弧焊变压器

▪ （1）动圈式弧焊变压器 其一次绕组和二次绕 组是相互独立，且有一定的距离。改变一次绕组 与二次绕组之间的距离，使漏抗发生变化，从而 达到调节焊接参数的目的。这种弧焊变压器也称 为动绕组式弧焊变压器。BX3系列就属于这类弧 焊变压器。
▪ （2）动铁式弧焊变压器 其结构特点是在一次 绕组与二次绕组之间加一个活动铁心作为磁分路， 以增大漏磁，即加大漏抗。通过改变动铁心的位 置可调节漏磁的大小，从而改变焊接参数。BX1 系列就属于这类弧焊变压器。
（2-1）
▪ 从（2-1）式可以看出，要使弧焊变压器获得 下降的外特性，即电弧电压U h 随焊接电流I h 的 增大而减小，变压器的总等效阻抗X z 必须不能 等于零。而要使弧焊变压器获得陡降的外特性，
必须X比z 较大。然而，弧焊变压器要具有一定的 总等效阻抗 ，可X以z 使变压器的漏抗值很小 （ X）L ，0靠串联电抗器得到较大的感抗值 ； 或X使K 变压器具有较大的漏抗 ，而不X L用串联电 抗器（ ）X。K当0焊接电流增加时，在 总等 效降阻 的抗 外特性上，X产z满生足较焊大接的工电艺压的降要，求从。而当获改得变下
过螺杆机构来进行调节。
▪ 2．工作原理
▪ （1）空载 可以导出该弧焊变压器的空载电
压为：
U0
N2 N1
U1
（2-2）
▪ （2）负载 根据（2-1）式可以导出这种弧
焊变压器的外特性方程式为：
▪
Uh
（3）短路
U短02路I电h2X流K 2 方或程式Ih 为：U0X2 KUh2
（2-3）
Id
U0 XK
（2-4）
▪ （3）弧焊变压器的内部感抗值应可调，以进行 焊接参数的调节。
能力知识点 1 弧焊变压器的工作原理
▪ 弧焊变压器和一般电力变压器一样，具有变 电压、变电流、变阻抗的功能。作为一种弧 焊电源，根据变压器的原理，可以导出弧焊 变压器的外特性方程式如下：
或 Uh U02Ih2Xz2
Ih
U02 Uh2 Xz
▪ 2）由于变压器二次绕组和电抗器绕组采用反接 接线方式，因而提高了同体式弧焊变压器的效率， 降低了电能的损耗。
▪ 3）占地面积小，节省了工作面积。
▪ 由于同体式弧焊变压器采用动铁心式电抗器调节 焊接电流，所以当焊接电流调节到小电流范围时， 这时空气隙长度较小，空气隙的磁感应强度增大， 电抗器动、静铁心之间的电磁作用力增加，铁心 振动大，容易导致焊接电流波动和电弧不稳等现 象。因此，同体式弧焊变压器不宜在中、小电流 范围使用，即这类弧焊变压器适用于作成大容量 的焊接电源。
▪ 2．特点及产品介绍
▪ （1）特点 采用多站式供电有下列优点：节省 设备投资，经常处于满载工作状态，因而提高了 设备的利用率，便于管理、维护，减少供电容量， 减少占用车间生产面积。但也有以下缺点：焊接 电路是低压供电，线路能量损耗大，焊接站不可 随便移动而灵活性差，工作可靠性差。因此应视 具体情况权衡利弊而选用。
▪ （2）产品介绍 国产多站式弧焊变压器有BP3×500型（旧型号为BM- 3×500型）。由一台 正常漏磁的三相降压变压器和12个调节空气隙 式电抗器组成，可供12个工位同时进行焊接。 每相额定焊接电流为500A。
【综合训练】
▪ 一、填空题答案 1．同体式、1000；2．变压器、电抗器；3．铁 芯间隙；4．平特性、电抗器
▪ 2．工作原理
▪ （1）空载 可以导出其空载电压为：
式中 K M 系数
0 1
U0
KM
N2 N1
U1
（2-7）
称为一次绕组与二次绕组的耦合
（2）负载 可以导出其外特性方程式为：
Uh U02Ih2XL2 或
Ih
U02 Uh2 XL
（2-8）
▪ （3）短路 其短路电流方程式为：
Id
U0 XL
（2-9）
图2-3 动圈式弧焊变压器结构示意图
▪ 该弧焊变压器铁心形状特点是高而窄，在两侧的 心柱上套有一次绕组和二次绕组。一次绕组和二 次绕组是分开缠绕的。一次绕组在下方是固定不 动的；二次绕组在上方是活动的，摇动手柄可令 其沿铁心柱上下移动，以改变其与一次绕组之间 的距离。由于铁心窗口较高，可调范围大。这种 结构特点使得一、二次绕组之间磁耦合不紧密而 有很强的漏磁。由此所产生的漏抗就足以得到下 降的外特性，而不必附加电抗器。由于漏抗与电 抗的性质相同，故用变压器自身的漏抗代替电抗 器的电抗。
▪ BX2系列弧焊变压器的主电路如图2-2所示 电网电压由76、78两点接入，弧焊变压器的空 载电压从44、46两点获得。 变压器两个侧柱上的一次绕组各有一个抽头（79、 82两点），用来分级调节空载电压。
▪ BX2系列弧焊变压器主电路图
图2-2 BX2系列弧焊变压器主电路图
▪ 当金属联结片将80、81两点接通时，则使用全 部一次绕组的匝数；而当金属联结片转换至79、 82两点时，使用的一次绕组的匝数减少。由式 （2-2）可知，一次绕组的匝数减少，会使空载 电压提高。空载电压的分级调节，一方面可以防 止电网电压下降后二次输出电压太低而无法进行 焊接；另一方面，在电网电压正常情况下，可以 提高焊接电弧的稳定性。
能力知识点 1 分体式弧焊变压器
▪ 分体式弧焊变压器的国产型号为BN系列，产品 曾有BN-300、BN-500等型号 优点：变压器和电抗器是分开的，便于搬动， 使用比较灵活；变压器的二次电压不变，容易改 装成多站式电源；结构简单，调节性能较好。
缺点：结构不紧凑，消耗材料多；小电流焊接 时会产生较大的交变电磁力，造成动铁心的强烈 振动，产生很大噪声，还可能使焊接电流发生波 动，影响焊接工作的正常进行。因此，分体式弧 焊变压器在使用小电流焊接时，电弧稳定性差， 目前已不再生产
▪ （1）分体式弧焊变压器 变压器与电抗器是相 互分开的，两者之间用电缆串联在一起，没有磁 的联系，仅有电的联系，故称为分体式。BN系 列和BX10系列属于这类弧焊变压器。
▪ （2）同体式弧焊变压器 变压器与电抗器组成 一个整体，两者之间不仅有电的联系，还有磁的 联系。BX、BX2系列属于这类弧焊变压器。
▪ 目前电流大于500A的弧焊变压器多采用这种结 构形式。它可作为焊条电弧焊电源，主要还是作 为埋弧焊的电源。
▪ （2）产品介绍 国产同体式弧焊变压器有两种 系列：BX系列和BX2系列
▪ BX系列有BX-500型弧焊变压器，适用于焊条电 弧焊。它的电流调节是靠手动螺杆带动动铁心， 改变空气隙长度δ的大小来实现的。
▪ 3．焊接工艺参数的调节
由式（2-8）和（2-9）可知，动圈式弧焊变压
器焊接工艺参数的调节，可通过调节X L 来实 现，X L 的计算公式为：
X LK N2 2(12 A )
（2-10）
式中，K、A为与变压器结构有关的常数；N 2 为 二次绕组的匝数； 12为一、二次绕组之间的距 离。
分析式（2-10）可知，当动圈式弧焊变压器的
综合知识模块一
弧焊变压器的原理及分类
▪ 弧焊变压器是一种特殊的变压器，其基本工作原 理与一般的电力变压器相同。但为了满足弧焊工 艺的要求，它还应具有以下特点：
▪ （1）为保证交流电弧稳定燃烧，要有一定的空 载电压和较大的电感。
▪ （2）弧焊变压器主要用于焊条电弧焊、埋弧焊 和钨极氩弧焊，应具有下降的外特性。
▪ （2）改变N 2 由于X L 与 N 2 的平方成正比，所 以改变N 2 可以在较大的范围内调节焊接电 流 I h 。因为 N 2很难做到连续改变，因此改变N 2 达不到连续调节焊接电流I h 的目的。而且从式 （2-7）可知，单独改变N 2会使空载电压受到 影响。为了在改变的同时保持空载电压不变， 特将一、二次绕组各自分成匝数相等的两盘。 若使用小电流时，同时将一、二次绕组各自接 成串联形式；若使用大电流时，同时将一、二 次绕组各自接成并联形式。由各自串联换成各 自并联时，输出的电流可增大4倍。这样就扩 大了电流调节范围。因此，用这种串并联的方 法改变N 2 ，可用作焊接电流的分档粗调节
▪ （3）多站式弧焊变压器 由一台三相平特性变 压器并联多个电抗器组成。通常变压器的容量较 大，可供多个工位同时使用。BP-3×500型就是 这类弧焊变压器。
▪ 2．增强漏磁式弧焊变压器
▪ 这类弧焊变压器是人为地增加变压器自身的漏抗， 使变压器本身兼起电抗器的作用，而无需外加电 抗器。按其结构特点，这类弧焊变压器可分为：
▪ 二、判断题答案 1．√；2．×；3．√
▪ 三、选择题答案 1．a；2．b；3． a；4． a；5．d
▪ 四、简答答案（略） ▪ 五、实践部分
同体式弧焊变压器结构原理实训
综合知识模块三
增强漏磁式弧焊变压器
能力知识点 1 动圈式弧焊变压器
▪ 1．结构特点
动圈式弧焊 变压器的结 构如图2-3所示。
能力知识点 2 同体式弧焊变压器
▪ 1．结构特点
同体式弧焊变压 器的结构如图21所示。
图2-1 同体式弧焊变压器的结构 原理图
▪ 由图2-1可以看出，下部是变压器，上部是电抗 器，变压器与电抗器共用了一个中间磁轭。图中 将变压器一、二次绕组画成上下叠绕是为了便于 分析，实际上是同轴缠绕，一次绕组在内层，二 次绕组在外层，均布在两个侧柱上，因此漏磁很 少。与分体式不同之处在于，将电抗器叠加于变 压器之上共用中间磁轭，以达到省料目的。一次 绕组W1两部分串联后接人电网，二次绕组W2两 部分串联后再与电抗器绕组WK串联向焊接电弧 供电。电抗器铁心留有空气隙δ，δ的大小可通
▪ （3）抽头式弧焊变压器 它的特点是靠一次绕 组与二次绕组之间耦合不紧密来增大漏抗，通过 变换抽头改变漏抗，从而调节焊接参数。BX6系 列就属于这类弧焊变压器。
综合知识模块二
正常漏磁式弧焊变压器
▪ 正常漏磁式弧焊变压器也称为串联电抗器式弧焊 变压器。这类弧焊变压器是由变压器和电抗器组 成。前者为正常漏磁的普通降压变压器，将电网 电压降至所要求的空载电压，变压器本身的外特 性是接近于平的外特性。为得到下降的外特性及 调节焊接工艺参数需串联一个电抗器
能力知识点 3 多站式弧焊变压器
▪ 供多工位同时使用的交流弧焊电源，称为多站式 弧焊变压器
▪ 1．结构原理 多站式弧焊变压器由一台大容量的三相平特性 降压变压器T并联多个电抗器LK组成。因多站式 弧焊变压器要同时供多个工位使用，因此其外特 性应该是平硬的。
为保证各工位焊接过程的稳定，以及独立调节焊 接工艺参数的需要，每个工位都单独使用一个电 抗器。
▪ 3．焊接工艺参数调节
这种弧焊变压器的参数调节主要是指焊接电流 的调节。它主要靠调节电抗器铁心空气隙δ 大小来调节焊接电流。当δ减小时，XK增大，
从而 减I小h ；同理，δ增大， 增I大h 。
▪ 4．特点及产品介绍
▪ （1）特点 ：
▪ 1）同体式弧焊变压器由于结构紧凑，因此可 比分体式弧焊变压器节省16％的硅钢片，节 省10％的铜导线。容量越大，节省材料越多， 因而使成本降低。
第二单元 弧焊变压器
▪ 学习目标：通过学习（1）明确弧焊变压器的基本 工作原理和分类；（2）理解正常漏磁式弧焊变压 器和增强漏磁式弧焊变压器的电磁关系；（3）掌 握常用弧焊变压器的结构特点、工作原理、工艺 参数调节；（4）熟悉常用弧焊变压器的国产产品； （5）能对常用弧焊变压器的常见故障进行分析和 排除。
结构一定时，调节漏抗X L ，只能通过改变变
压器二次绕组的匝数N 2 和一、二次绕组之间的 距离 12 来实现。
▪ （1）调节δ12 摇动手柄，通过螺杆带动 二次绕组上下移动，使一、二次绕组之间
的距离δ12发生变化。由于δ12与漏抗X L 成 正比，因此当二次绕组W2上移使δ12增大 时， X L 增加，焊接电流 I h 减小；反之， δ12减小时，则焊接电流 I h 增加。 δ12连 续变化，则焊接电流 I h 可获得连续调节。 显而易见，调节δ12可以实现焊接电流 I h 的细调节。
X L或 X K时，可得到一系列陡降度不同的外特性， 以便于焊接工艺参数的调节。
能力知识点 2 弧焊变压器的分类
根据获得下降外特性的方法不同，可将弧焊变压 器分成如下两大类。
▪ 1．正常漏磁式弧焊变压器 它是由一台正常漏磁式（漏磁很小，可忽略）的 变压器串联一个电抗器组成，所以又称为串联电 抗器式弧焊变压器。根据电抗器与变压器的配合 方式不同又可分为：
▪ 多站式弧焊变压器适用于集中、多工位的焊条
电弧焊。一台多站式弧焊变压器所能供应的焊
接工位数可用下式计算：
n I de KI me
(2-5)
式中 I de —多站式弧焊变压器的额定电流；
Ime —每个工位所需的额定电流；
K —各工位同时利用wenku.baidu.com数，一般可取0.6。
多站式弧焊变压器各工位焊接工艺参数的调节， 是靠调节各工位所附的电抗器进行的。这些电 抗器的结构与分体式弧焊变压器的电抗器的结 构相同，其调节原理和调节方法与分体式相同。