弧焊变压器外特性及调节特性的测定(精)
弧焊变压器
身调节作用强等，可以选择平特性。B 变速送丝控制的熔化极电弧焊，如粗丝的埋弧焊、 CO2（φ≥3mm）因电弧工作在水平段，可取电源外特性为下降的。 （3） 不熔化极电弧焊，包括 TIG、不熔化极等离子弧焊以及不熔化极脉冲弧焊等，因其 电弧静特性工作在呈平或略升，为稳定焊接规范，可采用恒流特性的电源，即陡降特性。
在电源内部参数一定时，电源输出的 电压与电流之间的关系，称为弧焊电源 的外特性。
在电弧焊接过程中，电源起供电作 用，电弧是供电对象，两者构成一个整 体，而电弧的稳定燃烧需要对电源具有 一定的要求，这主要是两个方面，即：
（1）系统在无外界因素干扰下，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。 （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。 但当干扰消失之后，系统能够自动地达到新的平衡，使得焊接规范重新恢复。
为满足上述两个条件：要求电弧静特性曲线在工作点上的斜率必须大于电源外特性曲线
在工作点上的斜率。即
kw
=
⎜⎜⎝⎛
∂U ∂I
f
−
∂U y ∂I
⎟⎟⎠⎞ I f
>0
式中U f 、U y 分别为电弧电压、电源输出电压稳定值。
由上面的条件知，“电源—电弧“系统的稳定性对电源外特性有很重要的影响，此外，焊 接规范的稳定性也对电源外特性提出了很高的要求，由于各种焊接方法工作在电弧静特性曲
BX2 属串联电抗器式弧焊变压器，但其变压器与 电抗器铁心组成一体日字形，电抗器与变压器共用中 间磁轭如图 3 所示。二者既有电的联系又由磁的牵连， 属同体式。其变压器初次级绕组在铁心的下部且同轴 缠绕，其中初级在内，次级在外。电抗 器缠绕在变压器铁心的上部，组成电抗 器的一部分铁心是可以移动的，如图 3 示。 2、弧焊电源外特性的概念及物理意义
第章弧焊变压器
3.1.1.3 弧焊变压器的矢量图
在上述分析的基础上，我们可以把弧焊变压器的各量， 按其大小和相位关系画出矢量图，如图3-5所示
jI0 X 1 E10
I0 R1
U1
I0
E20 U 0
E10
图3-5 弧焊变压器空载时的矢量图
图3-6 弧焊变压器负载时矢量图
为了便于分析弧变压器的外特性，还可根据式(3-1-14)或图3-4b所示简 化等效电路，画出弧焊变压器的简化矢量图于图3 -7。 图中 ，以一次电 流 If 为参考矢量，电弧电压 Uf 与 If 同相，而 jIf XZ 则比 If 导前90°。U f 与 jIf XZ 的矢量和为 U0 。于是 U0 、Uf 和 jIf XZ 三个矢量构成了以 U 0 为斜边 的直角三角形。通过该直角三角形可以分析弧焊变压器的外特性形状。当
根据获得下降外特性的方法不同可分为：
串联电抗器式 由正常漏磁（漏磁很少，可忽略）的变压器串联电抗器构成，按结构 不同又分为：
（1）分体式 变压器和电抗器式独立的个体。BN系列弧焊变压器及BP-3×500型多站 弧焊变压器属于此类。 (2) 同体式 变压器与电抗器铁心组成一体，二者之间非但有电的串联，还有磁的联系。 BX2系列弧焊变压器属于此类。
3.2.2.2 多站分体式弧焊变压器
1. 结构特点 在造船、锅炉等工厂的焊接车间，焊接生产任务繁重，往往可以采 用多站式弧焊变压器集中供电。这种弧焊变压器本身必须是平的外 特性。采用多站式供电有下列优点：节省设备投资；经常处于满载 工作状态，提高了设备利用率；便于管理、维护；减少供电容量； 减少占用车间生产面积。但也有以下缺点：焊接电路是低压供电， 线路能量损耗大；焊站不可随便移动，灵活性差；工作可靠性差。 因此应视具体情况权衡利弊而选用。
弧焊电源外特性的测量实验指导书
《弧焊设备及控制技术》实验指导书实验二弧焊电源外特性的测量一、实验目的1．掌握弧焊电源外特性的测试方法2．了解弧焊电源外特性的调节原理与焊接规范调节方式。
二、实验装置和器材1．弧焊整流器及交流弧焊变压器各一台；2．电压表（直流和交流）各一只；3．电流表（直流和交流）附分流器或互感器各一套；4．镇定电阻箱一只；5．强力接触器（或焊钳、钢板）一只；实验装置接线图如下：三、说明弧焊电源的外特性是指在电源内部参数一定的条件下，改变负载时电源输出电压稳定值与输出电流稳定值之间的关系曲线。
由于焊接电弧是一个动态的非线性负载，因此对为其供电的电源外特性有特殊要求。
一般说来，弧焊电源的外特性除了满足“电弧—电源供电系统”的动态稳定性，即在外特性上的工作区段其曲线的斜率要小于电弧的静特性曲线斜率外，还应满足弧焊工艺对外特性上空载电压、工作区段的形状及稳态短路电流的要求，而且不同的弧焊工艺要求也不一样，因为这些会影响引弧性能、电弧的稳定性、规范的稳定性、熔滴过渡过程等。
此外，弧焊电源的外特性还必须可调，且具有足够宽的调节范围，弧焊电源在为一定条件下的电弧供电时，“电源—电弧”系统有一个稳定的工作点，这个工作点就是电源外特性曲线与电弧静特性的交点，这点处的电流、电压值亦称为焊接规范。
由于在实际生产中，针对不同焊接对象（工件）或工艺条件需要采用不同的焊接规范，即要求电源的外特性与电弧静特性有不同的交点，而电弧静特性是由电弧空间的气体粒子性质决定的，往往难以改变。
这就要求弧焊电源的外特性必须可调，以获得一系列与电弧静特性的交点，满足焊接生产的需要。
对于不同类别的弧焊电源其外特性曲线形状可能是不一样的，外特性的调节原理及可调范围也可能是不一样的。
认识这一点，对于在生产实际中根据不同焊接工艺选配合适的弧焊电源是必要的。
四、实验方法1．按实验装置接线图接线，并查看所用弧焊电源上的各个旋钮或按键，了解各自的功能和操作方法，记下电源铭牌上的额定参数。
变压器的特性试验
变压器的特性试验摘要：主要介绍了变压器的直流电阻的测量的方法和目的，以及在测试的时候应该注意的问题。
一、测量的目的1、变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验时的冷态电阻和温升试验后断开电源瞬间的热态电阻计算得到的，所以温升试验需要测量电阻。
2、绕组导线连接处的焊接或机械连接是否良好，有无焊接或连接不良的现象。
3、导线的规格，电阻率是否符合设计者的要求。
4、各项绕组的直流电阻是否平衡。
（三相变压器）5、用来作为换算到参考温度下的负载损耗，阻抗电压的基本数据。
6、引线与套管、引线与分接开关的连接是否良好，引线与引线的焊接或机械连接是否良好。
二、测量的条件在生产过程中测量电阻时，变压器不应置于通风条件特别好，温度变化剧烈的场所，油浸式变压器的油温必须稳定，顶层和下部的油温不超过5度，环境温度应在10~40度之间，变压器内部油温应接近于环境温度。
测量电阻之前不得进行其他通电试验，只有这样才能减少测量的误差。
对于干式变压器则不能简单的认为绕组的温度等于环境的温度，而应该用温度计或热电偶插入绕组内，测得其平均温度。
三、测量范围国标规定电阻测量的准确度为±5%，仪表的准确度为±0.2%或更准确。
温度计应选择±0.5度。
四、直流电阻测试的方法：电流电压表法、电桥法测量直流电阻、微机辅助测量法1 、电流电压表法测量电源采用蓄电池或其他电压稳定的直流电源。
为了保护电压表可串联一按钮开关Q2。
测量时，应先关闭电源开关Q1，当电流稳定后，在按下按钮开关Q2，接通电压表，测量绕组两端电压。
测量后随即松开Q2，使电压表先行断开，以防在电源断开时绕组产生的自感电动势损坏电压表。
为了保证足够精度的灵敏度，电流要有一定的数值，但又不能超过绕组额定电流的20%，并应尽快同时读数，以免被测绕组发热影响测量准确度。
测量小电阻时，考虑电压表的分路电流，被测绕组的直流直流电阻为：r=U/(I-U/r V)若不考虑电压表的分流，则r=U/I，计算值比实际电阻值稍小。
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
焊接电工7-6
（2）按图7-18所示接线。首先将负载电阻调到最大值（如2Ω），
此时负载电阻可用几个RF-300的可调镇静电阻箱串联起来。在测量 到低压大电流时，再将电阻箱并联起来，以扩大测试范围。
（3）空载状态启动弧焊电源，待稳定后，由电压表读取空载电压， 此时电流表的读数应为零值。
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
五、实验注意事项
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
测同一条外特性时，应注意所有的工作点上弧焊电源的调节状态 必须维持固定不变。
六、实验报告要求
（1）整理实训数据，在坐标纸上绘出数条所测得的外特性曲线。 （2）分析所测焊机的外特性曲线，验证其是否符合国家技术标准
的要求。即在正常焊接范围内，下降特性的弧焊电源在焊接电流 增大时，电压降低大于7V/100A；平特性的焊接电源在焊接电流增 大时，电压降低小于7V/100A或电压增高小于10V/100A。
三、实验设备和器材
ZXG-300型硅整流焊机
l台
§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
直可调镇静电阻箱
数个
转换闸刀开关
1个
直流电压表（0～100V）
1块
四、实验内容及步骤
（1）弧焊电源种类不同，其外特性测试的方法也有所不同。本节
主要测试具有下降外特性的直流弧焊电源的外特性曲线。对于交流 弧焊电源，仅改用交流测试仪表即可。图7-18 直流弧焊电源的外特 性测试
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§7-6 弧焊电源外特性曲线测定实验
图7-18 直流弧焊电源的外特性测试
（4）将转换闸刀开关S由空载转为负载。 （5）改变负载电阻值，使电焊机输出由空载至短路变化，其中读数
应不少于8点，每隔20A～30A电流值读一次电压及电流值，相应得 到O0、O1、O2、…On各工作点的参数值。注意在所有的工作点上弧 焊电源的调节状态必须维持固定不变。 （6）把S转换至短路位置（如可能），读出短路电流稳定值，此时 必须注意设备安全运行的能力。当设备处于过载试验时，应控制试 验周期不超过10s（如其中短路2s、空载8s），所以要迅速读出短路 电流。以测试外特性为目的的短路试验，视具体情况过载试验也可 不进行。 （7）改变弧焊电源的调节状态，重复上述过程，即可测得不同电源 调节状态的各个外特性曲线。
弧焊电源外特性的测定
实验二弧焊电源外特性的测定一、实验目的1、熟悉BXl—300型或BX3—300型弧焊变压器的构造和调节电流的方法；2、测定弧焊变压器的外特性和调节特性，并学会测定一般弧焊电源电特性的方法。
二、实验装置及实验材料1、弧焊变压器(BX3—500型) 1台2、变阻器(PZ—300型) 4台3、钳形电流表（0～600A）1只4、交流电压表(100V) 2只三、实验原理电弧焊时，弧焊电源与电弧组成一个供电与用电系统。
在电源内部参数不变的情况下，改变负载，弧焊电源输出的电压和电流之间的关系称为弧焊电源的外特性。
为满足焊接的要求，弧焊电源的外特性曲线的形状大体有三种类型，如图2－1。
分别是下降外特性a）、平外特性b）和双阶梯型外特性c）。
U UI I Ia）b）c）图2－1 弧焊电源的外特性曲线的形状手弧焊保持恒定的弧长是困难的，只有当弧长变化时焊接电流变化很小，才能保证电弧稳定燃烧和焊接规范稳定。
要满足这个要求，手弧焊电源应当具有陡降的外特性如图3－1a)。
对于本实验所用的弧焊变压器，下降外特性的获得是通过增大弧焊变压器自身的漏抗来实现的。
焊接时，由于工件的厚度及所选用的焊条直径不同，要选用不同的焊接电流。
要求弧焊电源应具有多条外特性曲线族，以便和电弧静特性曲线相交得到一系列稳定工作点，这种可调节的性能就是弧焊电源的调节特性。
四、试验方法及实验步骤1、观察BX3—500型弧焊变压器的构造，了解和掌握初、次级绕组分布的特点和绕组的接线，电流调节机构和电流大挡、小挡粗调的连接方法。
2、测定弧焊变压器的外特性（1）图3—2接好线。
用两台PZ—300型变阻器并联，然后串联在焊接回路里作为电弧负载。
用脚踏开关作为短路开关。
图2－2 外特性实验电路图（2）把变阻器的闸刀开关全都拉开，记录空载电压值；（3）逐次合上变阻器的各个闸刀开关，逐步减小变阻器的电阻值，以增大电流，再踩下脚踏开关造成短路。
每调一次电阻后，把电压表和电流表的读数记录于表2—1中；（4）旋转手柄，改变变压器的初、次级绕组的位置，重复步骤(1)、(2)和（3）的过程，把每次电压表和电流表的读数记录于表2—1中。
实验 2 弧焊变压器外特性测试实验
实验2 弧焊变压器外特性测试实验【实验目的】（1）了解BX1-300型或BX3-300型弧焊变压器的结构特点、电气性能和主要技术参数；（2）熟悉弧焊变压器的工作原理及外特性的形状特点；（3）掌握弧焊电源外特性的一般测定方法，【实验原理】1、弧焊电源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U y与输出电流稳定值I y之间的关系U y= f (I y) 称为电源的外特性。
电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须满足“电源－电弧”系统的稳定条件，才能够保证电弧稳定燃烧，因此，不同的焊接工艺（对应不同的电弧静特性）需要不同外特性的焊接电源才能保证焊接工艺稳定。
弧焊变压器是一种具有下降外特性的降压变压器。
其工作原理和一般电力变压器相同。
同时，为满足弧焊工艺的要求，弧焊变压器还具有以下特点：(1) 为了引弧容易，要求具有一定的空载电压U0焊条电弧焊电源：U0= 55~70 V ；埋弧焊电源U0= 70~90 V。
(2) 常用于焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊，为保证交流电弧稳定连续地燃烧，需要有较大漏抗或外加电抗器。
(3)电源外特性要可调节，即改变等效电路中的电抗可调节焊接电流。
2、增强漏磁式弧焊变压器的结构及工作原理(1) BX1-300型动铁心式弧焊变压器结构特点如图2-3-1所示。
它是一个动铁心II，插入静铁心I的窗口中间。
动铁心II提供漏磁分路，从而获得下降外特性；动铁心II可以在窗口里移进或移出来改变漏抗，达到调节电流的作用。
(2) BX3-300型动圈式弧焊变压器结构特点如图2-3-2所示。
它的铁心特点是高而窄，在两侧的芯柱上套有一次绕组W1和二次绕组W2。
一般W1在下方固定不动；W2固定在螺杆上可以通过摇动手柄而上下移动，以改变其与W1之间的距离δ12。
δ12可调范围较大，使得W1和W2之间磁的耦合不紧密而有很强的漏磁，所产生的漏抗就足以获得下降外特性。
调节δ12，电弧电流可得到均匀调节。
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三、实验内容和方法
I(cm) Id(A)
备注
表2 实验结果记录表
四、实验报告要求
1. 整理观察弧焊变压器的记录及特殊收获； 2. 绘制外特性曲线 3. 对所得外特性曲线及调节性曲线进行讨论。
③ 合上K2将弧焊变压器短路，从电流表A2读出短路电流值， 记录所有实验数据列于表1中。
If(A) Uf(V)
备注
If(A) Uf(V)
备注
If(A) Uf(V)
备注
If(A) Uf(V)
备注
三、实验内容和方法
表1 几种弧焊变压器调节长度
三、实验内容和方法
（3）弧焊变压器调节特性测定 a. 接线：通外特性实验的接线方法。 b. 实验方法：首先K1将接通电源泉，K2接至“负载， 将Rf调至某一适当大的阻值。然后借助于调节机构改变I 的数值，求出对应的短路电流Id（即K2接通时的电流表 A2的读数），将I和Id数值意义对应列入表2。
（2）实验方法： 首先借助于电流调节机构逐次调至各级极限位置及额定位 置，然后进行下列实验；
① 合上开关K1，接通电源，从电压表V1读出空载电压，然后 将开关换至K2“负载”。
② 调节负载电阻Rf，使其阻值由大至小（则电流If就由小到 大逐渐增加）同时从电流表A2及电压表V2读出一一对应的 电流If及电压值Uf；
弧焊变压器外特性及调 节特性的测定
一、实验目的 二、实验设备、仪器及工具 三、实验内容和方法 四、实验报告要求
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、实验目的
1. 了解常用的几种弧焊变压器结构特点，熟悉电 流调节方法；
2. 掌握弧焊变压器的两种特性测定方法。
二、实验设备、仪器及工具
1. 弧焊变压器 BX0-500，BX1-300，BX1-330， BX2-300，BX2-500等各一台；
三、实验内容和方法
2. 测定弧焊变压器的特性 （1）接线：接线参考图1进行。接线经检查无错误，方可经K1 通电源进行实验，由电压表V1观察电源电压变化，实验应在弧 焊变压器额定输入电压（380V，有的为20V应该注意）下进行。 调好电源泉电压，切断K1，准备实验。
图1 实验线路图
三、实验内容和方法
2. 弧焊电源测试台； 3. 电缆及导线若干； 4. 活动板手：4把，螺丝刀：3把，钢丝钳：2把； 5. 试电笔1只，万用表1只。
三、实验内容和方法
1. 观察几种弧焊变压器的构造 同体式弧焊变压器BX-500(BA-500)； 动铁分磁式弧焊变压器BX1-330或BX2-500（BX500） 要特别注意以下诸方面，并作记录 （1）铁惊扰结构形式； （2）绕组的布置及接线方法； （3）区分初级、次级及电抗绕组； （4）名绕组间、绕组与铁心间的绝缘； （5）焊接电流调节方法及调节范围； （6）铭牌数据及其意义。