第六章 脉冲弧焊电源

• 电弧稳定，电流过零点时重新引弧容易； 电弧稳定，电流过零点时重新引弧容易； • 可调节正、负半波通电时间比，在保证 可调节正、负半波通电时间比， 阴极雾化作用的条件下增大正极性电流， 阴极雾化作用的条件下增大正极性电流， 可获得最佳的熔深； 可获得最佳的熔深； • 提高生产率，延长钨极的使用寿命。 提高生产率，延长钨极的使用寿命。
在晶体管式和逆变式弧焊电源 中的控制电路中， 中的控制电路中，把脉冲信号指令 送到给定值电路， 送到给定值电路，从而在主电路获 得脉冲电流。 得脉冲电流。或者借助于周期性变 化的电流截止反馈信号， 化的电流截止反馈信号，使晶体管 弧焊电源获得脉冲输出。 弧焊电源获得脉冲输出。
三、工艺参数的调节
式中： 式中：
矩形波交流电流与正弦波交流电流相比： 矩形波交流电流与正弦波交流电流相比： 电流过零点时上升与下降率高； ★ 电流过零点时上升与下降率高； 通过电子控制电路，使正、 ★ 通过电子控制电路，使正、负半波通电 时间比和电流比值均可以自由调节。 时间比和电流比值均可以自由调节。
在弧焊工艺上具有以下特点： 在弧焊工艺上具有以下特点：
• +（A） SCR1 电弧 SCR3 -（B） 获得正半波 （ ） （ ） • +（A） SCR2 电弧 SCR4 （ ） -（B） 获得负半波 （ ） 由于主电路中电容放电 电容放电， 每半波电流前沿带有尖峰， 由于主电路中电容放电，使每半波电流前沿带有尖峰， 这是有利于重复引弧 有利于重复引弧的 这是有利于重复引弧的。 通过控制两组晶闸管导通时间的长短和相对比例 控制两组晶闸管导通时间的长短和相对比例， 通过控制两组晶闸管导通时间的长短和相对比例，就可 以获得频率和正负半波通电时间比例不同的矩形波交流电流。 以获得频率和正负半波通电时间比例不同的矩形波交流电流。
通过简便的电路换接可实现交、直流两用焊机。 通过简便的电路换接可实现交、直流两用焊机。
复习题
1.脉冲弧焊电源的特点及应用。 1.脉冲弧焊电源的特点及应用。 脉冲弧焊电源的特点及应用 2.获得脉冲电流的基本方法有几种 获得脉冲电流的基本方法有几种？ 2.获得脉冲电流的基本方法有几种？ 3.脉冲弧焊电源的可调参数有哪些 脉冲弧焊电源的可调参数有哪些？ 3.脉冲弧焊电源的可调参数有哪些？ 4.矩形波交流电流与正弦波交流电 4.矩形波交流电流与正弦波交流电 流相比有哪些特点？ 流相比有哪些特点？ 5.矩形波交流弧焊电源主要用于哪 5.矩形波交流弧焊电源主要用于哪 些焊接方法？ 些焊接方法？
二、脉冲弧焊电源的基本工作原理
脉冲弧焊电源一般有两种电流，即 脉冲弧焊电源一般有两种电流， 基值电流和脉冲电流。 基值电流和脉冲电流。可以分别由两个 电源提供， 电源提供，也可以由一个电源提供幅值 大小交替变化的电流。 大小交替变化的电流。 获得脉冲电流的方法有以下几种方式。 获得脉冲电流的方法有以下几种方式。 1.利用硅二极管的整流作用 1.利用硅二极管的整流作用 单相整流式脉冲弧焊电源， 单相整流式脉冲弧焊电源，就是利 用硅二极管整流作用而成的。 用硅二极管整流作用而成的。
外特性控制和规范调节
• 矩形波交流弧焊电源 =直流弧焊电源+矩形波交流发生器 直流弧焊电源+ （逆变器） • 外特性形状的控制和矩形波交流幅值 的调节是通过直流弧焊电源来实现。 的调节是通过直流弧焊电源来实现。
2. 晶闸管电抗器式 矩形波交流弧焊电源
组成： 组成： 变压器+晶闸管桥 晶闸管桥+直流电抗器 变压器 晶闸管桥 直流电抗器
2. 利用电子开关作用
由直流弧焊电源和断续器（开关）组成。 由直流弧焊电源和断续器（开关）组成。 1）交流断续器的脉冲弧焊电源 交流断续器的脉冲弧焊电源 ●在初级侧时
●在次级侧时

●在焊接回路中时
工作频率由触发信号来控制， 工作频率由触发信号来控制，脉 冲幅值由晶闸管的控制角来控制。
2）直流断续器的脉冲弧焊电源 ） ●双电源式
外特性控制和规范调节
• 外特性控制 采用电流负 反馈作用改变晶 闸管的控制角来 实现。 实现。
●
规范调节
改变给定电路的 给定电压值调节规范。 给定电压值调节规范。 实际上调节输出总电流。 实际上调节输出总电流。
总电流=正极性电流+ 总电流=正极性电流+反极性电流的平均值
正、负半波晶闸管的控制角不同，可获得 负半波晶闸管的控制角不同， 负半波不同的焊接电流。 正、负半波不同的焊接电流。这对阴极雾化 区宽度、熔深、 区宽度、熔深、熔宽和背面焊道形状等有着 重要影响。 重要影响。
●
单电源式
特点： 特点： 频率、脉冲宽度、幅值均无级调节。 频率、脉冲宽度、幅值均无级调节。 频率调节范围为0.2 10HZ HZ。 频率调节范围为0.2 – 10HZ。易于实现 一机多用。 直流弧焊、脉冲弧焊、 一机多用。如:直流弧焊、脉冲弧焊、 TIG焊等 焊等。 TIG焊等。
3.利用阻抗变换器的作用 3.利用阻抗变换器的作用
应用： 应用：
铝及其合金的钨极氩弧焊
矩形波交流弧焊电源可分为： 矩形波交流弧焊电源可分为：
• • •
逆变式矩形波交流弧焊电源 逆变式 晶闸管电抗器式矩形波交流弧焊电源 晶闸管电抗器式 数字开关式矩形波交流弧焊电源 数字开关式
1. 逆变式矩形波交流弧焊电源
晶闸管逆变式矩形波交流弧焊电源基本框图
工作原理
2）可调的焊接工艺参数多。 ）
基值电流I 脉冲电流Im幅值、 Im幅值 如： 基值电流Ij、脉冲电流Im幅值、 脉冲频率、脉冲电流宽度比、电流上升率、 脉冲频率、脉冲电流宽度比、电流上升率、 电流下降率等。 电流下降率等。
2. 应用
1）适用于各种气体保护焊，等离子弧焊， ）适用于各种气体保护焊，等离子弧焊， 手工电弧焊等。 手工电弧焊等。 2）适用于超薄板（厚度仅为几十微米）的 ）适用于超薄板（厚度仅为几十微米） 焊接。 焊接。 3）适用于普通电弧焊难以胜任的对热输入 ）适用于普通电弧焊难以胜任的对热输入 敏感性大的高合金钢或稀有金属的焊接。 敏感性大的高合金钢或稀有金属的焊接。 4）对于全位置自动焊具有独特的优越性。 全位置自动焊具有独特的优越性。 ）对于全位置自动焊具有独特的优越性 5）对单面焊双面成形、封底焊等具有突出 ） 单面焊双面成形、封底焊等具有突出 的优点。 的优点。
工作原理
U2＞Uf：Ldif／dt ＞0 U2 ＝Uf：Ldif／dt ＝0 U2 ＜Uf：Ldif／dt＜ 0
由于主电路中电感感应电动势的作用， 由于主电路中电感感应电动势的作用，在每个半波 前沿均出现幅值较大的尖峰电流。这对稳弧是有利的。 前沿均出现幅值较大的尖峰电流。这对稳弧是有利的。 流过DK的电流为直流。 的电流为直流。 ★ 流过 的电流为直流
四、脉冲弧焊电源的种类
1. 2. 3. 4. 5.
单相整流式脉冲弧焊电源 单相整流式脉冲弧焊电源 磁放大器式脉冲弧焊电源 磁放大器式脉冲弧焊电源 晶闸管式脉冲弧焊电源 晶闸管式脉冲弧焊电源 晶体管式脉冲弧焊电源 晶体管式脉冲弧焊电源 逆变器式脉冲弧焊电源 逆变器式脉冲弧焊电源
五、 矩形波交流弧焊电源 方波交流弧焊电源） （方波交流弧焊电源）
Im ：脉冲电流峰值（幅值） 脉冲电流峰值（ 脉冲电流峰值 幅值）
平均电流 Ip=Ij+(Im－Ij)·t1／T － ／ Ip=Ij+(Im －Ij)K K：脉冲宽度比 ： 占空比） ／ （ 占空比） t1／T
：基值电流（维护电流） 基值电流（维护电流） 脉冲宽度（脉冲时间） ：脉冲宽度（脉冲时间） ：脉冲间隙时间 脉冲休止时间） （脉冲休止时间） T ：脉冲周期 f ：脉冲频率 K ：脉冲宽度比（占空比） 脉冲宽度比（占空比） Ij t1 t2
第六章
脉冲焊接电源
本章主要从焊接工艺要求出发， 本章主要从焊接工艺要求出发，讲 授脉冲弧焊电源的特点、分类、 授脉冲弧焊电源的特点、分类、基本工 作原理和应用。 作原理和应用。 一、脉冲弧焊电源的特点及应用
1. 特点 1）提供周期性变化的脉冲焊接 ）提供周期性变化的脉冲焊接 电流， 电流，便于对电弧功率和熔池的 大小进行控制。 大小进行控制。
三相磁放大器式、 三相磁放大器式、晶体管式弧焊电源等利用 这种原理。 这种原理。
可采用三种方法来调节 1）主变压器次级不平衡； ）主变压器次级不平衡； 2）磁放大器交流阻抗不平衡； ）磁放大器交流阻抗不平衡； 3）输入脉冲激磁电流Uk。 Uk。 ）输入脉冲激磁电流Uk
4.利用给定信号变换或电流截止反馈作用
1）并联式 ）
●当开关K开时，半波供电。工作频率为50Hz： 当开关K开时，半波供电。工作频率为50Hz： 当开关 50Hz ●当开关K合时，全波供电。工作频率为100Hz。 当开关K 100Hz 当开关 合时，全波供电。工作频率为100Hz。
2）可调并联式 可调并联式
工作频率为50 50Hz 当U1≠U2时，工作频率为50Hz ： 工作频率为100 100Hz 当U1＝U2时，工作频率为100Hz 。 这时把硅二极管改为晶闸管，脉冲电流的脉宽就可调节了。 这时把硅二极管改为晶闸管，脉冲电流的脉宽就可调节了。 优点：结构简单，制造容易，成本低，使用可靠。 优点：结构简单，制造容易，成本低，使用可靠。 缺点：可调节参数不多。 缺点：可调节参数不多。