进行清扫工作。
本单元小结●1．硅弧焊整流器的电路一般由主变压器、电抗器、整流器、输出电抗器等几部分组成。
硅弧焊整流器可按有无电抗器分为两类：无电抗器的硅弧焊整流器和有电抗器的硅弧焊整流器。
●无电抗器的硅弧焊整流器按主变压器的结构不同又可分为：（1）主变压器为正常漏磁的；（2）主变压器为增强漏磁的，按增强漏磁的方法不同又可分为动圈式、动铁式和抽头式。
●有电抗器的硅弧焊整流器。
这类硅弧焊整流器所用的电抗器都是磁饱和电抗器式的。
根据其结构特点●不同又可分为：（1）无反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器。
（2）有反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器。
根据磁饱和电抗器的反馈形式，又可分为外反馈磁饱和电抗器式、全部内反馈磁饱和电抗器式和部分内反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器等。
●2．硅弧焊整流器与弧焊发电机相比具有以下优点：①易造易修、节省材料、成本低、效率高；②易于获得不同形状的外特性，以满足不同焊接工艺的要求；③动特性及输出电流波形易于控制，适应性●强；④易于实现远距离调节和对电网电压进行补偿；⑤噪声小。
3．在以硅为整流器件的磁饱和电抗器式弧焊整流器中，磁饱和电抗器是核心部分，它通过改变控制电流就可改变铁心的饱和程度，从而实现负载电流的调节，并且控制绕组中的直流控制电流较小的变化能引起负载电流较大的变化，即具有电流放大的作用。
●4．无反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器具有陡降的外特性，国内典型产品有ZXG7-300、ZXG7-500及ZXG7-300-1型等，可用于焊条电弧焊或钨极氩弧焊。
但这种弧焊整流器的缺点是磁饱和电抗器没有反馈，电流放大倍数小，控制电流较大。
●6．部分内反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器的反馈作用介于无反馈式和全部内反馈式之间，所以外特性既不是陡降的，也不是水平的，而是介于两者之间为缓降的，这是通过内桥电阻来实现的。
部分内反馈磁饱和电抗器式弧焊整流器，国内定型产品●有ZXG-300、ZXG-400及ZXG-500等型号，具有下降外特性，可用作焊条电弧焊和钨极氩弧焊的直流电源。
另外还有可兼获下降和平外特性的多特性弧焊整流器，定型产品有ZDG-500-1、ZDG-1000R、ZPG-1000等型号产品。
可用于焊条电弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护电弧焊等。
●7．上述三种类型磁饱和电抗器式弧焊整流器，它们的基本原理都是利用磁化曲线的非线性，通过调节其控制绕组中的控制电流，来改变磁饱和电抗器铁心的饱和程度、磁导率和交流绕组的感抗，以达到调节输出电流（无反馈式和部分内反馈式）和电压（全部内反馈式）的目的.。