弧焊变压器外特性及调节特性的测定
弧焊电源构造及外特性实验
1）设备： ①焊机BX－500 ②焊机BX3－300 ③焊机BX1－330 ④电阻箱 ⑤短路开关 2）仪表 ①交流（钳形）电流表（0－1000A） ②交流电压表（0－100V） ③辅助工具一套及导线若干。
实验一 弧焊电源的构造及外特性的测定实验
1. 实验目的 2. 实验所需设备及仪表 3. 实验步骤 4. 实验报告要求 5. 思考题
（一）、交流电焊机
1. 实验目的 1）认识交流焊接变压器（三种型号）的一般构造及特点。 2）测定BX－500电焊机的外特性曲线及调节特性。 3）研究BX－500焊机次级回路各部分压降的变化规律。 4）掌握交流焊机的使用及外特
W
W
2
W
1
~
图1. 空载试验电压表接线
3. 实验步骤
1）各种型号焊机的认识 ①. 观察和熟悉焊机外形，记录名牌数据； ②. 打开机壳，观察焊机内部结构； ③. 了解各台焊机各部分的作用，分析各类焊机的 结构特点。
2）BX－500电焊机外特性的测定：
图2 实验线路
2）BX－500电焊机外特性的测定：
①. 按图1和图2接线 ②. 焊机空载试验
②. 焊机空载试验
将短路开关打开，电阻箱所有闸刀打开，使焊机空载，然后接通电源，测量气隙，从大、中、小位置的空载电压，并记录。
③. 将电焊机调在中规范位置上，然后从空载开始逐个合上电阻箱闸刀开关，记录每次电流及电压值，最后拉开电阻箱闸刀，闭合短路开关，测量并记录电流、电压值。
用同样的方法，将焊机调整在大规范及小规范，分别测试并记录。
4、实验报告要求
1）电焊机的名牌数据； 2）画出电焊机的简单原理图及实验线路； 3）根据中规范位置记录，画出焊机外特性曲线； 4）根据大、小规范位置记录画出焊机调节特性；
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
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。
工学第章对弧焊电源的基本要求
• 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100 V有效值。
• 等离子切割：直流500V峰值。
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 ：U0 ≤80 V
U U01 U02
I0
I (4)平外特性
适合于焊条电弧焊
0
I1 I2 I3 I4 I5
I
(5)
1. 焊条电弧焊 电流的调节范围不大，在焊接不同厚度的工件时，电弧
电压一般保持不变，只调节焊接电流。
2. 埋弧焊
If增加时熔深随着增大，要求增大Uf以使熔宽相应增加，从 而保持合适的焊缝几何尺寸．当Uf增大时，则要求U0相应提
Ifmin If (Ie) Ifmax
I
使用下降外特性电源的不同方法的负载特性：
焊条电弧焊、埋弧焊：
If≤600A时，Uw(V)=20+0.04If (V) U
If>600A时，Uw(V)=44(V)。
U0
TIG焊、等离子弧焊：
If≤600A时，Uw(V)=10+0.04If
(V)
Uwe Uw
If>600A时，Uw(V)=34 (V)。
dI
系统的动平衡方程：
Uy(I) Uf(I) L dt
外界干扰电流发生变化： If If Δif
此时：Uy(If
Δif
)
Uf(If
Δif
) L d(If
Δif dtຫໍສະໝຸດ )(1)U
Uf
A1
1
B1
B1′
2
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。
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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
实验1_弧焊电源外特性实验
实验1_弧焊电源外特性实验实验一弧焊电源外特性实验一、实验目的1.理解弧焊电源外特性的含义。
2.掌握弧焊电源外特性的测试方法。
3.测定ZX7-400电焊机的外特性。
二、实验设备ZX7-400电焊机、PTE-750E智能电源测试台、感应调压器三、实验内容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与输出的电流稳定值I y之间的关系U y=f(I y),称为电源的外特性。
对于直流电源，U y和I y为平均值，对于交流电源则为有效值。
外特性可用曲线来表示，这种曲线叫外特性曲线。
外特性曲线与纵坐标的交点即为弧焊电源的空载电压，外特性曲线与横坐标的交点即为弧焊电源的短路电流。
不同的焊接方法对电源外特性有不同的要求。
根据外特性曲线的形状，焊接电源的外特性可分为平特性和下降特性两大类。
1、平特性特点是输出电压基本上不随输出电流的变化而变化(略有变化)，又称恒压特性，适用于作为熔化极气体保护焊和电渣焊的电源。
2、下降特性特点是输出电压随输出电流而下降。
根据输出电压下降的快慢程度，又可分成缓降、陡降、垂降三种，其中垂降外特性又称恒流特性，因为当弧长发生变化时，输出电流基本保持不变。
下降特性适用于作为焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊的电源。
四、实验步骤1.观察和熟悉焊机外形，记录铭牌数据。
2.熟悉实验电路的连接和各个设备的功能及使用。
3.利用PTE-750E智能电源测试台测量ZX7-400电焊机电源的外特性。
4.关闭测试台和电源。
五、实验报告内容六、思考题1.交流焊机有哪几种典型类型，它们的结构有何区别及联系？2.ZX7-400电焊机是如何获得下降外特性的。
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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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。
（4）所有实验数据，经检查无误时，方可将实验线路恢复 原始状态。
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。
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图1 实验线路图
三、实验内容和方法
（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；
工艺特点
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
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。
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。
高速铣削给落地式铣镗床带来了结构 上的变 化，主 轴箱居 中的结 构较为 普遍， 其刚性 高，适 合高速 运行。 滑枕驱 动结构 采用线 性导轨 ，直线 电机驱 动，这 种结构 是高速 切削所 必需的 ，国外 厂家在 落地式 铣镗床 上都已 采用， 国内同 类产品 还不
多见，仅在中小规格机床上采用线性 导轨。 高速加 工还对 环境、 安全提 出了更 高的要 求，这 又产生 了宜人 化生产 的概念 ，各厂 家都非 常重视 机床高 速运行 状态下 ，对人 的安全 保护与 可操作 性，将 操作台 、立柱 实行全 封闭式 结构， 既安全 又美观 。
卧式镗铣床运行速度越来越高，快速 移动速 度达
到25～30m/min，镗杆 最高转 速6000r/min。 而卧式 加工中 心的速 度更高 ，快速 移动高 达50m/min， 加速度5m/s2， 位置精 度0.008～0.01m m， 重复定 位精度 0.004～ 0.005mm。
落地式铣镗床铣刀
由于落地式铣镗床以加工大型零件 为主， 铣削工 艺范围 广，尤 其是大 功率、 强力切 削是落 地铣镗 床的一 大加工 优势， 这也是 落地铣 镗床的 传统工 艺概念 。而当 代落地 铣镗床 的技术 发展， 正在改 变传统 的工艺 概念与 加工方 法，高 速加工 的工艺 概念正 在替代 传统的 重切削 概念， 以高速 、高精 、高效 带来加 工工艺 方法的 改变， 从而也 促进了 落地式 铣镗床 结构性 改变和 技术水 平的提 高。
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
传统的铣削是通过镗杆进行加工， 而现代 铣削加 工，多 由各种 功能附 件通过 滑枕完 成，已 有替代 传统加 工的趋 势，其 优点不 仅是铣 削的速 度、效 率高， 更主要 是可进 行多面 体和曲 面的加 工，这 是传统 加工方 法无法 完成的 。因此 ，现在 ，很多 厂家都 竞相开 发生产 滑枕式 (无镗 轴)高速 加工中 心，在 于它的 经济性 ，技术 优势很 明显， 还能大 大提高 机床的 工艺水 平和工 艺范围 。同时 ，又提 高了加 工精度 和加工 效率。 当然， 需要各 种不同 型式的 高精密 铣头附 件作技 术保障 ，对其 要求也 很高。
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高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
当今，落地式铣镗床发展的最大特点是 向高速 铣削发 展，均 为滑枕 式(无 镗轴)结 构，并 配备各 种不同 工艺性 能的铣 头附件 。该结 构的优 点是滑 枕的截 面大， 刚性好 ，行程 长，移 动速度 快，便 于安装 各种功 能附件 ，主要 是高速 镗、铣 头、两 坐标
双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺 性能及 加工范 围达到 极致， 大大提 高了加 工速度 与效率 。