短路过渡电弧控制系统自调性能的分析和研究
电弧焊电源PPT课件
手工电弧焊 是滴状过渡加偶发的短路过渡，对电源动态性能 也具有一定的要求，既要求电源时间常数要足够小，现在的电 子类弧焊电源都能满足手工电弧焊的动特性要求
细丝CO2气体保护焊 是典型的短路过渡过程 ，电流、电压变 化曲线如上图（c），对于影响电流变化速度的输出滤波电感 值有严格要求，即对电源动特性有严格要求，现在许多电子类 气体保护焊机电源中采用了电子电抗器，其时间常数可调，更 加合理的满足了不同焊接规范对动特性的细致要求
⑤保证人身安全（空载电压不能太高）
一般规定空载电压不超过100 V，在特殊用途中，若超过100 V时必 须备有自动防触电装置。直流第电7页源/共空23页载电压下限较交流约低10V
2、对弧焊电源调节性能的要求
电源调节性能：在焊接过程中，由于焊件的材质、厚度和坡口形 式不同，必须选取不同的焊接工艺参数。因此，与电源有关的焊 接参数—电弧电压和电弧电流必须具备调节的性能，以使得电源 —电弧系统能够稳定工作。即弧焊电源能够满足不同工作电压和 电流要求而具有的可调性能称为弧焊电3源的调节性能 4
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二、对弧焊电源的基本要求
弧焊工艺对电源的要求：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）保证容易引弧 （2）保证电弧稳定燃烧 （3）保证焊接规范稳定 （4）具有足够宽的焊接规范调节范围
对弧焊电源电气性能的要求：为满足上述工艺要求，弧焊电源的 电气性能应考虑以下四个方面 ：
②变速送丝控制系统的熔化极弧焊：通常的埋弧自动焊（焊丝直径 大于3mm）和一部分MIG焊，它们的电弧静特性是平的。为满足 Kw＞0，只能采用下降外特性电源。而且，这类焊接方法焊丝中电 流密度较小，自身调节作用不强，不足以在弧长变化时维持焊接规 范稳定，所以也就不宜采用等速送丝控制系统，而应采用变速送丝
电力系统暂态分析要点总结
第一章1。
短路的概念和类型概念:指一切不正常的相与相与地(对于中性点接地的系统)之间发生通路或同一绕组之间的匝间非正常连通的情况。
类型:三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路.2。
电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害？1）短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应,导体间将产生巨大的机械应力，可能破坏导体和它们的支架。
2）比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备,会使设备发热增加，可能烧毁设备。
3）短路电流在短路点可能产生电弧，引发火灾。
4）短路时系统电压大幅度下降，对用户造成很大影响.严重时会导致系统电压崩溃,造成电网大面积停电.5）短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。
这是短路故障的最严重后果。
6）发生不对称短路时，不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势,干扰附近的通信线路和信号系统，危及设备和人身安全。
7）不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏，破坏发电机的安全，缩短发电机的使用寿命. 3．同步发电机三相短路时为什么进行派克变换?目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式，从而为研究同步发电机的运行问题提供了一种简捷、准确的方法。
4。
同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零？变数：因为定子绕组的自感系数、互感系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕组的相对位置θ角有关，变化周期前两者为π，后者为2π.根本原因是在静止的定子空间有旋转的转子.常数：转子绕组随转子旋转，对于其电流产生的磁通，其此路的磁阻总不便，因此转子各绕组自感系数为常数,同理转子各绕组间的互感系数也为常数，两个直轴绕组互感系数也为常数.零：因为无论转子的位置如何，转子的直轴绕组和交轴绕组永远互相垂直，因此它们之间的互感系数为零.5.同步发电机三相短路后，短路电流包含哪些分量？各按什么时间常数衰减？1）定子短路电流包含二倍频分量、直流分量和交流分量；励磁绕组的包含交流分量和直流分量；D轴阻尼绕组的包含交流分量和直流分量；Q轴阻尼包含交流分量。
基于弧压负反馈的变速送丝系统
W el di ng T echno l ogy V01．42N o．1J an．2013焊接设备与材料45文章编号：1002—025X(2013)01—0045—04基于弧压负反馈的变速送丝系统王欣仁．吉丽明(江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院，江苏无锡214000)摘要：由于C02焊短路过渡飞溅严重，常采用波形控制的方式来减小飞溅，但由于此方式采用分段恒流控制．燃弧期间对弧压的变化比较敏感，特别是弧长突变或下坡焊时经常导致熄弧，为此，本文提出了弧压负反馈变速送丝系统来解决弧长稳定性不良f*-I题。
该系统采用双闭环双模糊PI控制，外环采用电弧电压负反馈控制，内环采用电枢感应电压负反馈控制，外环弧压负反馈调节的输出量作为内环感应电压负反馈调节的输入量。
下坡焊试验表明，该方法可使焊缝成形美观，飞溅减小，并在弧长变化时能维持弧长稳定．防止熄弧现象的发生，此外．焊缝还具有恒熔深和恒熔宽的效果。
关键词：C O：焊；弧压负反馈；变速送丝系统；恒熔深；恒熔宽中图分类号：T G43；T P273文献标志码：B目前细丝C O：焊常采用恒压电源配等速送丝．当弧长变化时，靠电弧的自身调节来维持弧长的稳定。
然而随着送丝速度的提高，短路电流上升速度和短路电流峰值都增大，飞溅量有所增大，焊缝成形不美观。
目前多数焊机采用波形控制的方法来减小飞溅和改善焊缝成形…。
其控制思路是在短路初期采用小电流抑制瞬时短路飞溅；然后通过两段不同的斜率来控制电流的增大速度和限制峰值电流：在短路末期降低电流来控制液桥爆断引起的飞溅：燃弧期间通过电流调节来控制燃弧能量㈦。
由于短路段和燃弧段都采用的是电流控制，势必造成电弧自身调节能力的下降．在弧长突变或下坡焊时易导致熄弧，为此，本文提出在采用波形控制的基础上，配合弧压负反馈变速送丝来解决弧长稳定性问题。
细丝C02焊送丝机采用直流电机，惯性大，且送丝软管有间隙，使送丝系统的动态性能滞后于控制系统的动态特性．所以，提高送丝系统的动态响应速度是实现变速送丝的基本保证。
第四章 焊接过程自动控制基础、电弧焊自动控制
按预定要求，从某一个工艺程序自动进入下一个工艺程序。
③自动调整 使工艺过程中的某些变量自动地保持在预定范围内。
焊接生产自动控制的核心问题是： （1）焊接程序的自动控制 （2）焊接参数的自动控制 （3）焊接方向的自动控制
（1）焊接程序的自动控制 焊接程序的编制主要取决于焊接方法和产品特性。通常根据 焊接方法和产品所需的工艺步骤设计具体控制系统。焊接程序的 控制取决于是按定时或定位或定位加定时的形式进行控制。实现 程序控制常用的方法有机械法、继电器法、射流法、数控法和电 子法等。 例如:避免焊道末端出现弧坑，可以设置衰减控制电路，采用分 级变阻法和改变激磁电流法使电弧衰减。 分级变阻法是在焊接回路或激磁回路中设置附加电阻，使电流平 滑衰减，接头质量好。 改变激磁电流法是指通过改变电容放电时间或可控硅导通角等方 法，通过电源的激磁电流来调节衰减速度。
电弧电压反馈自动调节系统也称为电弧电压均匀调节系统。这 种系统的调节作用是在弧长变化后主要通过电弧电压的负反馈 作用来保持电弧长度不变的，属于闭环控制系统。 当弧长发生波动而引起电弧电压变化时，将此变化量反馈到自 动调节系统的输入端，强迫改变送丝速度，使其重新等于焊丝 熔化速度，从而恢复电弧长度。 影响电弧电压反馈自动调节系统调节精度的因素主要有：焊丝 的伸出长度、焊丝直径和电阻率、焊接电源外特性、网压波动 等。
4.3 埋弧焊设备及控制
4.3.1 埋弧焊设备分类
埋弧焊是目前广泛使用的一种生产效率较高的机械化焊接方 法。它与焊条电弧焊相比，虽然灵活性差一些，但焊接质量好、 效率高、成本低，劳动条件好。 埋弧焊设备包括埋弧焊机与各种辅助设备。其中埋弧焊机是 核心部分，由机械系统、焊接电源和控制系统3部分组成。 常用的埋弧焊机有等速送丝式和变速送丝式两种类型。按照 不同的工作需要，埋弧焊机可做成不同的型式。常见的有焊车式、 悬挂式、车床式、悬臂式和门架式等。
基于数字焊机的脉冲电弧控制研究
０ 前 言
脉 冲 焊接 是 目前 广 泛应 用 的一种 焊 接方 法 。 与 恒流 焊 接相 比 ，脉 冲焊 接 电流 呈周 期 性 变化 ， 其 电弧稳 定 ，热 输入 量小 ，便 于控制 电弧 能量 的 分 布 ，利于焊 件组 织 中晶粒 的细化 ，且 可用 于焊 接 薄板及 可焊性 较 差 的金 属 ｌ。 １ ］
同焊 接 电流 和焊 接 电压 下 的脉 冲频率 （ 图 ３所 如 示） 。焊接 电流 为 ２ ０Ａ，电压 为 ２ １ ｍｍ ５ ５Ｖ， ． ２ 的实芯碳 钢 ＭＡ Ｇ焊 时 ，脉 冲频 率 随着 脉 冲特 性
的增加 而增 加 。
和Ｐ ＷＭ 信 号 通 过 电 子 电抗 器 电路 进 行 信 号 传
基 于数 字 焊机 的脉 冲 电弧控 制 研 究
王 磊 ， 田松 亚 ，李 灵 ， 尚于杰
（ 河海 大学 机 电工程 学 院 ， 江苏 常州 ２ ３ ２ ） １０ ２ 摘 要 ：通过对脉冲 ＭＡ Ｇ焊和脉冲 ＭＩ Ｇ焊进行研 究，利用焊机 自身的功能，在相 同的焊接 电流和
焊接 电压条件下 ，调整焊机 的脉 冲特性 ；且在相 同的脉 冲特性 下 ，调整焊接 电流和焊接 电压 ，从 而
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｅｓｕ ｙｏ ｕ ｓ ｓｒ ｃ ： ｎ ｔ ｔ ｄ ｆ ｌｅＭＡＧ ｗ ｌ ｉ ｇａ ｄ ｐ ｌｅＭＩ ｅ ｄ ｎ ， ｓｎ ｅｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅｗ ｌ ｉ ｇｍａ ｈ ｎ ｓ ｌ， ｈ ｈ ｐ ｅ ｄｎ ｎ ｕｓ Ｇ ｗ ｌ ｉ ｇ ｕ ｉ ｇｔ ｃｉ ｆ ｈ ｅ ｄｎ ｃ ｉ ｅｉ ｅｆ ｔ ｅ ｈ ｕ ｏ ｔ ｔ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｅｗｅ ｎ ａｃ ｗｉ ｔ ｎ ｕｓ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉｓ ｏ ｎ ｃｉ ｓ ｂ ｔ ｅ ｒ ｄ ｈ ａ ｄ ｐ ｌｅ ｃ ａａ ｔ ｒ ｔ ，ｗｅｄ ｎ ｏ ｔｇ ，ｗｅｄ ｎ ｕ ｒ ｎ ｎ ｕ ｙ ｃ ｃｅ ｏ ｕ ｓ ｏ ｉ ｃ ｌｉｇ ｖ ｌ ｅ ａ ｌ ｉ ｇ ｃ ｒｅ ｔ ａ ｄ ｄ ｔ ｙ ｌ ｆ ｐ ｌｅ ｗ ｖ ｆ ｒ ｗｅ ｅｏ ｔｉ ｅ ｈ ｎ ｔ ｅｐ ｌｅｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓｂ ｉ ｇｒ ｇ ｌ ｔｄ ｗｉ ｈ ａ ｌｉ ｇ ｃ ｒｅ ｔａ ｄ ｗ ｌ ｉ ｇｖ ｌ ｇ ａ ｅｏ ｍ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｗ ｅ ｕ ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｅｎ ｅ ｕ ａｅ ｔ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｗｅｄ ｎ ｕ ｒ ｎ ｎ ｅ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｏ ｅ ｗ ｌ ｉ ｇ ｃ ｒｅ ｔ ｎ ｅ ｄ ｎ ｏｔ ｇ ｅ ｎ ｅ ｕ ａｅ ｔ ｈ ａ ｕ ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓ． ｈ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｄ ｔ ａ ｒｔ ｅ ｄ ｎ ｕ ｒ ｎ ｄ ｗ ｌ ｉ ｇ ｖ ｌ ｅ ｂ ｉ ｇ ｒ ｇ ｌｔ ｄ ｗｉ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｐ ｌ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｈ ａ ａ ｈ ｅ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｅ ｈ ｔ ｓ ｗｉ ｈ ａ ｌ ｉｇ ｃ ｒｅ ｔ ｎ ｅｄ ｎ ｏ ｔｇ ，ａ ｃｗｉ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｅ ｌｒ ｅ ｎ ｆ ｕｓ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓａ ｄ ｔ ｔ ｅ ｓ ｍｅｗｅｄ ｎ ｕ ｒ ｎ ｄ ｗ ｌ ｉ ｇｖ ｌ ｅ ｒ ｄ ｈ ｉｃ ｅ ｓ ｄ ｗｉ ｔ ｎａ ｇ ｍｅ ｔ ｌｅｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｎ ｈ ａ ａ ｈｈ ｏｐ ｉ ｃ ｉ ｅ ｓ ｍｅｐ ｌｅｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ａ ｃｗｉｔ ｎａ ｇ ｄ ｗｉ ｅｅ ｌ ｒ ｅ ｎ ｆ ｅ ｄｎ ｏｔ ｇ ｎ ｅ ｄ ｎ ｕ ｒ ｎ ． ｎｔ ａ ｕ ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ， ｒ ｄ ｈ ｅ ｌｒ ｅ ｔ ｔ ｎ ａ ｇ ｍｅ ｔ ｌ ｉ ｇｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｗ ｌ ｉ ｇｃ ｒｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｈｈ ｏｗ ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ｌ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｃ ； ｒ ｄ ｈ ｗ ｌ ｉ ｇｃ ｒ ｎ ； ｌ ｉ ｇｖ ｌ ｇ ； ｕ ｙｃ ｃ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｓ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｓ ａ ｃｗｉ ｔ ； ｅ ｄｎ ｕ ｅ ｔ ｗｅｄ ｎ ｏｔ ｅ ｄ ｔ ｙ ｌ ｅ ｉ ｉ ａ
11-氩弧焊概述及熔化极氩弧焊熔滴过渡形式.
二、MIG焊的熔滴过渡
3）喷射过渡——产生原因
MIG电弧能够产生熔滴喷射过渡的根本原因是电弧形态比较扩展。 CO2气体分解对电弧有很大的冷却作用，使得电弧形态收缩并处于熔滴 下部，熔滴过渡受到排斥。在MIG电弧下，氩气是单原子气体，没有分解 问题，而且热传导率较小，对电弧的冷却作用小，因此电弧电场强度低， 形态上容易扩展，能够较大范围包涵焊丝端头，熔滴过渡比较容易。直接 原因是电磁力超过了表面张力的作用。
二、MIG焊的熔滴过渡 2）喷射过渡——临界电流
不同材料焊丝的临界电流
钢焊丝MIG焊电流值与熔滴 过渡频度及熔滴体积之间的关系
实现细颗粒喷射过渡的下限电流值称作临界电流(critical current)。当电流超过临界电流值后，过渡频度剧增，熔滴体积急 剧减小。临界电流值因焊丝材质、焊丝直径、保护气等有着显著的 差异。
喷射过渡的特点总结：
1.有明显的临界电流值； 2.一般情况下，熔滴沿焊丝轴向过渡；
3.一般情况下，熔滴尺寸不大于焊丝直径；
4.电弧形态发生突然变化。
二、MIG焊的熔滴过渡 （2）亚射流过渡与电弧自身固有的调节作用 亚射流过渡：适用于铝合金短弧MIG焊，可视弧长在2～8mm之间，因电流 大小而取不同的数值，带有短路过渡的特征，当弧长取上限 值时，也有部分自由过渡（射滴）。 过渡过程描述：介于短路过渡与喷射过渡之间 燃弧时间增长熔滴长大——>焊丝与熔滴间形成缩颈达到临界脱落状态 ——>以射滴形式脱离之前同熔池短路——>电弧熄灭——>电磁收缩力和表 面张力作用下缩颈迅速破断——>完成过渡——>重燃电弧 与短路过渡的区别 短路:熔滴与熔池短路之前没有缩颈，短路 时间长，短路电流大，飞溅大过渡不 平稳。 亚射流:短路之前有缩颈，短路电流小， 路时间短，飞溅小，过渡平稳。
基于电弧传感窄间隙焊枪高度跟踪的信号处理及控制策略
（ 】 采 集信 号 统 计短 路 频 率 ．如 果 采 样 电压 低 于 ３ ｖ １对 ，且 相邻 的 个 数 大 于 ３个 ，统 计 为 短路 一次 ，依 此 统 计 出本 攻 采 样 区间 内 的 短路 频率 ，称 为 当前 控 制 信 号 的 统 计 短 路频 率 ，简 称 统 计 频 率 Ｊ。 若 正 在正 常 的 短 路 频 率 范 围 内 （ ０～ ０ ） ， ： ５ ７ 采 样 信号 视 为 正常 信 号 不 论 电压 信 号 幅值 变化 大或 小 ，均进 行 实时 调节 。若 统 计 频率 不在 正 常 频率 范 围 内 ，则 认 为 当前 采 样 信 号 可 能存 在 干 扰 或 者发 生 了焊 道 高 度 变化 ．进 行 下 一
常稳 定 的焊 接 条 件下 基 本 不存 在 大颗 粒 飞溅 及爆 断 的现 象 ，根 据 试 验 统 计 规 律 ，正 常 的 短 路 频 率 一 般 稳 定 率 范 围 之 内 ，不 执 行 实 时 漏 节 保 存 当 ２正 前 信 号 的频 率 与 幅值 ，并进 行 第 二 次 电压 信 号 的采 集 若 第 二 次采 集 信号 统 计 频 率 在 正常 频 率 范 围 之 内 ，视 第一 次 采 集 信 号 为干 扰 信 号 ．以第 二 次 采集 信 号 为 准进 行 实 时 漏 节 。 ｌ 】 第 二 次 统计 频 率 也 不 在 正 常 频 率 范 围 内 但 第 二 次 ３若 采 集 的 信 号仍 与 第 一 次 具 有相 同变 化 规 律 ，认 为 信号 变 化 是 由 焊 遭 高度 变化 引起 的 ，取 两次 信 号 的平 均值 进 行 漏节 。 采用 统计 短 路 频 率 的方 法 抗 干 扰处 理 ，系统 具 有 很 强 的抗
扰 不 会 引起 短 路额 率 的 大 幅度 变 化 ．系统 依靠 电弧 的 自调 节 作 用 来 消 陈 干 扰 的影 响 ；只 有存 在上 述异 常 干 扰 时 ，系统 不 能 靠 自身 调 节 作 用 消 除其 影 响 ，短 路频 率 才 会 大 幅 度 地 降低 ，低 于 正常 短 路 频 率值 ，此 时 应 避免 对跟 踪 系统 进 行 漏 节 ，否 则 系 统
电弧的静特性和电源的外特性
电弧的静特性：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时焊接电流和电弧电压变化的关系称为电弧的静特性。
电弧静特性曲线呈U形，它有三个不同的区域（I、II、III）。
当电流在I区较小时，电弧静特性属于下降特性区，随着电流的增加，电弧电压减小；当电流在II时，电弧特性属于水平特性区，当电流变化是而电弧电压几乎不变；当电流在III区内增大时，电弧特性属于上升特性区，电弧电压随电流的增大而升高。
不同的电弧焊接方法，其电弧在正常的使用范围内只工作于静特性曲线中的某一段或两段上。
如焊条电弧焊的电弧主要工作于I和II区，当弧长变化时静特性曲线上下平移，弧长越长静特性曲线向上移动量越大，弧长过长时断弧。
工作在II区的有埋弧焊、不熔化极气体保护焊和微束等离子弧焊等弧焊方法。
工作在III区的有细丝熔化极气体保护焊、等离子弧焊和水下焊等弧焊方法。
焊条电弧焊的电弧对电源的要求：电弧焊机是为电话提供电能的装置，为了保证电弧稳定工作的要求，弧焊电源在工艺性能和结构方面应该达到引弧容易；保证电弧稳定燃烧；保证焊接电流、电弧电压等工艺参数稳定；可以方便调节焊接工艺参数，以适应焊接不同性质和厚度不同的钢板；电源节能环保、质量轻、结构简单、制造成本低；安全可靠、工作性能良好、维修简单方便等。
为了达到以上要求弧焊电源应该具备以下性能。
弧焊电源具有下降的外特性曲线：在电弧稳定燃烧时，焊接电源输出稳定电流和电源输出稳定电压间的关系称为电源的外特性。
电弧焊时，弧焊电源供电，电弧是电源用电的负载，电源与电弧构成完整的供电系统，为保证该系统的稳定性电源外特性曲线的形状和电弧静特性曲线的形状必须适当配合。
弧焊电源的外特性包括下降特性、平特性和上升特性。