高频起弧原理
焊接电弧弧压自动控制
2.1 焊接过程的高频干扰的原因
为了保证焊接质量，在镁、铝等有色金属焊接中，常常使用交流。同时，由于使用了交流，电弧电流每秒钟有100次过零，镁、铝等有色金属及其合金又作为冷阴极，电弧再引燃变得困难，电弧的稳定性差，因此，在电流正负转变时，需要加稳弧脉冲。这就是高频干扰信号不可防止的原因。
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3.1.8焊缝成型的比较
焊缝背面
焊缝正面
焊缝背面
焊缝正面
CPU and HY-6070
氩弧焊高压引弧电路原理
氩弧焊高压引弧电路原理一、引言氩弧焊是一种常见的金属焊接方法，它利用氩气作为保护气体，通过电弧加热金属工件并使其熔化，从而实现焊接。
在氩弧焊中，高压引弧电路是启动电弧的关键组成部分之一。
本文将详细介绍氩弧焊高压引弧电路的原理。
二、高压引弧电路的作用在氩弧焊中，电极和工件之间需要产生一个稳定的电弧才能进行焊接。
而这个过程需要通过高压引弧电路来实现。
高压引弧电路的作用是在两个金属表面之间产生一个高电场，并将这个场加速到足够大的程度以产生一个电流。
当这个电流达到足够大时，就会形成一个稳定的电弧。
三、高压引弧电路原理1. 高压源在高压引弧电路中，最重要的组成部分是高压源。
它产生了两个金属表面之间所需的高电场。
常见的高压源包括变压器和整流器等。
2. 变压器变压器是一种常见的高压源。
它由两个线圈组成，分别称为原边和副边。
当电流通过原边时，会在副边产生一个感应电势。
根据法拉第定律，当磁通量变化时，会在线圈中产生一个电势。
因此，在变压器中，当原边中的电流变化时，就会在副边中产生一个高电势。
3. 整流器整流器是另一种常见的高压源。
它将交流电转换为直流电，并将其输出到两个金属表面之间以产生高电场。
整流器通常由多个二极管和滤波器组成。
4. 电容在高压引弧电路中，还需要使用一个电容来存储能量并将其释放到两个金属表面之间以产生高电场。
当电容充满能量时，它会释放出一些能量，并将其传递到金属表面上。
5. 放大器放大器是另一个重要的组成部分，在氩弧焊中用于增加引弧时的功率。
放大器通常由多个晶体管或场效应管组成。
四、高压引弧电路的工作原理1. 引弧前在引弧前，高压源会通过变压器或整流器产生一个高电势，并将其输出到电容中。
电容会存储这个能量，并将其释放到两个金属表面之间以产生高电场。
然后，放大器会增加这个场的功率。
2. 引弧当电场足够强时，就会在两个金属表面之间产生一个稳定的电弧。
这个过程需要很短的时间（通常是几毫秒），并且需要足够的能量来维持电弧的稳定性。
切割用等离子电弧是如何引燃的？等离子弧切割设备的基本原理是什么？
切割用等离子电弧是如何引燃的？等离子弧切割设备的基本原
理是什么？
切割用等离子电弧是如何引燃的?等离子弧切割设备的基本原理是什么?
等离子弧切割采用直流正极性，即工件接电源的正极。
切割金属时采用转移弧，引燃转移弧的方法与割枪有关。
割枪分有维弧割枪及无维弧割枪两种，有维弧割枪如图5-16所示。
无维弧割枪无图中电阻R支路，其余与有维弧割枪相同。
电阻R的作用是限制电流，将维弧电流限制在能够顺利引燃转移弧的最低值。
高频引弧器用来引燃维弧。
引弧时，接触器触点闭合，高频引弧器产生高频高压引燃维弧。
维弧引燃后，当喷嘴接近工件时，从喷嘴喷出的等离子焰流接触到工件便形成电极至工件间的通路，使电弧转移至电极与工件之间。
一旦建立起转移弧，维弧自动熄灭。
无维弧割枪引弧时，将喷嘴与工件接触，高频引弧器引燃喷嘴与工件之间的非转移弧。
非转移弧引燃后，就迅速将割枪抬起3~5mm，使喷嘴脱离导电通路，电弧便转移至电极与工件之间。
自动割枪需采用有维弧结构。
60A以下手动割枪常采用无维弧结构，60A以上手动割枪采用有维弧结构。
除使用高频引弧器外，有的割枪上的电极是可以移动的，此类割枪可以使用电极回抽法引弧，如图5-17。
图中分流器是绝缘陶瓷，引弧时，将割枪上的电极与喷嘴短路后就迅速分离，引燃电弧。
高频焊接原理
高频焊接原理
高频焊接是一种利用高频电磁感应加热技术进行焊接的方法。
它主要通过高频电流在工件表面产生感应电流，从而
产生热量。
具体原理如下：
1. 高频发生器产生高频电流：高频发生器将电源的低频电
流通过变压器和振荡电路的调节，产生高频电流。
2. 高频电流产生感应电流：高频电流通入焊接工件的金属
部分时，会产生感应电流。
这是根据法拉第电磁感应定律，即当导体中有变化的磁场时，就会产生感应电流。
3. 感应电流加热工件：感应电流在焊接工件中产生热量，
使金属局部加热到焊接温度。
由于高频电流通过工件时，
主要集中在工件表面，因此焊接过程主要发生在金属表面。
4. 熔化和焊接：当金属达到焊接温度后，通过压力使金属接触并熔化，形成焊缝。
焊接完成后，松开压力，焊接点冷却后即可完成焊接。
高频焊接具有快速、高效、无污染等优点，广泛应用于金属焊接、热处理以及其他工业领域。
电弧产生原理
电弧产生原理
电弧产生原理：
电弧是在高电压下由于离子化或气体击穿而形成的一种物理现象。
当
两个电接点之间存在电压差时，当电子穿过电接点，电流就流过了。
但是，在某些情况下，电流增加了温度并在电引线之间跳过，形成电弧。
电弧的产生是由于电子和离子之间发生了汇合和复合的过程。
在高压下，气体（例如空气）会被离子化，形成自由电子和离子。
当电流在
电接点之间流动时，电流携带电子和离子，导致空气中的离子化水平
达到足够高的水平，可以通过击穿电流产生电弧。
电弧通常是在短路电路中发生的。
例如，当一根线断裂并与另一根线
接触时，会产生电弧。
同样，当电子器件损坏并且电源电压足够高时，也会产生电弧。
电弧的产生可以导致许多问题。
首先，它可以在设备内部造成物理损坏，例如烧毁电缆和元件。
其次，电弧可以导致火灾和电击的风险。
总之，了解电弧的产生原理可以帮助我们更好地理解和处理电器设备的问题。
维护设备以防止电弧的产生是至关重要的。
电弧产生原理
电弧产生原理电弧是一种高温等离子体，是由电流穿过气体或液体时产生的一种放电现象。
电弧产生的原理主要涉及电流、电压和介质三个方面。
首先，电弧产生的前提是电流的存在。
当两个导体之间的电压差超过介质的击穿电压时，电流就会穿过介质，形成电弧。
这个击穿电压也叫做电介质的击穿电压，是介质在一定条件下能够导电的最小电压。
其次，电弧产生还需要足够的电压。
当两个导体之间的电压差超过介质的击穿电压时，介质会发生击穿，电流就会穿过介质形成电弧。
在电弧产生的瞬间，电压会迅速下降，形成电弧电压。
电弧电压是电弧维持的必要条件，只有在足够的电压下，电弧才能稳定地产生。
最后，介质也是电弧产生的重要因素。
不同的介质在不同的条件下会产生不同的电弧。
气体电弧和液体电弧的产生条件和特性都不相同。
在气体中，电弧产生是通过气体分子的碰撞和激发来实现的，而在液体中，电弧的产生是通过液体分子的离子化和电离来实现的。
总的来说，电弧产生的原理是通过电流、电压和介质三个方面的相互作用来实现的。
只有在电流存在的情况下，通过足够的电压和合适的介质条件，才能稳定地产生电弧。
电弧在工业生产和科学研究中有着广泛的应用，对于理解电弧产生的原理，有助于我们更好地利用电弧的特性进行实际应用。
通过对电弧产生原理的深入了解，我们可以更好地控制和利用电弧的特性，为电力系统的安全稳定运行提供重要的理论依据。
同时，对电弧的研究也有助于提高电力设备的设计和制造水平，推动电力工程技术的发展。
因此，深入研究电弧产生原理对于提高电力系统的可靠性和安全性具有重要的意义。
总的来说，电弧产生原理是一个涉及电流、电压和介质相互作用的复杂过程。
只有深入理解这些原理，我们才能更好地控制和利用电弧的特性，为电力系统的安全稳定运行提供重要的理论依据。
等离子切割起弧原理
等离子切割的起弧原理是基于等离子弧的产生。
当连续通气的电弧通过喷嘴孔时，在孔道中产生机械压缩效应。
同时，由于弧柱中心比其外围温度高、电离度高、导电性能好，电流自然趋向弧柱中心，产生热收缩效应。
加上弧柱本身的磁收缩效应，这三种效应共同对弧柱进行强烈压缩。
在保持与弧柱内部膨胀压力平衡的条件下，使弧柱中心气体达到高度的电离，从而构成电子、离子以及部分原子和分子的混合物，即等离子弧。
以上内容仅供参考，如需更全面准确的信息，可以查阅等离子切割相关书籍或者咨询等离子切割领域的专业人员。
ERW直缝焊管高频焊接原理
高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。
高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。
高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。
作为焊管生产制造者，必须深刻了解高频焊接的基本原理；了解高频焊接设备的结构和工作原理；了解高频焊接质量控制的要点。
1 高频焊接的基本原理所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高频电流。
高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。
那么，这两个效应是怎么回事呢？集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。
集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。
这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。
通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。
必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。
邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。
邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。
邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。
这两种效应是实现金属高频焊接的基础。
高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。
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高频引弧器及其对逆变直流氩弧焊机干扰性能的研究
分析了传统高频高压引弧电路对直流氩弧焊机产生干扰的原理，为了
减 少干扰，又提出了一种新的高频引弧装置——高压脉冲引弧电路。
实验表明，新的高频引弧 电路具有干扰小、易起弧等特点，大大提
高了焊机工作的可靠性。
在弧焊电源中有两种起弧方式：一种是接触起弧，一种是非接触
起弧。前者的起弧电流比后 者大得多，起弧时对焊机的干扰较小。
但在某些场合，只能要求用非接触起弧。如坦克上的 反射透镜，火
箭发动机等的焊接，由于工件很薄，通常厚度为0.1～0.5 mm，若让
钨极与 工件接触，会引起薄工件的烧伤，钨极烧损以及焊缝夹钨等
缺陷。
非接触起弧又分为高频高压起弧和高压脉冲起弧两种方式，传统
的引弧装置为高频高压引弧 ，利用工频变压器将电网电压升压来获
得高压，起弧时干扰特别大，经常损坏逆变功率器件 或控制板上的
CMOS电路，使系统工作极不稳定。
在高频引弧电路的设计中，既要考虑使焊机容易起弧，又要尽量
减少对焊机的干扰，这样整 个系统才能稳定地工作。为此，本文提
出一种新型引弧电路，可以很方便地控制高频强度， 减少对焊机的
干扰，同时又能使焊机很轻松地起弧，大大提高了焊机工作的可靠性。
1 高频引弧器对逆变直流氩弧焊机产生干扰的原理分析
高频高压引弧电路和本文提出的一种高压脉冲引弧电路的原理
图分别为图1和图2所示。逆变 直流氩弧焊机是高频开关焊接电源，
从开关电源原理可知：在开关变压器的初、次级是一周 期方波，例
如，以快速可控硅为逆变功率器件，采用PFM调制，开关频率可达
4-5Hz，以MOS 场效应管或IGBT为逆变功率器件，采用PWM调制，
开关频可达20-50kHz，根据 周期信号的傅立叶级数理论，此方波包
含了频率分量nW，这就决定了它含有大量高频谐波， 如果不对这
些谐波加以抑制，它们就会以传导的方式进入电网或以辐射的形式发
射出去，形 成干扰。另外，由于开关管的感性负载，相当于电感与
开关管串联，在开关管快速开关时， 电感上产生很高的尖峰电压，
这种尖峰电压不仅对开关管起破坏作用，也可形成大量谐波， 同样
会形成传导干扰和辐射干扰。由于开关电源初、次级及匝间存在大量
分布电容，系统中 器件与机壳之间，以及导线间也存在寄生电容，
此电容在开关状态突然充放电，也是一种干 扰源。由此可见，高频
开关电源本身就存在着干扰。
从图1可知，高频高压引弧电路直接采用电网电压升压，并经耦
合而达到引弧的目的，这种电路会对焊机造成很大的干扰。由于直接
从网压升压、耦合来使焊机起弧，一方面由于能量 比较强，焊机很
容易起弧，另一方面，起弧时，又会将高压经变压器B1、B2耦合回
送给电网 ，使380V的电网电压瞬时可达到420V以上，这样会造成
两种后果，其一是加在逆变功率元件 上的直流高压会急剧上升，可
能超过功率元件的耐压而损坏功率元件，使逆变失败，其二是 控制
电路的工作电压瞬时上升，破坏CMOS集成电路，导致系统工作不
稳定。另外，这种电路 起弧时有很多高频成分，可能形成辐射干扰。
当然，传导干扰和辐射干扰相比较，传导干扰 要强得多。因此，在
抑制干扰时主要考虑传导干扰。下面都是针对传导干扰进行讨论的。
对 上述干扰，可以在高频变压器次级加LC滤波器，但效果并不显
著。
图1 高频高压引弧电路
从图2知，高频变压器B1的初级电压并不直接来自网压，而是
将电源变压器的一组次级电压 经整流、开关管变换再作为B1的输
入，这样就起了隔离作用，起弧时，高压就不会直接耦合 到电网，
对功率元件和控制板上的CMOS集成电路的干扰就很小。当然，由
于高频变压器B1的 初级电压不直接来自网压，起弧能量要弱得多，
这可以通过调整火花塞的气隙来提高起弧电 压，达到起弧目的。
2 两种高频引弧电路的原理
图1是传统的高频高压引弧电路，图2是新型高压脉冲引弧电路。
两者原理相似，都是利用高 压击穿火花气隙，使之产生LC振荡，
然后将高频振荡电压经耦合，升压加到电极与工件之间，达到引弧的
目的 。
图2中的输入电压为交流40伏，来自控制变压器的一组次级，
控制变压器的初级为交流380伏 。输入电压经全桥整流，滤波后，
C1上的电压约为56伏，为直流电压。
图2 高压脉冲引弧电路
B1为升压变压器，C2为振荡电容，HF为火花塞，B2为耦合变
压器，T1(即BUY71)为大功率晶 体管GTR。
当某一频率的方波信号(本文的频率为50千赫)作为驱动信号加
到T1的基极和射极时，T1的开 关作用将56伏的直流电压逆变为2
000多伏的交流方波电压。这个电压向C2充电，当C2上电 压 超过
火花塞的击穿电压时，火花塞放电，使C2和B2的初级构成LC振荡
回路，产生的高频振荡 经B2耦合升压可达到七千多伏，加到工件
与钨极间达到引弧的目的。
图3是大功率晶体管T1的驱动电路，加上15伏电源电压，15
伏电压经R7，D3，C5形成充电回 路，对C5充电，充电时间tc＝
R7.C5，此时NE555的3脚为高电平。当充电到一定程度 ，NE 555
的2、6脚为高电平时，其3脚变成低电平，C5经R6放电，放电时
间td＝R6.C5，当 C5放 电到NE555的2、6脚为低电平时，NE555
的3脚再次变高，如此循环，形成振荡，再经T2、T3 的放大，最后
输出脉冲信号。
图3 大功率晶体管BUY71(T1)的驱 动电路
3 引弧试验
本文同时作了传统的高频高压引弧电路和新型高压脉冲引弧电
路的引弧实验，实验时将高频 引弧器的输出和焊机的输出相串联，
发现传统的高频引弧器由于其引弧高压来自380伏的网 压经耦合升
压而得，能量很大，起弧很容易。但是高频高压对焊机的主电路和控
制电路干扰 极大，通过示波器观察，发现起弧瞬间，工频变压器的
输入由于高频耦合，由380伏升至4 20伏，甚至更高，加到CMOS
电路上的电源电压也由15伏升至17伏以上，导致功率元件和控制 板
上的集成电路受破坏。用新型高频引弧器引弧，能量较前者弱得多，
起弧也较前者困难， 但是只要保持工件钨极距离不太远(约3毫米)，
钨极磨尖，还是可轻松地起弧，成功率在95% 以上。通过示波器观
察，高频起弧时对主电路和控制电路的干扰极小，因此焊机工作非常
稳 定，大大降低了故障率。
4 结论
实验表明，本文提出的新型高压脉冲引弧电路和传统的高频高压
引弧电路相比，对焊机干扰 极小，虽然起弧较前者困难些，但成功
率还是很高，用于直流氩弧焊机的高频起弧，效果极 佳，系统工作
很稳定，不失为一种好的起弧装置。
青岛海越机电科技有限公司