第八章典型弧焊電源介紹主要內(nèi)容

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§8-3

脈沖弧焊電源

§8-1

弧焊變壓器★本章小結(jié)★§8-4

弧焊逆變器

§8-5

數(shù)字化焊接電源

職業(yè)教育機(jī)械類專業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”新形態(tài)教材§8-1弧焊變壓器§8-1弧焊變壓器

弧焊變壓器是一種特殊的變壓器，其基本工作原理與一般電力變壓器相同。它還應(yīng)具有以下特點(diǎn)：（1）為保證交流電弧穩(wěn)定燃燒，要有一定的空載電壓和較大的電感。（2）弧焊變壓器主要用于焊條電弧焊、埋弧焊和鎢極氬弧焊，應(yīng)具有下降的外特性。（3）弧焊變壓器的內(nèi)部感抗值應(yīng)可調(diào)，以進(jìn)行焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)?！?-1弧焊變壓器一、弧焊變壓器的分類弧焊變壓器正常漏磁式弧焊變壓器增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓器分體式弧焊變壓器（BN、BX10)同體式弧焊變壓器（BX、BX2)多站式弧焊變壓器(BP)動(dòng)鐵式弧焊變壓器(BX1)動(dòng)圈式弧焊變壓器(BX3)抽頭式弧焊變壓器(BX6)增加變壓器自身的漏抗，使變壓器本身兼起電抗器的作用，而無(wú)需外加電抗器是由一臺(tái)正常漏磁式（漏磁很小，可忽略）的變壓器串聯(lián)一個(gè)電抗器組成§8-1弧焊變壓器根據(jù)獲得下降外特性的不同方法，可將弧焊變壓器分成如下兩大類。1、正常漏磁式弧焊變壓器（1）分體式弧焊變壓器變壓器與電抗器是相互分開的，兩者之間用電纜串聯(lián)在一起，沒(méi)有磁的聯(lián)系，僅有電的聯(lián)系，故稱為分體式。（2）同體式弧焊變壓器變壓器與電抗器組成一個(gè)整體，兩者之間不僅有電的聯(lián)系，還有磁的聯(lián)系。（3）多站式弧焊變壓器由一臺(tái)三相平特性變壓器并聯(lián)多個(gè)電抗器組成。通常變壓器的容量較大，可供多個(gè)工位同時(shí)使用。

§8-1弧焊變壓器

2、增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓器（1）動(dòng)圈式弧焊變壓器其一次繞組和二次繞組是相互獨(dú)立，且有一定的距離。改變一次繞組與二次繞組之間的距離，使漏抗發(fā)生變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的目的。這種弧焊變壓器也稱為動(dòng)繞組式弧焊變壓器。（2）動(dòng)鐵式弧焊變壓器其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在一次繞組與二次繞組之間加一個(gè)活動(dòng)鐵心作為磁分路，以增大漏磁，即加大漏抗。（3）抽頭式弧焊變壓器它的特點(diǎn)是靠一次繞組與二次繞組之間耦合不緊密來(lái)增大漏抗，通過(guò)變換抽頭改變漏抗，從而調(diào)節(jié)焊接參數(shù)?！?-1弧焊變壓器二、常用弧焊變壓器（一）同體式弧焊變壓器1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖8-1，下部是變壓器，上部是電抗器，變壓器與電抗器共用了一個(gè)磁軛。一次繞組在內(nèi)層，二次繞組在外層，均布在兩個(gè)側(cè)柱上，因此漏磁很少。一次繞組兩部分串聯(lián)后接人電網(wǎng)，二次繞組兩部分串聯(lián)后再與電抗器繞組串聯(lián)向焊接電弧圖8-1同體式弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)原理圖§8-1弧焊變壓器供電。電抗器鐵心留有空氣隙，的大小可通過(guò)螺桿機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。2．工作原理（1）空載該弧焊變壓器的空載電壓為

（2）負(fù)載該弧焊變壓器是由一臺(tái)正常漏磁式（漏磁很小，漏抗可忽略，即≈0）的變壓器串聯(lián)一個(gè)電抗器組成，這種弧焊變壓器的外特性方程式為或§8-1弧焊變壓器（3）短路短路時(shí)，電弧電壓=0，得短路電流方程式為3．焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)

★這種弧焊變壓器的參數(shù)調(diào)節(jié)主要是指焊接電流的調(diào)節(jié)。它主要靠調(diào)節(jié)電抗器鐵心空氣隙大小來(lái)調(diào)節(jié)焊接電流。當(dāng)減小時(shí)，增大，從而減??；同理，增大，增大。4．特點(diǎn)及產(chǎn)品介紹（1）特點(diǎn)同體式弧焊變壓器具有以下特點(diǎn)：1）同體式弧焊變壓器由于結(jié)構(gòu)緊湊，因此可比分體式弧焊變壓器節(jié)省16％的硅鋼片，節(jié)省10％的銅導(dǎo)線。容量越大，節(jié)省材料越多，因而使成本降低?！?-1弧焊變壓器2）由于變壓器二次繞組和電抗器繞組采用反接接線方式，因而提高了同體式弧焊變壓器的效率，降低了電能的損耗。3）占地面積小，節(jié)省了工作面積。4）當(dāng)焊接電流調(diào)節(jié)到小電流范圍時(shí)，這時(shí)空氣隙長(zhǎng)度較小，空氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，電抗器動(dòng)、靜鐵心之間的電磁作用力增加，鐵心振動(dòng)大，容易導(dǎo)致焊接電流波動(dòng)和電弧不穩(wěn)等現(xiàn)象。因此，同體式弧焊變壓器不宜在中、小電流范圍使用，即這類弧焊變壓器適用于作為大容量的焊接電源。（2）產(chǎn)品介紹國(guó)產(chǎn)同體式弧焊變壓器有兩種系列：BX系列和BX2系列?！?-1弧焊變壓器（二）動(dòng)圈式弧焊變壓器1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖8-2動(dòng)圈式弧焊變壓器結(jié)構(gòu)示意圖§8-1弧焊變壓器動(dòng)圈式弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)如圖8-2所示。它的鐵心形狀特點(diǎn)是高而窄，在兩側(cè)的心柱上套有一次繞組和二次繞組。一次繞組和二次繞組是分開纏繞的。一次繞組在下方是固定不動(dòng)的；二次繞組在上方是活動(dòng)的，搖動(dòng)手柄可令其沿鐵心柱上下移動(dòng)，以改變其與一次繞組之間的距離。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得一、二次繞組之間磁耦合不緊密而有很強(qiáng)的漏磁，用變壓器自身的漏抗代替電抗器的電抗。

2．工作原理（1）空載根據(jù)變壓器的原理該弧焊變壓器的空載電壓為§8-1弧焊變壓器即★動(dòng)圈式弧焊變壓器的空載電壓不僅取決于變壓器二次、一次繞組的匝數(shù)之比/，而且與二次、一次繞組之間的耦合系數(shù)的大小有關(guān)。（2）負(fù)載動(dòng)圈式弧焊變壓器的外特性方程式為

、分別為一次繞組產(chǎn)生的磁通和變壓器的主磁通，/稱為一次繞組和二次繞組之間的耦合系數(shù)，用

表示§8-1弧焊變壓器★隨著焊接電流的增大，當(dāng)漏抗不變時(shí)，電弧電壓降低。顯然，漏抗越大，電弧電壓降低越迅速，即外特性越陡降。（3）短路短路時(shí)電弧電壓=0，此時(shí)=。則有或短路電流方程

、——與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；

——二次繞組的匝數(shù)；

——一、二次繞組之間的距離。§8-1弧焊變壓器3．焊接工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)動(dòng)圈式弧焊變壓器焊接工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，可通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算公式為★當(dāng)動(dòng)圈式弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)一定時(shí)，調(diào)節(jié)漏抗，只能通過(guò)改變變壓器二次繞組的匝數(shù)和一、二次繞組之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。（1）調(diào)節(jié)搖動(dòng)手柄，通過(guò)螺桿帶動(dòng)二次繞組上下移動(dòng)，使一、二次繞組之間的距離發(fā)生變化。由于與漏抗成正比，因此當(dāng)二次繞組上移使增大時(shí)，§8-1弧焊變壓器增加，焊接電流減小；反之，減小時(shí)，則焊接電流增加。連續(xù)變化，則焊接電流可獲得連續(xù)調(diào)節(jié)。顯而易見(jiàn)，調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)焊接電流的細(xì)調(diào)節(jié)。（2）改變由于與的平方成正比，所以改變可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)焊接電流。因?yàn)楹茈y做到連續(xù)改變，因此改變達(dá)不到連續(xù)調(diào)節(jié)焊接電流的目的。單獨(dú)改變會(huì)使空載電壓受到影響。為了在改變的同時(shí)保持空載電壓不變，特將一、二次繞組各自分成匝數(shù)相等的兩盤。若使用小電流時(shí)，同時(shí)將一、二次繞組各自接成串聯(lián)形式；若使用大電流時(shí)，同時(shí)將一、二次繞組各自接成并聯(lián)形式。由各自串聯(lián)換成各自并聯(lián)時(shí)，輸出的電流可增大4倍。這樣就擴(kuò)大了電流調(diào)節(jié)范圍?！?-1弧焊變壓器因此，用這種串并聯(lián)的方法改變，可用作焊接電流的分檔粗調(diào)節(jié)。

4．特點(diǎn)及產(chǎn)品介紹（1）特點(diǎn)動(dòng)圈式弧焊變壓器的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有活動(dòng)鐵心，因此避免了由于鐵心振動(dòng)所引起的小電流焊接時(shí)的電弧不穩(wěn)；外特性比較陡降，電流調(diào)節(jié)范圍比較寬，空載電壓較高，且小電流焊接時(shí)空載電壓更高。小電流焊接時(shí)引弧容易，電弧穩(wěn)定，易保證焊接質(zhì)量。這類弧焊變壓器適合制成中等容量的。（2）產(chǎn)品介紹國(guó)產(chǎn)動(dòng)圈式弧焊變壓器有BX3系列。

§8-1弧焊變壓器（三）動(dòng)鐵式弧焊變壓器1．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)動(dòng)鐵式弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)如圖8-3所示，它是由靜鐵心Ⅰ、動(dòng)鐵心Ⅱ、一次繞組和二次繞組組成。動(dòng)鐵心和靜鐵心之間存在空氣隙。動(dòng)鐵心插入一次繞組和二次繞組之間，提供了一個(gè)磁分路，以減小漏磁磁路的磁阻，從而使漏抗顯著增加。2．工作原理動(dòng)鐵式弧焊變壓器和動(dòng)圈式弧焊變壓器由于都屬于增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓器，因此它的空載電壓表達(dá)式、外特性方程式、短路電流表達(dá)式在形式上是完全一樣的。這種。§8-1弧焊變壓器圖8-3動(dòng)鐵式弧焊變壓器結(jié)構(gòu)原理圖Ⅰ—靜鐵心，Ⅱ—?jiǎng)予F芯，δ—空氣隙長(zhǎng)度§8-1弧焊變壓器弧焊變壓器由于一、二次繞組分別繞在靜鐵心兩邊的心柱上，會(huì)產(chǎn)生很大的漏磁；同時(shí)在靜鐵心中間有一個(gè)活動(dòng)鐵心，鐵心形成磁分路，以獲得較為陡降的外特性。3．焊接工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)動(dòng)鐵式弧焊變壓器焊接工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)仍是焊接電流的調(diào)節(jié)，即也是通過(guò)改變弧焊變壓器的漏抗來(lái)實(shí)現(xiàn)。的表達(dá)式如下

——空氣的磁導(dǎo)率；

——變壓器動(dòng)、靜鐵心之間的空氣隙長(zhǎng)度；

——變壓器動(dòng)、靜鐵心之間的空氣隙的截面積?！?-1弧焊變壓器動(dòng)鐵心的形狀有矩形和梯形兩種，由于梯形動(dòng)鐵心調(diào)節(jié)焊接電流的范圍比矩形動(dòng)鐵心大，所以目前主要采用梯形動(dòng)鐵心的結(jié)構(gòu)。梯形動(dòng)鐵心與靜鐵心的配合見(jiàn)圖8-4所示。（1）細(xì)調(diào)即搖動(dòng)手柄使動(dòng)鐵心在靜鐵心之間的位置發(fā)生變化，達(dá)到均勻改變焊接電流的目的。（2）粗調(diào)即通過(guò)改變二次繞組的匝數(shù)達(dá)到粗調(diào)焊接電流的目的。4．產(chǎn)品介紹動(dòng)鐵式弧焊變壓器國(guó)產(chǎn)型號(hào)屬于BX1系列?！?-1弧焊變壓器圖8-4梯形動(dòng)鐵心與靜鐵心的配合動(dòng)鐵心向里移動(dòng)，減小，增大，引起增大，則減?。煌?，動(dòng)鐵心向外移動(dòng)，焊接電流增大。§8-1弧焊變壓器產(chǎn)品有BX1—135、BX1—300、BX1—500、BX1—300等型號(hào)，其中前三種型號(hào)為梯形動(dòng)鐵心式弧焊變壓器，后一種型號(hào)為矩形鐵心式弧焊變壓器。三、弧焊變壓器的維護(hù)、常見(jiàn)故障與維修（一）弧焊變壓器的維護(hù)日常使用中的保養(yǎng)和維護(hù)，包括保持弧焊變壓器內(nèi)外清潔，經(jīng)常用壓縮空氣吹凈塵土；機(jī)殼上不應(yīng)堆放金屬或其它物品，以防止弧焊變壓器在使用時(shí)發(fā)生短路和損壞機(jī)殼；弧焊變壓器應(yīng)放在干燥通風(fēng)的地方，注意防潮等?！?-1弧焊變壓器弧焊變壓器定期的維護(hù)和保養(yǎng)可分為以下三種形式：（1）每日一次的檢查及維護(hù)（2）每周一次的檢查及維護(hù)（3）每年一次的綜合檢查及維護(hù)（二）弧焊變壓器的常見(jiàn)故障與維修弧焊變壓器常見(jiàn)故障及排除方法見(jiàn)表8-1。繼續(xù)返回§8-2弧焊整流器§8-2弧焊整流器

一、硅弧焊整流器(一)硅弧焊整流器的組成硅弧焊整流器是將50Hz的工頻單相或三相電網(wǎng)電壓，利用降壓變壓器將高電壓降為焊接時(shí)所需的低電壓，經(jīng)整流器整流和輸出電抗器濾波，從而獲得直流電，對(duì)焊接電弧提供電能。硅弧焊整流器的電路一般由主變壓器、外特性調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、整流器、輸出電抗器等幾部分組成。圖8-5硅弧焊整流器的組成§8-2弧焊整流器（1）主變壓器其作用是把三相380V的交流電變換成幾十伏的三相交流電。（2）外特性調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)其作用是使硅弧焊整流器獲得形狀合適、并且可以調(diào)節(jié)的外特性，以滿足焊接工藝的要求。（3）整流器其作用是把三相交流電變換成直流電。通常采用三相橋式整流電路。（4）輸出電抗器它是接在直流焊接回路中的一個(gè)帶鐵心并有氣隙的電感線圈，其作用主要是改善硅弧焊整流器的動(dòng)特性和濾波。此外，硅弧焊整流器中都裝有風(fēng)扇和指示儀表。風(fēng)扇用以加強(qiáng)對(duì)上述各部分、特別是硅二極管的散熱，儀表用以指示輸出電流或電壓值?！?-2弧焊整流器（二）硅弧焊整流器的分類硅弧焊整流器可按有無(wú)磁飽和電抗器來(lái)分：硅弧焊整流器有磁飽和電抗器的硅弧焊整流器無(wú)磁飽和電抗器的硅弧焊整流器無(wú)反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器外反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器全部?jī)?nèi)反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器正常漏磁式增強(qiáng)漏磁式部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器§8-2弧焊整流器(三)硅弧焊整流器的維護(hù)

硅弧焊整流器的維護(hù)包括以下內(nèi)容：（1）定期檢查焊機(jī)的絕緣電阻（在用兆歐表測(cè)量絕緣電阻前應(yīng)將硅整流元件的正負(fù)極用導(dǎo)線短路）。（2）焊機(jī)不得在不通風(fēng)的情況下進(jìn)行焊接工作，以免燒毀硅整流元件。安放焊機(jī)的附近應(yīng)有足夠的空間使排風(fēng)良好。（3）焊機(jī)切忌劇烈的振動(dòng)，更不允許對(duì)焊機(jī)敲擊，因這樣會(huì)損壞磁飽和電抗器的性能，使焊機(jī)性能變壞，甚至不能使用。（4）應(yīng)避免焊條與焊件長(zhǎng)時(shí)間短路，以免燒毀焊機(jī)。三種類型磁飽和電抗器式硅弧焊整流器的特點(diǎn)比較見(jiàn)表8-2（5）保持焊機(jī)清潔與干燥，定期用低壓干燥的壓縮空氣進(jìn)行清掃工作。（四）硅弧焊整流器常見(jiàn)故障與維修硅弧焊整流器常見(jiàn)的故障及其維修方法見(jiàn)表8-3。二、晶閘管式弧焊整流器(一)晶閘管式弧焊整流器的組成如圖8-6所示。§8-2弧焊整流器主電路觸發(fā)電路反饋控制電路操縱保護(hù)電路§8-2弧焊整流器圖8-6晶閘管式弧焊整流器的組成（二）晶閘管式弧焊整流器的主要特點(diǎn)（1）動(dòng)特性好它與硅弧焊整流器相比，內(nèi)部電感小，故具有電磁慣性小、反應(yīng)速度快的特點(diǎn)。在其用于平特性電源時(shí)，可以滿足所需的短路電流增長(zhǎng)速度；當(dāng)用于下降外特性電源時(shí)，不致有過(guò)大的短路電流沖擊。且在必要時(shí)可以對(duì)其動(dòng)特性指標(biāo)加以控制和調(diào)節(jié)。（2）控制性能好由于它可以用很小的觸發(fā)功率來(lái)控制整流器的輸出，并具有電磁慣性小的特點(diǎn)，因而易于控制。通過(guò)不同的反饋方式可以獲得所需的各種外特性形狀。電流、電壓可在較寬的范圍內(nèi)均勻、精確、快速地調(diào)節(jié)，并且易于實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓的補(bǔ)償?！?-2弧焊整流器（3）節(jié)能它的空載電壓較低，其效率、功率因數(shù)較高，輸入功率較小，故節(jié)約電能。（4）省料與磁飽和電抗器式電源相比，它沒(méi)有磁飽和電抗器。故可以節(jié)省材料，減輕重量。（5）電路復(fù)雜除主電路和控制電路外，還有觸發(fā)電路，使用的電子元件較多，這對(duì)電源使用的可靠性有很大影響，同時(shí)對(duì)電源的調(diào)試和維修的技術(shù)要求也較高。（6）存在整流波形脈動(dòng)問(wèn)題晶閘管式弧焊整流器是通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)調(diào)節(jié)電流和電壓的，因而電流和電壓波形的脈動(dòng)比磁飽和電抗器式電源的大?！?-2弧焊整流器（三）應(yīng)用范圍（1）平特性晶閘管弧焊整流器適用于熔化極氣體保護(hù)焊、埋弧焊以及對(duì)控制性能要求較高的數(shù)控焊，還可作為弧焊機(jī)器人的電源。（2）下降特性晶閘管弧焊整流器適用于焊條電弧焊、鎢極氬弧焊和等離子弧焊?！?-2弧焊整流器繼續(xù)返回§8-3脈沖弧焊電源§8-3脈沖弧焊電源

一、脈沖弧焊電源的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍1.所提供的焊接電流是周期性脈沖式的；2.可調(diào)參數(shù)較多。目前脈沖弧焊電源主要用于氣體保護(hù)焊和等離子弧焊。二、脈沖電流的獲得方法和脈沖弧焊電源的分類1．脈沖電流的獲得方法（1）利用硅二極管的整流作用獲得脈沖電流這類脈沖弧焊電源采用硅二極管提供脈沖電流，可獲得100Hz和50Hz兩種頻率的脈沖電流。（2）利用電子開關(guān)獲得脈沖電流在普通直流弧焊電源直流側(cè)或交流側(cè)接入大功率晶閘管，分別組成晶閘管交流斷續(xù)器或直流斷續(xù)器，利用它們的周期性通、斷獲得脈沖電流?！?-3脈沖弧焊電源（3）利用阻抗變換獲得脈沖電流1）變換交流側(cè)阻抗值使三相阻抗數(shù)值不相等而獲得脈沖電流。2）變換直流側(cè)電阻值采用大功率晶體管組來(lái)獲得脈沖電流。大功率晶體管組既可工作在放大狀態(tài)，起著變換電阻值大小的作用；又可工作在開關(guān)狀態(tài)，起開關(guān)作用。（4）利用給定信號(hào)變換和電流截止反饋獲得脈沖電流1）給定信號(hào)變換式在晶體管式、晶閘管式弧焊電源的控制電路中，把脈沖信號(hào)指令送到給定環(huán)節(jié)，從而在主回路中可得到脈沖電流。§8-3脈沖弧焊電源2）電流截止反饋式通過(guò)周期性變化的電流截止反饋信號(hào)，使晶體管式弧焊電源獲得脈沖電流輸出。脈沖弧焊電源可以由脈沖電流電源和基本電流電源并聯(lián)構(gòu)成，稱為雙電源式；也可以采用一臺(tái)電源來(lái)兼顧，稱為單電源式或一體式。2．脈沖弧焊電源的分類（1）按獲得脈沖電流的主要器件不同分類

①單相整流式脈沖弧焊電源；

②磁飽和電抗器式脈沖弧焊電源；

③晶閘管式脈沖弧焊電源；

④晶體管的脈沖弧焊電源?！?-3脈沖弧焊電源（2）按獲得脈沖電流的方法分類

①交流斷續(xù)器式（單相整流式、單相半控整流式和交流開關(guān)式）脈沖弧焊電源；

②直流斷續(xù)器式（充放電式、輔助電源充電式，派生的輔助電源充電式、變壓器充電式、振蕩式和主電源短路式）脈沖弧焊電源；

③阻抗變換式（單相不平衡式、磁放大器式和晶體管式）脈沖弧焊電源。

三、單相整流式脈沖弧焊電源1．并聯(lián)式單相整流脈沖弧焊電源由一臺(tái)普通直流弧焊電源提供基本電流，用另一臺(tái)有中心抽頭的單相變壓器和硅二極管組成的單相整流器與其相并聯(lián)，提供脈沖電流。其電路原理如圖8-7所示。§8-3脈沖弧焊電源圖8-7并聯(lián)式單相整流脈沖弧焊電源電路原理圖§8-3脈沖弧焊電源當(dāng)開關(guān)SA斷開時(shí)為半波整流，脈沖電流頻率為50Hz，開關(guān)SA閉合時(shí)為全波整流，脈沖電流頻率為100Hz。一般采用陡降特性的弧焊電源來(lái)提供基本電流，用平特性的整流器來(lái)提供脈沖電流。

2．差接式單相整流脈沖弧焊電源差接式單相整流脈沖弧焊電源的電路原理如圖8-8所示。改用兩臺(tái)二次電壓和容量不同的變壓器組成單相半波整流電路，再反向并聯(lián)而成，在正、負(fù)半周交替工作。二次電壓較高者提供脈沖電流；二次電壓較低者提供基本電流?！?-3脈沖弧焊電源圖8-8差接式單相整流脈沖弧焊電源電路原理圖§8-3脈沖弧焊電源3．阻抗不平衡式單相整流脈沖弧焊電源阻抗不平衡式單相整流脈沖弧焊電源電路原理及電流波形如圖8-9所示。采用正、負(fù)半周阻抗不相等的方式獲得脈沖電流。阻抗大小不相等。正半周時(shí)，通過(guò)為電弧提供基本電流；負(fù)半周時(shí)，通過(guò)為電弧提供脈沖電流。因此，改變的、大小就可以調(diào)整脈沖焊接電流的幅值。四、磁飽和電抗器式脈沖弧焊電源1．阻抗不平衡型磁飽和電抗器式脈沖弧焊電源阻抗不平衡型磁飽和電抗器式脈沖弧焊電源的主電路如圖8-10所示。

§8-3脈沖弧焊電源圖8-9阻抗不平衡式單相整流脈沖弧焊電源a）主電路原理圖b）電流波形圖（Z1>Z2）§8-3脈沖弧焊電源圖8-10阻抗不平衡型脈沖弧焊電源的主電路圖§8-3脈沖弧焊電源使三相磁飽和電抗器中某一相的交流感抗增大或減小，引起輸出電流有一相不同于另兩相，從而獲得周期性脈沖輸出電流。另外，也可以通過(guò)三相電壓不平衡來(lái)獲得脈沖電流。2．脈沖勵(lì)磁型磁飽和電抗器式脈沖弧焊電源脈沖勵(lì)磁型磁飽和電抗器式脈沖弧焊電源的主電路如圖8-11所示。其主電路與普通磁飽和電抗器式弧焊整流器相同，但勵(lì)磁電流不是穩(wěn)定的直流電流，而采用了周期性變化的脈沖電流，使隨著周期性變化而變化，從而獲得周期性的脈沖焊接電流?！?-3脈沖弧焊電源圖8-11脈沖勵(lì)磁電流型脈沖弧焊電源主電路圖§8-3脈沖弧焊電源磁飽和電抗器式脈沖弧焊電源具有下列特點(diǎn)：1）脈沖電流與基本電流取自同一臺(tái)變壓器，屬于一體式，故結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小。2）通過(guò)改變磁飽和電抗器的飽和程度，可以在焊前或在焊接過(guò)程中無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)輸出功率，調(diào)節(jié)工藝參數(shù)容易，使用方便。3）這種弧焊電源具有控制功率小、可以方便地利用磁飽和電抗器式弧焊整流器進(jìn)行改裝、可做到一機(jī)多用、電流大小和波形調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。4）由于磁飽和電抗器時(shí)間常數(shù)大，反應(yīng)速度慢，使輸出脈沖電流的頻率受到一定限制，一般在10Hz以下，因此常用作非熔化極氣體保護(hù)焊的電源?！?-3脈沖弧焊電源五、晶閘管式脈沖弧焊電源

晶閘管式脈沖弧焊電源按獲得脈沖電流的方式不同，可分為晶閘管給定值式和晶閘管斷續(xù)器式兩類。晶閘管給定值式的主回路與普通晶閘管式弧焊整流器相同，但在控制電路中比較環(huán)節(jié)的給定值不是恒定的直流電壓，而是脈沖電壓，使弧整流器的輸出電流也相應(yīng)地為脈沖電流，這就是給定信號(hào)變換式脈沖弧焊電源。晶閘管斷續(xù)器式脈沖弧焊電源，主要由直流弧焊電源和晶閘管斷續(xù)器兩個(gè)部分組成。晶閘管斷續(xù)器在脈沖弧焊電源中所起的作用，從本質(zhì)上說(shuō)相當(dāng)于開關(guān)。正是依靠這種開關(guān)作用，把直流弧焊電源供給的連續(xù)直流電流，切斷變?yōu)橹芷谛蚤g斷的脈沖電流。§8-3脈沖弧焊電源晶閘管斷續(xù)器式脈沖弧焊電源，可分為交流斷續(xù)器式和直流斷續(xù)器式兩種。1．交流斷續(xù)器式脈沖弧焊電源這種脈沖弧焊電源是在普通弧焊整流器的交流回路中，即主變壓器的一次側(cè)或二次側(cè)回路中串入晶閘管交流斷續(xù)器，通過(guò)晶閘管交流斷續(xù)器周期性地接通與關(guān)斷，獲得脈沖電流。

2．直流斷續(xù)器式脈沖弧焊電源直流斷續(xù)器式脈沖弧焊電源的直流斷續(xù)器接在脈沖電流電源的直流側(cè)，起開關(guān)作用。按一定周期觸發(fā)和關(guān)斷晶閘管，就可獲得近似矩形波的脈沖電流，其內(nèi)脈動(dòng)大小與直流弧焊電源的種類有關(guān)?！?-3脈沖弧焊電源晶閘管直流斷續(xù)器式脈沖弧焊電源，按供電方式不同可分為單電源式和雙電源式兩種。（1）單電源式如圖8-12所示。這種脈沖弧焊電源主要由直流弧焊電源、晶閘管直流斷續(xù)器VT、電阻箱R組成?；倦娏骱兔}沖電流都由直流弧焊電源提供，但電流的流通路徑不同。（2）雙電源式這種弧焊電源與單電源式的主要差別是采用兩個(gè)電源供電，其電路如圖8-13所示。它由并聯(lián)工作的兩個(gè)電源供電。基本電流由一臺(tái)額定電流較小的直流電源供電，脈沖電流則由另一臺(tái)額定電流較大的直流電源供電。晶閘管直流斷續(xù)器串入脈沖電流的供電回路中，控制脈沖電流的通與斷。§8-3脈沖弧焊電源圖8-12單電源式脈沖弧焊電源示意圖§8-3脈沖弧焊電源圖8-13雙電源式脈沖弧焊電源示意圖I－脈沖電流波形Ⅱ－焊接電流波形Ⅲ－基本電流波形§8-3脈沖弧焊電源這種脈沖弧焊電源由于采用雙電源供電，基本電流和脈沖電流可以分別調(diào)節(jié)，可調(diào)參數(shù)多，小電流時(shí)電弧也較穩(wěn)定；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電源利用率低。六、晶體管式脈沖弧焊電源

（一）概述晶體管式弧焊電源是依靠大功率晶體管組、電子控制電路與不同的閉環(huán)控制相配合，從而獲得不同的外特性和輸出電流波形。大功率晶體管組在主電路回路中起著兩種作用：一是起到線性放大調(diào)節(jié)器（即可控電阻）的作用；二是起著電子開關(guān)的作用。根據(jù)晶體管組的工作方式不同，常把前者稱為模擬式晶體管弧焊電源，后者則稱為開關(guān)式晶體管弧焊電源?！?-3脈沖弧焊電源

晶體管式弧焊電源的基本工作原理，如圖8-14所示?？刂齐娐肥菑闹麟娐分械妮敵鰴z測(cè)器M中取出反饋信號(hào)（電壓反饋信號(hào)和電流反饋信號(hào)），與給定值信號(hào)和分別在、比較放大后得出控制信號(hào)，經(jīng)比例加法器綜合放大后，輸入控制晶體管組V的基極，從而可以獲得所需的外特性。（二）模擬式晶體管脈沖弧焊電源1．主電路組成如圖8-15所示，它的主電路由三相變壓器TC、整流器UR、濾波電容器組C、大功率晶體管組V、分流器RS、分壓器RP等組成?！?-3脈沖弧焊電源圖8-14晶體管式弧焊電源原理框圖§8-3脈沖弧焊電源圖8-15模擬式晶體管弧焊電源基本原理圖§8-3脈沖弧焊電源三相變壓器將電網(wǎng)電壓降至幾十伏的交流電壓，經(jīng)整流器UR整流、電容器組C濾波后得到所需的焊接空載電壓。串入主回路的大功率晶體管組V工作在放大狀態(tài)，起可變電阻作用，以控制外特性形狀、調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)和控制電流波形。

2．特點(diǎn)和應(yīng)用主要特點(diǎn)有：1）模擬式晶體管脈沖弧焊電源是一個(gè)帶反饋的大功率放大器，可以在很寬的頻帶內(nèi)獲得任意波形的輸出電流。2）控制靈活，調(diào)節(jié)精度高，對(duì)采用微機(jī)控制具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，便于實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。§8-3脈沖弧焊電源3）通過(guò)“比例-積分”電子線路，就可以方便的控制，進(jìn)而減少短路過(guò)渡焊接時(shí)出現(xiàn)的飛濺，獲得十分理想的動(dòng)特性。4）電源的外特性可任意調(diào)節(jié)，因而適用范圍廣。5）這類弧焊電源的主要缺點(diǎn)是功耗大，晶體管上消耗40％以上的電能，因而效率低。（三）開關(guān)式晶體管脈沖弧焊電源1．基本原理圖8-16為開關(guān)式晶體管弧焊電源原理方框圖，它的晶體管組V工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)它“開”（飽和導(dǎo)通）時(shí)，輸出電流很大，而管壓降接近于零；當(dāng)它“關(guān)”（截止）時(shí)，管壓降高而輸出電流接近于零。§8-3脈沖弧焊電源圖8-16開關(guān)式晶體管脈沖弧焊電源基本原理方框圖§8-3脈沖弧焊電源開關(guān)式晶體管弧焊電源的外特性控制和焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)，一般是在脈沖頻率一定的條件下通過(guò)改變脈沖占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就是“定頻率調(diào)脈沖寬度”的控制調(diào)節(jié)方式。即通過(guò)引入電壓和電流的反饋來(lái)控制占空比，以獲得任意斜率的外特性。2．開關(guān)式晶體管脈沖弧焊電源的種類（1）指令式這種電源的原理簡(jiǎn)圖如圖8-17所示。開關(guān)式晶體管弧焊電源的開關(guān)頻率由指令器給定。主電路由主變壓器TC、整流器UR、濾波電容C、開關(guān)晶體管組V以及分流器RS等組成。§8-3脈沖弧焊電源圖8-17指令式開關(guān)晶體管脈沖弧焊電源§8-3脈沖弧焊電源圖8-18電流截止反饋式開關(guān)晶體管脈沖弧焊電源原理簡(jiǎn)圖§8-3脈沖弧焊電源（2）電流截止反饋式原理簡(jiǎn)圖見(jiàn)8-18。這類晶體管弧焊電源由三相變壓器TC將交流電網(wǎng)電壓降低，經(jīng)整流器UR和濾波電容后成為幾十伏的平穩(wěn)直流電壓，再經(jīng)開關(guān)晶體管組V5的開關(guān)控制后輸出矩形波脈沖直流電壓。3．特點(diǎn)和應(yīng)用1）大功率晶體管組工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗小，效率高，而且單位電流用晶體管少，造價(jià)低。2）開關(guān)頻率約為10～30kHz，在工作過(guò)程中頻率不變，通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖占空比來(lái)調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)和控制外特性形狀。濾波環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)不宜太大，否則會(huì)降低動(dòng)態(tài)性能。

§8-3脈沖弧焊電源繼續(xù)返回3）通常輸出矩形波，但因電路有電感，濾波會(huì)有畸變，當(dāng)用低頻調(diào)制獲得低頻脈沖電流時(shí)，有較大內(nèi)脈動(dòng)。此外，受開關(guān)頻率的限制，調(diào)節(jié)范圍較小?！锞w管式脈沖弧焊電源是一種焊接性能良好的弧焊電源，可以適應(yīng)于多種弧焊方法的需要。模擬式輸出電流沒(méi)有紋波，反應(yīng)速度快，很適合于熔化極氣體保護(hù)焊，但耗電大。開關(guān)式輸出電流有一定的紋波，最適用于鎢極氬弧焊和等離子弧焊?！?-4弧焊逆變器§8-4弧焊逆變器

一、概述直流—交流之間的變換稱為逆變，實(shí)現(xiàn)這種變換的裝置稱為逆變器。為焊接電弧提供電能，并具有弧焊方法所要求性能的逆變器，即為逆變式弧焊電源，如圖8-19。（一）弧焊逆變器的組成及作用弧焊逆變器的基本組成框圖如圖8-20所示。它的主要組成及其作用如下：1．主電路主電路由供電系統(tǒng)、電子功率系統(tǒng)和焊接電弧等組成。（1）供電系統(tǒng)把50Hz三相或單相的工頻交流電經(jīng)整流器整流和濾波之后，獲得逆變電路所需的穩(wěn)定的直流電壓。

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圖8-19弧焊逆變器的典型產(chǎn)品§8-4弧焊逆變器

圖8-20弧焊逆變器的基本組成框圖（2）電子功率系統(tǒng)由逆變主電路、中頻變壓器起開關(guān)、變換電參參數(shù)（電壓、電流及波形）的作用，并以低電壓大電流向焊接電弧提供所需的電氣性能和工藝參數(shù)。2．電子控制系統(tǒng)對(duì)電子功率系統(tǒng)提供足夠大的、按電弧所需變化規(guī)律的開關(guān)脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變主電路的工作。電子控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電路和電子控制電路兩部分。3．給定反饋系統(tǒng)由檢測(cè)電路P、給定電路G、比較放大電路N等組成。檢測(cè)電路P主要用于提取電弧電壓和電流的反饋信號(hào)；給定電路G用于提供給定信號(hào)，決定對(duì)電弧提供焊接工藝參數(shù)的大??；比較放大電路N用于把反饋信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行比較后進(jìn)行放大，與電子控制系統(tǒng)一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)弧焊逆變器的閉環(huán)控制，并使它獲得所需的外特性和動(dòng)特性?！?-4弧焊逆變器

（二）弧焊逆變器的基本工作原理弧焊逆變器的基本工作原理，如圖8-21所示?；『改孀兤髦麟娐返幕竟ぷ髟?，可以歸納為：工頻交流→直流→高、中頻交流→降壓→交流并再次變成直流，必要時(shí)再把直流變成矩形波交流。因而在弧焊逆變器中可采用三種逆變體制：AC－DC－ACAC－DC－AC－DCAC－DC－AC－DC－AC（矩形波）§8-4弧焊逆變器

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圖8-21弧焊逆變器基本原理框圖（三）弧焊逆變器的外特性及焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)

弧焊逆變器的焊接工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)方法大致有三種：（1）定脈寬調(diào)頻率脈沖電壓寬度不變，通過(guò)改變逆變器的開關(guān)頻率來(lái)調(diào)節(jié)參數(shù)大小。開關(guān)頻率越高，輸出電壓就越大。通常晶閘管式弧焊逆變器就是采用這種調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)方法的。（2）定頻率調(diào)脈寬脈沖電流頻率不變，通過(guò)改變逆變器開關(guān)脈沖的脈寬比來(lái)調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)。脈寬比越大，則工作電流也越大。晶體管式、場(chǎng)效應(yīng)管式弧焊逆變器都適于采用這種焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)方法。（3）混合調(diào)節(jié)調(diào)頻率和調(diào)脈寬相結(jié)合的調(diào)節(jié)方式?！?-4弧焊逆變器

（四）弧焊逆變器的特點(diǎn)（1）高效節(jié)能效率可達(dá)80%～95%，功率因數(shù)可提高到0.99，空載損耗極小，比傳統(tǒng)弧焊電源節(jié)電1/3以上。（2）體積小、重量輕中頻變壓器的重量?jī)H為傳統(tǒng)弧焊電源降壓變壓器的幾十分之一；整機(jī)重量?jī)H為傳統(tǒng)弧焊電源的1/5～1/10；整機(jī)體積也只有傳統(tǒng)弧焊電源的1/3左右。（3）具有良好的動(dòng)特性和弧焊工藝性能它采用電子控制電路，可以根據(jù)不同的焊接工藝要求設(shè)計(jì)出合適的外特性，并保證具有良好的動(dòng)特性，從而可進(jìn)行各種位置的焊接，獲得良好的焊接工藝性能。§8-4弧焊逆變器

（4）可用微機(jī)或單旋鈕控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)。（5）設(shè)備費(fèi)用較低，但對(duì)制造技術(shù)要求較高。（五）弧焊逆變器的分類弧焊逆變器可從不同的角度進(jìn)行分類。通常是按大功率開關(guān)器件進(jìn)行分類，分為晶閘管式弧焊逆變器、晶體管式弧焊逆變器、場(chǎng)效應(yīng)晶體管式弧焊逆變器、IGBT式弧焊逆變器等。二、晶閘管式弧焊逆變器（一）組成與工作原理圖8-22所示的晶閘管式弧焊逆變器，主電路由輸入整流器UR1、逆變電路和輸出整流器UR2等組成。主電路的核心部分是逆變電路?！?-4弧焊逆變器

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圖8-22晶閘管式弧焊接逆變器主電路它由晶閘管VT1、VT2，中頻變壓器T，電容C2～C5，電感線圈L1、L2等組成。在圖8-23中，當(dāng)開關(guān)SA1（即VT1）閉合，而SA2（即VT2）斷開時(shí)，電容的放電電流由→SA1→T→，電容的充電電流則由（+）→SA1→T→→→（-），從而在中頻變壓器T上形成正半波的電流。當(dāng)SA2閉合，SA1斷開時(shí)，電容的放電電流由→T→SA2

→

，電容的充電電流由（+）→→→T→SA2→（-）,從而在變壓器T上形成負(fù)半波電流。這樣SA1、SA2每交替閉合和斷開一次，就在變壓器T上產(chǎn)生一個(gè)周波的交流電，它們每秒鐘通斷的次數(shù)就決定了逆變器的工作頻率，這就是所謂的“逆變調(diào)頻”原理?！?-4弧焊逆變器

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圖8-23對(duì)稱半橋式逆變器原理示意圖（二）外特性控制原理和焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)晶閘管式弧焊逆變器的外特性形狀，是通過(guò)電流、電壓負(fù)反饋與電子控制電路的配合以改變頻率來(lái)控制的。逆變器的工作頻率降低，獲得恒流外特性；如果采用電壓負(fù)反饋，則可得到恒壓外特性；若按一定的比例取電流和電壓反饋信號(hào)，便可得到一系列一定斜率的下降外特性。晶閘管式弧焊逆變器是采用“定脈寬調(diào)頻率”的調(diào)節(jié)方法來(lái)調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)的，即通過(guò)改變晶閘管的開關(guān)頻率（逆變器的工作頻率）來(lái)進(jìn)行的。晶閘管的開關(guān)頻率越高，電弧電流（或電壓）越大?！?-4弧焊逆變器

（三）特點(diǎn)（1）工作可靠性較高（2）逆變工作頻率較低（3）驅(qū)動(dòng)功率低，控制電路比較簡(jiǎn)單（4）控制性能不夠理想（5）晶閘管的價(jià)格相對(duì)比較低，有利于降低成本（6）單管容量大，不必解決多管并聯(lián)的復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題三、晶體管式弧焊逆變器（一）組成與工作原理§8-4弧焊逆變器

晶體管式弧焊逆變器的主要特性是，采用大功率晶體管（GTR）組取代大功率晶閘管來(lái)作為逆變器的大功率開關(guān)器件。它的原理框圖如圖8-24所示。（二）外特性控制原理和焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)晶體管式弧焊逆變器的外特性，仍然是通過(guò)電流和電壓反饋電路與電子控制電路相配合以改變脈沖寬度來(lái)控制的。圖8-24中的分流器RS取電流反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)器P與給定值G比較以后，將其差值經(jīng)放大器N放大送到電子控制電路。隨著焊接電流的增大，使逆變器的脈沖寬度迅速減小，就可以得到恒流外特性。如果采取電壓反饋方式，則可得到恒壓外特性。若按一定的比例取電流和電壓反饋信號(hào)，可獲得一系列一定斜率的下降外特性?！?-4弧焊逆變器

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圖8-24晶體管式弧焊逆變器的基本原理方框圖晶體管式弧焊逆變器是采用“定頻率調(diào)脈寬”的調(diào)節(jié)方式來(lái)調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)的。當(dāng)占空比（脈沖寬度與工作周期之比）增大時(shí)，焊接電流增大。（三）特點(diǎn)（1）逆變器的工作頻率較高（2）采用“定頻率調(diào)脈寬”的方式調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)和外特性（3）控制性能好（4）成本較高§8-4弧焊逆變器

四、MOSFET式和IGBT式弧焊逆變器MOSFET式和IGBT式弧焊逆變器的組成和工作原理，與GTR式相比大同小異，如圖8-25所示為它們的原理方框圖。1．三種弧焊逆變器的相同點(diǎn)

IGBT和GTR式的主電路逆變頻率為20kHz左右，MOSFET式一般采用40～50kHz。外特性的獲得與控制都采用“定頻率調(diào)脈寬”的調(diào)節(jié)方式。輸入整流濾波電路、逆變主電路、輸出濾波電路、帶反饋的閉環(huán)控制電路及其原理，都是基本相同的?！?-4弧焊逆變器

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圖8-25MOSFET式和IGBT式弧焊逆變器原理方框圖

2．三種弧焊逆變器的不同點(diǎn)（1）MOSFET式和IGBT式主電路分別采用大功率MOSFET和IGBT管組，取代功率開關(guān)晶體管GTR。（2）MOSFET式和IGBT式采用電壓控制（屬電壓控制型）。（3）MOSFET式和IGBT式只需要極小的驅(qū)動(dòng)功率，而GTR式需要較大的驅(qū)動(dòng)功率，因而為驅(qū)動(dòng)放大往往需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)電路。（二）特點(diǎn)和應(yīng)用1．MOSFET式弧焊逆變器：§8-4弧焊逆變器

（1）控制功率極小MOSFET的直流輸入電阻很高，采用電壓控制，只要控制電壓大于一定值，MOSFET管就能進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，因而所需控制功率極小。而開關(guān)晶體管（GTR）只有在基極控制電流足夠大時(shí)才能達(dá)到飽和導(dǎo)通狀態(tài)，而且管子的放大倍數(shù)一般都較小，需要較大的控制功率。（2）工作頻率高M(jìn)OSFET管的逆變速度可達(dá)40kHz以上，且開關(guān)過(guò)程損耗小，有利于提高逆變器的效率和減小體積。（3）多管并聯(lián)相對(duì)較易實(shí)現(xiàn)。（4）過(guò)載能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好MOSFET管不存在二次擊穿問(wèn)題，可靠工作范圍更寬，動(dòng)特性更好。§8-4弧焊逆變器

（5）管子的容量較小，成本較高。MOSFET式弧焊逆變器可以輸出直流、脈沖、矩形波交流焊接電流，它不僅可以應(yīng)用于焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊，還可用于半自動(dòng)焊、自動(dòng)焊、機(jī)器人焊接等。2．IGBT式弧焊逆變器（1）因?yàn)镮GBT管耐壓1200V，最大容量可達(dá)600A；而MOSFET管耐壓1000V，最大容量只有30A左右。因而，既便用于埋弧焊的IGBT式弧焊逆變器也不必采用多管并聯(lián)，減少了調(diào)試工作。（2）IGBT管的飽和壓降比較低，有利于減少逆變器的功率損耗?！?-4弧焊逆變器

繼續(xù)返回（3）IGBT管的開關(guān)損耗比GTR管小，一般約為其1/3～1/5，但比MOSFET管大，這與它們的開關(guān)速度有關(guān)。IGBT管工作頻率為10～30kHz，MOSFET管工作頻率在30kHz以上，GTR管的工作頻率在25kHz。IGBT式弧焊逆變器除輸出直流外，還有脈沖、矩形波交流輸出，具有多種外特性?？捎糜诤笚l電弧焊、CO2焊、MAG/MIG焊、等離子弧焊等?！?-4弧焊逆變器

§8-5數(shù)字化焊接電源§8-5數(shù)字化焊接電源

一、現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為：（1）工藝高效化；（2）電源數(shù)字化；（3）控制智能化；（4）生產(chǎn)機(jī)器人化。

二、數(shù)字化焊接電源的釋義根據(jù)計(jì)算機(jī)詞典，數(shù)字化的定義為：(1)按照一定規(guī)則，用數(shù)字表示字母或符號(hào)；(2)把連續(xù)的物理量用數(shù)字0/1的形式表示?！?-5數(shù)字化焊接電源

按照這一表述，所謂數(shù)字化焊機(jī)就是指這樣一種焊機(jī)。在逆變焊機(jī)的基礎(chǔ)上，施加數(shù)字信號(hào)處理和數(shù)字控制技術(shù)，即用0/1編碼的數(shù)字信號(hào)代替模擬信號(hào)。從而獲得具有精密化、人性化、高效化、綠色化和網(wǎng)絡(luò)化的新型焊機(jī)。成都電焊機(jī)研究所高級(jí)工程師鄭思潛提出：數(shù)字化焊接技術(shù)是指用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)控制焊接設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，使其滿足和達(dá)到焊接工藝所提出的要求，以得到完全合格的焊縫。

數(shù)字化焊接技術(shù)的核心就是焊機(jī)的數(shù)字化。和其它專業(yè)領(lǐng)域一樣，焊接技術(shù)的發(fā)展同樣得益于數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展。

§8-5數(shù)字化焊接電源

數(shù)字化焊機(jī)技術(shù)主要包括三個(gè)方面：1.主電路的數(shù)字化，即從模擬式焊接電源到開關(guān)式焊接電源、逆變式焊接電源主電路，發(fā)展到現(xiàn)在大量應(yīng)用的是IGBT、MOSFET或雙極性晶體管式弧焊逆變器。2.控制電路的數(shù)字化，這方面的技術(shù)應(yīng)用發(fā)展是非?？斓摹＞涂刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)而言，數(shù)字化焊接電源的控制部分由單片機(jī)或單片機(jī)和DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）共同構(gòu)成，對(duì)給定信號(hào)流、參數(shù)反饋流和網(wǎng)壓信號(hào)流作綜合處理與運(yùn)算、控制，達(dá)到焊接電源的數(shù)字化、信息化、柔性化的控制。

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3.人機(jī)接口技術(shù)，人機(jī)交互系統(tǒng)是人機(jī)最直接的操作界面，是操作者向計(jì)算機(jī)輸入信息、發(fā)出指令及觀察現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)和信息的窗口，具有友好性、靈活性、功能性、明確性、一致性、可靠性等特點(diǎn)。國(guó)外已有焊機(jī)將液晶顯示和鍵盤操作相結(jié)合，進(jìn)行焊接方法、焊接工藝參數(shù)設(shè)置和信息顯示等的人機(jī)交互過(guò)程。焊接小車和送絲拖動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字化控制，伺服拖動(dòng)已經(jīng)得到了應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人和專機(jī)與焊機(jī)的數(shù)字化接口技術(shù)。隨著機(jī)器人和專機(jī)在生產(chǎn)中大量應(yīng)用，與焊機(jī)數(shù)字化接口技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。

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三、數(shù)字化焊接電源的內(nèi)涵所謂數(shù)字化焊接電源，就是在電子式焊接電源的基礎(chǔ)上，以單片機(jī)、CPLD/FPGA以及DSP等大規(guī)模集成電路作為控制核心來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接電源的部分或者全部數(shù)字化控制。綜合數(shù)字化焊接電源的發(fā)展和現(xiàn)狀，焊接電源的數(shù)字化主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）反饋控制環(huán)節(jié)的數(shù)字化。（2）信息輸入和輸出的數(shù)字化。（3）PWM控制脈沖的數(shù)字化。（4）焊接工藝參數(shù)的存儲(chǔ)和自動(dòng)選擇。（5）焊接電源接口的數(shù)字化。

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四、數(shù)字化焊接電源產(chǎn)品介紹1.全數(shù)字脈沖氬弧焊機(jī)WSM-400（圖8-26）該焊機(jī)由北京時(shí)代集團(tuán)公司生產(chǎn)，其主要特點(diǎn)為：①信息視窗采用320×240大屏幕圖形液晶顯示屏、全漢字顯示；②信息輸入采用輕觸薄膜鍵盤，并與液晶顯示屏共同構(gòu)成菜單式編輯模式；③具有多種調(diào)節(jié)參數(shù)的方法，支持待機(jī)狀態(tài)和焊接狀態(tài)下的參數(shù)調(diào)節(jié)；④有14種直流氬弧操作方式和14種脈沖氬弧操作方式，并設(shè)有多種引弧方式；⑤焊機(jī)配置的RS-485接口可由用戶連接至計(jì)算機(jī)或其它自動(dòng)化焊接中心。數(shù)字化控制使焊機(jī)引弧更加容易、焊接電流穩(wěn)定、飛濺極小。§8-5數(shù)字化焊接電源

8-26全數(shù)字脈沖氬弧焊機(jī)8-27全數(shù)字CO2/MAG焊機(jī)§8-5數(shù)字化焊接電源

2.全數(shù)字CO2/MAG焊機(jī)YD-500GM（圖8-27）①多種焊接規(guī)范操作切換更便捷。不僅可以在焊接面板上存儲(chǔ)、調(diào)用焊接規(guī)范，還可以在遙控器上進(jìn)行三種焊接規(guī)范的存儲(chǔ)和調(diào)用操作，既減少調(diào)整操作時(shí)間，又方便焊接工藝的管理；②內(nèi)置多種焊接條件的成熟數(shù)據(jù)。具有碳鋼/不銹鋼、實(shí)芯/藥芯、CO2/MAG/無(wú)脈沖MIG等17種焊接條件的配合專家系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，可滿足多種焊接施工需求；③可快速地適應(yīng)用戶的特殊焊接工藝要求。全數(shù)字控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)無(wú)需改動(dòng)硬件，通過(guò)對(duì)軟件的修改和升級(jí)，即可柔性地適應(yīng)個(gè)性化需求；④操作簡(jiǎn)單方便。數(shù)字化人機(jī)操作界面可以對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行更精確、更直觀、更多樣化的設(shè)置。面板操作和遙控§8-5數(shù)字化焊接電源

器均采用雙旋鈕操作，延續(xù)了傳統(tǒng)的焊接規(guī)范調(diào)整操作方式，符合操作者使用習(xí)慣；⑤功能擴(kuò)展。標(biāo)準(zhǔn)配置可與模擬專機(jī)配套的接口端子，可與專機(jī)配套進(jìn)行自動(dòng)焊接；⑥豐富的保護(hù)功能。具有短路保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、電網(wǎng)異常保護(hù)功能。可通過(guò)數(shù)顯報(bào)警號(hào)識(shí)別報(bào)警原因，并能記錄報(bào)警履歷。3.數(shù)字化MIG/MAG焊機(jī)（圖8-28）該焊機(jī)由德國(guó)CLOOS公司生產(chǎn)，其主要特點(diǎn)為：①焊接參數(shù)一元化調(diào)節(jié)，焊工只需輸入焊接電流、送絲速度或母材厚度，主機(jī)內(nèi)的微處理器將自動(dòng)設(shè)定最佳焊接參數(shù)；§8-5數(shù)字化焊接電源

②內(nèi)置與焊接材料、保護(hù)氣體、焊絲直徑相匹配的焊接參數(shù)專家系統(tǒng)；③可存儲(chǔ)50個(gè)焊接程序，供焊工調(diào)用；④使用超4步操作方式時(shí)，熱起弧、焊后收弧、焊接電流升降均可通過(guò)焊接開關(guān)實(shí)現(xiàn)；⑤可焊接碳鋼、鍍鋅板、不銹鋼、鋁合金、銅合金及鈦合金等；⑥可用于MIG電弧釬焊；⑦焊鋁時(shí)可選用特殊的雙脈沖功能；⑧可接PC和打印機(jī)，全部自動(dòng)焊接口。4.TPS系列數(shù)字化MIG/MAG焊機(jī)（圖8-29）該焊機(jī)由奧地利Fronius公司生產(chǎn)，主要特點(diǎn)為：§8-4弧焊逆變器

8-28數(shù)字化MIG/MAG焊機(jī)8-29TPS系列數(shù)字化MIG/MAG焊機(jī)§8-5數(shù)字化焊接電源

①采用DSP集中處理所有焊接數(shù)據(jù)，控制和監(jiān)測(cè)整個(gè)焊接過(guò)程；②焊機(jī)內(nèi)存80組焊接專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一元化調(diào)節(jié)，焊接時(shí)只需輸入工件板厚，極大地降低了工人素質(zhì)要求，也方便了工人操作；③采用特殊的焊鋁程序，解決了焊鋁起弧處難熔合，焊后易形成弧坑和焊穿等問(wèn)題；④數(shù)字化顯示焊接電流、焊接電壓、弧長(zhǎng)、送絲速度、板厚/焊腳尺寸、焊接速度、JOB記憶序號(hào)、電感量等參數(shù)；⑤焊機(jī)可升級(jí)，在不用改動(dòng)任何硬件的情況下即可用電腦將焊機(jī)升級(jí)，升級(jí)內(nèi)容包括