工业机器人弧焊电源总结

绪论：

弧焊电源：为焊接电弧提供电能的系统装置。弧焊电源的分类：交流、直流、脉冲和逆变弧焊电源。

第一章电弧：在一定条件下，在电极与母材之间产生的强烈而持久的放电现象。电弧的分类：1.按电流种类：交流、直流和脉冲电弧2.按电弧状态：自由电弧和压缩电弧3.按电极材料：熔化极电弧和不熔化极电弧。阴极电子发射：阴极表面接受外界能量而释放出电子的现象。电子发射的分类：热发射、光电发射、撞击发射、强电场作用下的自发射。电弧引燃的方式：接触引弧、非接触引弧。焊接电弧的结构：阴极区、弧柱区、阳极区。焊接电弧的电特性：静特性、动特性。静特性：一定弧长在温度状态下，电弧电压Uf与电弧电流If之间的关系。电弧静特性曲线：U型曲线，分三段，下降特性段、平特性段、上升特性段。影响焊接电弧静特性的因素：1.电弧长度，越长电弧电压越大2.气体热物理性质，导热系数大，电弧电压高3.气体压力，压力越大，电弧电压越大。交流电弧的特点：1.电弧周期性地熄灭和引燃2.电弧电压和电流波形发生畸形3.热惯性作用较明显。影响交流电弧稳定燃烧的因素:1.空载电压U0，越高，越稳定2.引弧电压Uyh越高，引弧越难，越不稳定。3.电路参数4.电弧电流，越大，导致Uyh减小，电弧稳定性提高5.电源频率f，越大，稳定性越好。6.电极的物理性能和尺寸。提高电弧稳定性的措施：1.提高弧焊电源的频率2.提高电源的空载电压3.改善电弧电流的波形，采用方波交流电4.叠加高电压。

第二章电源的外特性：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与输出的电流稳定值Iy之间的关系曲线---Uy=f(Iy)称为~。电源外特性的分类：1.下降外特性a.垂直下降（恒流）特性b.缓降特性c.恒流带外拖特性2.平特性3.双阶梯形特性。电源电弧系统的稳定性：1.稳定的条件：Kw>0。电弧静特性曲线在工作点的斜率必须大于电弧外特性曲线在工作点的斜率。画图。物理过程分析A0\A1哪一点是稳定工作点：1.对于A0点，当某种因素使工作点A0的电弧电流向减小方向偏移了ΔIf时，，电源工作点移至B1，此时电压为：Uy=Uf+ΔUy,而电弧工作点移至B2，这时Uy>Uf，供大于求，这就使电流增加，从而使电弧电流偏移量Δif减小，直至恢复到原来的平衡点A0。同理，当某种因素使电流向增加方向偏移时，也能自动恢复。2.对于A1点，大厦南岗电弧电流增加时，同样出现Uy>Uf，使电流继续增加，直至工作点移到A0点才达到平衡，即不能回到原工作点A1。如果电流减小，则出现相反的情况，电流将继续减小直至电弧熄灭，因此A1点不是稳定工作点。对弧焊电源外特性曲线的要求：1.系统稳定2.焊接工艺参数稳定3.引弧性好4.熔滴过渡平稳5.使用安全性。手工电弧焊：电弧工作于静特性的水平段，采用下降外特性的电源，可以满足系统稳定性的要求。分析：在弧长变化时，电源外特性下降的陡度愈大，则电流偏差就愈小，这样一方面可使焊接工艺参数稳定，另方面可以增加电弧弹性。因为电弧增长将是电流减小，当电流减小到一定限度时就会导致熄弧；若外特性下降陡度大，则允许弧长有较大程度的拉长却不致电弧熄灭，即电弧弹性好。若采用垂直外特性则焊接工艺参数最稳定、电弧弹性也最好，但是短路电流过小，这将造成引弧困难，电弧推力弱，熔深浅，而且熔滴过渡困难，然而若外特性过于平缓，短路电流大，飞溅大等。因此手工电弧焊最好是用恒流带外拖弹性的弧焊电源。等速送丝系统：电弧上升静特性，平缓电源外特性。变速送丝系统：平的电弧静特性和陡降电源外特性。非熔化极弧焊：平的或略上升的电弧静特性和恒流外特性电源。熔化极脉冲弧焊：双阶梯型。电源电弧系统的自调节：当电弧变化时，引起电流和焊丝融化速度变化，使弧长恢复的作用。短路电流Iwd：过大，会使焊条过热，

药皮易脱落，使熔滴过渡中有大的积蓄能量而增加金属飞溅。过小，会因电磁压缩推力不够而使引弧和焊条熔滴过渡产生困难。弧焊电源的调节特性：弧焊电源能满足不同工作电压电流的引起的性能。方程：Uf=U0-If*Z。调节方式：1.空载电压U0不变，调节Z2.Z不变调节空载电压3.同时调节U0和Z。额定焊接电流：在规定的环境条件下，按额定负载持续率规定的负载状态工作，而符合标准规定的温升限度下所允许的输出电流。负载特性：根据生产经验规定了工作电压与工作电流的关系为一缓直线。弧焊电源的动特性：电弧负载状态发生突然变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应过程，可以用弧焊电源的输出电流和电压对时间的关系即uf=f(t)、if=f(t)来表示，它说明弧焊电源对负载瞬变的适应能力。符号含义：Isd—由空载到短路的瞬时短路的电流峰值。Iwd—稳态短路电流。Ifd—由负载到短路的瞬时短路的电流峰值。Ud--短路电压。If—平均焊接电流。Umin—恢复电压最低

值。弧焊变压器的特点：1.为稳弧要有一定的空载电压和较大的电感2.主要用于手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊，应具有下降外特性3.为了调节电弧电流、电压，外特性应可以调节。弧焊变压器属于交流弧焊电源。外特性方程：1.Uf=U0-jI2

（X’1+X2+Xk）- I2(R1’+R2+Rk). XL = X’1+X2。2. Uf=U0-jIf(XL+Xk). 令

XZ= XL+Xk 3. Uf=U0-jIfXZ.4. If=根号下（U0* U0- Uf* Uf）/(XL+Xk)。

其中：X1—一次绕组的漏抗。X2—变压器二次绕组的漏抗。Xk—电抗器的漏抗。R2、Rk---

分别为变压器二次绕组的电阻和电抗器的电阻。R1—一次绕组的电阻。弧焊变压器的分类：根据获得下降外特性的方法分为：串联电抗器式、增强漏磁式。1.串联电抗器式按结构不同分为：分体式、同体式2.增强漏磁式分为：动铁芯式、动绕组式、抽头式。弧焊变压器的优点：结构最为简单、便于制造、使用可靠、易于维修、节约电能和价格低廉。电抗器：带铁芯的绕组。作用：获得下降外特性、调节参数。

直流弧焊发电机获得下降外特性的方法：1.在电枢电路中串联镇定电阻2.改变磁极磁通. 直流弧焊发电机的分类：根据产生去磁磁通的不同方法分：差复励式（用串联绕组去磁）、裂极式（用电枢反应去磁）、换向极去磁式（用换向极绕组去磁）按原动机不同分：直流弧焊发电机、直流弧焊柴（汽）油发电机。

硅弧焊整流器：(属于直流弧焊电源)组成及各部分的作用：1.主变压器，作用：降压380降到所要求的空载电压2.电抗器。作用：控制外特性形状和调节焊接工艺参数3.整流器。作用：把三相交流电整流成直流。4.输出电抗器，作用：改善和控制动特性，其次是滤波。硅弧焊整流器的分类：按有无电抗器分：一、有电抗器的硅弧焊整流器.这一类所用的电抗器都是磁放大式的，根据结构特点可分为。1.无反馈磁放大器式2.外反馈磁放大器式。

3.全部内反馈磁放大器式

4.部分内反馈磁放大器式。二、无电抗器的硅弧焊整流器，按变压器的结构分：1.主变压器为正常漏磁2.主变压器为增强漏磁。反馈：把输入量部分或全部回输回来，用以增强或消弱输入。反馈的分类：1.正反馈、负反馈2.电压反馈、电流反馈3.内反馈、外反馈。区别：外反馈通过外加反馈绕组对直流输出电压或电流进行反馈；内反馈由交流绕组兼反馈作用。抽头式弧焊整流器的特点及应用：1.结构简单、节省材料、易于制造，使用可靠。2.具有平的外特性，空载电压较低并与电弧电压近于相等，有时难于引弧3.调节电压是有极的，且不宜在负载的情况下调节，也不能遥调4.对电网电压波动的影响不能采取补偿措施。应用：主要用于细丝二氧化碳气体保护焊，因其简易、经济、可靠而易于推广。双铁芯式磁放大器的接线原则：当采用两个铁心和绕组后，在直流绕组中的交流感应