常用焊條電弧焊弧焊電源

目前，我國(guó)焊條電弧焊用弧焊電源有弧焊變壓器、弧焊整流器和弧焊逆變器等。常用有 BX1 系列、BX3 系列交流弧焊電源和 ZX5 系列、ZX7 系列直流弧焊電源。直流弧焊電已經(jīng)基本取代了過(guò)去使用的弧焊發(fā)電機(jī)。

（1）弧焊變壓器 弧焊變壓器通常稱(chēng)為交流弧焊機(jī)。它是一種特殊的降壓變壓器的主要特點(diǎn)是在焊接回路中增加1個(gè)阻抗，阻抗上的壓降隨著焊接電流的增加而增加、以獲得陡降外特性。按獲得陡降外特性的方法不同，弧焊變壓器可分為2類(lèi)∶串聯(lián)電抗器式焊變壓器、增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓器。增強(qiáng)漏磁式可分為動(dòng)鐵芯式（BX1 系列）、動(dòng)（BX3 系列）和變換抽頭式（BX6 系列）。弧焊變壓器的分類(lèi)及型號(hào)見(jiàn)表3—2。常用國(guó)產(chǎn)焊變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3—3。

1）動(dòng)鐵芯式弧焊變壓器

BX1—315 型弧焊變壓器屬于增強(qiáng)漏磁式，其結(jié)構(gòu)如圖3—7b 所示。一次側(cè)繞組分別在動(dòng)鐵芯兩側(cè)，一次和二次分成上下2部分繞組，固定在主鐵芯柱Ⅰ上。中間鐵芯柱Ⅱ可移動(dòng)，可以改變一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的漏抗，實(shí)現(xiàn)焊接電流的調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足焊接要求。動(dòng)鐵芯的位置由電流指針表示。

可動(dòng)鐵芯由螺紋絲杠控制。轉(zhuǎn)動(dòng)焊接電流調(diào)節(jié)手柄，則絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)鐵芯移動(dòng)。動(dòng)鐵芯向外移動(dòng)，則焊接電流增大;動(dòng)鐵芯向內(nèi)移動(dòng)，則焊接電流減小，如圖 3—7c 所示。

2）動(dòng)圈式弧焊變壓器 BX3—300 型動(dòng)圈式弧焊變壓器外形如圖 3—8a 所示。

動(dòng)圈式弧焊變壓器結(jié)構(gòu)如圖 3—8b 所示。鐵芯呈口形; 一次側(cè)繞組分2 部分，繞在2個(gè)鐵芯柱的底部;二次側(cè)繞組也分2 部分，裝在鐵芯柱非導(dǎo)磁性材料做成的活動(dòng)支架上，憑借手柄轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿使之沿鐵芯上下移動(dòng)。通過(guò)改變一次側(cè)、二次側(cè)繞組間的距離，來(lái)改變它們間的漏抗，從而調(diào)節(jié)焊接電流。一次側(cè)、二次側(cè)繞組間的距離越大，漏抗越大，焊接電流越小。

（2）弧焊整流器 弧焊整流器是一種將交流電變壓、整流轉(zhuǎn)換成直流電的弧焊電源�；『刚�流器有硅弧焊整流器、晶閘管弧焊整流器、晶體管弧焊整流器等。隨著大功率電子元件和集成電路技術(shù)的發(fā)展，晶閘管式弧焊整流器已逐步代替弧焊發(fā)電機(jī)和硅弧焊整流器。

晶閘管弧焊整流器是一種電子控制的弧焊電源。它利用晶閘管來(lái)整流，以獲得所需的特性及調(diào)節(jié)電流、電壓。晶閘管弧焊整流器具有耗材少、質(zhì)量輕、節(jié)電、動(dòng)特性及調(diào)節(jié)揮好等優(yōu)點(diǎn)。常用國(guó)產(chǎn)晶閘管弧焊整流器技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 3-—4。1）晶閘管弧焊整流器的組成與控制原理 ZX5—400型晶閘管弧焊整流器采用全集成路控制電路、三相全橋式整流電源，外形如圖 3—9 所示。它主要由三相主變壓器、晶閘管組、直流電抗器、控制電路、電源控制開(kāi)關(guān)等組成。ZX5 系列晶閘管弧焊整流器的電氣原理方框圖如圖 3-10 所示。

焊機(jī)啟動(dòng)，網(wǎng)路電源向焊機(jī)供電。三相主變壓器將三相網(wǎng)路電壓降為幾十伏的交流電壓，通過(guò)晶閘管組整流和功率控制，經(jīng)直流電抗器濾波和調(diào)節(jié)動(dòng)特性，輸出所需要的直流焊接電壓和電流。采用電子觸發(fā)電路以閉環(huán)反饋方式來(lái)控制外特性。控制原理是∶ 將電壓和電流反饋信號(hào) mU_f、nl_f與給定電壓和電流 U_g、I_g進(jìn)行比較。并改變觸發(fā)脈沖相位角，以控制大功率晶閘管組導(dǎo)通角，從而獲得平特性 （用于 C0₂體保護(hù)焊細(xì)絲等速送絲）、下降外特性（用于焊條電弧焊或變速送絲熔化極焊接）等現(xiàn)對(duì)焊接電流和電壓的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。如圖 3—10 所示，通過(guò)運(yùn)算放大電路把反饋電壓信號(hào)定電路電壓比較后的電壓進(jìn)行放大，并送到脈沖移相電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外特性的控制和工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)。

2）晶閘管弧焊整流器的特點(diǎn)

①電源的動(dòng)特性好，電弧穩(wěn)定，熔池平靜，飛濺小，焊縫成形好，有利于全位置焊接。

②電源中的推力電流裝置在施焊時(shí)可保證引弧容易，焊條不易黏住熔池，操作方便，可遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)電流。

③電源中加有連弧操作 （是指在焊接過(guò)程中電弧連續(xù)燃燒，不熄滅）和滅弧操作 （為了熄滅電弧。將焊條向運(yùn)條方向的后下方作劃挑動(dòng)作）選擇裝置。當(dāng)選擇連弧操作時(shí)，可以保證電弧拉長(zhǎng)，不易熄弧。當(dāng)選擇滅弧操作時(shí)，配以適當(dāng)?shù)耐屏﹄娏骺梢员ＷC焊條一接觸焊件就引燃電弧，電弧拉到一定長(zhǎng)度就熄弧，并且滅弧的長(zhǎng)度可調(diào)。

④電源控制板全部采用集成電路元件，出現(xiàn)故障時(shí)只需更換備用板，焊機(jī)就能正常使用，維修很方便。

（3）弧焊逆變器（ZX7 系列）它是一種新型、高效、節(jié)能的直流弧焊電源（圖3—11），迅速得到推廣和使用。

它具有效率高、體積小、電弧穩(wěn)定性好、操作容易、維修方便、焊接質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，適用于需要頻繁移動(dòng)焊機(jī)的焊接場(chǎng)所。它作為直流弧焊電源的更新?lián)Q代產(chǎn)品，已普遍受到各個(gè)國(guó)家的重視。國(guó)產(chǎn) ZX7 系列逆變式弧焊電源的技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 3—5。

1）逆變式弧焊電源的組成與基本原理 逆變式弧焊電源主要由三相全波整流器、逆變器、中頻變壓器、低壓整流器、電抗器及電子控制電路等部件組成。逆變式弧焊電源基本原理方框圖如圖 3—12 所示。

逆變式弧焊電源通常采用單相或三相50 Hz 工頻交流電，經(jīng)輸入整流器整流和濾波器濾波，變成600 Hz 的高壓脈動(dòng)直流電，然后通過(guò)大功率電子元件構(gòu)成的逆變器（晶閘管、晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管）組的交替開(kāi)關(guān)作用，變成幾千赫茲至幾萬(wàn)赫茲的中頻高壓交流電，再經(jīng)中頻變壓器降至適合焊接的幾十伏電壓，并借助電子控制電路和反饋電路（M、G、N 等組成）以及焊接回路的阻抗，獲得弧焊所需的外特性和動(dòng)特性。如果需要采用直流進(jìn)行焊接，還需經(jīng)輸出整流器 VD2 整流和經(jīng)電抗器 L2、電容器 C2 的濾波，把中頻交流電變換為直流電輸出。簡(jiǎn)而言之，逆變式弧焊電源的基本原理可以歸納為∶

2）晶閘管式逆變弧焊電源的優(yōu)點(diǎn) ZX7 系列晶閘管式逆變弧焊電源（也稱(chēng)為變頻式焊電源）與其他類(lèi)型直流弧焊電源相比有以下優(yōu)點(diǎn)∶

①其質(zhì)量輕、體積小。晶閘管式逆變弧焊電源空載電壓的基本公式為∶U=4.44/NSB式中 U--弧焊電源的空載電壓，V;

                f--變壓器外接電壓的頻率，Hz; 

                N--變壓器繞組的距數(shù);

                S--變壓器鐵芯截面積，m2; 

                B--磁通密度的最大值，T。

由公式可知，獲得弧焊電源的空載電壓需要滿(mǎn)足的條件是∶ 一定的外接電壓的頻率、定數(shù)量的變壓器繞組匝數(shù)。大磁通密度流經(jīng)的變壓器鐵芯截面積。而 N和S 與焊機(jī)的用量和體積有關(guān)當(dāng)B。定時(shí)，如果將工頻 50 Hz提高至幾百赫茲時(shí)，焊機(jī)的質(zhì)量和體積將大大降低因此。逆變弧焊電源取消了工頻變壓器，工作在高頻下的主變壓器的質(zhì)量還到傳統(tǒng)弧焊電源主變壓器的1/20，不僅節(jié)約了大量材料，而且減小了焊機(jī)的體積。

②逆變式砸焊電源具有外拖的陡降恒流曲線。如圖3—13 所示，正常焊接時(shí)，如果電引實(shí)然縮電弧電壓降至某個(gè)數(shù)值時(shí)，曲線外拖，輸出電流增大，從而加速熔滴過(guò)渡，避免發(fā)生焊條與焊件黏結(jié)現(xiàn)象，仍保持電弧穩(wěn)定燃燒。

③裝有數(shù)字式顯示電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電網(wǎng)波動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，焊接電流精度高。

④電源內(nèi)的電子控制形件采用集成電路，維修方便。

⑤配有控制盒，可以涉離調(diào)節(jié)焊接電流。