弧焊电源答疑.docx
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弧焊电源答疑
题目内容：
1.晶闸管弧焊电源的组成和特点是什么？
2.晶闸管式弧焊整流器主电路形式、工作原理及其特点是什么？
3.移相触发脉冲信号传输方式有哪几种？
4.晶闸管式脉冲弧焊电源的主要特点有哪些？
主观题答案分数：
（20分）
1.答：
一般晶闸管式弧焊整流器的组成包括：
主电路由三相主变压器、晶闸管组和输出直流电感组成；维弧电路由二极管组和限流电阻构成；控制电路由给定电路、检测电路、比较电路和触发电路组成。
主要特点：
1）控制性能好可以用较小功率的触发信号，实现对大功率整流器的输出控制。
2）动特性好，响应速度快内部电感小得多，系统时间常数只有十几个毫秒，电磁惯性小，其动特性可以采用电子电抗器加以控制和调节。
3）调节性能好可通过不同的反馈方式实现对弧焊电源外特性形状的任意控制，焊接电流、电压可在较宽的范围内进行调节，并易于实现网压补偿。
4）节能、省材。
2.答：
晶闸管式弧焊整流器主电路主要有三种：
三相桥式半控电路、三相桥式全控电路以及带平衡电抗器双反星形电路。
三相桥式半控电路只用三个晶闸管和三个触发单元，因而线路比较简单、可靠、经济和较易调试，其整流变压器为普通三相降压变压器，易于制造。
主要缺点是调至低压或小电流时波形脉动较明显，为满足对直流弧焊电源规定的脉动系数的要求，需配备大电感量的输出电路。
三相桥式全控整流电路的输出电压每周有六个波峰，脉动较小，所需备用的输出电感量也较小，缺点是要用六只晶闸管，六套触发电路，电路复杂，增加了调试和维修的难度。
带平衡电抗器双反星形可控整流电路相当于两组三相半波整流电路并联，同时有两个晶闸管并联导电，每管分担1/6的负载电流；有六个晶闸管，触发电路比三相桥式半控整流电路的要复杂；整流电压波形为每个波形六个波峰。
3.答：
1）电磁耦合采用脉冲变压器来传输脉冲信号。
脉冲变压器的目的是在触发脉冲电压一定的情况下，触发电路由晶闸管门级导通电阻决定；在触发多个晶闸管时，可输出多路隔离的触发脉冲，并可改变脉冲的正负极性，实现主电路和控制电路之间的电气隔离。
2）光电耦合由发光元件和光敏元件组成在一体的器件，采用光电耦合传递信号。
有以下优点：
驱动晶体管不承受感性负载产生的反电压，工况得到改善；以输出任意波形脉冲信号；光电耦合器件与脉冲变压器比，成本低，体积小，易于在电路板上安装焊接。
3）直接传输将移相触发电路的脉冲信号经功率放大后，直接输出到主电路的晶闸管，结构简单但是控制电路和主电路之间没有隔离，已产生干扰。
4.答：
1）输出的脉冲电流波形为方波或带前沿尖峰的方波；2）脉冲电流和基本电流都是由同一电源供给，即是一体式脉冲弧焊电源；
3）脉冲频率、脉冲电流和基本电流幅值、脉宽比等均可无极调节，操作方便；4）脉冲频率调节范围较小，比较适用于钨极氩弧脉冲焊接；5）易于实现一机多用，即可以作为直流弧焊电源，又可作为脉冲弧焊电源；6）控制线路比较复杂，不易维修。
题目内容：
什么叫弧焊逆变器？
按功率开关器件不同可分为哪几种？
各有什么结构特点和优缺点？
弧焊逆变器可采用哪些电抗器来控制动特性？
各自优缺点是什么？
弧焊逆变器对外特性控制、调节特性及输出脉冲的控制方式有哪些？
矩形波交流弧焊电源特点及主要应用有哪些？
主观题答案分数：
（20分）
答：
直流与交流之间的变换称为逆变，实现这种变换的装置就为逆变器。
为焊接电弧提供电能，并具有弧焊工艺所要求的电气性能的逆变器就为弧焊逆变器。
按功率开关器件不同可分为晶闸管式弧焊逆变器、晶体管式弧焊逆变器、场效应管式弧焊逆变器、IGBT式弧焊逆变器等。
晶闸管式弧焊逆变器是以触发角来控制的。
工作可靠性高，逆变工作频率低，驱动效率低，控制电路比较简单，但是控制性能不理想，功率因数小，脉冲电流大，效率低。
晶体管式弧焊逆变器属于电流控制式弧焊逆变器.逆变器的工作频率较高，工作频率达16kHz以上，因而既无噪声的影响又有利于进一步减轻逆变器的质量和较小体积；采用“定频率调脉宽”的方式来调节规范和控制外特性，可以无极调节焊接参数；操作性能比较好。
场效应管式弧焊逆变器属于电压控制型，只需要控制驱动电压和极微小的瞬间电流就能实现功率场效应管的开关控制。
特点有控制功率极小，可靠工作范围宽，开关时间极短以及多管并联工作相对较易实现。
IGBT式弧焊逆变器也属于电压控制型。
特点有无二次击穿问题，驱动功率极小，单管或模块容量比较大，饱和压降比较低，有利于减少管子功率消耗。
答：
弧焊逆变器中常采用两种方式改善和控制它的动特性：
1）在焊接回路中串入电抗器这种电抗器是由间隙铁芯和绕组组成，必要时在绕组中可加抽头以便粗调电感量。
2）设计电子电抗器弧焊逆变器可以用电子电路来替代铁芯的电抗器。
这样逆变器可以借助它的电子功率系统和电子控制系统，不仅可以控制它的稳定参数，还可以通过电子电路的积分、微分运算来控制动态参数。
答：
通常，弧焊逆变器采用三种调节控制方式来实现对外特性控制、调节特性和形成输出脉冲波形。
1）定脉宽调频率脉冲电压宽度不变，通过改变逆变器的开关频率来形成外特性曲线形状、调节特性和输出脉冲波形。
2）定频率调脉宽脉冲电压频率不变改变逆变器开关脉冲的脉宽比。
3）混合调节。
答：
矩形波交流弧焊电源主要特点是电流过零点时上升或下降率高；通过电子控制电路，使正、负半波通电时间比和电流比值均可以自动调节，在应用于铝及其合金的钨极氩弧焊时电弧稳定，电流过零点时重新引弧容易，不必加引弧器。
矩形波交流弧焊电源还可以应用于碱性焊条弧焊，可使电弧稳定、飞减小。
题目内容：
简述硅弧焊整流器的组成、各自的结构特点及其用途硅弧焊整流器的分类有哪些？
简述抽头式硅弧焊整流器的工作原理、特点及用途硅弧焊整流器中磁放大器的作用是什么？
主观题答案分数：
（20分）
1.答：
硅弧焊整流器的组成包括主变压器、电抗器、整流器以及输出电抗器。
主变压器作用是降压，把三相380V电压降至所要求的空载电压。
电抗器可以是交流电抗器或磁放大器，当主变压器为增强漏磁式或当要求得到平外特性时，则可不用电抗器，它是以控制外特性形状并调节焊接规范的。
整流器作用是把三相交流电整流成直流，常采用三相桥式电流。
输出电抗器接在直流焊接电路中的直流电感，其作用是改善和控制动特性以及滤波。
2.答：
硅弧焊整流器主要分为有电抗器的硅弧焊整流器和无电抗器的硅弧焊整流器。
有电抗器的硅弧焊整流器所采用的电抗器都是磁放大器式的，包括无反馈磁放大器式硅弧焊整流器、外反馈磁放大器式硅弧焊整流器、全部内反馈磁放大器式硅弧焊整流器以及部分内反馈磁放大器式硅弧焊整流器。
无电抗器的硅弧焊整流器主要包括：
1）主变压器为正常漏磁的，外特性近于水平的，主要用于CO2气体保护焊及其它熔化极气体保护焊，又分为抽头式、辅助变压器式和调压器式。
2）主变压器为增强漏磁的，可分为动线圈式、动铁芯式以及抽头式。
3.答：
抽头式硅弧焊整流器的主变压器有所不同，是正常漏磁的一般三相降压变压器，所以漏抗很小，可以获得接近水平的外特性，为了调节输出电压，在初级绕组上设有许多抽头，以便改变初级绕组匝数进行调节。
抽头式硅弧焊整流器结构简单，节省材料，易于制造，使用可靠；具有平的外特性，空载电压较低与电弧电压近于相等，有时难以引弧；调节电压是有级的，且不宜在负载的情况下调节，也不能遥调；对电网电压波动的影响不能采取补偿措施。
4.答：
1）磁放大器控制电源的外特性。
当磁场强度增大时，铁芯将有不饱和渐渐变为饱和，磁阻则由小变大，因此只要控制铁芯的磁状态就可以控制外特性。
而由磁放大器的结构可知，它是由交流磁势和直流磁势共同磁化的。
2）磁放大器可控制电源输出的电流
题目内容：
1.弧焊发电机是如何获得下降外特性的？
2.直流弧焊柴（汽）油发电机有何特点？
主观题答案分数：
（10分）
1.答：
直流弧焊发电机是指由一台电动机和弧焊发电机组成的机组，目前弧焊发电机主要用于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊，因此具有下降的外特性，为获得下降外特性有以下几种方法：
1）在电枢电路中串联镇定电阻，这种方法能量损耗大，只用于多站式直流弧焊发电机；2）改变磁极磁通。
2.答：
直流弧焊柴（汽）油发电机采用柴油机或汽油机驱动发电机，可组装成汽车式，用汽车的发动机驱动一台或两台发电机。
题目内容：
1.弧焊变压器如何保证电弧连续？
弧焊变压器有何特点？
2.弧焊变压器主要分为哪几类？
都有何特点？
3.动铁芯式弧焊变压器如何增加漏磁？
欲减小电流调节的下限应采取什么措施？
4.动线圈式弧焊变压器如何增加漏磁？
欲扩大电流调节的范围应采取什么措施？
5.抽头式弧焊变压器有哪些特点？
主观题答案分数：
（25分）
1.答：
弧焊变压器是一类特殊的降压变压器，为了满足弧焊工艺要求有以下特点：
1）为了稳弧要有一定的空载电压和较大的电感；2）主要用于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊，应具备下降的外特性；3）为了调节电弧电流、电压，外特性应可调。
使交流电弧稳定的方法包括适当提高弧焊变压器的空载电压，使焊接电流有一定电感；采用稳弧装置以及改善焊条药皮配方等。
2.答：
弧焊变压器根据获得下降外特性的方法不同可分为串联电抗器式和增强漏磁式。
串联电抗器式由正常漏磁的变压器与串联电抗器构成，按结构不同可分为分体式（变压器与电抗器为独立的个体）和同体式（变压器与电抗器铁芯组为一体，两者之间不但有电的串联还有磁的联系）。
增强漏磁式人为的增大了自身的漏抗，而无需再串联电抗器，可分为动铁芯式、动线圈式以及抽头式。
3.答：
动铁芯式弧焊变压器为增加漏磁需使一次绕组和二次绕组耦合的不紧密，并设有铁芯，构成磁分路，以减小漏磁磁路磁阻，从而使漏磁显著增强。
为了降低电流调节的下限，可将矩形动铁芯形状改为梯形。
4.答：
动线圈式弧焊变压器也是一次绕组和二次绕组间耦合不紧密，但是绕组间没有铁芯装置，而是以绕组之间距离较大而且可调，只有经空气闭合的漏磁而没有经动铁闭合的附加漏磁。
工作于大电流档时，可令两绕组各自并联，而工作于小电流档时，可令它们串联，这样就扩大了电流调节范围。
5.答：
抽头式弧焊变压器结构简单，易于制造，无活动部分，避免了电磁力引起震动带来的弊端，因而电弧稳定，无噪声，使用可靠，成本低廉。
但是其调节性欠佳。
题目内容：
1.弧焊工艺对弧焊电源的基本要求是什么？
2.弧焊电源的外特性是指什么？
可分为哪几种基本形状？
3.电”源—电弧“系统的稳定性条件是什么？
4.一般弧焊电源的空载电压数值在什么范围内？
空载电压过高或过低有什么好处？
主观题答案分数：
（20分）
1.答：
弧焊工艺对弧焊电源的要求包括：
保证引弧容易；保证电弧稳定；保证焊接参数稳定；具有足够宽的焊接参数调节范围。
2.答：
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与输出的电流稳定值之间的关系，称为电源的外特性。
对于直流电源为平均值，对于交流电源则为有效值。
下降特性：
当输出电流在运行范围内增加时，其输出电压随着输出电流的增加而急剧下降，包括垂直下降特性、缓降特性和横流带外拖特性。
平特性：
一种是在运行范围内，随着电流增大，电弧电压接近于恒定不变或稍有下降，电压下降率小于7V/100A；另一种是在运行范围内随着电流增大，电压稍有增加，电压上升率应小于10V/100A。
双阶梯型特性：
用于脉冲
弧焊电源。
3.答：
1）系统在无外界因素干扰时，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，造成了焊接参数的变化，但当干扰消失后，系统能够自动的恢复稳态平衡，使得焊接规范重新恢复。
4.答：
对于交流弧焊电源，为了保证引弧容易和电弧的连续燃烧，
通常采用Uo>（1.8~2.25）*Uf。
手工弧焊电源U°=55~70V;埋弧自动焊电源Uo=7O~9OV。
对于直流弧焊电源，直流电弧比交流电弧易于稳定，但为了容易引弧，一般也取接近于交流弧焊电源的空载电压，只是下限约低1OV。
题目内容：
1.对于小电流钨极氩弧焊、微束等离子弧焊通常情况下工作在静特性曲线的（）。
2.对于焊条电弧焊、埋弧焊、非熔化极气体保护焊多数情况下工作在静特性曲线的（）。
3.脉冲电弧是由两种电弧组成的，即（）和交流脉冲电弧。
A维持电弧B基值电弧C峰值电弧D直流电弧
4.什么叫弧焊电源？
弧焊电源可分为哪几大类？
按什么分类？
5.焊接电弧的静特性、动特性是指什么？
6.焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊的电弧静特性是怎样的？
7.交流电弧有什么特点？
为保护交流电弧连续燃烧电路参数应怎样配合？
客观题答案分数：
1:
下降特性段（2分）
2:
平特性段（2分）
3:
D（2分）主观题答案分数：
（20分）
4.答：
弧焊电源是电弧焊焊机中的核心部分，是对焊接电弧提供电能的一种装置，它必须具备电弧焊接所要求的主要电气特性。
或者说，弧焊电源是提供电流、电压，并具有适合于弧焊工艺所需特性的设备。
弧焊电源按电流种类可分为交流电弧、直流电弧和脉冲电弧。
按电弧状态可分为自由电弧和压缩电弧。
按电极材料可分为熔化极电弧和不熔化极电弧。
5.答：
焊接电弧的静特性是指一定长度的电弧在稳定状态下，电弧
电压Uf与电弧电流If之间的关系。
焊接电弧的动特性是指在一定的弧长下，当电弧电流很快变化的时候，电弧电压与电流瞬时值之间的关系。
6.答：
对于不同的焊接方法，他们的电弧静特性曲线是有所不同的，而且在其正常使用范围内，并不包括电弧静特性曲线的所有部分，静特性的下降段由于电弧燃烧不稳定而很少采用。
焊条电弧焊、埋弧焊以及不熔化极气体保护焊多半工作在静特性的水平段。
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