焊接电工项目6

焊接电工李荣雪李金波任务一认识脉冲弧焊电源项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源任务二认识逆变式弧焊电源12项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源Conclusion项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源任务一认识脉冲弧焊电源一、脉冲弧焊电源的特点和应用1．脉冲弧焊电源的特点（1）可以提供周期性脉冲焊接电流，而且该焊接电流有两个基本数值，即基本电流（维弧电流）和脉冲电流。（2）可调参数多，如脉冲频率、脉冲幅值、宽度、电流上升速度或下降速度以及脉冲电流波形等都可以作为可调参数，以满足不同的焊接工艺要求。（3）能精确地控制焊接线能量，可使熔池的体积和热影响区域小，使焊缝在高温停留的时间缩短。（4）可以较好地控制熔滴过渡，可用于低于喷射过渡临界电流的平均电流来实现喷射过渡，对全位置焊接具有独特的优越性。2．脉冲弧焊电源的应用脉冲弧焊电源通常由普通弧焊电源与脉冲发生电路组成。目前脉冲弧焊电源主要用于气体保护焊和等离子弧焊。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源二、脉冲电弧脉冲电弧是指以脉冲方式供给电流的电弧。脉冲电弧分为直流脉冲电弧和交流脉冲电弧两大类。脉冲弧焊电源在工作过程中，其脉冲电弧电流可周期性地从基本电流（维弧电流）增至脉冲电流。可以说，基本电流（维弧电流）用于在脉冲休止期间维持电弧的稳定燃烧，脉冲电流用于加热和熔化焊件和焊丝，并使熔滴从焊丝脱落到焊件上。脉冲电弧电流的波形有多种形式，如矩形波脉冲、梯形波脉冲、正弦波脉冲及三角形波脉冲等。脉冲电弧电流的基本参数主要有脉冲电流（脉冲电流幅值）Im、基本电流（维弧电流）Ij、脉冲宽度（脉冲时间）t1、脉冲休止时间（脉冲间隙宽度）t2和脉冲周期T（T=t1+t2）。在脉冲电弧电流中，脉冲宽度t1、所占脉冲周期T的比例称为脉冲宽度比K，即K=t1/T。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源三、脉冲电流的获得方法1．利用硅二极管的整流作用获得脉冲电流采用此方法制造的脉冲弧焊电源是采用硅二极管提供脉冲电流的，此类脉冲弧焊电源可获得100Hz和500Hz两种频率的脉冲电流。2．利用电子开关获得脉冲电流采用此方法制造的脉冲弧焊电源是在普通直流弧焊电源的直流侧或交流侧接入大功率晶闸管，分别组成晶闸管直流断续器或交流断续器，利用它们的周期性通、断获得脉冲电流。3．利用阻抗变换获得脉冲电流采用此方法制造的脉冲弧焊电源有两种。第一种是变换弧焊电源交流侧的阻抗值，使三相阻抗数值不相等而获得脉冲电流；第二种是变换弧焊电源直流侧的电阻值，采用大功率晶体管组来获得脉冲电流。4．利用给定信号变换和电流截止反馈获得脉冲电流采用此方法制造的脉冲弧焊电源也有两种，即给定信号变换式脉冲弧焊电源和电流截止反馈式脉冲弧焊电源。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源四、脉冲弧焊电源的分类1．按获得脉冲电源的主要器件分类脉冲弧焊电源按获得脉冲电流的主要器件进行分类，可分为单相整流式脉冲弧焊电源、磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源、晶闸管式脉冲弧焊电源和晶体管式脉冲弧焊电源等。2．按获得脉冲电源的方法分类脉冲弧焊电源按获得脉冲电流的方法进行分类，可分为交流断续器式脉冲弧焊电源、直流断续器式脉冲弧焊电源、阻抗变换式脉冲弧焊电源等。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源五、常用脉冲弧焊电源的基本工作原理及其特点1．单相整流式脉冲弧焊电源单相整流式脉冲弧焊电源是采用单相整流电路获得脉冲电流。常见的单相整流式脉冲弧焊电源主要有并联式单相整流脉冲弧焊电源、差接式单相整流脉冲弧焊电源和阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源等。（1）并联式单相整流脉冲弧焊电源并联式单相整流脉冲弧焊电源是由一台普通直流弧焊电源提供基本电流ij，将另一台带有中心抽头的单相整流器与并联，提供脉冲电流im。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源（2）差接式单相整流脉冲弧焊电源差接式单相整流脉冲弧焊电源的工作原理与并联式单相整流脉冲弧焊电源基本相同，只是不用带有中心抽头的变压器，而改用两台二次电压和容量不同的变压器组成单相半波整流电路，再反向并联而成，在正、负半周期交替工作。二次电源较高者提供脉冲电流，二次电压较低者提供基本电流。调节u1和u2即可改变基本电流和脉冲电流的幅值以及脉冲电流的频率。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源（（3）阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源采用正、负半周期阻抗不相等的方式获得脉冲电流。在正半周期时，通过Z1为电弧提供基本电流ij；在负半周期时，通过Z2为电弧提供脉冲电流im。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源并联式单相整流脉冲弧焊电源结构简单，其基本电流和脉冲电流可以分别调节，使用方便可靠、成本低，但它的可调参数较少，且相互影响，因此它只适合于一般要求的脉冲弧焊工艺。差接式单相整流脉冲弧焊电源具有平特性，用于等速送丝熔化极脉冲弧焊时具有电弧稳定、使用和调节方便的特点，但制作较复杂，专用性较强。阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源具有使用简单、可靠的特点，但脉冲频率和宽度不可调节，因此其应用范围受到一定限制。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源2．磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源与磁饱和电抗器弧焊整流器十分相似，它是利用特殊结构的磁饱和电抗器来获得脉冲电流。（1）阻抗不平衡型磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源阻抗不平衡型磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源可使三相磁饱和电抗器中的某一项的交流感抗增大或减小，引起输出电流有一相不同于其他两相，从而获得周期性脉冲输出电流。另外，它也可以通过三相电压不平衡来获得脉冲电流。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源（2）脉冲励磁型磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源脉冲励磁型磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源的主电路与普通磁饱和电抗器式弧焊整流器相同，但它的励磁电流不是稳定的直流电流。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源是利用特殊结构的磁饱和电抗器来获得脉冲电流，它具有下列特点：①脉冲电流与基本电流取自同一台变压器，属于一体式，结构简单，体积小。②通过改变磁饱和电抗器的饱和程度，可以在焊前或在焊接过程中无级调节输出功率，容易调节工艺参数，使用比较方便。③磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源控制功率小，可以方便地利用它进行改装，做到一机多用，具有电流大小和波形调节方便等优点。④由于磁饱和电抗器时间常数大、反应速度慢，使输出脉冲电流的频率受到一定限制，因此，磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源常用作非熔化极气体保护焊的焊接电源。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源3．晶闸管式脉冲弧焊电源晶闸管式脉冲弧焊电源按其获得脉冲电流的方式不同，可分为晶闸管给定值式脉冲弧焊电源和晶闸管断续器式脉冲弧焊电源两类。（1）晶闸管给定值式脉冲弧焊电源晶闸管给定值式脉冲弧焊电源的主回路与普通晶闸管式弧焊整流器相同，但控制电路比较环节的给定值（电压信号）不是恒定的直流电压，而是脉冲电压，使输出电流也相应地成为脉冲电流，即焊脉冲电流是由脉冲式给定电压控制的。当脉冲式给定电压为高幅值时，主电路将输出相应幅值的脉冲电流，这类脉冲式弧焊电源的脉冲频率调节范围较小，其应用范围受到一定限制；当脉冲式给定电压为低幅值时，主电路将输出与其相应的基本电流，这类脉冲式弧焊电源的应用范围较广。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源晶闸管断续器式脉冲弧焊电源可分为交流断续器式脉冲弧焊电源和直流断续器式脉冲弧焊电源两种。其中直流断续器式脉冲弧焊电源按供电方式又可分为单电源式脉冲弧焊电源和双电源式脉冲弧焊电源。晶闸管断续器式脉冲弧焊电源可分为交流断续器式脉冲弧焊电源和直流断续器式脉冲弧焊电源两种。其中直流断续器式脉冲弧焊电源按供电方式又可分为单电源式脉冲弧焊电源和双电源式脉冲弧焊电源。Conclusion项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源4．晶体管式脉冲弧焊电源晶体管式脉冲弧焊电源是在变压、整流后的直流输出端串入大功率晶体管组，依靠大功率晶体管组、电子控制电路与不同的闭环控制相配合，获得不同的外特性和输出电流波形。大功率晶体管组在主电路中发挥两个作用：第一是发挥线性放大调节器（即可控电阻）的作用，第二是发挥电子开关的作用。根据大功率晶体管组工作方式的不同，可将晶体管式脉冲弧焊电源分为模拟式晶体管脉冲弧焊电源和开关式晶体管脉冲弧焊电源两类。从图中可以看出，控制电路从主电路的输出检流器M中取出反馈信号后，与给定信号i和u分别在放大器A1和A2比较放大后获得控制信号，经过比例加法器A3综合放大后，输入大功率晶体管组VT的基极，从而获得所需要的电源外特性。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源（1）模拟式晶体管脉冲弧焊电源模拟式晶体管脉冲弧焊电源的主电路由三相变压器TC、整流器UR、滤波电容器组CL滤波后，获得所需的焊接空载电压（约几十伏）。目前，模拟式晶体管脉冲弧焊电源通常应用于高质量焊接场合，如MAG、MIG、TIG等离子弧焊和埋弧焊等，也可用于机器人焊接场合。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源（2）开关式晶体管脉冲弧焊电源开关式晶体管脉冲弧焊电源的晶体管组VT工作在开关状态，当晶体管组处于“开（饱和导通）”时，输出电流很大，晶体管组的压降接近于零；当晶体管组处于“关（截止）”时，晶体管组的压降高而输出电流接近于零。目前，开关式晶体管脉冲弧焊电源通常应用于钨极氩弧焊和等离子弧焊场合。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源任务二认识逆变式弧焊电源逆变是指将直流电（DC）转变为交流电（AC）的过程，实现这种转变的装置称为逆变器。逆变式弧焊电源（又称为弧焊逆变器、逆变焊机等）是一种将三相工频交流网络电压，先经输入整流器整流和滤波变成直流电，再通过大功率开关电子元件的交替开关作用，逆变成几千赫至几十千赫的中频交流电电压，同时经变压器降至适合于焊接的几十伏电压，再经整流和电抗滤波后，输出相当平稳的直流焊接电流。一、逆变式弧焊电源的特点（1）高效节能。（2）体积小、质量轻。（3）具有良好的动特性和弧焊工艺性能。（4）可用计算机或单旋钮控制调节焊接工艺参数。（5）设备费用较低，但对制造技术要求较高。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源二、逆变式弧焊电源的主要组成及其作用1．主电路主电路由供电系统、电子功率系统和焊接电弧等组成。（1）供电系统供电系统将工频交流电经整流器变换为稳定的直流电供给电子功率系统（逆变器）。同时，供电系统还通过变压、整流、滤波及稳压系统为电子控制系统提供所需的各种直流电压。（2）电子功率系统电子功率系统起着变换电参数的作用，并以低电压、大电流方式使焊接电弧获得所需的电气性能和工艺参数。电子控制系统包括驱动电路和控制电路两部分。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源3．给定反馈系统给定反馈系统由检测电路P、给定电路G、比较放大电路A等组成。检测电路的主要作用是提取电弧电压和电流的反馈信号；给定电路的主要作用是提供给定信号，并由它决定焊接电弧的电流大小；比较放大电路的主要作用是将反馈信号与给定信号比较后进行放大，与电子控制系统一起实现对逆变式弧焊电源的闭环控制，并使逆变式弧焊电源获得所需外特性和动特性。三、逆变式弧焊电源的基本工作原理逆变式弧焊电源是：工频交流电（AC）→直流电（DC）→高压中频交流电→（AC）→降压（AC）→二次整流→直流电（DC）输出。如果有必要，换可以将直流电变成矩形波电流。因此，在逆变式弧焊电源中可采用三种逆变体制：项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源第一种逆变体制是：AC→DC→AC。第二种逆变体制是：AC→DC→AC→DC。第一种逆变体制是：AC→DC→AC→DC→AC（矩形波）。项目六脉冲弧焊电源和逆变式弧焊电源四、逆变式弧焊电源的外特性及焊接参数调节1．逆变式弧焊电源的外特性逆变式弧焊电源可以根据不同的弧焊工艺要求获得不同的外特性。2．逆变式弧焊电源焊接参数的调节方法逆变式弧焊电源焊接参数的调节方法主要有定脉宽调频率、定频率调脉宽和混合调节等。项目六脉冲弧焊电源