脉冲弧焊电源
弧焊电源及其数字化控制
弧焊电源的发展趋势（ 20世纪末～21世纪）
• IGBT式弧焊逆变器出现 经历了晶闸管式→晶体管式→场效 从单片机控制→PLC/PLD控制 可减少飞溅，提高焊接过 应管式→IGBT式等结构、品种的变化和发展过程 • 数字化的控制技术向纵深发展 →ARM控制→DSP控制 • 出现短路熔滴过渡电流波形控制 程的稳定性；完善一元化的调节技术；开发了双脉冲 MIG弧焊 电源，高精度控制脉冲MIG焊的多参数及其优化匹配，扩大稳 定的工作调节范围，大幅度改善焊缝的成形与质量 • 多个弧焊电源的组合工作与协同控制 可实现双丝、三丝高 速高效MIG/MAG/脉冲焊/埋弧焊等新的焊接工艺
和焊接过程的顺利进行
弧焊电源的分类
• 按输出电流类型分类
（1）交流弧焊电源 （2）直流弧焊电源 （3）脉冲弧焊电源
• 按电源的控制技术分类
（1）机械式控制 （2）电磁式控制 （3）电子式控制 （4）数字式控制
各种弧焊电源的特点和应用
• 弧焊变压器 它把网路电压的交流电变成适宜于弧焊的低压交流电， 由主变压器及所需的调节部分和指示装置等组成 （SMAW、SAW、TIG） • 矩形波交流弧焊电源 它采用半导体控制技术来获得矩形波交流电流， 其电弧稳定性好，可调参数多，功率因数高（TIG、 SMAW） • 直流弧焊发电机 一般由特种直流发电机和获得所需外特性的调节装 置等组成（适用于各种焊接方法）
弧焊电源的发展趋势
（20世纪70～80年代）
多种形式的弧焊整流器相继出现和完善 它们正在愈来愈多地取代直 流弧焊发电机。有些工业发达国家，除在野外作业采用柴功多种型式的脉冲弧焊电源 为进一步提高焊接质量和适应全 位置焊接自动化提供了性能优良的弧焊电源 先后研制成功高效节能、小巧、性能好的晶闸管、晶体管和场效应管 式弧焊逆变器 它具有更新换代的意义，并正在逐步推广使用 半导体控制的矩形波交流弧焊电源陆续出现，逐步代替传统式弧焊变 压器 它进一步提高了交流电弧的稳定性，扩大了交流弧焊电源的 应用范围 开发成功与机器人配套使用的弧焊系统
弧焊电源答疑
题目内容：1. 晶闸管弧焊电源的组成和特点是什么？2. 晶闸管式弧焊整流器主电路形式、工作原理及其特点是什么？3. 移相触发脉冲信号传输方式有哪几种？4. 晶闸管式脉冲弧焊电源的主要特点有哪些？主观题答案分数：(20分)1. 答：一般晶闸管式弧焊整流器的组成包括：主电路由三相主变压器、晶闸管组和输出直流电感组成；维弧电路由二极管组和限流电阻构成；控制电路由给定电路、检测电路、比较电路和触发电路组成。
主要特点：1）控制性能好可以用较小功率的触发信号，实现对大功率整流器的输出控制。
2）动特性好，响应速度快内部电感小得多，系统时间常数只有十几个毫秒，电磁惯性小，其动特性可以采用电子电抗器加以控制和调节。
3）调节性能好可通过不同的反馈方式实现对弧焊电源外特性形状的任意控制，焊接电流、电压可在较宽的范围内进行调节，并易于实现网压补偿。
4）节能、省材。
2. 答：晶闸管式弧焊整流器主电路主要有三种：三相桥式半控电路、三相桥式全控电路以及带平衡电抗器双反星形电路。
三相桥式半控电路只用三个晶闸管和三个触发单元，因而线路比较简单、可靠、经济和较易调试，其整流变压器为普通三相降压变压器，易于制造。
主要缺点是调至低压或小电流时波形脉动较明显，为满足对直流弧焊电源规定的脉动系数的要求，需配备大电感量的输出电路。
三相桥式全控整流电路的输出电压每周有六个波峰，脉动较小，所需备用的输出电感量也较小，缺点是要用六只晶闸管，六套触发电路，电路复杂，增加了调试和维修的难度。
带平衡电抗器双反星形可控整流电路相当于两组三相半波整流电路并联，同时有两个晶闸管并联导电，每管分担1/6的负载电流；有六个晶闸管，触发电路比三相桥式半控整流电路的要复杂；整流电压波形为每个波形六个波峰。
3. 答：1）电磁耦合采用脉冲变压器来传输脉冲信号。
脉冲变压器的目的是在触发脉冲电压一定的情况下，触发电路由晶闸管门级导通电阻决定；在触发多个晶闸管时，可输出多路隔离的触发脉冲，并可改变脉冲的正负极性，实现主电路和控制电路之间的电气隔离。
弧焊电源知识点
弧焊电源知识点弧焊电源知识点1.焊接电弧是焊接回路中的（负载）弧焊电源则是为电弧负载提供（电能）并保证（焊接工艺过程）稳定的装置2.有焊接电源供给的，具有一定（电压）的两电极间或电极与母材间，通过气体介质产生的（强烈）而（持久）的放电现象，称为焊接电弧3.焊接电弧的引燃方法有（接触引弧）（非接触引弧）两种，前者主要应用于（焊条电弧焊）（埋弧焊）（熔化极气体保护焊）等，后者主要应用于（钨极氩弧焊）（等离子弧焊）4.当电极材料、电源种类及性和气体介质一定时，电弧电压的大小取决于（电弧长度）5.焊接电弧按其构造可分为（阴极区）（阳极区）（弧柱）三个区6.（气体电离）（阴极电子发射）是电弧产生和维持的必要条件7.电弧的静特性曲线呈（U）它有（3）个不同的区域：当电流较小时，电弧静特性属（下降特性）区，即随着电流增加，电压（减小）；当电流稍大时，电弧静特性属（平特性）区，即随电流变化，电压（几乎不变）；当电流较大时，电弧静特性属（上升特性）区，电压随电流的增加而（增大升高）8.引起电弧偏吹的原因归纳起来有三个，其中一是（焊条偏心产生的偏吹）二是（电弧周围气流产生的偏吹）三是（焊接电弧的磁偏吹）9.造成电弧产生磁偏吹的原因有（导线接地线位置引起的磁偏吹）（铁磁物质引起的磁偏吹）（电弧运动至焊件的端部引起的磁偏吹）10.焊条电弧焊引弧的方法一般有（直击法）（划擦法）两种11.弧焊电源电压有短路时的零值增高到引弧电压值所需要的时间称（电压恢复时间）电弧焊时此事件一般不超过（0.05）s12.焊接电弧的（稳定）性是指电弧保持稳定燃烧的程度13.电弧电压是指（电弧两端之间的电压称为电弧电压）它由（阴极压降）（阳极压降）（弧柱压降）组成14.由于焊条偏心度过大产生的偏吹通常采用（调整焊条角度）的方法来解决15.焊条电弧焊多半工作在静特性的（平特性）区，钨极氩弧焊。
等离子弧焊多半工作在（平特性）区，熔化极氩弧焊、co2气体保护焊、熔化极活性气体保护焊基本上工作在（上升特性）区16.焊机的空载电压越高，电弧燃烧的稳定性（越强），但容易使电焊工（触电）17.直流弧焊电源接回路中，焊接电弧紧靠（负电）极的区域较阴极区，温度为（2130~3230）℃，放出的热量占焊接电弧总热量的（36％）左右。
弧焊电源的外特
弧焊电源的输入电压范围决定了电源在不同电网条件下的适应性。较宽的输入电 压范围有助于提高电源的稳定性和可靠性。
效率与功率因数
效率
弧焊电源的效率反映了其将输入电能 转换为有用输出的能力。高效率的电 源有助于降低能耗和减少热量产生。
功率因数
表示弧焊电源输入功率中有功功率所 占的比例。功率因数的高低对电网的 负荷和设备性能有影响，高功率因数 的电源有利于提高电网效率。
弧焊电源的分类与比较
分类
弧焊电源可分为交流弧焊电源和直流弧焊电源两大类，其中 交流弧焊电源又可以分为串联电抗器式和变压器式，直流弧 焊电源则可以分为弧焊发电机和直流弧焊变压器。
比较
交流弧焊电源和直流弧焊电源各有优缺点，使用时应根据实 际情况进行选择。交流弧焊电源的优点在于设备成本较低、 结构简单、维修方便等，而直流弧焊电源的优点则在于焊接 质量较高、变形较小、操作方便等。
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精细焊接
选择具有低电压、大电流的弧焊电源，如晶体管式弧焊电源，适用于薄板、精密焊接。
根据生产环境选择弧焊电源
恶劣环境
选择具有防水、防尘、防震功能的弧焊电源 ，如全防护式弧焊电源，适用于工业生产环 境。
清洁环境
选择体积小、噪音低的弧焊电源，如静音式 弧焊电源，适用于实验室、精密加工环境。
THANKS FOR WATCHING
03
串联电阻
通过串联可变电阻来改变 输出电压，适用于简单电 路。
开关电源
通过改变开关状态来调节 输出电压，具有高效、紧 凑的特点。
反馈控制
通过负反馈原理自动调节 输出电压，具有高稳定性 和快速响应。
调节特性的稳定性
温度稳定性
指电源在温度变化时输出特性的 稳定性，影响电源性能和使用寿
弧焊电源的基本特性
在制造业中的应用
弧焊电源广泛应用于制造业中的金属焊接，如钢铁、铝、铜等材 料的焊接。
在建筑行业中的应用
弧焊电源在建筑行业中用于钢结构、钢筋等材料的焊接。
在汽车行业中的应用
弧焊电源在汽车行业中用于车体、底盘、发动机等部件的焊接。
02
弧焊电源的基本特性
输入特性
输入电压范围
输入电流
弧焊电源应在一定的电压范围内 正常工作，通常为200-240V AC。 超出此范围可能会影响电源的性 能和寿命。
损失和能源浪费，提高焊接效率。
02
节能特性
现代弧焊电源通常具备节能模式或智能控制功能，可以根据焊接需求自
动调整输出功率，降低能耗。
03
能效标识
为了鼓励节能减排，政府或行业协会可能会对弧焊电源制定能效标准并
进行标识。选择能效高的弧焊电源有助于降低运营成本和维护费用。
03
弧焊电源的性能指标
焊接性能指标
01
焊接过程稳定性
弧焊电源应提供稳定、连续的焊 接电流和电压，以保持焊接过程 的稳定性和一致性。
焊接效率
02
03
焊接质量
弧焊电源应具有较高的焊接效率， 以减少焊接时间和材料消耗，提 高生产效率。
弧焊电源应保证焊接质量，包括 焊缝的外观、内部质量和机械性 能等。
电气性能指标
输入电压范围
弧焊电源应具有较宽的输入电压范围，以适应不同的 电网环境和电压波动。
输出电流和电压调节
弧焊电源应能够调节输出电流和电压，以满足不同的 焊接需求和工艺要求。
电气保护功能
弧焊电源应具备过流、过压、欠压等电气保护功能， 以确保设备和操作人员的安全。
环境性能指标
01
第六章 脉冲弧焊电源
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。
脉冲弧焊电源的特点及应用
值 之 间周期 性 地变 化 ，虽 然基 本 电流 时电弧 挺 度较 差 ，但 其 不 稳定 现 象可 在 脉 冲 电流 时得 到 恢 复 。 尤 其是 脉 冲 频 率 增 大 ， 脉 冲 电 流 出现 的次 数 随 之 增 多 ，待 出现 热 惯性 滞 后于 电流 的变化 时脉冲 弧 焊 电源 焊 接 电弧 的挺 度 和稳 定 性将 保持 在 较 高的 水平 。 因此 ，脉 冲 焊 接 电弧 的稳 定 性要 好 于 同一 平均 电流 下 的普通 电弧 。 ２ 电弧 热输 入低 ） 焊 接 过程 中 ， 由于基 本 电流值 较 小 ， 电弧在基 本 电流过 程 中给 予母 材 的 热输 入较 少 ， 因此在 整 个焊 接 过程 中母材 获 得 的热 输入 小 于平 均 电流 相 同的 普 通焊 接 电弧给 予母 材 的热输 入 。 ［］ ２ ３ ）电弧工 艺参 数可 调 节性 好 由于焊 接过 程 中 的电流 分 为基 本 电流和 脉 冲 电流 两部 分 ，且 电流 波 形频 率 、 两部 分之 间 的 比率均 可 调节 ， 因此 ，脉 冲 弧 焊 电源 可调 节 的 工艺 参数 较 多 。 通过 参 数 的 合 理 调 节 ， 可 以获 得 更 易 控 制 的 、 可 调 范 围更 广 的焊 接 电 弧 。从 而实现 更 高质量 的焊 接 。 ４ ）对熔 池有 较 强的搅 拌 作用 ，有利 于 焊接 质量 在焊 接过 程 中 ，由于 脉冲 电弧焊 存在 较 小 的基本 电流和 较 大 的脉冲 电流 之 问的变 化 ， 电流 的变 化造 成 电弧压 力 的变 化 ，增 强 了 电弧对 熔 池 的搅 拌 作 用 ，使 焊缝 金属 细密 并有 利于 缺 陷的 消除 。 ５ ）裂纹倾 向小
【 术应 用 】 技
弧焊电源课后题
第一单元焊接电弧对弧焊电源的要求一、填空题1．电弧是一种的现象。
2．的过程叫气体电离。
3．气体粒子受热的作用而产生的电离称为，温度越高，电离作用越。
4．电离的方程式有、和等。
5．中性粒子在光辐射的作用下产生的电离称为。
6．阴极的金属外表连续地向外发射出电子的现象，称为。
7．电弧的产生和维持的必要条件是。
8．根据吸收能量的不同，阴极电子发射可分为、和等三种形式。
二、判断题1．电弧在含有K、Na等元素的气氛中不容易引弧，在含有Ar、He 等元素的气氛中容易引弧。
〔〕2．气体电离的必要条件是有点场或热能的作用。
〔〕3．假设两电极间的电压越高，电场的作用越大，那么电离作用越弱〔〕4．高频高压引弧法由于采用较高的电压，所以比较危险。
〔〕5．接触短路引弧法可以用较低的空载电压产生焊接电流。
〔〕三、选择题1．在以下电极材料中，电子逸出功最小的两个元素是。
A．K、Na B. Na、W C. K、Cu D. C、Cu2．原子产生电离需要的能量，称为该元素的电离势，电离势很低的元素有。
A．Ar、He B. K、Na C. H2、O2 D. Li、W3．焊接电弧的产生是在焊条或焊丝拉离焊件外表时，由于而产生大量电子，在电极间电场的作用下，使气体发生电离而开场放电。
A．热发射 B. 强电场发射C．热发射和强电场发射 D. 热发射和质电撞击发射四、简答1．什么是气体电离2．什么是焊接电弧？焊接电弧是怎样产生的？、3．电弧的实质是什么？它与一般的燃烧现象有何异同点？4．负离子形成的条件是什么？它为什么不能担负导电任务？5．维持电弧放电需满足什么条件？怎样满足？6．热电离与碰撞电离有本质上的不同吗"为什么？7．热发射与自发射各有什么特点。
分别在什么样的条件下起主要作用？一．填空题1.沿弧柱长度方向，每厘米的电压降称为。
2.阴极有和。
3.阳极压降除与电流大小有关外，还与有关。
4.焊接电弧静特征的段，电弧燃烧时不易稳定，故很少使用。
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➢任务1 文字处理 一、脉冲弧焊电源的特点及应用范围 二、脉冲电流的获得方法和脉冲弧焊电源的分类
➢ 任务2 ➢ 任务3 ➢ 任务4 ➢ 任务5
制定计划 做出决策 控制 评估
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任务1 文字处理
一、脉冲弧焊电源的特点及应用范围 脉冲弧焊电源:输出的焊接电流是周期变化的脉冲电流。 特点 ：1.能提供周期性脉冲焊接电流，包括基本电流(维弧电流)和
脉 冲电流。
2.可调参数多，能有效控制热输入和熔滴过渡； 3.它的应用范围很广泛。 应用范围：1. 用于熔化极和非熔化极电弧焊、等离子弧焊等焊接方法 中。
2.薄板、厚板，普通金属、稀有金属及热敏感性强的 金属。
3.用脉冲电流焊接还 对全位置焊接有独特的优越性。
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二、脉冲电流的获得方法和脉冲弧焊电源的分类 1．脉冲电流的获得方法 (1) 利用硅二极管的整流作用获得脉冲电流
图12-3 利用阻抗变换获得脉冲电流示意图 a)变换交流侧阻抗 b)变换直流侧阻抗
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任务2 制定计划 分组讨论。每组要讨论以下两个主要问题
1.制定焊接工艺 2.确定实施方案（时间10分钟）
任务3 实施计划 这一任务将在焊接实验室来完成。（时间40分钟）
任务4 控制 在方案实施过程中，及时记录焊接过程中及焊后情况。（时间10分钟）
图l2-1 利用硅元件的整流作用获得脉冲电流示意图 a)变压器二次绕组等匝 b)变压器二次绕组不等匝
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(2) 利用电子开关获得脉冲电流 如图12-2所示，
图12-2 利用电子开关获得脉冲电流示意图 a)在直流侧设开关 b)在交流侧设开关 SA一控制开关
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(3) 利用阻抗变换获得脉冲电流 如图12-3所示。
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任务5 评估 学生通过实施计划，对结果进行评估。
焊接电源 直流弧焊电源 脉冲弧焊电源
施焊难易焊缝成形焊接质量 Nhomakorabea精品课件