弧焊工艺对弧焊电源的空载电压和外特性的要求(ppt)
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第二章 对弧焊电源的基本要求
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
图2-10 改变等效阻抗时的外特性 a）下降外特性 b）平外特性
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
图2-11改变空载电压时的外特特性 a) 下降外特性 b) 平外特性
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
2.2.1.1 焊条电弧焊 这种焊接方法主要工艺参数是电流，且其调节范围不大，即使
f
i f If
将其代入，系统动态方程，则有，
L di f dt
U I
f
U y I
If
i f
0
代入初始条件，解之，得
KW t
i f I f e L
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
“电源一电弧”系统稳定性的 含义的数学描述
1、 U f U y I f I y
1、系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下， 维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。
2、当系统受到瞬时的外界干扰，破坏了原来的静态平衡，造 成了焊接规范的变化。当干扰消失之后，系统能够自动地恢复稳 定平衡，使得焊接规范重新恢复。
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
“电源一电弧”系统的数学模型
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
为满足上述要求，弧焊电源应考虑的电气性能
（1）对弧焊电源空载电压的要求； （2）对弧焊电源外特性的要求； （3）对弧焊电源调节性能的要求； （4）对弧焊电源动特性的要求。 若在特殊环境下工作，还应考虑环境适应性。
《焊接电源》
第二章 对弧焊电源的基本要求
2.1 对弧焊电源外特性的要求
第8章 弧焊电源的选择与使用《弧焊电源及其数字化控制(第2版)》课件
弧焊电源用电量很大，从节能要求出发，应尽可能选用高效节能的弧焊电源，如 弧焊逆变器，其次是弧焊整流器、变压器，除了特别需要而不用直流弧焊发电机。
8
8.1 弧焊电源的选择 8.2 弧焊电源的使用条件及相关信息 8.3 安全和绿色环保用电
9
8.2.1 弧焊电源的安装
以现在应用最广泛的焊条 电弧焊电源为例，介绍弧焊电 源的安装知识。焊机主回路示 意图如图8-1所示。由图可见， 在主回路中除了弧焊电源外， 还有电缆、熔断器、开关等附 件，因此先要讲述有关的附件 选择问题。
4. 根据工作条件和节能要求选择弧焊电源
在一般生产条件下，尽量采用单站式弧焊电源。但是在大型焊接车间，如船体车 间，焊接站数多而且集中，可以采用多站式弧焊电源。由于直流弧焊电源需用电阻 箱分流而耗电较大，应尽可能少用。
在维修性的焊接工作情况下，由于焊缝不长，连续使用电源的时间较短，可选用 额定负载持续率较低的弧焊电源。例如，采用负载持续率为40%、25%，甚至15%的 弧焊电源。
一般应根据如下几个方面来选择弧焊电源: ① 焊接材料与工件材料； ② 焊接电流的种类； ③ 焊接工艺方法； ④ 弧焊电源的功率； ⑤ 工作条件和节能要求； ⑥ 工件重要程度和经济价值。
3
表8-1 交、直流弧焊电源的特点比较表
电弧稳定性 Leabharlann 性可换性 磁偏吹影响 空载电压 触电危险 构造和维修
噪声
成本 供电 质量
0.1~0.2 0.2
30~35
0.30~0.4 0.38~0.46
35~40
0.68~0.86 0.03~0.1
8~13
20~30
30~40 5
1. 焊接电流种类的选择 焊接电流有直流、交流和脉冲三种基本种类，因而也就有相应的直流弧焊电源、 交流弧焊电源和脉冲弧焊电源，除此之外，还有弧焊逆变器。我们应按技术要求、经 济效果和工作条件来合理地选择弧焊电源的种类。 一般交流弧焊电源比直流弧焊电源具有结构简单、制造方便、使用可靠、维修容 易、效率高和成本低等一系列优点，但又存在普通交流弧焊电源的电弧稳定性较差， 焊接质量不高，而且又无极性之分的缺点。
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8.1 弧焊电源的选择 8.2 弧焊电源的使用条件及相关信息 8.3 安全和绿色环保用电
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8.2.1 弧焊电源的安装
以现在应用最广泛的焊条 电弧焊电源为例，介绍弧焊电 源的安装知识。焊机主回路示 意图如图8-1所示。由图可见， 在主回路中除了弧焊电源外， 还有电缆、熔断器、开关等附 件，因此先要讲述有关的附件 选择问题。
4. 根据工作条件和节能要求选择弧焊电源
在一般生产条件下，尽量采用单站式弧焊电源。但是在大型焊接车间，如船体车 间，焊接站数多而且集中，可以采用多站式弧焊电源。由于直流弧焊电源需用电阻 箱分流而耗电较大，应尽可能少用。
在维修性的焊接工作情况下，由于焊缝不长，连续使用电源的时间较短，可选用 额定负载持续率较低的弧焊电源。例如，采用负载持续率为40%、25%，甚至15%的 弧焊电源。
一般应根据如下几个方面来选择弧焊电源: ① 焊接材料与工件材料； ② 焊接电流的种类； ③ 焊接工艺方法； ④ 弧焊电源的功率； ⑤ 工作条件和节能要求； ⑥ 工件重要程度和经济价值。
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表8-1 交、直流弧焊电源的特点比较表
电弧稳定性 Leabharlann 性可换性 磁偏吹影响 空载电压 触电危险 构造和维修
噪声
成本 供电 质量
0.1~0.2 0.2
30~35
0.30~0.4 0.38~0.46
35~40
0.68~0.86 0.03~0.1
8~13
20~30
30~40 5
1. 焊接电流种类的选择 焊接电流有直流、交流和脉冲三种基本种类，因而也就有相应的直流弧焊电源、 交流弧焊电源和脉冲弧焊电源，除此之外，还有弧焊逆变器。我们应按技术要求、经 济效果和工作条件来合理地选择弧焊电源的种类。 一般交流弧焊电源比直流弧焊电源具有结构简单、制造方便、使用可靠、维修容 易、效率高和成本低等一系列优点，但又存在普通交流弧焊电源的电弧稳定性较差， 焊接质量不高，而且又无极性之分的缺点。
弧焊电源的外特性
弧焊电源的外特性
• 电弧的静特性
• 定义：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃 烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系
• 电弧的静特性曲线
• 电弧静特性曲线分区
• ab段 下降特性区 I U
• bC段 平特性区
IU
• CD段 上升特性区 I U
• 不同的焊接方法在一定的条件下，其静特性只是曲线 的某一区域
平特性区 /上升特性区
焊接电源外特性 陡降外特性 缓降(等速送丝）/陡降外特 性（变速送丝） 陡降外特性
平/下降外特性 平外特性
陡降外特性
• 不同焊接方法对弧焊电源的外特性有不同的要求
• 不同下降度的弧焊电源外特性曲线对焊 接电流的影响
• 1.陡降外特性曲线 • 2.缓降外特性曲线
焊接方法 焊条电弧焊 埋弧焊
电弧静特性 平特性区 平特性区
钨极氩弧焊
平特性区 /上升特性区
熔化极氩弧焊 上升特性区
CO2气体保护焊 埋弧焊 钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊 CO2气体保护焊 等离子弧焊
电弧的静特性
平特性区 平特性区 平特性区 /上升特性区 上升特性区 上升特性区 平特性区 /上升特性区
• 弧焊电源的外特性要求
• 常见弧焊电源外特性图
• 为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定，电源外特性曲线和 电弧静特性曲线必须相交。因为在交点，电源供给的电压和电流 与电弧稳定燃烧所需要的电压和电流相等，电弧才能燃烧。
• 电弧的静特性
• 定义：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃 烧时，焊接电流与电弧电压变化的关系
• 电弧的静特性曲线
• 电弧静特性曲线分区
• ab段 下降特性区 I U
• bC段 平特性区
IU
• CD段 上升特性区 I U
• 不同的焊接方法在一定的条件下，其静特性只是曲线 的某一区域
平特性区 /上升特性区
焊接电源外特性 陡降外特性 缓降(等速送丝）/陡降外特 性（变速送丝） 陡降外特性
平/下降外特性 平外特性
陡降外特性
• 不同焊接方法对弧焊电源的外特性有不同的要求
• 不同下降度的弧焊电源外特性曲线对焊 接电流的影响
• 1.陡降外特性曲线 • 2.缓降外特性曲线
焊接方法 焊条电弧焊 埋弧焊
电弧静特性 平特性区 平特性区
钨极氩弧焊
平特性区 /上升特性区
熔化极氩弧焊 上升特性区
CO2气体保护焊 埋弧焊 钨极氩弧焊 熔化极氩弧焊 CO2气体保护焊 等离子弧焊
电弧的静特性
平特性区 平特性区 平特性区 /上升特性区 上升特性区 上升特性区 平特性区 /上升特性区
• 弧焊电源的外特性要求
• 常见弧焊电源外特性图
• 为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定，电源外特性曲线和 电弧静特性曲线必须相交。因为在交点，电源供给的电压和电流 与电弧稳定燃烧所需要的电压和电流相等，电弧才能燃烧。
弧焊变压器外特性及调节特性的测定
If(A) 20V应该注意）下进行。
BX2-300，BX2-500等各一台；
Uf(V) （1）接线：接线参考图1进行。
调好电源泉电压，切断K1，准备实验。
（调3节）负弧载焊电变阻压R备器f，调使注节其特阻性值测由定大至小（则电流If就由小到大逐渐增加）同时从电流表A2及电压表V2读出一一对应的电流If及电压值Uf；
20V应该注意）下进行。 表2 实验结果记录表
2. 掌握弧焊变压器的两种特性测定方法。 实验方法：首先K1将接通电源泉，K2接至“负载，将Rf调至某一适当大的阻值。
动铁分磁式弧焊变压器BX1-330或BX2-500（BX500） （3）区分初级、次级及电抗绕组； 接线经检查无错误，方可经K1通电源进行实验，由电压表V1观察电源电压变化，实验应在弧焊变压器额定输入电压（380V，有的为 20V应该注意）下进行。 整理观察弧焊变压器的记录及特殊收获； （4）所有实验数据，经检查无误时，方可将实验线路恢复原始状态。 然后借助于调节机构改变I的数值，求出对应的短路电流Id（即K2接通时的电流表A2的读数），将I和Id数值意义对应列入表2。
（2）实验方法： 首先借行下列实验；
① 合上开关K1，接通电源，从电压表V1读出空载电压，然后 将开关换至K2“负载”。
② 调节负载电阻Rf，使其阻值由大至小（则电流If就由小到 大逐渐增加）同时从电流表A2及电压表V2读出一一对应的 电流If及电压值Uf；
③ 合上K2将弧焊变压器短路，从电流表A2读出短路电流值， 记录所有实验数据列于表1中。
三、实验内容和方法
（4）名绕组间I、f(绕A组)与铁心间的绝缘；
（4）所有实验数据，经检查无误时，方可将实验线路恢复原始状态。
Uf(V) 观察几种弧焊变压器的构造
BX2-300，BX2-500等各一台；
Uf(V) （1）接线：接线参考图1进行。
调好电源泉电压，切断K1，准备实验。
（调3节）负弧载焊电变阻压R备器f，调使注节其特阻性值测由定大至小（则电流If就由小到大逐渐增加）同时从电流表A2及电压表V2读出一一对应的电流If及电压值Uf；
20V应该注意）下进行。 表2 实验结果记录表
2. 掌握弧焊变压器的两种特性测定方法。 实验方法：首先K1将接通电源泉，K2接至“负载，将Rf调至某一适当大的阻值。
动铁分磁式弧焊变压器BX1-330或BX2-500（BX500） （3）区分初级、次级及电抗绕组； 接线经检查无错误，方可经K1通电源进行实验，由电压表V1观察电源电压变化，实验应在弧焊变压器额定输入电压（380V，有的为 20V应该注意）下进行。 整理观察弧焊变压器的记录及特殊收获； （4）所有实验数据，经检查无误时，方可将实验线路恢复原始状态。 然后借助于调节机构改变I的数值，求出对应的短路电流Id（即K2接通时的电流表A2的读数），将I和Id数值意义对应列入表2。
（2）实验方法： 首先借行下列实验；
① 合上开关K1，接通电源，从电压表V1读出空载电压，然后 将开关换至K2“负载”。
② 调节负载电阻Rf，使其阻值由大至小（则电流If就由小到 大逐渐增加）同时从电流表A2及电压表V2读出一一对应的 电流If及电压值Uf；
③ 合上K2将弧焊变压器短路，从电流表A2读出短路电流值， 记录所有实验数据列于表1中。
三、实验内容和方法
（4）名绕组间I、f(绕A组)与铁心间的绝缘；
（4）所有实验数据，经检查无误时，方可将实验线路恢复原始状态。
Uf(V) 观察几种弧焊变压器的构造
04-弧焊电源的基本要求
四、对弧焊电源调节特性的要求
要求弧焊电流能在一定的范围内，对焊接电流作均 匀、灵活的调节。
五、对弧焊电源动特性的要求
①含义：弧焊电压对焊接电弧的动态负载所输出的电流、 弧焊电压对焊接电弧的动态负载所输出的电流、 弧焊电压对焊接电弧的动态负载所输出的电流 电压对时间的关系。 电压对时间的关系。它表示弧焊电源对动态负载瞬间变化的 反应能力。 ②对动特性的要求 合适的瞬时短路电流峰值：I短＞1.5I工 合适的短路电流上升速度。 达到恢复电压最低值的时间应适当。 从短路到复燃时，要求能在极短的时间内达到恢复电压 的最低值（大于等于30伏），且不超过0.05秒。 秒
小结
1、掌握对弧焊电源的基本要求。 掌握对弧焊电源的基本要求。 理解焊条电弧焊对弧焊电源外特性的要求。 2、理解焊条电弧焊对弧焊电源外特性的要求。
思考与练习
1、焊接时，对弧焊电源的基本要求是什么？ 2、什么是弧焊电源的外特性？其基本类型有哪些？ 3、为什么焊条电弧弧焊要采用具有陡降外特性的电源？
对弧焊电源的基本要求
目的与要求： 目的与要求： ①掌握对弧焊电源的基本要求。 ② 理解焊条电弧焊对弧焊电源外 特性的要求。 重点： 重点： 对弧焊电源外特性的要求。 难点： 难点： 弧焊电源外特性的选用。 弧焊电源外特性的选用
对弧焊电源的基本要求
弧焊电源是为电弧提供电能的装置。 弧焊电源是为电弧提供电能的装置 它的特性和结构与一般电力电源比较， 有着显著的区别这是弧焊工艺的特点决定 的。
对弧焊电源的具体要求是： 对弧焊电源的具体要求是： ①引弧容易。 ②保证电弧稳定燃烧。 ③保证焊接工艺参数稳定。 ④可调性好 为达到以上具体要求，所以要求弧焊电源具有一定的 弧焊电源外特性的概念 含义：电源在其他参数不变的情况下，弧焊电源输 电源在其他参数不变的情况下， 电源在其他参数不变的情况下
弧焊电源的外特
01
02
03
直接测量法
通过直接测量弧焊电源的 输出电压和电流，获取其 在不同负载下的输出特性。
模拟负载法
使用可调电阻、电容等模 拟弧焊过程中的负载，观 察弧焊电源在不同负载下 的输出表现。
短路测试法
将弧焊电源的输出端短路， 观察其输出电流和电压的 变化情况。
测试设备
01
02
03
04
数字万用表
用于测量弧焊电源的电压和电 流。
输入电流
输入电流对弧焊电源的外特性也有重要影响。输入电流的变化将直接影响弧焊电 源的输出功率和焊接效果。
在一定范围内，适当增加输入电流可以提高弧焊电源的输出功率，从而提高焊接 速度和熔深。但过大的输入电流可能导致电源过热，缩短其使用寿命。
输出负载
输出负载是影响弧焊电源外特性的重要因素之一。随着输 出负载的增加，弧焊电源的输出电压和电流会相应降低， 以保持稳定的输出功率。
弧焊电源的分类
01
按输出电流类型
弧焊电源可分为直流弧焊电源和交流弧焊电源两大类。其中，直流弧焊
电源又可以分为恒流式和恒压式两种类型。
02 03
按工作方式
弧焊电源可分为旋转式和整流式两种类型。旋转式弧焊电源是通过机械 旋转来调节电流和电压，而整流式弧焊电源则是通过晶体管等电子元件 来实现电流和电压的调节。
压力容器
在压力容器的制造中，焊接是关键工艺之一。由 于压力容器的安全性要求较高，因此需要采用稳 定可靠的弧焊电源来进行焊接，保证容器的安全 性能。
管道安装
在管道安装中，焊接是必不可少的工艺。由于管 道安装的环境较为恶劣，因此需要采用稳定可靠 的弧焊电源来进行焊接，保证管道的安装质量。
02
弧焊电源ppt课件
24
例如1 z X 7 - 200
例如2：B X 6 - 300
额定焊接电流250A 逆变式系列 下降外特性 弧焊逆变器
额定焊接电流300A 抽头式系列
下降外特性
完整最新版课件 弧焊变压器
25
序 X1
号 代表 大类
字母 名称
X2
代表 小类 字母 名称
1 A 弧焊发 X
下降
电机
P
平
D
多
2Z
弧焊整 X
下降
流器
P
平
D
多
X3
代表 附注特征 字母
省略 D Q C T H 省略 M L
电动机驱动 单纯弧焊发电机 汽油机驱动 柴油机驱动 拖拉机驱动 汽车驱动
一般电源 脉冲电源 高空载电压
E
交直流两用电源
完整最新版课件
X4
数字 序号
省略 1
2
省略
1 2 3 4 5 6 7
系列产品
直流 交流发电机整 流
交流
磁放大器或饱 和电抗器式
焊间隙大的对接焊缝时，加垫板
加引弧板和引出弧
短弧焊接
调整焊条角度
改变接地线位置
完整最新版课件
1
尽量采用小电流
六、焊接时的极性及其应用
（一）、焊接时的极性 定义： 直流电弧焊或直流电弧切割时，焊件与电源输出 端正、负极的接法。 种类： 有正接和反接
焊件接电源的正极，电极接电源负极的接线法，称正接也叫正极性； 焊件接电源的负极，电极接电源正极的接线法，称反接也叫反极性；
一般要求稳态短路电流：完I整W最d新=版（课件1.25-2.0）Ih
12
四、对弧焊电源调节特性的要求
电焊工培训：对弧焊电源的基本要求
电焊工培训：对弧焊电源的基本要求洛阳机电技术学校保证获得优质焊接接头的主要因素之一是电弧能否稳定燃烧，而决定电弧稳定燃烧的首要因素是弧焊电源，因此，对弧焊电源具有以下基本要求。
一、弧焊电源外特性的要求1.弧焊电源外特性的概念电弧的稳定燃烧，一般是指在给定的电弧的电压和电流时，电弧长时间内连续燃烧而不熄灭的状态。
在其他参数不变的情况下，弧焊电源输出电压和电流之间的关系，称为弧焊电源的外特性。
它可用如下关系式表示：U=f (I)式中U——弧焊电源的输出电压（V）；I——弧焊电源的输出电流（A）。
弧焊电源的外特性亦称弧焊电源的伏安特性或静特性。
弧焊电源的外特性可由曲线来表示，这条曲线称为弧焊的外特性曲线，如图3—16所示。
弧焊电源的外特性基本上有三种类型：一是下降外特性，即随着输出电流的增加，输出电压降低；二是平外特性，即输出电流变化时，输出电压基本不变；三是上升外特性，即随着输出电流增大，输出电压随之上升。
2.弧焊电源外特性曲线形状的选择（1）焊条电弧焊在焊接回路中，弧焊电源与电弧构成供电用电系统。
为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定，电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须相交。
因为在交点，电源供给的电压和电流与电弧燃烧所需要的电压和电流相等，电弧才能燃烧。
由于焊条电弧焊电弧静特性曲线的工作段在平特性区，所以只有下降外特性曲线的工作段在平特性区，所以只有下降外特性曲线才与其有交点，如图3—16中的A点，此时电弧可以在电压UA和焊接电源IA的条件下稳定燃烧。
因此，具有下降外特性曲线电源能满足焊条电弧焊电弧的稳定燃烧。
图3—17为具有不同下降度的弧焊电源外特性曲线对焊接电流的影响情况。
从图中可以看出，当弧长变化相同时，陡将的弧焊电源外特性曲线对焊接电流的影响情况。
从图中可以看出，当弧长变化相同时，陡降外特性曲线1引起的电流偏差△I₁明显小于缓降外特性曲线2引起的电流偏差△I₂。
因此当电弧长度变化时，陡降外特性电源引起的电流偏差小，电弧较稳定，缓降外特性电源引起的电流偏差小，电弧较稳定，缓降外特性电源引起的电流偏差大，不利于焊接参数稳定。
弧焊工艺对弧焊电源的空载电压和外特性的要求
相应数学表达式为：
Kw U If
Uy I
If
0
完整版课件ppt
10
1.3、 对弧焊电源外特性曲线的要求
❖ 系统的稳定性要求； ❖ 焊接工艺参数的稳定；
对电源外特性曲线工作 区段形状的要求
❖ 可靠引弧的要求；
❖ 熔滴稳定过渡的要求；
❖ 焊工安全的要求。
完整版课件ppt
11
1.4、 弧焊电源外特性曲线的种类
二是在运行范围内随着电流增大，电压稍有增加（有时称 上升特性），电压上升率应小于10V/100A。
❖ 双阶梯形特性
完整版课件ppt
12
弧焊电源外特性形状的分类及应用范围
外 特
下降特性
性
图
形
垂直下降特性 特 性 或恒流特性
图形近1/4椭圆 运行区段近直线
缓降特性
又称缓降特性
运行区段内 横流带外拖
应 钨极氩弧焊、
（稳定工作点）。
2. 当系统一旦受到瞬时的外界干扰，破坏了原来的 静态平衡，造成了焊接规范的变化。但当干扰消失 之后，系统能够自动地恢复稳定电弧的能力。
完整版课件ppt
9
❖ 系统的稳定性评价包括：
系统保持稳定的条件： 稳定工作点上电弧静特性曲线的
在工作点上，电弧斜静率特大性于曲电线源的外斜特率性必曲须线大的于斜电率 源外特性曲线的斜率。
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4
1.1、电源的外特性
➢ 弧焊电源 —— 是指对焊接电弧供以电能的装置。
➢电源外特性 —— 在电源内部参数一定的条件 下，改变负载时，电源输出的电压稳定值 Uy 与 电流稳定值 Iy 之间的关系曲线。对于直流电 源，Uy 和 Iy为平均值，对于交流电源则为有效 值。