第五章焊接电源

教 学 内 容
二、焊机的分类、特点及应用 三、焊机的型号
§5-2 弧焊变压器
一、对弧焊变压器的特殊要求 二、同体式弧焊变压器 三、增强漏磁式弧焊变压器
§5-3 弧焊整流器
一、ZXG系列硅弧焊整流器
二、晶闸管式弧焊整流器 三、逆变式弧焊电源
§5-4 弧焊电源的选择及使用
一、弧焊电源的选择 二、弧焊电源的安装接线 三、维护及故障处理
3.硅弧焊整流器的种类、特点和应用
硅弧焊整流器是按其外特性调节机构的作用原理 分类，见表3-1-13。各类硅弧焊整流器的特点与应用
见表3-1-14。
表3-1-14
结构特征
由三相降压主变压器Ⅰ、三相磁放大器Ⅱ，三相桥式全波整流器Ⅲ和输 出电抗器Ⅳ组成。磁放大器可单独位于变压器和整流器之间或与降压变压器 做成一体。多为三心柱式，在铁心上绕有交流绕组（工作绕组）Wj和控制 绕组（ 直流线组）Wk。引入不同反馈控制系统以获得所需各种外特性。m、 n 两点间连接情况反映反馈方式。
器线圈匝数与输入和输出电压及电流之间的关系是：
N1/N2=E1/E2=I2/I1
式中：
N1———变压器一次侧线圈的匝数；
N2———变压器二次侧线圈的匝数；
E1———输入电压：
E2———输出电压；
I1———输入电流；
I2———输出电流。
减少二次侧线圈匝数，输出电压
可降低，从而可以控制焊接所需的空
载电压和获得较大的焊接电流。
二、硅弧焊整流器
1.硅弧焊整流器基本原理
硅弧焊整流器是以大功率硅二极管作为整流元件，将交 流电整流成直流电的弧焊电源，其基本原理框图见图3-1-7， 利用降压变压器T把50/60Hz 的单相或三相交流网路电压降 为焊接所需的空载电压。经硅整流器Z整流和输出电抗器Ldc
滤波，从而获得供焊接用的直流电。
§5-3 弧焊整流器
弧焊整流器是将交流电经过变压和整流 后获得直流电输出的弧焊电源。它是随着大 容量高性能的整流元件和控制元件的发展而 发展。因具有易于制造，便于维修，节省能 源和材料，重量轻，成本低和效率高等优点，
所以有电供应的条件下，已逐渐取代了电动
式直流弧焊发电机。
以电动机带发电机供电的焊接电 源如AXC系列；AXQ系列；AXT系 列。
（二）对弧焊电源空载电压的要求
1.从引弧角度考虑，空载高易引弧。
2.从安全角度考虑，空载低安全。 3.从成本角度考虑，空载低成本低。 4.一般空载电压： ①交流：
焊条电弧焊：U0=55~70（V） 埋弧焊： U0=70~90（V） 焊条电弧焊：U0=45~70（V） 埋弧焊： U0=60~90（V）
3.焊机的基本参数
额定焊接电流：指焊机在最经济可靠的情况下使用的规定 值，单位是安培（A）。 空载电压：电源通电，但电弧没有燃烧时焊机输出端的电 压，单位是伏特（V）。 负载持续率：在选定的工作时间周期内，弧焊电源的负载 时间与整个工作时间周期的百分比。 应用举例： 某焊机在五分钟的工作时间周期内，其中电弧实际燃烧时间 为三分钟，则其焊机的负载持续率是多少？ 解：负载持续率 = 焊机的实际负载时间/总个工作周期为×%
一、弧焊整流器的分类
1.按供电分有：单相和三相两类，以三相供电者居多。 2.按主回路所用的整流与控制元件不同分有：
硅弧焊整流器。 晶闸管弧焊整流器。 晶体管弧焊整流器。 逆变式弧焊整流器。 3.按弧焊整流器的外特性特征分有： 下降外特性弧焊整流器：属ZX系列，按下降程度不同又缓降、 斜降和垂直下降（恒流）等种类。主要用于焊条电弧焊、埋弧焊、 TIG焊和等离子弧焊等。 平（恒压）外特性弧焊整流器：属ZP系列，主要用于熔化极气 体保护焊，如细丝焊CO2、MIG 焊和MAG 焊等。 多特性弧焊整流器：属ZD 系列，其外特性可根据焊接工艺需要 改变成缓降、恒流或恒压的形状，故适用范围广，几乎所有焊接 方法均可使用，很适合修理或实验室等部门使用。
结构特征
由增强漏磁的三相动圈式弧焊变压器T和三相桥式整 流器UR组成，变压器铁心为三个心柱和上下轭构成三棱柱 形。每相二次线圈安置在心柱下方，固定不动。一次线圈
安置在心柱上方并通过手动的螺栓传动机构使其沿螺杆上
下移动。
控制与调节
一、二次线圈耦合不紧密，漏抗很大，故可获得下降 外特性。调节一、二次线圈的距离即可改变漏抗大小，从
第五章
主讲: 周六华
Z66h@163.com
目的和要求：
了解手弧焊对电源的基本要求
熟知电焊机的分类、型号编制及结构特点
掌握电焊机的选择、使用及日常维护
重点与难点：
焊机的型பைடு நூலகம்编制及结构特点
电焊机的选择、使用与维护 教学建议：结合实物进行相关教学
§5-1 对弧焊电源的要求、分类及型号
一、基本要求
控制与调节
利用无反馈式的磁放大器可获得恒流外特性；利用
全反馈式的可得恒压外特性；用部分内反馈的可得下降
外特性。调节控制绕组Wk的直流电流大小（通过改变Rk） 可实现焊接电流的调节。
优缺点与应用
可制成各种形状外特性以适应各种焊接方法需要。能遥 控且控制方便，但结构复杂、重量大、用料多，且磁惯性大， 调节速度慢，已渐被淘汰。下降或恒流外特性的硅弧焊整流 器用于焊条电弧焊、埋弧焊和TIG焊等；恒压外特性的用于 MIG/MAG 焊。
②直流：
（三）对弧焊电源稳态短路电流的要求
1.短路电流对焊接的影响：过大，焊条过热，药皮易脱，飞
溅增加；过小则过渡困难。
2.要求：Iwd=（1.25∽2.0）Ih，其中Iwd为稳态短路电流（A），
Ih为焊接电流。
（四）对弧焊电源调节特性的要求（见图3-18）
能提供一系列的外特性与电弧静特性
相交，产生一系列稳定工作点。
（五）对弧焊电源动特性的要求
能及时根据电弧负载的变化输出与之对应的焊
接电流与电压。
二、焊机的分类、特点及应用
1.交流弧焊电源：
①特点：结构简单、易维护、成本低、无磁偏吹、噪声小
、效率高、电弧稳定性较差、功率因数较低。
②应用：用于焊条电弧焊、埋弧焊及钨极氩弧焊。
2.直流弧焊电源：
①直流弧焊发电机：耐用性、弧稳定性好、效率低、噪声
（二）增强漏磁式
在变压器中人为地增大自身的漏抗，来控制输出外 特性。作法是通过一个线圈相对于另一个线圈的移动 （动圈式）或采用可动的磁分路（动铁式）来实现。这 种线圈之间磁耦合不紧密而有很强漏磁，由此产生的漏
抗就足以得到下降外特性。改变线圈之间的距离或改变
磁分路就可以调节焊接参数。无论是串联阻抗式或增强 漏磁式弧焊变压器，都是通过某种调节机构去改变阻抗 或漏磁，从而实现焊接参数的调节与控制，故弧焊变压 器属于机械控制型的弧焊电源。
（三）常见弧焊变压器的种类、特点与用途
增强漏磁式
增强漏磁式
增强漏磁式
三、新型矩形波交流弧焊电源
矩形波交流弧焊电源属于电子控制类型的弧焊 电源。输出交流电的波形是矩形，其特点是电流过 零点时的上升速度非常快，即使不用稳弧装置，焊 接时电弧也非常稳定，用于铝、镁及其合金的TIG 焊和碱性焊条电弧焊非常有利，故近年发展很快。 按获得矩形波交流电流的原理和使用主要器 件不同，有晶闸管电抗器式、逆变器式、数字开 关式和饱和电抗器式等
2.其外特性的获得及电流与电压控制
为了获得焊接所要求的外特性和进行焊接电压和电 流的调节，硅弧焊整流器中设有外特性调节机构。有机
械和电磁两种控制与调节方式，前者是利用机械方法改
变降压变压器一、二次线圈之间的距离（ 如动圈式）， 或改变线圈匝数（ 如抽头式）进行控制与调节；后者是 利用接在降压变压器和硅整流器之间的磁饱和电抗器 （又叫磁放大器）进行电磁控制与调节。
外特性形状因由电子电路来控制，故可根据焊 接工艺需要任意调节。 具有网路电压补偿，无级调节和遥控等功能， 易于实现交、直两用。
日本产（HITACHI）：300AAD-GP
瑞典产（ESAB）：DTB200 ；
德国产（L-TEC）：TIG404
德国产（Messer Griesheim）：OMNITIG400
输出电压上升。
3.弧焊电源外特性的选择
①焊条电弧焊：选用陡降外特性的电源，
如图3-17。
②钨极氩弧焊、等离子弧焊：
选用陡降外特性电源，所以一般 焊条电弧焊电源可作为其电源使 用，（电源并非就是焊机）。
③熔化极气体保护焊：
选用缓降外特性的电源。
等速送丝速送丝式：选 特性的电性的 ④埋弧焊 外特性的电特性 变速送丝式：选用陡降
二、弧焊变压器外特性的控制与调节
获得下降外特性的方法是在焊接回路中增加电抗，有下列两 种方式：
（一）串联阻抗式
在变压器主回路上串联阻抗，见图3-1-6 ，阻抗两端的 电压降Ex随着负载电流升高而增大，于是引起负载电压Ef大 幅度下降，从而获得下降外特性。
串联的阻抗可以是电阻器或 电抗器。用电阻器，需消耗 能量而很少采用；电抗器在 使用中仅有铁损和铜损，能 量消耗少，故被广泛采用。 况且电抗器的另一优点是在 交流电中所产生的相位差， 改善了在给定空载电压下交 流电弧的稳定性，这对于焊 条电弧焊和TIG焊很有利。
§5-1 对弧焊电源的基本要求、分类及型号
一、基本要求
（一）对弧焊电源外特性的要求
1.何谓电源外特性
在其它参数不变，焊接电源输出电压与 输出电流之间的关系叫。
2.外特性曲线的类型与特点（见图3-16）
下降外特性：随输出电流增加，
输出电压下降。
平外特性：随输出电流增加，输出电压不变。 上升外特性：随输出电流增加，
结构特征
由抽头式弧焊变压器T、整流器UR 和输出电抗器L组成。 变压器为正常漏磁三相降压变压器，一次绕组上设有许多抽头，
有些在二次绕组也有抽头，用以改变绕组的匝数达到参数的调
节。 输出电抗器利用抽头或变动铁心气隙以调节电感量。
控制与调节
外特性为平的或稍为下降的。通过改变一、二次绕组
匝数来调节空载电压和电流。由输出电抗器滤波和调节动 特性，以控制电流上升速度，减少金属飞溅
优缺点与应用
结构简单、可靠和实用、成本低、噪声小、电弧稳定。 但不能遥控及补偿电网电压波动，电流调节不方便。 用于等速送丝的自动或半自动焊，如细丝CO2焊等。
三、晶闸管式弧焊整流器
（一）晶闸管式弧焊整流器的组成
晶闸管式弧焊整流器的组成如图10-1所示。主电路由主
变压器T、晶闸管整流器UR和输出电抗器L组成。C为晶 闸管的触发电路。当要求得到下降外特性时，触发脉冲 的相位由给定电压Ugi和电流反馈信号Ufl确定；当要求得 到平外特性时，触发脉冲的相位则由给定电压Ugu和电压
大、成本高、质量大、维修难。 ②弧焊整流器：制造方便、价格低、空耗小、噪声小、可
远距离控制、使用广。
3．弧焊逆变器：（焊接电源的发展方向）
①特点：高效、节能、质量轻、体积小、功率因数高、焊接
性能好，体积为传统的1/3，质量为传统的1/5~1/10。
②应用：可用做各种焊接电源。
4．脉冲弧焊电源：
① 特点：效率高、热输入量小、适合于对热输入敏感高的合
= 3/5
= 60% 答：这台焊机的负载持续率为为60%。
§5-2 弧焊变压器
一、弧焊变压器工作原理
弧焊变压器是一种特殊的变压器，它把网压 （一般为 220V或380V）降至安全而又能满足引弧
所需的空载电压（60~70V），并具有焊接工艺所要
求的下降外特性和调节焊接工艺参数的性能。降压
原理和一般电力变压器相同，如图3-1-5 所示，变压
矩 形 波 交 流 焊 机 的 特 点
因矩形波电流过零点的上升下降极快，故电弧稳定，重 新引弧容易，用于TIG焊接铝、镁及其合金时，可不必外 加稳弧的高压脉冲或高频引弧稳弧装置。
正负半波通电时间比和电流比值均可调，可确保阴 极雾化作用、获得最佳熔深和提高生产率；可以调 节焊接线能量以满足某些弧焊工艺的特殊需要；焊 接铝、镁及其合金时不必采用消除直流分量的隔直 装置。
金、薄板、全位置焊。 ② 应用：最宜做薄板焊、单面焊双面成形、管道焊电源。
三、焊机的型号
1.编制规定
注意
其中1、2、3、6、8用字母表示； 4、5、7用数字表示。
2.举例
①交流焊机：BX1-500；BX3-300；BX6-160；BX7-300。 ②弧焊发电机：AX1-320；AXQ-320。 ③焊弧整流器：ZXG-500；ZXK-500；ZX7-400。
而调节电流。当距离增加，漏抗也增加，导致电流减少。
优缺点与应用
结构及线路简单，省材、重量轻、动特性好、飞溅少， 一般不用输出电抗器，其输出电流和电压受电网电压和温升 的影响较小，但是线圈可动，使用时有轻微振动和噪声，不
易实现遥控，不能补偿电网电压的波动。适于不需远距离调
节焊接参数场合下的焊条电弧焊，TIG 焊和等离子弧焊。