弧焊变压器外特性及调节特性的测定(精)
弧焊变压器
身调节作用强等，可以选择平特性。B 变速送丝控制的熔化极电弧焊，如粗丝的埋弧焊、 CO2（φ≥3mm）因电弧工作在水平段，可取电源外特性为下降的。 （3） 不熔化极电弧焊，包括 TIG、不熔化极等离子弧焊以及不熔化极脉冲弧焊等，因其 电弧静特性工作在呈平或略升，为稳定焊接规范，可采用恒流特性的电源，即陡降特性。
在电源内部参数一定时，电源输出的 电压与电流之间的关系，称为弧焊电源 的外特性。
在电弧焊接过程中，电源起供电作 用，电弧是供电对象，两者构成一个整 体，而电弧的稳定燃烧需要对电源具有 一定的要求，这主要是两个方面，即：
（1）系统在无外界因素干扰下，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，系统能够自动地达到新的平衡，使得焊接规范重新恢复。
为满足上述两个条件：要求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
在工作点上的斜率。即
kw
=
⎜⎜⎝⎛
∂U ∂I
f
−
∂U y ∂I
⎟⎟⎠⎞ I f
>0
式中U f 、U y 分别为电弧电压、电源输出电压稳定值。
由上面的条件知，“电源—电弧“系统的稳定性对电源外特性有很重要的影响，此外，焊 接规范的稳定性也对电源外特性提出了很高的要求，由于各种焊接方法工作在电弧静特性曲
BX2 属串联电抗器式弧焊变压器，但其变压器与 电抗器铁心组成一体日字形，电抗器与变压器共用中 间磁轭如图 3 所示。二者既有电的联系又由磁的牵连， 属同体式。其变压器初次级绕组在铁心的下部且同轴 缠绕，其中初级在内，次级在外。电抗 器缠绕在变压器铁心的上部，组成电抗 器的一部分铁心是可以移动的，如图 3 示。 2、弧焊电源外特性的概念及物理意义
第章弧焊变压器
3.1.1.3 弧焊变压器的矢量图
在上述分析的基础上，我们可以把弧焊变压器的各量， 按其大小和相位关系画出矢量图，如图3-5所示
jI0 X 1 E10
I0 R1
U1
I0
E20 U 0
E10
图3-5 弧焊变压器空载时的矢量图
图3-6 弧焊变压器负载时矢量图
为了便于分析弧变压器的外特性，还可根据式(3-1-14)或图3-4b所示简 化等效电路，画出弧焊变压器的简化矢量图于图3 -7。 图中 ，以一次电 流 If 为参考矢量，电弧电压 Uf 与 If 同相，而 jIf XZ 则比 If 导前90°。U f 与 jIf XZ 的矢量和为 U0 。于是 U0 、Uf 和 jIf XZ 三个矢量构成了以 U 0 为斜边 的直角三角形。通过该直角三角形可以分析弧焊变压器的外特性形状。当
根据获得下降外特性的方法不同可分为：
串联电抗器式 由正常漏磁（漏磁很少，可忽略）的变压器串联电抗器构成，按结构 不同又分为：
（1）分体式 变压器和电抗器式独立的个体。BN系列弧焊变压器及BP-3×500型多站 弧焊变压器属于此类。 (2) 同体式 变压器与电抗器铁心组成一体，二者之间非但有电的串联，还有磁的联系。 BX2系列弧焊变压器属于此类。
3.2.2.2 多站分体式弧焊变压器
1. 结构特点 在造船、锅炉等工厂的焊接车间，焊接生产任务繁重，往往可以采 用多站式弧焊变压器集中供电。这种弧焊变压器本身必须是平的外 特性。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，提高了设备利用率；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；焊站不可随便移动，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。
弧焊电源外特性的测量实验指导书
《弧焊设备及控制技术》实验指导书实验二弧焊电源外特性的测量一、实验目的1．掌握弧焊电源外特性的测试方法2．了解弧焊电源外特性的调节原理与焊接规范调节方式。
二、实验装置和器材1．弧焊整流器及交流弧焊变压器各一台；2．电压表（直流和交流）各一只；3．电流表（直流和交流）附分流器或互感器各一套；4．镇定电阻箱一只；5．强力接触器（或焊钳、钢板）一只；实验装置接线图如下：三、说明弧焊电源的外特性是指在电源内部参数一定的条件下，改变负载时电源输出电压稳定值与输出电流稳定值之间的关系曲线。
由于焊接电弧是一个动态的非线性负载，因此对为其供电的电源外特性有特殊要求。
一般说来，弧焊电源的外特性除了满足“电弧—电源供电系统”的动态稳定性，即在外特性上的工作区段其曲线的斜率要小于电弧的静特性曲线斜率外，还应满足弧焊工艺对外特性上空载电压、工作区段的形状及稳态短路电流的要求，而且不同的弧焊工艺要求也不一样，因为这些会影响引弧性能、电弧的稳定性、规范的稳定性、熔滴过渡过程等。
此外，弧焊电源的外特性还必须可调，且具有足够宽的调节范围，弧焊电源在为一定条件下的电弧供电时，“电源—电弧”系统有一个稳定的工作点，这个工作点就是电源外特性曲线与电弧静特性的交点，这点处的电流、电压值亦称为焊接规范。
由于在实际生产中，针对不同焊接对象（工件）或工艺条件需要采用不同的焊接规范，即要求电源的外特性与电弧静特性有不同的交点，而电弧静特性是由电弧空间的气体粒子性质决定的，往往难以改变。
这就要求弧焊电源的外特性必须可调，以获得一系列与电弧静特性的交点，满足焊接生产的需要。
对于不同类别的弧焊电源其外特性曲线形状可能是不一样的，外特性的调节原理及可调范围也可能是不一样的。
认识这一点，对于在生产实际中根据不同焊接工艺选配合适的弧焊电源是必要的。
四、实验方法1．按实验装置接线图接线，并查看所用弧焊电源上的各个旋钮或按键，了解各自的功能和操作方法，记下电源铭牌上的额定参数。
变压器的特性试验
变压器的特性试验摘要：主要介绍了变压器的直流电阻的测量的方法和目的，以及在测试的时候应该注意的问题。
一、测量的目的1、变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验时的冷态电阻和温升试验后断开电源瞬间的热态电阻计算得到的，所以温升试验需要测量电阻。
2、绕组导线连接处的焊接或机械连接是否良好，有无焊接或连接不良的现象。
3、导线的规格，电阻率是否符合设计者的要求。
4、各项绕组的直流电阻是否平衡。
（三相变压器）5、用来作为换算到参考温度下的负载损耗，阻抗电压的基本数据。
6、引线与套管、引线与分接开关的连接是否良好，引线与引线的焊接或机械连接是否良好。
二、测量的条件在生产过程中测量电阻时，变压器不应置于通风条件特别好，温度变化剧烈的场所，油浸式变压器的油温必须稳定，顶层和下部的油温不超过5度，环境温度应在10~40度之间，变压器内部油温应接近于环境温度。
测量电阻之前不得进行其他通电试验，只有这样才能减少测量的误差。
对于干式变压器则不能简单的认为绕组的温度等于环境的温度，而应该用温度计或热电偶插入绕组内，测得其平均温度。
三、测量范围国标规定电阻测量的准确度为±5%，仪表的准确度为±0.2%或更准确。
温度计应选择±0.5度。
四、直流电阻测试的方法：电流电压表法、电桥法测量直流电阻、微机辅助测量法1 、电流电压表法测量电源采用蓄电池或其他电压稳定的直流电源。
为了保护电压表可串联一按钮开关Q2。
测量时，应先关闭电源开关Q1，当电流稳定后，在按下按钮开关Q2，接通电压表，测量绕组两端电压。
测量后随即松开Q2，使电压表先行断开，以防在电源断开时绕组产生的自感电动势损坏电压表。
为了保证足够精度的灵敏度，电流要有一定的数值，但又不能超过绕组额定电流的20%，并应尽快同时读数，以免被测绕组发热影响测量准确度。
测量小电阻时，考虑电压表的分路电流，被测绕组的直流直流电阻为：r=U/(I-U/r V)若不考虑电压表的分流，则r=U/I，计算值比实际电阻值稍小。
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。
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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
焊接电工7-6
（2）按图7-18所示接线。首先将负载电阻调到最大值（如2Ω），
此时负载电阻可用几个RF-300的可调镇静电阻箱串联起来。在测量 到低压大电流时，再将电阻箱并联起来，以扩大测试范围。
（3）空载状态启动弧焊电源，待稳定后，由电压表读取空载电压， 此时电流表的读数应为零值。
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
五、实验注意事项
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
测同一条外特性时，应注意所有的工作点上弧焊电源的调节状态 必须维持固定不变。
六、实验报告要求
（1）整理实训数据，在坐标纸上绘出数条所测得的外特性曲线。 （2）分析所测焊机的外特性曲线，验证其是否符合国家技术标准
的要求。即在正常焊接范围内，下降特性的弧焊电源在焊接电流 增大时，电压降低大于7V/100A；平特性的焊接电源在焊接电流增 大时，电压降低小于7V/100A或电压增高小于10V/100A。
三、实验设备和器材
ZXG-300型硅整流焊机
l台
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
直可调镇静电阻箱
数个
转换闸刀开关
1个
直流电压表（0～100V）
1块
四、实验内容及步骤
（1）弧焊电源种类不同，其外特性测试的方法也有所不同。本节
主要测试具有下降外特性的直流弧焊电源的外特性曲线。对于交流 弧焊电源，仅改用交流测试仪表即可。图7-18 直流弧焊电源的外特 性测试
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§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
图7-18 直流弧焊电源的外特性测试
（4）将转换闸刀开关S由空载转为负载。 （5）改变负载电阻值，使电焊机输出由空载至短路变化，其中读数
应不少于8点，每隔20A～30A电流值读一次电压及电流值，相应得 到O0、O1、O2、…On各工作点的参数值。注意在所有的工作点上弧 焊电源的调节状态必须维持固定不变。 （6）把S转换至短路位置（如可能），读出短路电流稳定值，此时 必须注意设备安全运行的能力。当设备处于过载试验时，应控制试 验周期不超过10s（如其中短路2s、空载8s），所以要迅速读出短路 电流。以测试外特性为目的的短路试验，视具体情况过载试验也可 不进行。 （7）改变弧焊电源的调节状态，重复上述过程，即可测得不同电源 调节状态的各个外特性曲线。
弧焊电源外特性的测定
实验二弧焊电源外特性的测定一、实验目的1、熟悉BXl—300型或BX3—300型弧焊变压器的构造和调节电流的方法；2、测定弧焊变压器的外特性和调节特性，并学会测定一般弧焊电源电特性的方法。
二、实验装置及实验材料1、弧焊变压器(BX3—500型) 1台2、变阻器(PZ—300型) 4台3、钳形电流表（0～600A）1只4、交流电压表(100V) 2只三、实验原理电弧焊时，弧焊电源与电弧组成一个供电与用电系统。
在电源内部参数不变的情况下，改变负载，弧焊电源输出的电压和电流之间的关系称为弧焊电源的外特性。
为满足焊接的要求，弧焊电源的外特性曲线的形状大体有三种类型，如图2－1。
分别是下降外特性a）、平外特性b）和双阶梯型外特性c）。
U UI I Ia）b）c）图2－1 弧焊电源的外特性曲线的形状手弧焊保持恒定的弧长是困难的，只有当弧长变化时焊接电流变化很小，才能保证电弧稳定燃烧和焊接规范稳定。
要满足这个要求，手弧焊电源应当具有陡降的外特性如图3－1a)。
对于本实验所用的弧焊变压器，下降外特性的获得是通过增大弧焊变压器自身的漏抗来实现的。
焊接时，由于工件的厚度及所选用的焊条直径不同，要选用不同的焊接电流。
要求弧焊电源应具有多条外特性曲线族，以便和电弧静特性曲线相交得到一系列稳定工作点，这种可调节的性能就是弧焊电源的调节特性。
四、试验方法及实验步骤1、观察BX3—500型弧焊变压器的构造，了解和掌握初、次级绕组分布的特点和绕组的接线，电流调节机构和电流大挡、小挡粗调的连接方法。
2、测定弧焊变压器的外特性（1）图3—2接好线。
用两台PZ—300型变阻器并联，然后串联在焊接回路里作为电弧负载。
用脚踏开关作为短路开关。
图2－2 外特性实验电路图（2）把变阻器的闸刀开关全都拉开，记录空载电压值；（3）逐次合上变阻器的各个闸刀开关，逐步减小变阻器的电阻值，以增大电流，再踩下脚踏开关造成短路。
每调一次电阻后，把电压表和电流表的读数记录于表2—1中；（4）旋转手柄，改变变压器的初、次级绕组的位置，重复步骤(1)、(2)和（3）的过程，把每次电压表和电流表的读数记录于表2—1中。
实验 2 弧焊变压器外特性测试实验
实验2 弧焊变压器外特性测试实验【实验目的】（1）了解BX1-300型或BX3-300型弧焊变压器的结构特点、电气性能和主要技术参数；（2）熟悉弧焊变压器的工作原理及外特性的形状特点；（3）掌握弧焊电源外特性的一般测定方法，【实验原理】1、弧焊电源外特性在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值U y与输出电流稳定值I y之间的关系U y= f (I y) 称为电源的外特性。
电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须满足“电源－电弧”系统的稳定条件，才能够保证电弧稳定燃烧，因此，不同的焊接工艺（对应不同的电弧静特性）需要不同外特性的焊接电源才能保证焊接工艺稳定。
弧焊变压器是一种具有下降外特性的降压变压器。
其工作原理和一般电力变压器相同。
同时，为满足弧焊工艺的要求，弧焊变压器还具有以下特点：(1) 为了引弧容易，要求具有一定的空载电压U0焊条电弧焊电源：U0= 55~70 V ；埋弧焊电源U0= 70~90 V。
(2) 常用于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊，为保证交流电弧稳定连续地燃烧，需要有较大漏抗或外加电抗器。
(3)电源外特性要可调节，即改变等效电路中的电抗可调节焊接电流。
2、增强漏磁式弧焊变压器的结构及工作原理(1) BX1-300型动铁心式弧焊变压器结构特点如图2-3-1所示。
它是一个动铁心II，插入静铁心I的窗口中间。
动铁心II提供漏磁分路，从而获得下降外特性；动铁心II可以在窗口里移进或移出来改变漏抗，达到调节电流的作用。
(2) BX3-300型动圈式弧焊变压器结构特点如图2-3-2所示。
它的铁心特点是高而窄，在两侧的芯柱上套有一次绕组W1和二次绕组W2。
一般W1在下方固定不动；W2固定在螺杆上可以通过摇动手柄而上下移动，以改变其与W1之间的距离δ12。
δ12可调范围较大，使得W1和W2之间磁的耦合不紧密而有很强的漏磁，所产生的漏抗就足以获得下降外特性。
调节δ12，电弧电流可得到均匀调节。
弧焊电源的构造及外特性的测定实验ppt课件
8
③. 将电焊机调在中规范位置上，然后从空载开始逐个合上 电阻箱闸刀开关，记录每次电流及电压值，最后拉开电 阻箱闸刀，闭合短路开关，测量并记录电流、电压值。
9
• 用同样的方法，将焊机调整在大规范及小 规范，分别测试并记录。
2
2. 实验所需设备及仪表
1）设备：
①焊机BX－500 ②焊机BX3－300 ③焊机BX1－330 ④电阻箱 ⑤短路开关
2）仪表 ①交流（钳形）电流表（0－1000A） ②交流电压表（0－100V） ③辅助工具一套及导线若干。
3
V
W抗
~
W1
W2
V V
Байду номын сангаас
图1. 空载试验电压表接线
4
3. 实验步骤
• 1）各种型号焊机的认识
10
4、实验报告要求
1）电焊机的名牌数据； 2）画出电焊机的简单原理图及实验线路； 3）根据中规范位置记录，画出焊机外特性曲线； 4）根据大、小规范位置记录画出焊机调节特性；
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5. 思考题
1. 交流焊机有哪几种典型类型，它们的结 构有何区别及联系？
2. 该焊机外特性是如何取得下降形式的？ （U抗在规范调整中变化如何？为什么？气 隙的大小对空载电压有何影响？为什么？）
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实验一 弧焊电源的构造 及外特性的测定实验
1. 实验目的 2. 实验所需设备及仪表 3. 实验步骤 4. 实验报告要求 5. 思考题
1
（一）、交流电焊机
10级材料专业综合实验考核参考题(答案)
答：常采用交流电源WSM-160型氩弧焊机。
22、实验室的等离子弧焊机属于哪种类型等离子焊机？其引弧过程是怎样进行的？
答:LH-10型等离子焊机
23、等离子弧的实现需要经过哪三个压缩，其有什么特点？
答：机械压缩效应热压缩效应磁压缩效应
II、永久性危害，这类现象一旦产生，则是不能消除的，且危害性是相当严重的，如氢气孔和冷裂纹。
28、扩散氢测量出后如何进行计算和比较？
答：
—标准状态下100g熔敷金属中的扩散氢含量。V—集气管中收集的扩散氢气量；
P0—标准大气压（760mmHg）；P—试验环境大气压；T0—标准大气的温度（273K）；
碰击法优点：可用于困难位置，污染工件轻。缺点：焊条端部情节情况限制，用力过猛，药皮易大块脱落，造成暂时性偏吹，操作不熟时易粘于工件表面。
2、焊条电弧焊的运条中的三个运动是什么、分别由什么控制？
答:直线动作焊接速度（每分钟焊接的焊缝长度）
横向摆动动作焊缝的宽度
焊条送进动作焊条熔化速度
3、焊条电弧焊单面双面成形中常采用哪几种击穿方法？各使用在什么情况下？
答：
51、全反馈磁放大器式弧焊整流器的外特性是什么？适用于那种焊接方法？
答：外特性是‘L’。熔化极脉冲电弧焊。
52、实验室的埋弧自动焊机采用哪种反馈电源？采用这种电源有什么优点？
答：MZ-1-1000型焊机，电源ZXG-1000型弧焊整流器---缓降外特性，内部反馈磁放大器式环函整流器，电流更加平稳。
31、焊条涂料的性能对电焊条的压涂过程有哪些影响？
答：
32、电焊条药皮主要由哪几种材料组成？J427焊条的粘接剂主要是什么？
实验1_弧焊电源外特性实验
实验一弧焊电源外特性实验一、实验目的1.理解弧焊电源外特性的含义。
2.掌握弧焊电源外特性的测试方法。
3.测定ZX7-400电焊机的外特性。
二、实验设备ZX7-400电焊机、PTE-750E智能电源测试台、感应调压器三、实验内容在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值U y与输出的电流稳定值I y之间的关系U y=f(I y),称为电源的外特性。
对于直流电源，U y和I y为平均值，对于交流电源则为有效值。
外特性可用曲线来表示，这种曲线叫外特性曲线。
外特性曲线与纵坐标的交点即为弧焊电源的空载电压，外特性曲线与横坐标的交点即为弧焊电源的短路电流。
不同的焊接方法对电源外特性有不同的要求。
根据外特性曲线的形状，焊接电源的外特性可分为平特性和下降特性两大类。
1、平特性特点是输出电压基本上不随输出电流的变化而变化(略有变化)，又称恒压特性，适用于作为熔化极气体保护焊和电渣焊的电源。
2、下降特性特点是输出电压随输出电流而下降。
根据输出电压下降的快慢程度，又可分成缓降、陡降、垂降三种，其中垂降外特性又称恒流特性，因为当弧长发生变化时，输出电流基本保持不变。
下降特性适用于作为焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊的电源。
四、实验步骤1.观察和熟悉焊机外形，记录铭牌数据。
2.熟悉实验电路的连接和各个设备的功能及使用。
3.利用PTE-750E智能电源测试台测量ZX7-400电焊机电源的外特性。
4.关闭测试台和电源。
五、实验报告内容六、思考题1.交流焊机有哪几种典型类型，它们的结构有何区别及联系？2.ZX7-400电焊机是如何获得下降外特性的。
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
焊接电源的特性
Kw
U I
f
U I
y
I
f
系统的稳定条件是Kw>0，
Kw越大系统稳定性越高。
U
Uy=f (Iy)
Uf=f (If) 0
¦Á ¦Á a
p
I
图3-5“电源—电弧”系统稳定条件
当电弧的静特性曲线形状一定时，系统的稳定性取决于电源的外 特性曲线形状。要保证“电源 —— 电弧”系统的稳定，必须根 据电弧的静特性曲线形状确定合适的弧焊电源的外特性曲线形状。
弧—源稳定下降外特性
不熔化极电弧焊较好的电源外特性
参数稳定恒流特性
以恒流为主，加 上短路内拐
（4）熔化极脉冲电弧焊
特点： 一般采用等速送丝；利用电弧自身调节作用来稳定工艺参数；
脉冲段和维弧段采用不同的外特性段
外特性组合： 1）恒压特性与恒压特性 配合等速送丝系统； 特点：电弧自调节作用强；容易断弧；容易导致参数波动 2）恒流特性与恒压特性 熔滴过渡均匀；小电流下容易断弧 3）恒流特性与恒流特性 熔滴过渡均匀；电弧弹性好；自调节作用差 4）恒压特性与恒流特性 脉冲阶段具有良好的电弧调节作用，但维弧容易短路
适用范围
焊 粗 埋条丝弧电C焊O弧2 焊焊，，焊变弧条焊速电送弧丝焊埋，钨 等离极子氩弧弧焊焊， 焊条电弧焊
等速送丝熔 化极气体保 护焊、埋弧 自动焊
等速送丝熔 化极气体保 护焊、埋弧 自动焊
脉冲熔化极 气体保护焊
表3-1常用弧焊电源的外特性曲线的特点及其应用
3.3 弧焊电源的调节特性
3.3.1调节特性的概念
“电源 — 电弧”系统的稳定有两个方面的含义：
1．无干扰时，能在给定电弧电压和电流下，保证电弧的 稳定燃烧，系统保持静态平衡状态。
弧焊变压器外特性及调节特性的测定
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
弧焊电源实验指导书
1、实际测试操作中学生要仔细观察、认真记录，将记录的数据真实地填写在表格中，并在课后完成电源外特性曲线的绘制。
2、学生必须在课后独立完成实验报告，实验报告内容包括：电焊机外特性测试的目的，陡降外特性获得原理，实验实际操作步骤以及测试数据记录，获得的外特性曲线等。
3、指导教师对每一份报告进行批改和评分，评分时考虑实际操作能力。
实验一 弧焊电源结构观察
一、实验目的
1、了解弧焊变压器结构，掌握各种弧焊变压器下降外特性的获得和焊接参数的调节方法；
2、熟悉晶闸管可控整流主电路形式和结构，了解移相触发控制电路工作原理，掌握晶闸管弧焊电源外特性、调节特性的控制方法；
3、掌握弧焊逆变电源的基本组成、基本原理，熟悉逆变主电路及控制驱动、反馈电路、外特性、调节特性，以及动态特性的获得方法、特点、分类等。
图4所示为晶闸管弧焊整流器闭环反馈系统框图。在这个系统中，含有电流、电压反馈。由图可得
Uk=Uku+Uki=Am(Ugu-mUf)+An(Ugi-nIf)
所以 Uf=A0{Am(Ugu-mUf)+An(Ugi-nIf)}-R0If
最终得图4 晶闸管弧焊整流器闭环反馈系统框图
在ZX5－500弧焊整流器中，其输出电流是通过电流采样环节及放大环节，与给定量进行比较和放大，由此形成控制电压Uk，Uk再作用于移相触发电路和主电路，这样便构成了闭环电流负反馈系统。此时的弧焊整流器外特性将由电流反馈环节所决定，即
在供电系统中，单相220V（或三相380 V）50Hz的交流网压，经输入整流器整流和滤波器滤波之后，获得逆变主电路所需的平滑直流电压，单相整流约310V（或三相整流约520V）。该直流电压在电子功率系统中经逆变主电路的大功率开关电子器件(晶闸管、晶体管、场效应管或IGBT)组Q的交替开关作用，变成几千至几十万赫兹的中频高压电，再经中频变压器（T）降至适合于焊接的几十伏低电压，并借助于电子控制系统的控制驱动电路和给定与反馈电路(M、G、N等组成)，以及焊接回路的阻抗，获得弧焊工艺所需的外特性和动特性。如果需要采用直流电进行焊接，还需经输出整流器整流和经电抗器L、电容器C的滤波，把高(中)频交流变换成为直流输出。
实验 3 晶闸管实弧焊整流器外特性测试实验
实验3 晶闸管实弧焊整流器外特性测试实验【实验目的】（1）了解晶闸管弧焊整流电源的基本构成；（2）熟悉晶闸管弧焊整流器的反馈控制原理；（3）掌握弧焊晶闸管弧焊整流器外特性和调节特性的测量方法。
【实验原理】晶闸管式弧焊整流器是目前实际工程中应用最多的电子控制弧焊电源之一。
既有下降外特性的晶闸管式弧焊整流器，也有平缓外特性的晶闸管式弧焊整流器。
可以用于焊条电弧焊、钨极氩弧焊，CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊、埋弧焊等各种弧焊方法。
晶闸管弧焊整流器由电子功率系统和电子控制系统组成，如图2-4-1所示。
电子功率系统又称弧焊电源的主电路，由主变压器T、晶闸管整流器UR和直流输出电感L组成。
AT为晶闸管的触发脉冲电路，C为电子控制电路。
三相380V图2-4-1 晶闸管弧焊整流器原理框图[1]晶闸管式弧焊整流器的电子功率系统主要由变压器及晶闸管整流器构成。
变压器的作用是将电网的三相电降压到焊接电弧需要的电压范围，但电源频率不变。
同时，其外特性由电子控制系统通过反馈过程来实现，变压器本身不再需要额外增强漏磁，属于普通的电力变压器，设计与制造简单。
根据电弧焊的负载特点，晶闸管式三相整流电路的型式主要有三相桥式半控、三相桥式全控、六相可控半波和带平衡电抗器的双反星形可控整流电路等四种。
在实际产品中，以三相全控桥式和带平衡电抗器的双反星形两种应用最为广泛。
晶闸管需要有可靠的冷却系统来保证其不会因为发热而烧损。
冷却主要有强制水冷和风冷两种方式。
在弧焊电源中，一般采用强制风冷方式对晶闸管进行冷却，散热器和风扇等冷却系统占了整个焊机内部的近一半的空间。
变压器、输出电抗器和平衡电抗器则占据了另一半的空间。
控制系统尽管很复杂但只占很少一部分空间，一般都封闭在一个金属盒子内以提高抗干扰能力。
由于采用反馈控制，可以实现各种外特性，特别是能够实现用于手工电弧焊的恒流带外拖的理想外特性。
弧焊电源的调节特性是其三大基本特性之一，它决定了焊机的电流和电压的实际调节范围，是一项重要的技术指标。
工厂供配电知识点：变压器的外特性及电压调节
变压器的外特性
变压器的外特性
（2）外特性 由于一般电力变压器中xk（短路电抗）比rk（短路电 阻）大得多，故对不同性质负载的外特性分析如下： ① 电阻性负载时，φ2=0，cosφ2=1，sinφ2=0， ΔU为正值且很小，故外特性曲线的下垂程度很小。 ② 电感性负载时，φ2>0，cosφ2和sinφ2均为正值 ，ΔU也为正值且较大，故外特性曲线下斜程度增大。也就是说 ， 二次绕阻端电压U2将随负载电流I2的增加而下降，而且φ2越 大，U2下降就越多。 ③ 电容性负载时，φ2<0，cosφ2为正值，而sinφ2
谢 谢！
变压器的外特性
（1）电压变化率
变压器负载运行时，由于一、二次绕组都存在漏阻抗，故当负载 电流通过时，变压器内部将产生阻抗压降，使二次绕组端电压随负载 电流的变化而变化。为了表征U2随负载电流I2变化的程度，引进电压 变化率的概念。所谓电压变化率，是指变压器一次侧施以额定电压， 负载大小及功率因子一定的情况下，二次侧空载电压U20与带负载时二 次侧电压U2之差再与二次侧额定电压U2N的比值，用ΔU表示，即
U
U 20
U2
100%
U2N
U2
100%
U1N
U
' 2
U2N
U2N
U1N
100%
1
U
* 2
变压器的外特性
（2）外特性 当电源电压和负载的功率因子等于常数时，二次绕组 端电压随负载电流变化的规律（即U2=f(I2)曲线）称为变压器的 外特性（曲线）。下图表示不同性质负载时变压器的外特性曲线 。由图可知，变压器二次绕组电压的大小不仅与负载电流的大小 有关，而且还与负载的功率因子有关。纯电阻负载时，端电压变 化较小；感性负载时，变化较大，但外特性都是下降的；容性负 载时，外特性可能上翘，上翘程度随容性的增大而增大。
弧焊电源的外特性
焊接方法
焊条电弧焊 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。
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 上升特性区
等离子弧焊
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
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三、实验内容和方法
I(cm) Id(A)
备注
表2 实验结果记录表
四、实验报告要求
1. 整理观察弧焊变压器的记录及特殊收获； 2. 绘制外特性曲线 3. 对所得外特性曲线及调节性曲线进行讨论。
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。
If(A) Uf(V)
备注
If(A) Uf(V)
备注
If(A) Uf(V)
备注
If(A) Uf(V)
备注
三、实验内容和方法
表1 几种弧焊变压器调节长度
三、实验内容和方法
（3）弧焊变压器调节特性测定 a. 接线：通外特性实验的接线方法。 b. 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。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： 首先借助于电流调节机构逐次调至各级极限位置及额定位 置，然后进行下列实验；
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；
弧焊变压器外特性及调 节特性的测定
一、实验目的 二、实验设备、仪器及工具 三、实验内容和方法 四、实验报告要求
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、实验目的
1. 了解常用的几种弧焊变压器结构特点，熟悉电 流调节方法；
2. 掌握弧焊变压器的两种特性测定方法。
二、实验设备、仪器及工具
1. 弧焊变压器 BX0-500，BX1-300，BX1-330， BX2-300，BX2-500等各一台；
三、实验内容和方法
2. 测定弧焊变压器的特性 （1）接线：接线参考图1进行。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。 调好电源泉电压，切断K1，准备实验。
图1 实验线路图
三、实验内容和方法
2. 弧焊电源测试台； 3. 电缆及导线若干； 4. 活动板手：4把，螺丝刀：3把，钢丝钳：2把； 5. 试电笔1只，万用表1只。
三、实验内容和方法
1. 观察几种弧焊变压器的构造 同体式弧焊变压器BX-500(BA-500)； 动铁分磁式弧焊变压器BX1-330或BX2-500（BX500） 要特别注意以下诸方面，并作记录 （1）铁惊扰结构形式； （2）绕组的布置及接线方法； （3）区分初级、次级及电抗绕组； （4）名绕组间、绕组与铁心间的绝缘； （5）焊接电流调节方法及调节范围； （6）铭牌数据及其意义。