对弧焊电源的基本要求

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1、第2章对弧焊电源的基本要求2.1对弧焊电源外特性的要求2.2对弧焊电源调节性能的要求2.3对弧焊电源动特性的要求本章阐述了对弧焊电源的基本要求，着重讨论弧焊工艺对弧焊电源的空载电压、外特性、调节性能和动特性的要求。内容提要弧焊工艺对电源的要求弧焊电源需具备对弧焊工艺的适应性，即满足弧焊工艺对弧焊电源的下述要求：1）保证引弧容易。2）保证电弧稳定。3）保证焊接参数稳定。4）具有足够宽的焊接参数调节范围。弧焊电源的电气性能为满足上述工艺要求，弧焊电源的电气性能应考虑以下四个方面：1）对弧焊电源空载电压的要求。2）对弧焊电源外特性的要求。3）对弧焊电源调节性能的要

2、求。4）对弧焊电源动特性的要求。2.1对弧焊电源外特性的要求2.1.1电源的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与输出的电流稳定值之间的关系，称为电源的外特性。对于直流电源，和为平均值，对于交流电源则为有效值。一般直流电源的外特性方程式为：一般直流电源的外特性图2-1一般直流电源的外特性2.1.2“电源一电弧”系统的稳定性在电弧焊接过程中，电源起供电作用，电弧作为供电对象而用电，从而构成“电源一电弧”系统。所谓“电源一电弧”系统的稳定性应包含两方面的含义：1）系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下，维持长时间的连续电弧放电

3、，保持静态平衡。Uf和If为电弧电压和电弧电流的稳定值。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，造成了焊接参数的变化。但当干扰消失之后，系统能够自动地恢复稳定平衡，使得焊接参数重新恢复。“电源－电弧”系统的稳定条件是：图2-2“电源—电源”系统电路的电路图2.1.3.1对弧焊电源外特性工作区段形状的要求焊条电弧焊在焊条电弧焊中，一般是工作于电弧静特性的水平段上。采用下降外特性的弧焊电源，便可以满足系统稳定性的要求。熔化极弧焊熔化极弧焊包括埋弧焊、混合气体保护焊(MAG)等。这些弧焊方法，不仅要根据其电弧静特性的形状，而且还要考虑送丝的方式来

4、选择合适的弧焊电源外特性工作部分的形状。熔化极弧焊可分为两种根据送丝方式不同，熔化极弧焊可分为两种：（1）等速送丝控制系统的熔化极弧焊CO2／MAG、MIG焊或细丝(直径)的直流埋弧焊，电弧静特性均是上升的。弧焊电源外特性为下降、平、微升(但上升的陡度需小于电弧静特性上升的陡度)都可以满足“电源一电弧”系统稳定条件。（2）变速送丝控制系统的熔化极弧焊通常的埋弧焊(焊丝直径大于3mm)和一部分MIG焊，它们的电弧静特性是平的。图2-5电弧静特性为上升形状时电源外特性对电流偏差的影响图2-6等速送丝a）控制系统示意图b）弧焊电源外特性与电弧静特性非熔化极弧焊这种

5、弧焊方法包括钨极氩弧焊(TIG)、非熔化极等离子弧焊以及非熔化极脉冲弧焊等。它们的电弧静特性工作部分呈平的或略上升的形状。熔化极脉冲弧焊一般采用等速送丝，利用“电源一电弧”系统的自身调节作用来稳定焊接参数，维弧阶段和脉冲阶段分别工作于两条电源外特性上。根据不同的焊接工艺要求，脉冲电弧和维弧电弧的工作点也可以分别在恒压和恒流特性段，或者任意组合，即所谓可控外特性。图2-7变速送丝a）控制装置示意图b）弧焊电源与电弧静特性2.1.3.2对弧焊电源空载电压的要求弧焊电源空载电压的确定应遵循以下几项原则：（1）保证引弧容易（2）保证电弧的稳定燃烧（3）保证电弧功率稳

6、定（4）要有良好的经济性（5）保证人身安全对于通用的交流和直流弧焊电源的空载电压规定如下：交流弧焊电源：为了保证引弧容易和电弧的连续燃烧，通常采用≥(1．8～2．25)焊条电弧焊电源：埋弧焊电源：直流弧焊电源：直流电弧比交流电弧易于稳定。但为了容易引弧，一般也取接近于交流弧焊电源的空载电压，只是下限减少10V。1.在不同工作条件下的额定空载电压不允许超过其如下规定的安全标准触电危险性较大的环境：直流113V峰值、交流68V峰值和48V有效值。触电危险性不大的环境：直流113V峰值、交流113V峰值和80V有效值。对操作人员加强保护的机械夹持焊炬情况下：直流1

7、41V峰值、交流141V峰值和100V有效值。等离子切割：直流500V峰值。2.综合考虑引弧、稳弧工艺需要，空载电压通常具体要求如下弧焊变压器：≤80V弧焊整流器、弧焊逆变器：≤85V弧焊发电机：≤100V一般规定空载电压不得超过100V，在特殊用途中，若超过100V时必须备有自动防触电装置。2.1.3.3对弧焊电源稳态短路电流的要求当电弧引燃和金属熔滴过渡到熔池时，经常发生短路。如果稳态短路电流过大，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。但是，如果短路电流不够大，会因电磁压缩推动力不足而使引弧和焊条熔滴过渡产生困难。对于下降特

8、性的弧焊电源，一般要求稳态短路电流对焊接电流的比值范