弧焊电源及数字化控制复习题

1、电源按照控制技术分为哪些？每种类型各举一例。

1）交流弧焊电源弧焊变压器矩形波弧焊电源

2）直流弧焊电源直流弧焊发电机弧焊整流器

3）脉冲弧焊电源与焊接方法结合使用

4)逆变式弧焊电源 IGBT式逆变式弧焊电源

控制方式：机械式控制、电磁式、电子式、数字式（单片机控制、PLC/PLD控制、ARM 、DSP ）2、脉冲弧焊电源的特点是什么？适用于哪些方面的焊接？

脉冲弧焊电源的特点是电源输出电流是周期性变化的，脉冲频率、脉冲电流等脉冲参数可调。调节脉冲参数可以调节焊接工件的热输入量、焊丝的熔滴过渡形式等，有利于对热输入比较敏感的材料、薄板和全位置的焊接。故大部分弧焊电源中都包含脉冲弧焊电源。

、什么是焊接电弧？电弧中最基本的物理现象是什么？

焊接电弧是一种强烈的持久的气体放电现象，是气体放电的一种形式。气体的电离和电子的发射时电弧中最基本的物理现象。

、什么是焊接电弧的静特性？静特性曲线的形状是什么？常用电弧焊接方法的电弧特性曲线是什么形状？

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，称为焊接电弧的静态伏安特性，简称伏安特性或静特性，其曲线形状类似于U型，可称之为U形曲线。包括下降特性、平特性、上升特性三部分曲线形状。

不同的焊接方法，在其正常使用范围内，其电弧静特性曲线只是整个电弧“U”形静特性曲线的某一部分。常用电弧焊接方法的电弧特性如下：

焊条电弧焊、埋弧焊等焊接电弧基本工作在电弧静特性的水平段；

TIG焊、微束等离子弧焊、等离子弧焊的焊接电弧也基本工作在电弧静特性的水平段，但当电流很小时，如微束等离子弧焊、微束TIG焊的焊接电弧则工作在电弧静特性的下降段；熔化极气体保护焊（MIG焊或CO2焊等）和水下焊接等焊接电弧基本上工作在电弧静特性的上升段。

、什么是焊接电弧的动特性？焊接电弧存在动特性的本质原因是什么？

一定弧长的电弧，当电弧电流以很快速度连续变化时，电弧电压瞬时值与电流瞬时值之间的关系称为电弧动态伏安特性，简称为电弧动特性。

热惯性：当电流快速增加或减小时，游离作用或消游离作用来不及变化，使得弧柱温度的变化相对滞后。

、与直流电弧相比，交流电弧燃烧的特点是什么？

1）交流电弧的电流、空载电压存在极性变化，最常见的交流电弧是工频正弦波交流电弧。该电弧一般是由50Hz按正弦规律变化的电源供电，每秒钟内电弧电流变换极性50次，100次经过电流的零点。电流经过零点的瞬间，电弧熄灭，过零点后电弧重新引燃。能否引燃主要取决于电源电压和再引燃电压之间的关系 2）交流电弧的再引燃过程使交流电弧放电的物理条件和电、热物理过程也随之改变，这对电弧的稳定燃烧和弧焊电源的特性有很大的影响。 3）对于电阻型弧焊电源其焊接电流是不连续的，如要使得焊接电流连续，应串联一个足够大的电感

、影响交流电弧稳定燃烧的因素有哪些？提高稳定性的措施？

1）空载电压U0: U0愈高，在同等大小的引弧电压下，熄弧时间愈短，电弧愈稳定；

2）引燃电压Uyh：Uyh愈高，电弧愈不稳定，引弧困难；

3）电路参数：增大电感L，减小电阻R可使电弧趋向稳定燃烧；

4）电弧电流：电流愈大，产热愈多，而且电流变化率dif/ dt愈大，热惯性作用明显，电弧愈稳定；

5）电源频率f: f提高，熄弧时间缩短，热惯性增强，也可提高电弧的稳定性；

6）电极的热物理性能和尺寸：它们影响电极所达到的温度，从而影响电弧的引燃电压。

PS：提高交流电弧稳定性的措施包括：1）提高弧焊电源频率；2）提高电源的空载电压；3）改善电弧电流波形；4）叠加高压电。

、请画出直流矩形脉冲电弧电流的波形，并列出脉冲电弧的基本参数。

、弧焊工艺对弧焊电源有哪些要求？

1）保证引弧容易 2）保证电弧稳定 3）保证焊接参数稳定 4）具有足够宽的焊接参数调节范围 5）具备对环境的适应性

Ps:弧焊电源的电气性能要求 (焊接电源空载电压、外特性、调节性能、动特性)

、什么是弧焊电源的外特性？

弧焊电源的外特性是指，在规定范围内，弧焊电源稳态输出电压Uy与输出电流Iy之间的关系。换言之，在电源内部参数一定的条件下，改变负载，稳态输出电压Uy与稳态输出电Iy值之间的关系，一般采用Uy＝f（Iy）来表示。

、电源-电弧系统的稳定条件是什么?

（1）无干扰时，能在给定负载电压和焊接电流下，保证电弧的稳定燃烧，系统保持静态平衡状态。（2）当系统受到瞬时干扰，破坏了系统原有的静态平衡，负载电压和焊接电流发生变化；当干扰消失后，系统能够自动恢复到原来的平衡状态或者达到新的平衡状态。

稳定条件公式：“即：电弧静特性曲线在工作点上的斜率必须大于电源外特性曲线在该工作点上的斜率 )

钨极氩弧焊（TIG）等离子弧焊分别选择什么形状的电源外特性？为什么？

都选择恒流外特性。 1）两者的电弧静特性工作部分呈平的或略上升的形状，从“电源—电弧”系统稳定的角度（Kw>0）考虑，应选用下降外特性的电源。 2）从焊接规范稳定的角度考虑，两者稳定焊接参数主要指稳定焊接电流。所以采用恒流外特性，电流静态偏差最小，电源外特性如下图。

对弧焊电源空载电压有哪些要求？

1）保证引弧容易空载电压愈高愈好

2）保证电弧的稳定燃烧U0≥（~）U f

3）保证电弧功率稳定 >U0/U f>

4）要有良好的经济性

5）保证人身安全

什么是弧焊电源稳态短路电流？稳态短路电流过大和过小对焊接过程有和影响？

在弧焊电源外特性上，当U f=0时对应的电流为稳态短路电流I wd。当电弧引燃和金属熔滴过度到熔池时，经常发生短路，过大会使焊条过热，药皮易脱落，使熔滴过渡中因有大的积蓄能量儿增加金

属飞溅。过小会因电磁压缩推动力不足而使引弧和焊条熔滴过渡产生困难。

什么是弧焊电源的调节特性？如何调节焊接参数？

焊接电源能满足不同工作电压、电流的需求的可调节性能称为电源调节性能。调节焊接参数，即在给定电弧电压时来调节电弧电流，火在给定电弧电流时调节电弧电压，都可以通过调节弧焊电源的空载电压U0和等效阻抗z来实现。

弧焊电源的负载持续率和额定电流的含义是什么？