弧焊电源
弧焊电源及控制 学习指南
第1章绪论一、重点内容提要1.1 弧焊电源概述弧焊电源：电弧焊机中的核心部分，是供给焊接电弧电能（提供电流和电压），并具有适宜于电弧焊工艺电气特性的设备。
1.2 弧焊电源的分类、特点与应用常见分类见图1-1。
动铁心式弧焊变压器Array动绕组式弧焊变压器抽头式弧焊变压器动铁式弧焊整流器动绕组式弧焊整流器抽头式弧焊整流器滑动调节式弧焊整流器单相整流式脉冲弧焊电源串联饱和电抗器式弧焊电源磁放大器式弧焊整流器磁放大器式脉冲弧焊电源电动机驱动式弧焊发电机内燃机驱动式弧焊发电机晶闸管式弧焊电源晶闸管电抗器式矩形波交流弧焊电源模拟式晶体管弧焊电源模拟式晶体管脉冲弧焊电源开关式电力电子器件弧焊电源开关式电力电子器件脉冲弧焊电源逆变式晶闸管矩形波交流弧焊电源晶闸管式弧焊逆变器晶体管式弧焊逆变器场效应晶体管式弧焊逆变器IGBT式弧焊逆变器双逆变式变极性弧焊电源其它单片机控制式数字化弧焊电源DSP控制式数字化弧焊电源单片机和DSP控制式数字化弧焊电源其它图1-1 常用弧焊电源分类机械调节型弧焊电源是借助于机械装置实施特性调节的弧焊电源。
该类弧焊电源的主要电气特性是由电源结构所决定的，其输出的大小也是通过机械装置实施调节的。
电磁控制型弧焊电源一般是通过调节弧焊电源内部电磁器件的电磁状态来调节电源的特性。
电子控制式弧焊电源是借助电子线路来实现弧焊电源各种特性的控制，还可以通过电子线路对焊接电流波形等进行控制。
1.3弧焊电源的发展弧焊电源的发展可以说是日新月异，其发展可以概括以下几个方面。
1）多种电子控制型的弧焊电源相继出现和完善，目前已经基本取代了电磁控制型弧焊电源。
许多经济发达国家，除在野外作业仍采用柴（汽）油内燃机驱动的弧焊发电机之外，基本上都选用电子控制型弧焊电源。
2）各种脉冲弧焊电源的应用，进一步提高了焊接质量，促进了全位置焊接的自动化。
3）各种高效、节能、轻便、焊机性能良好的逆变弧焊电源得到了飞速发展，逐渐成为主导产品之一。
弧焊电源的基本电气特性
a b
c
d UC
UK
电流较大时，阴极斑点面积基本不变了，
UA
电流↑→电流密度↑→Uk↑。
电弧静特性曲线
I/A
UC：电流较小(ab段）时，电流↑→弧柱截面↑↑ →电流密度↓ →UC ↓ ；
电流稍大(bc段）时，电流↑→弧柱截面↑ →电流密度基本为一常量→UC =C；
电流继续增加(cd段），电流↑→弧柱截面变化慢 →电流密度↑ → UC ↑ 。
第二章 弧焊电源的基本电气特性
焊接电弧静特性曲线形状的影响因素
弧长的影响：
弧长增加，弧柱长度增加，电弧电压提高；即电弧静特性曲线形状不变， 但曲线整体上移；这表明电弧电流一定时，电弧电压随弧长的增加而增加。
电极直径的影响：
主要影响阴极斑点面积 SK 和弧柱 截面SC；电极直径减小， SK、 SC减小， 则曲线整体左移；同理，电极直径增 大，电弧静特性曲线则将向电流增加 的方向移动（向右移动）。
第二章 弧焊电源的基本电气特性
2.1 焊接电弧 焊接电弧：在一定电压的两电极（或电极与工件）之间的气 体介质中产生的强烈而持久的放电现象。
气体放电的前提：
两电极间有电位差 存在带电粒子
气体的电离 带电粒子
电极表面的电子发射
气体的电离与电极的电子发射是形成及稳定电弧的充要条件。
第二章 弧焊电源的基本电气特性
接触——拉开——燃弧
焊接电弧的形成和维持是在电场、热、 光和质点动能的作用下，气体原子不断的被 激发、电离以及电子发射和复合反应的结果。
电能
弧焊电源
电能
接触
电阻热
金属熔化、蒸发
热发射 热电离
带电
粒子
拉开2-4mm(数量级)以上
工学第章对弧焊电源的基本要求
• 对操作人员加强保护的机械夹持焊炬情况下：直流 141V峰值、交流141V峰值和100 V有效值。
• 等离子切割：直流500V峰值。
综合考虑引弧、稳弧工艺需要，空载电压通常具体要求如下:
• 弧焊变压器 ：U0 ≤80 V
U U01 U02
I0
I (4)平外特性
适合于焊条电弧焊
0
I1 I2 I3 I4 I5
I
(5)
1. 焊条电弧焊 电流的调节范围不大，在焊接不同厚度的工件时，电弧
电压一般保持不变，只调节焊接电流。
2. 埋弧焊
If增加时熔深随着增大，要求增大Uf以使熔宽相应增加，从 而保持合适的焊缝几何尺寸．当Uf增大时，则要求U0相应提
Ifmin If (Ie) Ifmax
I
使用下降外特性电源的不同方法的负载特性：
焊条电弧焊、埋弧焊：
If≤600A时，Uw(V)=20+0.04If (V) U
If>600A时，Uw(V)=44(V)。
U0
TIG焊、等离子弧焊：
If≤600A时，Uw(V)=10+0.04If
(V)
Uwe Uw
If>600A时，Uw(V)=34 (V)。
dI
系统的动平衡方程：
Uy(I) Uf(I) L dt
外界干扰电流发生变化： If If Δif
此时：Uy(If
Δif
)
Uf(If
Δif
) L d(If
Δif dtຫໍສະໝຸດ )(1)U
Uf
A1
1
B1
B1′
2
弧焊电源知识点
弧焊电源知识点弧焊电源知识点1.焊接电弧是焊接回路中的（负载）弧焊电源则是为电弧负载提供（电能）并保证（焊接工艺过程）稳定的装置2.有焊接电源供给的，具有一定（电压）的两电极间或电极与母材间，通过气体介质产生的（强烈）而（持久）的放电现象，称为焊接电弧3.焊接电弧的引燃方法有（接触引弧）（非接触引弧）两种，前者主要应用于（焊条电弧焊）（埋弧焊）（熔化极气体保护焊）等，后者主要应用于（钨极氩弧焊）（等离子弧焊）4.当电极材料、电源种类及性和气体介质一定时，电弧电压的大小取决于（电弧长度）5.焊接电弧按其构造可分为（阴极区）（阳极区）（弧柱）三个区6.（气体电离）（阴极电子发射）是电弧产生和维持的必要条件7.电弧的静特性曲线呈（U）它有（3）个不同的区域：当电流较小时，电弧静特性属（下降特性）区，即随着电流增加，电压（减小）；当电流稍大时，电弧静特性属（平特性）区，即随电流变化，电压（几乎不变）；当电流较大时，电弧静特性属（上升特性）区，电压随电流的增加而（增大升高）8.引起电弧偏吹的原因归纳起来有三个，其中一是（焊条偏心产生的偏吹）二是（电弧周围气流产生的偏吹）三是（焊接电弧的磁偏吹）9.造成电弧产生磁偏吹的原因有（导线接地线位置引起的磁偏吹）（铁磁物质引起的磁偏吹）（电弧运动至焊件的端部引起的磁偏吹）10.焊条电弧焊引弧的方法一般有（直击法）（划擦法）两种11.弧焊电源电压有短路时的零值增高到引弧电压值所需要的时间称（电压恢复时间）电弧焊时此事件一般不超过（0.05）s12.焊接电弧的（稳定）性是指电弧保持稳定燃烧的程度13.电弧电压是指（电弧两端之间的电压称为电弧电压）它由（阴极压降）（阳极压降）（弧柱压降）组成14.由于焊条偏心度过大产生的偏吹通常采用（调整焊条角度）的方法来解决15.焊条电弧焊多半工作在静特性的（平特性）区，钨极氩弧焊。
等离子弧焊多半工作在（平特性）区，熔化极氩弧焊、co2气体保护焊、熔化极活性气体保护焊基本上工作在（上升特性）区16.焊机的空载电压越高，电弧燃烧的稳定性（越强），但容易使电焊工（触电）17.直流弧焊电源接回路中，焊接电弧紧靠（负电）极的区域较阴极区，温度为（2130~3230）℃，放出的热量占焊接电弧总热量的（36％）左右。
弧焊电源的外特
弧焊电源的输入电压范围决定了电源在不同电网条件下的适应性。较宽的输入电 压范围有助于提高电源的稳定性和可靠性。
效率与功率因数
效率
弧焊电源的效率反映了其将输入电能 转换为有用输出的能力。高效率的电 源有助于降低能耗和减少热量产生。
功率因数
表示弧焊电源输入功率中有功功率所 占的比例。功率因数的高低对电网的 负荷和设备性能有影响，高功率因数 的电源有利于提高电网效率。
弧焊电源的分类与比较
分类
弧焊电源可分为交流弧焊电源和直流弧焊电源两大类，其中 交流弧焊电源又可以分为串联电抗器式和变压器式，直流弧 焊电源则可以分为弧焊发电机和直流弧焊变压器。
比较
交流弧焊电源和直流弧焊电源各有优缺点，使用时应根据实 际情况进行选择。交流弧焊电源的优点在于设备成本较低、 结构简单、维修方便等，而直流弧焊电源的优点则在于焊接 质量较高、变形较小、操作方便等。
感谢您的观看
精细焊接
选择具有低电压、大电流的弧焊电源，如晶体管式弧焊电源，适用于薄板、精密焊接。
根据生产环境选择弧焊电源
恶劣环境
选择具有防水、防尘、防震功能的弧焊电源 ，如全防护式弧焊电源，适用于工业生产环 境。
清洁环境
选择体积小、噪音低的弧焊电源，如静音式 弧焊电源，适用于实验室、精密加工环境。
THANKS FOR WATCHING
03
串联电阻
通过串联可变电阻来改变 输出电压，适用于简单电 路。
开关电源
通过改变开关状态来调节 输出电压，具有高效、紧 凑的特点。
反馈控制
通过负反馈原理自动调节 输出电压，具有高稳定性 和快速响应。
调节特性的稳定性
温度稳定性
指电源在温度变化时输出特性的 稳定性，影响电源性能和使用寿
弧焊电源的基本特性
在制造业中的应用
弧焊电源广泛应用于制造业中的金属焊接，如钢铁、铝、铜等材 料的焊接。
在建筑行业中的应用
弧焊电源在建筑行业中用于钢结构、钢筋等材料的焊接。
在汽车行业中的应用
弧焊电源在汽车行业中用于车体、底盘、发动机等部件的焊接。
02
弧焊电源的基本特性
输入特性
输入电压范围
输入电流
弧焊电源应在一定的电压范围内 正常工作，通常为200-240V AC。 超出此范围可能会影响电源的性 能和寿命。
损失和能源浪费，提高焊接效率。
02
节能特性
现代弧焊电源通常具备节能模式或智能控制功能，可以根据焊接需求自
动调整输出功率，降低能耗。
03
能效标识
为了鼓励节能减排，政府或行业协会可能会对弧焊电源制定能效标准并
进行标识。选择能效高的弧焊电源有助于降低运营成本和维护费用。
03
弧焊电源的性能指标
焊接性能指标
01
焊接过程稳定性
弧焊电源应提供稳定、连续的焊 接电流和电压，以保持焊接过程 的稳定性和一致性。
焊接效率
02
03
焊接质量
弧焊电源应具有较高的焊接效率， 以减少焊接时间和材料消耗，提 高生产效率。
弧焊电源应保证焊接质量，包括 焊缝的外观、内部质量和机械性 能等。
电气性能指标
输入电压范围
弧焊电源应具有较宽的输入电压范围，以适应不同的 电网环境和电压波动。
输出电流和电压调节
弧焊电源应能够调节输出电流和电压，以满足不同的 焊接需求和工艺要求。
电气保护功能
弧焊电源应具备过流、过压、欠压等电气保护功能， 以确保设备和操作人员的安全。
环境性能指标
01
弧焊电源的外特
输出特性对焊接质量的影响
输出电流调节范围
电流调节范围的大小直接 影响到焊接过程的灵活性 和适应性，范围越大，焊 接质量越稳定。
输出电流的稳定性
稳定的输出电流是保证焊 接质量的重要因素，电流 波动过大将导致焊缝成形 不良。
输出电压调节范围
电压调节范围的大小影响 到焊接过程的稳定性和焊 缝的成形，范围越大，焊 接质量越稳定。
桥梁建筑
用于桥梁钢结构的焊接。
02
弧焊电源的外特性
输入特性
输入电压范围
输入功率因数
弧焊电源在正常工作时，需要一个合 理的输入电压范围。电压过高或过低 都可能影响电源的性能和稳定性。
弧焊电源的输入功率因数反映了其对 电网的负载特性。高功率因数可以减 少电网的谐波污染，提高能源利用率。
输入电流
输入电流的大小直接影响到电源的功 率消耗和发热情况。合适的输入电流 能够保证电源的稳定运行，并减少不 必要的能源浪费。
加维护成本。
04
弧焊电源外特性的测试 与调整
测试方法
空载测试
在弧焊电源未接负载的情况下，测量 其输出电压和电流，以了解电源的基 本性能。
短路测试
将弧焊电源输出短路，测量其短路电 流和短路时的电压，以评估电源的短 路保护性能。
过载测试
通过逐渐增加负载，观察弧焊电源的 输出电压和电流的变化情况，以检验 电源的过载承受能力。
效率测试
测量弧焊电源的输入功率和输出功率， 计算其效率，以评估电源的节能性能。
调整方法
电压调整
电流调整
通过调整弧焊电源的电压调节旋钮，改变 输出电压以满足焊接需求。
通过调整弧焊电源的电流调节旋钮，改变 输出电流以满足焊接需求。
波形调整
06-常用弧焊电源、弧焊变压器
（5）弧焊变压器常见故障分析及处理方法
故障现象 可能产生的原因 1、弧焊变压器过载 焊接过热 2、变压器线圈短路 3、铁心螺干绝缘损坏 焊接过程中电流忽大 忽小 可动铁心在焊接过程 中发出前列的嗡嗡声 1、焊接电缆与焊件接触不良 2、铁心活动部分的移动机构损坏 1、可动铁心的制动螺钉或弹簧太松 2、铁心活动部分的移动机构损坏 1、一次侧线圈或二次侧线圈碰外壳 弧焊变压器外壳带电 2、电源线圈碰外壳、焊接电缆误碰外壳 3、未接地线或地线接触不良 1、焊接电缆过长，压降太大 焊接电流过小 2、焊接电缆卷成盘形，电感很大 3、电缆接线柱或焊接与电缆接触不良 2、排除短路现象 3、恢复绝缘 1、使焊接电缆和焊件接触良好。 2、设法阻止可动铁心的移动。 1、旋紧螺钉，调整弹簧的拉力 2、检查修理移动机构 1、检查并消除接外客处。 2、排除碰外客现象 3、接妥地线 1、缩短电缆长度或加大电缆长度 2、将电缆放开，不呈盘形 3、使接头处接触良好 处理方法 1、减小使用的焊接电流
增强漏磁 动铁心式 式弧焊变 动圈式 压器 抽头式
3)动圈式弧焊变压器 ：动圈式弧焊变压器是一种常用的增强 增强 漏磁式弧焊变压器，国产产品属于BX3 系列。 漏磁式弧焊变压器 动圈式弧焊变压器的构造 BX3-300型弧焊变压器的结构如图所示，它有一个高而 窄的口字型铁心。变压器的一次侧绕组分成两部分，固定 在口型铁心两心柱的底部。二次绕组也分成两部分，装在 两铁心柱的上部并固定于可动的支架上，通过丝杠连接， 转动受柄可以使二次绕组上下移动，以改变一、二次绕组 之间的距离，从而调节焊接电流的大小。
四、弧焊电源的维护知识
1、弧焊电源应放在通风 通风良好而干燥的地方，不能靠近热源 热源， 通风 热源 并应保持平稳。要特别注意对弧焊整流器的保护和冷却。 2、焊机接入网络时，焊机电压与之相符，以防烧坏设备。并注 意焊机可靠接地 可靠接地。 可靠接地 3、焊钳不能与焊机接，触防止发生短路。 4、必须在空载和切断电源 空载和切断电源情况下改变极性和调整焊接电流。 空载和切断电源 5、焊机不能过载 过载使用。 过载 6、焊接过程中，焊接回路的短路时间 短路时间不宜过长。 短路时间 7、保证焊接电缆与焊机接线柱的紧密接触 紧密接触。 紧密接触 8、保持焊机内部清洁 内部清洁，防止受潮 受潮。 内部清洁 受潮 9、发生故障、工作完毕以及临时离开工作场地时，都应即使 切断焊机电源。 切断焊机电源
弧焊电源
一、弧焊电源的分类：交流、直流、脉冲、逆变。
二、气体的电离：撞击电离、热电离、光电离。
电子的发射：热发射、光电、撞击、强电场作用下的自发射。
三、 接触引弧：撞击（粗丝自动焊）、划擦、暴断；非接触：高频高压（TIG 和等离子弧焊）四、 影响电弧静特性的因素：电极材料、弧长、气氛。
五、 水平段：焊条电弧焊、埋弧焊上升段：熔化极气体保护焊，等离子弧焊六、 电弧稳定燃烧：串入电感。
作用：1）电弧稳定燃烧2）引燃电弧3）获得下降外特性4）调节焊接规范（电流）5）限制短路电流七、 影响交流电弧稳定燃烧的因素：1）空载电压 2.4-.51U U f 0≈2)引燃电压3）电路参数LR4）电弧电流5）电源频率6）电极的热物理性能和尺寸八、 提高稳定性的措施：a 、提高弧焊电源的频率b 、提高电源的空载电压c 、改善电弧电流的波形d 、叠加高压电。
一、等速送丝控制系统的熔化极弧焊 2CO /MAG 、MIG 焊或细丝直流埋弧焊：静特性为上升，外特性选平特性最好。
二、变速 粗丝埋弧焊：静特性为平，外特性陡降。
三、不熔化极弧焊：恒流外特性四、恒流：钨极氩弧焊TIG 、非熔化极等离子弧焊陡降：焊条电弧焊、粗丝（变速）埋弧焊，交流缓降：粗丝2CO下降带外托：手工电弧焊，直流平特性：细丝（等速）埋弧焊上升：等速的细丝气体保护焊五、空载电压的要求：1保证引弧容易2保证电弧稳定燃烧3保证电弧功率稳定4要有良好的经济性5保证人身安全分类：1）串联电抗器a 、分体式BNb 、同体式BX2 大中2）增强漏磁式a 、动铁心BX1 中小b 、动线圈BX3 中小c 、抽头式BX6 一、串联电抗器δωμFe 2K 0K S N X =，当小电流时即δ小时，有铁心振动问题。
二、分体式:空载1120U N N U =,空载电压与电感无关。
负载k f 0f X jI -U U =，δωμFe 2K 0K S N X =，δ小，f I 小；缺点：小电流时振动大，电弧稳定性差，结构不紧凑，消耗材料多三、动铁心：移出时，X 减小，0U 增大，If 增大，外移。
电弧及对弧焊电源的基本要求
在稳定工作的条件下，电弧电流If、电压Uf、空载电压U0和等效阻抗Z之间的 关系，可用下式表示：
U f U 0 If Z
或者
If
U 0
U F Z
当U0不变而改变Z时，便可得到一族外特性曲线，图7－10a为得到的下降外特 性，图7－10b为平外特性。
图7－10 改变等效阻抗时的外特性 a）下降外特性 b）平外特性
(1) 由空载到短路
1）瞬时短路电流峰值Isd 由空载到短路时的Isd值影响开始焊接时的引弧过程。 Isd太小，则不利于这时的热发射和热电离，使引弧困难；若此值太大，则造成 飞溅大甚至引起工件烧穿。对它的要求指标，是以其与稳定短路电流之比—— Isd/Iwd来衡量。 2) 0.05s瞬时短路电流值Isd’ 对Isd’大，则表示短路电流由峰值降下来的过 程慢，短路电流冲击能量大，引起的飞溅严重，使工件烧穿的危险性大，它也影 响引弧性能。对它的要求指标，也以其与稳定短路电流之比——Isd’／Iwd来衡 量。因实际意义不大，故一般不考核。
4． 要有良好的经济性
5． 保证人身安全
1．交流弧焊电源 为了保证引弧容易和电弧的连续燃烧，通常采用
U0 (1.8 ~ 2.25) Uf
手弧焊电源 U0＝55～70V 埋弧自动焊电源 U0＝70～90V
2. 直流弧焊电源 直流电弧比交流电视易于稳定，但为了容易引弧，一般 也取接近于交流弧焊电源的空载电压，只是下限约低10V。
根据有关规定，当弧焊电源输入电压为额定值和在整个调整范围内，空 载电压应符合：
弧焊变压器 U0≤80V 弧焊整流器 U0≤85V 弧焊发电机 U0≤100V
第二节 对弧焊电源调节性能的要求
一、电源的调节性能
弧焊电源能满足不同工作电压、电流的需求的可调性能为其调节性能。 它是通过电源外特性的调节来体现的。
弧焊电源
第一节
弧焊电源
一、焊接电弧的静特性
Uf
平特性段 上升特性段 下降特性段
Ⅰ
图1-5
Ⅱ
Ⅲ
焊接电弧的静特性曲线形状 焊接电弧的静特性曲线
第一节
弧焊电源
一、焊接电弧的静特性
药皮焊条电弧焊
埋弧焊
几种常用弧焊方法的电弧静 特性曲线
熔化极气体保护焊
第一节
弧焊电源
二、对弧焊电源的要求
1、具有陡降的外特性
弧焊电源作用：为焊接电弧稳定燃烧提供所需 要的、合适的电流和电压。
焊条电弧焊设备
第一节
弧焊电源
三、弧焊电源技术参数
1.负载持续率
指弧焊电源负载的时间与整个工作时间周期的百分率
在选定的工作时间周期 内焊机的负载时间 负载持续率 选定的工作时间周期
例1 某焊工使用BX3-300焊机，在规定周期时间5mim内工作3min，试问该焊 机负载持续率为多少？ 例2 一手工电弧焊在5分钟操作过程中，由于更换焊条清渣等工作用了1分钟， 试计算该焊工所用焊机的负载持续率？
定义：在稳定的工作状态下，电弧焊电源输出端电压与输出电流之间的关系 表示：外特性可用曲线表示，称为电弧电源的外特性曲线 种类：电弧焊电源外特性曲线有若干种
电源外特 性曲线
焊条电弧 焊电源外 特性曲线
第一节
弧焊电源
2、具有适当的空载电压 定义：在电弧焊电源接通电网而焊接回路为开路时，电弧焊电源输出端的电压 作用：容易引弧，稳定燃烧 规定：交流55～70V 直流45～85V 3.具有良好的动特性 定义：指弧焊电源对焊接电弧这种的动负载所输出的电流和电压与时间的关系。 作用：表示电弧焊电源对负载瞬变的快速反应能力。 4、具有良好的调节特性 作用：焊接过程中，为适应不同结构、材质、厚度、焊接位置和焊条直径的需 要，电源必须能按要求提供适当的焊接工艺参数。 要求：电源在一定的电压范围内能均匀、连续、方便的调节。
弧焊电源 第4版 第四单元 脉冲弧焊电源
在普通直流弧焊电
源直流侧或交流侧接入大功率晶闸管，分别组成晶闸管交
流断续器或直流断续器，利用它们的周期性通、断获得脉 冲电流。
第四单元 脉冲弧焊电源
§4-1 脉冲弧焊电源概述
一、脉冲弧焊电源的特点和应用范围 ⒈ 设计目的
★脉冲弧焊电源，是为焊接薄板和热敏感性强的金属材料及 全位置焊接而设计的。
⒉ 特点
1.所提供的焊接电流是周期性脉冲式的；
2.可调参数较多。
目前脉冲弧焊电源主要用于气体保护焊和等离子弧焊。
二、脉冲电流的获得方法和脉冲弧焊电源的分类
1．脉冲电流的获得方法
（1）利用硅二极管的整流作用获得脉冲电流
这类脉
冲弧焊电源采用硅二极管提供脉冲电流，可获得100Hz和
50Hz两种频率的脉冲电流。
（2）利用电子开关获得脉冲电流
第四单元 脉冲弧焊电源
§4-4 晶闸管式脉冲弧焊电源
晶闸管直流断续器式脉冲弧焊电源，按供电方式不同可 分为单电源式和双电源式两种 。
（1）单电源式 如图4-1所示。这种脉冲弧焊电源主要由 直流弧焊电源、晶闸管直流断续器VT、电阻箱R组成。 基本电流和脉冲电流都由直流弧焊电源提供，但电流的 流通路径不同。
§4-1 脉冲弧焊电源概述
2. 利用电子开关获得脉冲电流
第四单元 脉冲弧焊电源
§4-1 脉冲弧焊电源概述
3.利用阻抗变换获得脉冲电流
第四单元 脉冲弧焊电源
§4-1 脉冲弧焊电源概述
4. 利用给定信号变换和电流截止反馈获得脉冲电流
1）给定信号变换式 在晶体管式、晶闸管式弧焊电源的控制 电路中，把脉冲信号指令送到给定环节，从而在主回路中可 得到脉冲电流。 2）电流截止反馈式 通过周期性变化的电流截止反馈信号， 使晶体管式弧焊电源获得脉冲电流输出。用以上两种方法获 得的脉冲电流波形是不连续的。为了防止电弧在脉冲电流休 止时熄灭，需采取相应措施或用另一电源来产生基本电流， 以维持电弧连续、稳定的燃烧。脉冲弧焊电源可以由脉冲电 流电源和基本电流电源并联构成，称为双电源式；也可以采 用一台电源来兼顾，称为单电源式或一体式，这时需通过切 换它的两条外特性，来分别满足脉冲和维弧的需求。
常用弧焊电源知识概述
常用弧焊电源知识概述弧焊电源的分类弧焊电源是一种将电能转化为热能，通过电弧熔化金属工艺的电气设备。
根据其不同的工作特性，弧焊电源可以分为以下几种：1.直流弧焊电源（DC）2.交流弧焊电源（AC）3.直流交流可切换弧焊电源（DC/AC）4.逆变弧焊电源直流弧焊电源直流弧焊电源是指输出直流电流的弧焊设备。
由于直流电弧焊时，电流和电压的方向始终保持一致，因此焊接质量相对较好。
直流弧焊电源通常具有稳定的弧电压和电流输出，能够满足不同的焊接需求。
交流弧焊电源交流弧焊电源是指输出交流电流的弧焊设备。
交流电弧焊时，电流和电压的方向会反复改变，焊接因此相对来说较为复杂。
交流弧焊电源通常适用于一些特殊的焊接场合，例如焊接铝合金等。
直流交流可切换弧焊电源直流交流可切换弧焊电源具备直流和交流输出两种模式。
通过切换工作模式，可以根据焊接需求选择合适的电流输出方式，灵活性较高。
这种类型的弧焊电源可以适应不同材料和焊接工艺的要求。
逆变弧焊电源逆变弧焊电源是通过电子器件将交流电转换为直流电，并将直流电再转换为高频率交流电，最终输出所需的电流和电压。
逆变弧焊电源具有轻便、高效、能耗低等优点，适用于一些特殊的焊接环境。
常用弧焊电源参数在选择弧焊电源时，需要了解以下几个常用参数：1.输出电流范围：弧焊电源的输出电流范围决定了它可以满足的焊接需求。
不同的焊接任务可能需要不同的电流范围。
2.电源开路电压：开路电压是指弧焊电源在无负载状态下的输出电压。
开路电压较高的弧焊电源有助于维持稳定的电弧，并提供一定的渗透能力。
3.噪声水平：弧焊电源的噪声水平对于工作环境的安静度有一定的影响。
低噪声水平的弧焊电源更适合在噪声敏感的场所进行焊接。
4.功率因数：功率因数是指弧焊电源输入电能和输出电能之间的比值。
高功率因数的弧焊电源可以减少对电网的负载，节约能源。
5.效率：弧焊电源的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
高效率的弧焊电源可以减少能源的浪费，提高焊接效率。
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。
常用弧焊电源知识概述
常用弧焊电源知识概述弧焊电源简介弧焊电源是一种常见的焊接设备，用于将电能转化为电弧热能，用于焊接金属材料。
它主要由直流或交流电源、整流装置、电极和工作件等组成。
弧焊电源根据其电源类型和工作原理的不同可以分为常规的变压器电源、逆变电源和激光电源等。
常规的变压器电源常规的变压器电源是最常见的弧焊电源形式之一。
它使用变压器将输入电能转化为所需的输出电能。
常规的变压器电源结构简单、可靠，适用于一般的焊接需求。
它具有较高的输出功率、焊接效率高以及适用于焊接各种材料的特点。
常规的变压器电源中，主要的部件包括电源输入端、变压器、整流器、电极和工作件。
电源输入端接收电能输入，变压器将输入电能进行变压变流，整流器将交流电转化为直流电，电极和工作件产生电弧进行焊接。
常规的变压器电源适用于手动弧焊、半自动弧焊和气体保护焊等各种焊接方式。
逆变电源逆变电源是一种新型的弧焊电源形式。
相对于常规的变压器电源，逆变电源选择使用逆变器来将输入电能转化为所需的输出电能。
逆变电源具有体积小、重量轻、效率高等特点，对电能的利用率更高。
逆变电源可以分为单相逆变电源和三相逆变电源。
单相逆变电源适用于家庭或小型工作场所，三相逆变电源适用于工业生产线等大型焊接场所。
逆变电源的输出电流和电压可以根据焊接要求进行调整，适用于多种焊接工艺和材料。
逆变电源中的关键部件是逆变器。
逆变器能够将直流电转化为高频交流电，然后通过输出变压器将高频交流电转化为所需的输出电能。
逆变电源具有较高的功率因数和更好的电能调节性能，使得焊接过程更加稳定。
激光电源激光电源是一种高能量密度的焊接设备，将输入电能转化为激光束用于焊接。
激光电源具有焊接速度快、热影响区小、焊接质量高等优点。
它广泛应用于高精密度焊接和微焊接领域。
激光电源主要由激光发生器、整流器、光纤传输系统和光束聚焦系统组成。
激光发生器将输入电能转化为激光束，整流器将交流电转化为直流电，光纤传输系统将激光束传输到焊接位置，光束聚焦系统将激光束集中到焊接点进行焊接。
《焊接电源》课程讲义第3章弧焊电源的基本特性
*
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
弧焊电源的稳态短路电流
在弧焊电源外特性上，当 Uy＝0（ Uf＝0）时对应的电流为稳态短路电流Iwd。
（4）熔化极脉冲电弧焊
*
b）恒流特性与恒压特性
脉冲段电流不变，熔滴过渡均匀；维弧段小电流时易断弧
c）恒流特性与恒流特性
脉冲段电流参数不变，熔滴过渡均匀，电弧弹性好；自调节作用差，易粘丝（短路） 图3-9 脉冲弧焊电源的组合外特性
a）恒压特性与恒压特性
d）恒压特性与恒流特性
脉冲阶段具有良好的电弧调节作用，但容易引起电流参数波动，熔滴过渡不均，且维弧易粘丝（短路）。
第3章 弧焊电源的基本特性
弧焊电源是向焊接电弧提供电能的装置，是电弧焊的核心部分。
类型繁多，我们主要介绍弧焊变压器、弧焊整流器、弧焊逆变器
分类
基本电气特性包括以下三方面： 1．弧焊电源的外特性 (输出特性) 2．弧焊电源的调节特性 3．弧焊电源的动态特性（响应能力）
维弧段小电流，弧长拉长时易断弧，A1；脉冲段电流参数波动影响大， B0 ，熔滴过渡不均匀
图3-10 双阶梯外特性
好的外特性：双阶梯外特性组合，又称为方框特性
*
上述各种方法都各有优缺点，例如，恒压特性使电弧具有足够的自调节作用，但对熔滴的均匀过渡不利，而恒流特性则相反，能使熔滴过渡均匀，焊缝成形好，但电弧自身调节能力较差。 双阶梯外特性组合：脉冲电流由“┐”型特性供电；维弧电流由“└”型特性供电，两者构成方框特性。这是熔化极脉冲气体保护焊中比较实用的外特性组合方法之一，如图3-10所示。
弧焊电源及控制
弧焊电源及控制
弧焊电源是电弧焊接工艺的核心装备之一，它的作用是提供稳定的电流和电弧能量，
使焊接电弧能够在表面形成熔池，并使熔池形成稳定的形态。
同时，弧焊电源还具有智能
控制功能，可以实现自动控制焊接参数和焊接过程，提高焊接效率和质量。
弧焊电源的主要分类有直流弧焊电源和交流弧焊电源两类。
直流弧焊电源能够产生稳
定的直流电流，适用于焊接大多数金属材料，尤其适用于焊接不锈钢、铜、铝和镁等材料；交流弧焊电源能够产生交流电流，适用于焊接高反射性金属材料，如铝、铜等材料。
待机功率控制是弧焊电源的关键技术之一。
大多数弧焊机在焊接完成后会继续运行，
导致电能浪费和设备损耗。
待机功率控制可以有效降低弧焊机的能耗和损耗，同时也可以
提高耐用性和可靠性。
有些电源采用高效电源技术，可以将待机功率下降至最低极限。
弧焊电源还应该具备过热保护和防护等安全功能。
在焊接过程中，电源会不断发热，
超出温度范围会对设备和人员造成危害。
过热保护功能可以及时发现设备故障，防止由于
过热导致设备损坏。
防护功能可以防止由于触电等原因导致人员受伤的事故。
相变触发技术是目前较为先进的控制技术之一。
该技术通过采用相变触发单元，产生
瞬时高能脉冲，促进电弧的形成和稳定。
这种技术可以有效提高焊接效率和稳定性，同时
还可以节省电能和降低电器噪音。
总之，弧焊电源是现代弧焊技术中不可或缺的重要装备，可以通过智能控制和高端技
术提高焊接效率和质量，并保护设备和人员的安全。
弧焊电源
1.1 弧焊电源在焊接过程中的作用是什么？弧焊电源具有供给焊接电弧电能（提供电流和电压）以及适宜电弧焊工艺所需电气特性的作用。
性能良好、工作稳定的弧焊电源是保证电弧稳定燃烧和焊接过程顺利进行并得到良好焊接接头的必要条件之一。
1.2 脉冲弧焊电源的特点是什么？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。
1.3 比较机械调节性弧焊电源、电磁控制型弧焊电源、电子控制性弧焊电源的特点，说明弧焊电源的发展。
机械调节型弧焊电源的特点是借助于机械装置实施弧焊电源外特性的调节，电源的主要电气特性、输出参数的调节，都由其机械结构决定。
故该类电源具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点，但调节不灵活、不精细，电源比较笨重，耗材多。
该类焊接电源主要用于一般金属结构的焊接。
电磁控制型弧焊电源的特点是通过调节激励电流来改变电抗器或直流发电机铁心的磁饱和程度，从而控制弧焊电源的外特性。
主要包括磁放大式弧焊整流器和直流弧焊发电机。
这类焊机虽坚固耐用，过载能力强、输出电流稳定，脉动小，可用于各种弧焊方法，但是体积大而笨重，电磁惯性很大，动态特性差，效率低，电能和材料消耗大，噪声大，因此属于淘汰产品。
电子控制型弧焊电源具有以下特点一、可以对外特性进行任意控制，从而满足各种焊接方法、焊接工艺的要求；二、可以输出直流、脉冲甚至交流电流，可调参数多；三、具有良好的动态特性，系统控制的响应速度快；四、可控性好，便于进行编程和计算机控制；五、电路比较复杂。
根据电子控制型弧焊电源的电路形式与控制方法，又可细分为整流式、逆变式和数字式三种。
它们具有以上优点外，数字式弧焊电源还具有柔性化控制和多功能的集成、控制精度高、稳定性好、产品的一致性好、焊机功能升级方便的优点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章：1.弧焊电源在焊接过程中的作用是什么？
答:弧焊电源具有供给焊接电弧电能(提供电流和电压)以及适宜电弧焊工艺所需电气
特性的作用。
性能良好、工作稳定的弧焊电源是保证电弧稳定燃烧和焊接过程顺利
进行并得到良好焊接接头的必要条件之一。
2.脉冲弧焊电源的特点是什么？
答: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。
第二章：9.与直流电弧相比,交流电弧燃烧特点是什么？
答:与直流电弧相比,交流电弧的特点:一、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。
二、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。
三、
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。
13. 什么是弧焊电源的外特性？常用弧焊电源的外特性形状有哪些？
答: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。
常用弧焊电源的外特性形状有如下五种:
a)平(缓)特性b)斜特性c)缓降特性d)恒流特性e)恒流带外拖特性
15.“电源—电弧”系统稳定的含义是什么？系统稳定的条件是什么？
答：（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。
19.什么是弧焊电源空载电压,它的主要作用是什么,有什么要求？
答:弧焊电源的空载电压(U0)是指电源输出为开路状态时,电源输出的电压值;或者说
电源输出电流为零时,电源的输出电压值。
它的主要作用是保证引弧及维持电弧的稳定燃烧。
故对其的要求如下:
1)证引弧容易。
2)保证电弧的稳定燃烧。
在交流弧焊电源中为确保交流电弧的稳定燃烧,一般要求
Uo>(1.8~2.25)Uf。
3)保证电弧功率稳定。
为了保证正弦交流电弧功率稳定,一般要求:
2.5>U0/Uf>1.57。
4)要有良好的安全性和经济性。
综上所述,在设计弧焊电源确定空载电压时,应在满足弧焊工艺需要,确保引
弧容易和电弧稳定的前提下,尽可能采用较低的空载电压数值,以利于人身安全和
提高经济效益。
第四章：电子控制型弧焊电源的主要构成是电子功率系统（主电路）和电子控制系统（控制电路）。
2、电子控制型弧焊电源外特性控制原理是什么,画出电子控制型弧焊电源外特性控制原理图,并说明如何获得所需要的电源外特性。
答:电子控制型弧焊电源是根据电流、电压负反馈控制原理,利用电子电路对电子功率
系统(整流器或逆变器)进行闭环控制,来获得不同的外特性曲线形状。
①只取电压负反馈时,弧焊电源的输出特性为恒压外特性;②只取电流负反馈时,输出为
恒压外特性;③电流截止负反馈时,初始为平特性,当电流大于阈值时为恒流或陡降外特性;
复合负反馈中:④同时采用电压电流负反馈得到下降外特性;⑤不同时刻采用不同反馈可以
得到陡降带外拖外特性;恒压恒流截止负反馈时得到初始恒压后来电流大于某值时恒流的外特性。
第五章：1、晶闸管式弧焊整流器的主电路形式有哪些？其特点是什么？
答:常用主电路结构形式:
(1) 三相半控桥式只用三只晶闸管和三个触发脉冲单元,因而线路比较简单、可靠、
经济和较易调试;整流变压器为普通的三相降压变压器,易于制造;其主要缺点是调至低电
压或小电流时波形脉动较明显;需配备大电感量的输出电抗器。
(2) 三相全控桥式三相桥式全控整流电路的输出电压每周有六个波峰,脉动较小,
所需配用的输出电感的电感量也较小;其缺点是要用六个晶闸管,且触发电路复杂,增加了
调试和维修的难度。
(3) 六相半波可控整流①与三相桥式全控整流电路一样,都要用六只晶闸管,整流
波形也相似,每周有六个波峰;②触发电路比较简单,每个晶闸管在一个周期内最多只导60°,因而六相半波可控整流电路的变压器和晶闸管的利用率较低。
(4) 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路①它相当于两组三相可控半波整流电路
并联。
它的各相电流流通时间可延长至120°;②有六个晶闸管,触发电路比三相半控桥式
整流电路的要复杂,比三相全控桥式整流电路的简单;③整流电压波形为每个周波六个波峰,
其脉动程度比三相半控桥式电路的小,最低谐波为六次,要求输出电感的电感量及体积都较小;④需用平衡电抗器,为保证电路能正常工作,其铁心不能饱和。
要求两组整流电路的参
数(主要是变压器的匝数和漏感)应对称,这就对变压器等的制造和元件的挑选提出更高的
要求。
2、六相半波整流电路与带平衡电抗器双反星型整流电路有哪些异同点？
答: 不同点: 结构上区别只在于带平衡电抗器双反星型整流电路比六相半波整流电路
多了一个平衡电抗器;控制上的区别在于前者为两个管子同时导通,后者为一个管子导通,
因而在整流电路承受相同的电流强度下,前者管子工作条件好,但前者的相位控制要复杂得多。
相同点: 除了前述两点不同,两者在其余方面基本相。
与其他整流电路相比,它们的优
势在于管子可以共阴极或共阳极连接。
第六章：1、什么是逆变？画出逆变式弧焊电源的原理框图,简述各部分的作用。
答:所谓逆变是相对于常见的交流电经过整流变为直流电而言的,即将直流电变为交流
电的变换称为逆变。
输入电路包括输入整流和滤波电路,整流电路大多采用桥式整流电路,将交流变为直流;
滤波电路应用较多的是电容滤波,将直流电变得更平稳。
逆变电路是逆变式弧焊电源的核心,由电子功率开关器件和逆变降压变压器等构成,将
直流电变化为交流电。
输入电路、逆变电路、输出电路等构成了主电路。
控制电路是产生和调节驱动脉冲的电路。
在弧焊电源的逆变电路中,通过调节驱动脉冲
信号控制电子功率开关的导通与关断,从而将直流电变换为中频交流电。
控制电路决定了逆变式弧焊电源的输出。
2.逆变式弧焊电源的特点：（1）体积小、重量轻（2）高效节能（3）动特性好，控制灵活（4）元器件特性要求高，电路复杂。
3、简述PWM 和PFM 的工作原理。
答:PWM(pulse width modify)控制即脉冲宽度控制方式,也可以称为“定频率调脉宽方式。
此控制方式是在频率不变的条件下,调节脉冲宽度来调节逆变器的输出能量。
频率不变,减小脉冲宽度,逆变器输出平均值变小。
PFM(pulse frequency modify)控制,即脉冲频率控制方式,也就是“定脉宽调频率”控
制方式。
PFM 控制是在脉冲宽度保持不变的条件下,通过改变脉冲频率来调节逆变器的输出。
频率不变,减小脉冲频率,逆变器输出平均值变小。
第八章：1、如何确定弧焊电源的功率?
答：(l)粗略确定弧焊电源的功率焊接时,主要的焊接工艺参数是焊接电流。
为简便起
见,可按所需用的焊接电流对照弧焊电源型号后面的数字选择容量的大小。
如BX1-315, 后面的数字“315”表示额定焊接电流为315A。
(2)根据负载持续率确定许用焊接电源弧焊电源能输出多大功率主要由其允许的温
升确定,这就要考虑负载持续率(X)的问题。
在额定负载持续率(Xr)下,以额定焊接电
流I2r 工作时,就不会超过允许的温升。
而在其它负载持续率X 下,弧焊电源在不超过其允许温升情况下许用的最大电流I2,可以根据发热相等,达到同样额定温度的原则进行换算, 即通过式(3-6)计算可以得到I2 值。
如果额定负载持续率Xr 为60%,其额定焊接电流I2r 为500A,在负载持续率FC 为100%时,根据式(3-6)算出许用的最大焊接电流I2 为387A。