弧焊电源及其数字化控制第2版黄石生第2章 弧焊电源的基本要求.pptx

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1、第2章弧焊电源的基本要求华南理工大学主讲人：黄石生教授、薛家祥教授2.1弧焊电源的空载电压和外特性2.2弧焊电源的调节特性2.3弧焊电源的动特性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应考虑的因素为满足上述工艺要求，弧焊电源的电气性能

2、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求；（4）对弧焊电源动特性的要求。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，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：1、一般直流电源的外特性图2-1一般直流电源的外特性当内阻r0>0时，随着Iy增加，Uy下降，即其外特性是一条下倾直线，而且r0愈大，外特性下倾程度愈大。当内阻r0

3、=0时，则Uy=E0，这时输出电压不随电流变化，电源的外特性平行于横轴，称为平特性或恒压特性，如图2-1所示。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。如图2-2所示所谓“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，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，造成了焊接规范的变化。

4、但当干扰消失之后，系统能够自动地恢复稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。“电源－电弧”系统的稳定条件是：图2-2“电源—电弧”系统电路的电路图图2-3“电源—电弧”系统a)工作状态b)电流偏差衰减曲线1—弧焊电源外特性2—电弧静特性1.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。2.熔化极弧焊熔化极弧焊包括埋弧焊、气体保护焊等。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选择合适的弧焊电源外特性工作部分的形状。2.1.

5、3.1对弧焊电源外特性工作区段形状的要求10图2-4弧长变化时引起的电流偏移1、2—缓降外特性的电源3—恒流外特性的电源l1、l2—电弧静特性1、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C02、MAG、MIG焊或细丝(直径)的直流埋弧自动焊，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

6、，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弧焊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13图2-7变速送丝a）控制装置示意图b）弧焊电源外特性与电弧静特性3.非熔化极弧焊这种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。4.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规范，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

7、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2-8双阶梯形特性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)×Uf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

8、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141V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