弧焊变压器工作原理分析
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
第三章弧焊变压器-36页文档资料
在弧焊电源中使用最多是交 流弧焊变压器。
本章主要介绍各种弧焊变压 器的基本工作原理、结构、特点 以及获得外特性的方法和焊接规 范的调节方法等。
第一节 弧焊变压器的基本工作原理
一、变压器的作用及种类
作用：电能→磁能→电能 种类：
升压变压器、降压变压器 隔离变压器、自耦变压器
弧焊变压器
Ì2→ Ì2NK → φK → ÈK
在交流回路中起电抗压降作用。
EK = 4.44 f×Nk φ × km = I×Xk = I（ωNk²／Rm）
∴ 改变磁阻Rm或匝数Nk都能改变Xk
→ EK →获得下降特性。
2. 电抗器的种类
• 调节空气隙式 • 调节线圈匝数式 • 饱和电抗器式
1）调节空气隙式
2）弧焊变压器与一般电力变压器相比有什 么区别？
3）串联电抗器式弧焊变压器中，电抗器有 几种，各有什么特点？
4）动铁芯式弧焊变压器和动线圈式弧焊变 压器调节焊接规范方面有什么区别？
5）串联电抗器式和增强漏磁式变压器，调 节焊接规范及获得下降外特性方面有什 么区别?
谢谢！
xiexie!
弧焊变压器是一种特殊的降 压变压器，其工作原理与一般的 电力变压器相同，但为了满足焊 接工艺的要求，它具有下降特性 并可调节焊接规范的特点。
二、基本工作原理
1.0（空气漏磁通）
È10=4.44 f N1φ0 m È20=4.44 f N2φ0 m Ù1=4.44 f N1φ1 m
动铁芯式弧焊变压器 BX1系列
第四节 动线圈式弧焊变压器 BX3系列
1.组成 由静铁芯、
一、二次绕组 组成。
2. 结构特点
① N1、N2分别做成匝数相等的 两盘。
弧焊变压器及整流器
1.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。
2.增强漏磁式在这类变压器中人为地增大了自身的漏抗，而无需再串联电抗器。
按增强和调节漏抗的方法不同又可分为：(1) 动铁心式在一、二次绕组间设置可动的磁分路，以增强和调节漏磁。
BXl系列弧焊变压器即属此类；(2) 动线圈式通通过增大一、二次绕组之间距离来增强漏磁，改变绕组之间距离以资调节。
BX3系列弧焊变压器属于此类；(3) 抽头式也是将一、二次绕组分开来1．硅弧焊整流器的电路一般由主变压器、电抗器、整流器、输出电抗器等几部分组成。
硅弧焊整流器可按有无电抗器分为两类：无电抗器的硅弧焊整流器和有电抗器的硅弧焊整流器。
无电抗器的硅弧焊整流器按主变压器的结构不同又可分为：（1）主变压器为正常漏磁的；（2）主变压器为增强漏磁的，按增强漏磁的方法不同又可分为动圈式、动铁式和抽头式。
有电抗器的硅弧焊整流器。
这类硅弧焊整流器所用的电抗器都是磁饱和电抗器式的。
根据其结构特点不同又可分为：（1）无反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器。
（2）有反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器。
根据磁饱和电抗器的反馈形式，又可分为外反馈磁饱和电抗器式、全部内反馈磁饱和电抗器式和部分内反馈磁饱和电抗器式硅弧焊整流器等。
2．硅弧焊整流器与弧焊发电机相比具有以下优点：①易造易修、节省材料、成本低、效率高；②易于获得不同形状的外特性，以满足不同焊接工艺的要求；③动特性及输出电流波形易于控制，适应性强；3．在以硅为整流器件的磁饱和电抗器式弧焊整流器中，磁饱和电抗器是核心部分，它通过改变控制电流就可改变铁心的饱和程度，从而实现负载电流的调节，并且控制绕组中的直流控制电流较小的变化能引起负载电流较大的变化，即具有电流放大的作用。
《焊接电源》课程讲义 第4章 弧焊变压器
College of Materials Science and Engineering, HUST
4.1.2 磁路及其计算
1. 磁路
如同把电流流过的路径称为电路一样，磁通所通过的路径称为磁路。不同的 是磁通的路径可以是铁磁物质，也可以是非磁体。 与电路相比，磁路没有开路的问题，却存在着漏磁问题。
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（2）磁通 在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积， 为通过该面积的通量，称为磁通量，简称磁通（一般情况，磁通则定义为 =∫B BdS）。由于B= /S，B也称为磁通密度，或简称磁密。若用磁感应线来描述磁场， 通过单位面积的磁感应线疏密反映了磁感应强度（磁通密度）的大小以及磁通量的 多少。国际单位制中， 的单位为Wb（韦伯）。 （3）磁场强度H 磁场强度H是计算磁场时所引用的一个物理量，它也是一个
铁磁材料所具有的这种磁感应 强度B的变化滞后于磁场强度 H变化的现象，叫做磁滞。呈 现磁滞现象的B-H闭合回线， 称为磁滞回线，磁滞回线是一 具有方向性的闭合曲线，如图 4-7中的曲线为： abcdefa。磁滞现 象是铁磁材料的另一个特性。
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下区域。
当所用磁性材料工作于高 频时，比较关注它的初始 磁导率；当所用磁性材料 工作于低频时，比较关注 它的最大磁导率 。
磁性材料的磁导率与温度等因素也有密切关系。在高 温或受到强烈振动时，磁畴会瓦解，铁磁性能被削弱； 当温度超过某临界值时，磁性材料就会失去磁性，变 得和弱磁材料一样，这一临界温度点称为居里点。铁 的居里点为768C，镍为358C，钴为1120C。
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。
动铁芯式弧焊变压器工作原理
动铁芯式弧焊变压器工作原理动铁芯式弧焊变压器是一种在焊接领域广泛应用的设备，其工作原理相当有趣且充满了科学性呢。
动铁芯式弧焊变压器主要由一次绕组、二次绕组和可动铁芯这几个关键部分组成。
一次绕组接入电源，当电流通过一次绕组的时候，就会在绕组周围产生磁场。
这个磁场的产生可是非常关键的哦，它就像是一个能量的源头，为后续的焊接工作提供了最初的动力。
二次绕组与一次绕组通过磁路相互耦合。
由于电磁感应原理，一次绕组中的交变电流会在二次绕组中感应出电动势。
这就好比是一种神奇的传递，把一次侧的电能以一种特殊的方式传递到了二次侧。
这里面的原理就像是两个相互关联的齿轮，一个转动，另一个也跟着转动，只不过这里是电与磁的相互转换。
而可动铁芯在这个过程中起到了调节焊接电流的重要作用。
当可动铁芯移动时，磁路的磁阻就会发生变化。
想象一下，磁路就像是一条水流的通道，磁阻就像是通道中的障碍物。
可动铁芯的移动就相当于改变了这些障碍物的布局。
如果可动铁芯向外移动，磁路的磁阻增大，根据磁路欧姆定律，二次绕组中的感应电动势就会减小，从而焊接电流也就减小了。
反之，如果可动铁芯向内移动，磁阻减小，二次绕组中的感应电动势增大，焊接电流就会增大。
这就为焊接过程中根据不同的焊接需求调整电流提供了方便的途径。
在实际的焊接操作中，这种工作原理有着很大的优势。
比如说在焊接薄板材料的时候，我们就需要较小的焊接电流，这时就可以将可动铁芯向外移动来降低电流，避免因为电流过大而烧穿薄板。
而在焊接厚板材料时，将可动铁芯向内移动增加电流，就能确保焊接的牢固性。
动铁芯式弧焊变压器的工作原理是基于电磁感应以及磁路的特性，通过可动铁芯对磁路磁阻的调节，实现对焊接电流的灵活控制。
这种巧妙的设计使得它在众多焊接场景中都能发挥重要的作用，无论是在小型的手工作坊还是大型的工业生产线上，都有着不可替代的地位。
它就像一个默默奉献的工匠，凭借着自身独特的原理，为焊接工作提供着稳定而合适的电流，保证了焊接质量的同时也提高了焊接的效率。
弧焊变压器的结构与使参考课件
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任务1 动绕组式弧焊变压器
一、结构特点 动绕组式弧焊变压器结构见图
铁心形状特点:高而窄，在两侧的心柱上套有 一次绕组W1和二次绕组W2。W1和W2是各自 分开缠绕的。W1在下方是固定不动的，W2在 上方是活动的，摇动手柄可令其沿铁心柱上
1.同体式弧焊电源的结构。 2.同体式弧焊电源的外特性获得。 3.同体式弧焊电源的调节特性。（时间10分钟） 任务3 做出决策。 每组针对讨论结果，做出拆装同体式弧焊电源的最优方案。（时间10分钟） 任务4 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5 控制 在方案实施过程中，及时记录拆装过程中各个重要组成结构的认知程度。 （时间10分钟）
根据
U0
N2 N1
KMU1
以及空气漏抗的计算公式
XZL K2 2 N (12 A ) (8-6)
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由式子可得知，调节参数有如下办法：
1．改变 12 以进行均匀调节
对比图8-30与图8-31可知，
当 增大12 ，则漏磁通增
加、而主磁通减少，使
XZL增大，KM、U。减小， 以致If减小。
图8-30 负载时磁通分布
XK
Nk2
Rm
0 Nk2SFe
(8-5)
由上式可知，空气隙增大，则XK减小； 反之XK增大。
图8-15 空载时磁通分布 2
2．调节绕组式 结构如图8-8所示。
优点: 没有活动铁心，无振动问题， 结构简单。 缺点：但只能作有级调节，故应用 不广。
图8-8 调节绕组匝数的电抗器
3
3．磁饱和电抗器
磁路磁阻为
动铁式弧焊变压器原理
动铁式弧焊变压器原理说起动铁式弧焊变压器的原理，我有一些心得想分享。
你知道吗？就像咱们家里用的电，从发电厂出来得经过各种变换才能安全地供我们使用。
而动铁式弧焊变压器也是在做一种特殊的“电的变换”工作呢。
咱们先想象一下电流就像水流，电压就像水压。
动铁式弧焊变压器呢，就是要把输入的电变成适合焊接的电。
从正常生活用电的角度来说，电压一般比较高而且相对稳定，但是焊接的时候不需要这么高的电压，就需要一个设备来把它降下来，动铁式弧焊变压器就承担了这个任务。
这个变压器里有一个很重要的东西叫动铁芯。
我一开始也不明白，这个动铁芯到底是怎么在整个原理中起到作用的。
后来学习了才知道，动铁芯就像是一个“电流量的调节阀”。
打个比方吧，就像我们水龙头里面那个控制水流大小的阀门一样。
当动铁芯移动的时候，就会改变磁路的状态。
这就要说到电磁感应原理了，这个原理简单说就是变动的磁场产生电场。
动铁式弧焊变压器的初级线圈通入交流电以后，就会产生一个交变磁场，动铁芯的移动，让这个磁场发生改变，然后次级线圈感应出合适的电压来供焊接使用。
说到这里，你可能会问，那这个动铁芯是怎么根据不同的焊接需求来调节的呢？其实啊，在不同的焊接材料和焊接工艺下，对电流和电压的要求不一样。
焊工师傅就可以通过一些外部的调节装置移动动铁芯的位置，来得到合适的焊接电压和电流。
在实际应用案例里面，比如在建筑工地上焊接那些钢结构部件的时候，动铁式弧焊变压器就可以根据之前设置好的需求输出不同的焊接电压和电流。
这样就能很好地焊接不同厚度的钢材。
不过呢，我也还有一些困惑的地方。
比如说，在一些高精度的焊接任务下，动铁式弧焊变压器怎么才能更精确地控制电压和电流的稳定性呢？这就是我还需要继续学习的地方啦。
我觉得从学习动铁式弧焊变压器原理这个过程中，我们能了解到很多基础的电学知识在实际中的应用。
而且也能明白，再复杂的设备原理也都是可以从我们身边简单的现象去类比理解的。
大家要是对这个有什么想法或者不同的见解，欢迎一起来讨论呀。
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弧焊变压器工作原理分析-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
《弧焊电源》授课讲稿第5次课
第2章弧焊变压器
弧焊变压器工作原理分析
1空载状态分析
（1）电路-磁路图
电路-磁路耦合关系
（2）基本方程式
Φ1 =Φ0 +ΦL0
物理意义：总磁通Φ1等于主磁通Φ0加漏磁通ΦL0 E20 =U0
物理意义：空载电压U0等于空载时的2次绕组的感应电动势E20
E10的由来 E10 1次绕组的空载感应电动势有效值
e10 1次绕组的空载感应电动势瞬时值
物理关系：同一磁通量上不同绕组的感应电动势取决于圈数
耦合系数 Km 物理意义：主磁通与总磁通之比
由于存在漏磁，耦合系数小于1
U0 N1 N2
E10 E20
物理意义：两个因素使输出端的空载电压低于输入电压
耦合系数低于1：存在漏磁，导致主磁通量小于总磁通量
匝数比小于1 ：导致输出端感应电动势易于输入端
空载状态下输入回路的电压平衡
物理意义：回路中感应电动势E10 、输入电压U1 、绕组上的压降之和为零
2 负载状态分析
（1）电路-磁路图
电路-磁路耦合关系
物理关系：主磁通由1次线圈中的输入电流和2次线圈中的输出电流共同产生
（2）外特性方程式推导
输入回路的电压平衡
物理关系输入回路中的电压降与电动势之和为零
注意漏磁产生的感应电动势被等效电感代替
将输入回路的电压平衡式中的参数代换为输出回路的参数
上述公式的物理意义：反映了输入回路与输出回路的磁耦合关系即：将输入回路感应电动势E1转换为输出回路的感应电动势E2
将输入回路的负载电流I1 ,转换为输入回路的空载电流I0和
输出回路的负载电流I2
得到如下方程式
物理意义：负载时，输出回路的感应电动势E2与输出回路的电流之间的关系
经如下整理
得到最终的形式
物理意义：
1用输出回路的参数表示的输入回路的电压平衡式
与回路压降之和2输出回路的感应电动势等于输出回路的空载电压U
输出回路的电压平衡
焊接回路中有电弧负载和输出电抗器，上述的电路-磁路图可等效变换为如
下的电路-磁路图
输出回路的电压平衡方程式如下： )()(22222K K f R R I X X jI E U +-+-=
物理意义：电弧电压U f 等于输出回路的感应电动势与回路压降之差
将上式中的输出回路感应电动势E 2用输入回路的电压平衡式加以代换 即获得如下：
外特性方程式 式3-12
)()(21'221'20K K f R R R I X X X jI U U ++-++-=
再经如下简化 令：L X X X =+21' f I I =2 Z K L X X X =+'
视：021===K R R R
即获得如下的:
简化的外特性方程式
Z f f X jI U U -=0 式3-14
3 等效电路分析
X 1、 R 1、 X 2 R 2 X K R K
一般等效电路 依据式3-12
)()(21'221'20K K f R R R I X X X jI U U ++-++-=
)()(22222K K f R R I X X jI E U ++-+-=
K K f R I X jI U U 222--=
简化等效电路 依据式3-14 Z f f X jI U U -=0 式3-14可变换为 式3-17
1)
(2
022
02=+
U U X U I f Z f
椭圆方程 122
22=+b
y a x
U f
、
结论（1）上式为弧焊变压器的电压平衡方程式，也是弧焊变压器的外特性方程式
（2）一次漏抗 X 1 、二次漏抗 X 2 、串联电感 X K 都能使外特性形成下降特性
（3）
K
L f f
X X U U I
+-=
2
20 , 此式表明:
可通过改变X L 、X K 从而改变电源外特性来调节调节焊接电流I f ； 也可通过改变空载电压U 0从而改变电源外特性来调节焊接电流I f ；
还可通过同时改变
U 0和X L 、X K 从而改变电源外特性来调节焊接电流I f
4 弧焊变压器的分类
弧焊变压器 串联电抗器式 分体式 同体式 增强漏磁式 动铁心式 动圈式 抽头式。