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弧焊电源的基本特性
弧焊电源是向焊接电弧提供电能的装置，是电弧焊的核心部分。
分类
类型繁多，我们主要介绍弧焊变压器、弧焊整流器、 弧焊逆变器
基本电气特性包括以下三方面：
1．弧焊电源的外特性 (输出特性) 2．弧焊电源的调节特性 3．弧焊电源的动态特性（响应能力）
弧焊工艺对电源的基本要求：
1．保证引弧容易 2．保证电弧稳定
优选
11
外特性曲线的三部分： 工作区段：反映了外特性曲线的具体形状 空载点：决定了电源的空载电压 短路区段：反映了曲线形状和短路电流值
1．弧焊电源外特性工作区段形状的选择
（1）焊条电弧焊 工艺特点： 弧长容易波动（焊工手抖动） 电弧处在水平段
U U0
3
1 2
A0 A2
l1
Iwd1 A1
A3
l2
0
I I1 Iwd2 Iwd3
I2
I3
图3-6 弧长变化引起的电流偏差
理想特性
要求：弧——源系统稳定；电弧有弹性；容易引弧；
反映在电源外特性上分别是： 弧——源系统稳定下降外特性
以恒流为主，加上短路外拖
电弧有弹性下降的陡度要大，最好是垂降（恒流）特性
容易引弧要有较高的短路电流和较大的空载电压
优选
12
（2）熔化极电弧焊
工艺特点：使用连续送进的焊丝，有自动送丝机构 （无人为因素影响）。
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
优选
10
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。
3.2.3 电源外特性曲线的确定
电源的外特性曲线形状除了影响“电源一电弧”系统的稳定性之 外，还关联着焊接工艺参数的稳定。 焊接工艺参数：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等
所谓焊接工艺参数稳定是指在焊接过程中，在外界干扰情况下，焊 接工艺参数变化量越小，说明焊接工艺参数越稳定。
选择电源的外特性不仅要考虑系统的稳定性，而且要结合具体弧焊 工艺特点，考虑焊接工艺参数的稳定性以及引弧性能、熔滴过渡过 程和使用安全性等。
外特性一般表达式：
U y E I y r0
r0 Iy
Uy
E
r0>0时，下降特性 r0＝0时，平特性
两者的外特性曲线如下图所示：
优选
3
r0 Iy
Uy
E
Uy
负
电
载
源
0
优选
r0=0
r 0
>0
Iy
4
r 工作过程中可调参数只有两个：E 和 0
调节E和r0使Uy和Iy发生变化，适应电弧负载变化的要求。 因此，从本质上讲，弧焊电源甚至分为两类：
r ❖调节 0的-----如弧焊变压器，多数机械调节式弧焊电源
❖调节E的-----如弧焊逆变器，部分弧焊整流器，电子
控制式弧焊电源
优选
5
r ❖ 调节 0的方法
Uy
调节电阻性内阻
0
调节电感性内阻
电阻性内阻+电感性内阻的调节 Uy
0
优选
r0 =0
Baidu Nhomakorabea
直
线
r0 >0
型
Iy
椭 圆 型
Uy=f (Iy)
介
于
上
两
考虑因素：电源外特曲线性形状；送丝方式；二者的 配合问题。
1）等速送丝方式 主要方法：熔化极氩弧焊、CO2气体保护焊与含有活性 气体的混合气体保护焊或细丝（焊丝直径 φ≤3 mm）的直 流埋弧自动焊。 电弧工作在上升段。
电源一电弧”系统稳定要求下降、平、微升特性均
可
电弧自调节要求平或微升外特性
参数稳定要求平或缓降外特性
弧焊电源中的变压器有两种基本形式 ：
工频变压器：普通电源 中频变压器：逆变电源
交流，直流，逆变
电子控制技术
优选
2
第三章 （3）
3.2 弧焊电源的外特性
3.2.1 电源外特性的基本概念
弧焊电源的外特性是指在规定范围内，弧焊电源稳态输出电压U y
与输出电流Iy的关系，即在电源内部参数一定的条件下，改变负载， 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。一般 采用Uy＝f（Iy）来表示。又称为电源的静特性。
电弧的自身调节作用：当焊接弧长发生
变化时，引起焊接电流和焊丝熔化速度的变 化，从而可以使弧长自动恢复的作用
送丝电机 及等速控 制装置
弧焊 电源
工件
U
1
Uf Uf1 Uf2
9
综上所述，系统稳定的条件是：特性Uy＝f（Iy）与特
性Uf＝f（If）有交点，并且在交点的左边保证Uy > Uf，而 在交点的右边Uy < Uf。
If↑→ Uy＜ Uf → If ↓
If ↓ → Uy> Uf → If ↑
”弧－源“系统的稳定也可以用数学方法来加以描述。如图 3-5所示：电
弧静特性曲线在工作点的斜率必须大干电源外特性曲线在工作点的斜率。 系统稳定的程度可以由系统的稳定系数Kw来表示：
特殊应用场 合的要求
3．保证焊接工艺参数稳定
4．具有足够宽的焊接参数调节范围
优选
1
第三章 （2）
3.1 弧焊电源的基础知识
三相四线制
工业电网与焊接电源的要求
380V/220V/50Hz 空载电压：20～80V
焊接特点：低电压、大电流
输出电流：30～1500A
通过降压变压是弧焊电源必须的。
降压变压器是基本部件，也是最简单的弧焊电源
者
Iy 6
之 间
❖ 调节 E的方法
改变变压器的变比
方波
调节输出占空比
正 弦 波
两者皆有
控制输出的外特性不受弧焊 电源结构的影响，理论上可 以是任意形状
优选
7
U
U
U0 平特性 U0
平缓特性
U
U
U
U0
U0
U0
0
I0
Iwd I 0
Iwd I 0
Iwd I 0
图3-3 常用的弧焊电源的外特性曲线
A0 Iwd I
U
U
Uy=f (Iy) B1 A0 Uf=f (If)
B2
0
If If
Iy
B2 Uy=f (Iy) A0
B1 Uf=f (If)
0
If If
Iy
图3-4 “电源——电弧”系统稳定原理图 a）稳定系统 b）不稳定系统 优选
系统稳定的物理 本质是：电源能 根据电弧的需要 调整能量输出， 类似于有电流负 反馈作用
优选
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3.2.2 “电源 — 电弧”系统的稳定 性
“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。
2．当系统受到瞬时干扰，破坏了系统原有的静态平衡，电 弧电压和电流发生变化；但当干扰消失后，系统能够自动 恢复到原来的平衡状态或者达到新的平衡状态。