脈沖弧焊焊接電源

1、第七章第七章 脈沖弧焊電源脈沖弧焊電源 第一節(jié)第一節(jié) 脈沖弧焊電源的概述脈沖弧焊電源的概述 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：從焊接工藝要求出發(fā)，論述脈沖弧焊電源的特點、從焊接工藝要求出發(fā)，論述脈沖弧焊電源的特點、 分類、原理和應(yīng)用。著重分析晶閘管式脈沖弧焊電源的工作原分類、原理和應(yīng)用。著重分析晶閘管式脈沖弧焊電源的工作原 理和特點。理和特點。 一、脈沖弧焊電源的特點及應(yīng)用范圍一、脈沖弧焊電源的特點及應(yīng)用范圍 特點：特點：焊接電流是周期性脈沖式的，包括焊接電流是周期性脈沖式的，包括基本電流基本電流（維弧電流）（維弧電流） 和和脈沖電流脈沖電流，可調(diào)規(guī)范參數(shù)多，包括：，可調(diào)規(guī)范參數(shù)多，包括：脈沖頻率、幅值、寬

2、度、脈沖頻率、幅值、寬度、 電流上升速度和下降速度電流上升速度和下降速度。 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 1）熔化極及不熔化極氣體保護焊：）熔化極及不熔化極氣體保護焊：MIG、MAG、微束等離子弧焊等；、微束等離子弧焊等； 2）窄間隙厚板焊、超薄板焊；）窄間隙厚板焊、超薄板焊； 3）普通板材焊、熱敏感性材料焊；）普通板材焊、熱敏感性材料焊； 4）全位置焊，保證均一的焊接成形和質(zhì)量；）全位置焊，保證均一的焊接成形和質(zhì)量； 5）單面焊雙面成形和封底焊。）單面焊雙面成形和封底焊。 二、脈沖獲得方法二、脈沖獲得方法 應(yīng)用：應(yīng)用：利用脈沖形成的不同熱量輸入率使深熔與凝固交互進(jìn)行，以低利用脈沖形成的不同熱量輸入率

3、使深熔與凝固交互進(jìn)行，以低 的平均電流實現(xiàn)射流過渡，進(jìn)行薄板焊接、全位置焊接和熱敏感材料的平均電流實現(xiàn)射流過渡，進(jìn)行薄板焊接、全位置焊接和熱敏感材料 的焊接。的焊接。 直流脈沖電流波形直流脈沖電流波形 i t t i 交流脈沖電流波形交流脈沖電流波形 (一）、利用電子開關(guān)一）、利用電子開關(guān) 主要用現(xiàn)代電力電子技術(shù)中的功率開關(guān)器件：晶閘管、大功率主要用現(xiàn)代電力電子技術(shù)中的功率開關(guān)器件：晶閘管、大功率 三極管、場效應(yīng)管及三極管、場效應(yīng)管及IGBT等。等。 a)在直流側(cè)設(shè)開關(guān)裝置，在直流側(cè)設(shè)開關(guān)裝置，b)在交流側(cè)設(shè)開關(guān)裝置在交流側(cè)設(shè)開關(guān)裝置 （二）、利用阻抗的變換（二）、利用阻抗的變換 a)變換交流

4、側(cè)阻抗值，變換交流側(cè)阻抗值， b) 變換直流側(cè)阻抗值變換直流側(cè)阻抗值 （三）改變調(diào)節(jié)（三）改變調(diào)節(jié)ug及電流截止反饋及電流截止反饋 1、改變、改變ug； 2、電流截止反饋：周期性地改變電流截止反饋信號、電流截止反饋：周期性地改變電流截止反饋信號,使直流回路中的晶使直流回路中的晶 體管周期性的導(dǎo)通與關(guān)斷。體管周期性的導(dǎo)通與關(guān)斷。 （四）利用大功率整流硅管整流得到單相脈沖電源。（四）利用大功率整流硅管整流得到單相脈沖電源。 采用（一）、（四）方法電流完全間斷，一般需配用輔助電源形采用（一）、（四）方法電流完全間斷，一般需配用輔助電源形 成脈沖、基本雙電源。成脈沖、基本雙電源。 三、脈沖弧焊電源的分

5、類三、脈沖弧焊電源的分類 1、按獲得脈沖電流的、按獲得脈沖電流的器件分器件分：單相整流式、磁放大器式、晶閘管：單相整流式、磁放大器式、晶閘管 式、晶體管式。式、晶體管式。 2、按獲得脈沖電流的、按獲得脈沖電流的方法分方法分：交流斷續(xù)器式（單相整流式、單相半：交流斷續(xù)器式（單相整流式、單相半 控整流式、交流開關(guān)式），直流斷續(xù)器式（控整流式、交流開關(guān)式），直流斷續(xù)器式（RC沖放電式，輔助電源沖放電式，輔助電源 充電式充電式)，阻抗變換式。，阻抗變換式。 3、按、按電源單位分：電源單位分：單電源式，雙電源式。單電源式，雙電源式。 4、按、按脈沖電流頻率分脈沖電流頻率分：低頻，高頻。：低頻，高頻。 1

6、 1、波形：、波形：正弦半波、矩形波、三角形波正弦半波、矩形波、三角形波 四、脈沖電流波形和可調(diào)的基本參數(shù)四、脈沖電流波形和可調(diào)的基本參數(shù) 2、可調(diào)基本參數(shù)：、可調(diào)基本參數(shù)：脈沖電流（峰值電流）幅值、基值電流（背景電流、維脈沖電流（峰值電流）幅值、基值電流（背景電流、維 弧電流）幅值，脈沖時間、基值時間、上升（前沿）時間、下降（后沿）時弧電流）幅值，脈沖時間、基值時間、上升（前沿）時間、下降（后沿）時 間。間。 第二節(jié)第二節(jié) 晶閘管式脈沖弧焊電源晶閘管式脈沖弧焊電源 一、給定值調(diào)節(jié)式一、給定值調(diào)節(jié)式 應(yīng)用應(yīng)用: :在在ZX5-400ZX5-400上配上上配上KWKW控制器可進(jìn)行控制器可進(jìn)行TI

7、GTIG脈沖焊。由于晶閘脈沖焊。由于晶閘 管波頭時間管波頭時間3.3ms3.3ms，即脈沖頻率，即脈沖頻率300HZ300HZ，調(diào)制頻率不可以太高，調(diào)制頻率不可以太高， 僅可在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)脈沖電流值，基值電流值、脈寬占空比僅可在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)脈沖電流值，基值電流值、脈寬占空比 / /脈沖頻率的調(diào)解，頻率范圍可在脈沖頻率的調(diào)解，頻率范圍可在0.210HZ0.210HZ調(diào)解。調(diào)解。 特點：特點：輸出的脈沖電流波形為方波或帶前沿尖峰的方波；脈沖輸出的脈沖電流波形為方波或帶前沿尖峰的方波；脈沖 電流和基本電流都由同一電源供給；無級調(diào)節(jié)、操作方便；頻電流和基本電流都由同一電源供給；無級調(diào)節(jié)、操作方便；

8、頻 率調(diào)節(jié)范圍?。灰粰C多用；控制線路比較復(fù)雜，不易維修率調(diào)節(jié)范圍?。灰粰C多用；控制線路比較復(fù)雜，不易維修。 二、晶閘管斷續(xù)器式二、晶閘管斷續(xù)器式 （一）晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷（一）晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷 1、導(dǎo)通條件、導(dǎo)通條件 2、關(guān)斷條件、關(guān)斷條件 1 1）晶閘管陽極加上正向電壓）晶閘管陽極加上正向電壓U U； 2 2）控制極上加上適當(dāng)?shù)耐秸蛴|發(fā)電壓）控制極上加上適當(dāng)?shù)耐秸蛴|發(fā)電壓u ug g 1 1）使陽極電流低于維持電流或切斷陽極電流；）使陽極電流低于維持電流或切斷陽極電流； 2 2）在晶閘管陽極和陰極之間加一反向電壓）在晶閘管陽極和陰極之間加一反向電壓 關(guān)斷的物理過程關(guān)斷的物理過程 影

9、響關(guān)斷時間的因素影響關(guān)斷時間的因素 1 1）正向電流）正向電流 2 2）正向重加）正向重加du/dtdu/dt的影響的影響 3 3）反向電壓）反向電壓 3、關(guān)斷電路、關(guān)斷電路 VT2通，通，C充電，左負(fù)右正。充電，左負(fù)右正。 (a)圖：圖： VT1通時，通時，uc使使VT2關(guān)斷，關(guān)斷， C反向充電，此充電時間反向充電，此充電時間 常數(shù)應(yīng)保證常數(shù)應(yīng)保證VT2可靠關(guān)斷?？煽筷P(guān)斷。 對稱觸發(fā)對稱觸發(fā)VT2也會使也會使VT1 關(guān)斷。關(guān)斷。 (b)圖：圖： VT2通，通，C充電，上正下負(fù)。充電，上正下負(fù)。 主管主管VT1通時，通時，uc使使VT2 關(guān)斷關(guān)斷;C經(jīng)電感線圈經(jīng)電感線圈L和和VD 放電。放電。

10、 C放電結(jié)束后放電結(jié)束后,C上的電上的電 能轉(zhuǎn)換為能轉(zhuǎn)換為L上的電磁能，上的電磁能， L放電，使放電，使C反向充電，反向充電， 下正上負(fù)。當(dāng)下正上負(fù)。當(dāng)VT2再次再次 導(dǎo)通時，使導(dǎo)通時，使VT1關(guān)斷，關(guān)斷， 重復(fù)上述過程。重復(fù)上述過程。 (c)圖：圖： （二）晶閘管斷續(xù)器式脈沖弧焊電源的分類（二）晶閘管斷續(xù)器式脈沖弧焊電源的分類 1、交流斷續(xù)器：、交流斷續(xù)器：在電源的交流環(huán)節(jié)控制通斷及大小，但是電源不一定輸在電源的交流環(huán)節(jié)控制通斷及大小，但是電源不一定輸 出交流。出交流。 基本與基本與(b)圖通，但主電流流過圖通，但主電流流過L 時，其感應(yīng)電壓的自耦合作用時，其感應(yīng)電壓的自耦合作用 時時L上部

11、感應(yīng)電壓給上部感應(yīng)電壓給C充電能量充電能量 更高，更高，VT1關(guān)斷更有力，適合于關(guān)斷更有力，適合于 大容量的大容量的VT。 特點：特點：1）斷續(xù)器關(guān)斷可靠；）斷續(xù)器關(guān)斷可靠；2）脈沖內(nèi)脈動大；）脈沖內(nèi)脈動大；3）需基本電流電源；）需基本電流電源； 4）晶閘管觸發(fā)相位受焊接電源功率因數(shù)的限制。）晶閘管觸發(fā)相位受焊接電源功率因數(shù)的限制。 脈沖內(nèi)包含的半波數(shù)目取決于晶閘管觸發(fā)信號的頻率，脈沖幅值的脈沖內(nèi)包含的半波數(shù)目取決于晶閘管觸發(fā)信號的頻率，脈沖幅值的 調(diào)節(jié)通過改變觸發(fā)相位來實現(xiàn)。調(diào)節(jié)通過改變觸發(fā)相位來實現(xiàn)。 2、直流斷續(xù)器：、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。接在脈沖電流電源的直

12、流側(cè)，起開關(guān)作用。 （2）單電源直流斷續(xù)器式脈沖弧焊電源）單電源直流斷續(xù)器式脈沖弧焊電源 （1）雙電源式直流斷續(xù)器脈沖弧焊電源）雙電源式直流斷續(xù)器脈沖弧焊電源 特點：特點：電流的通斷容量可達(dá)數(shù)百安培，頻率調(diào)節(jié)范圍廣，脈沖波形近電流的通斷容量可達(dá)數(shù)百安培，頻率調(diào)節(jié)范圍廣，脈沖波形近 似呈矩形，對焊接有利，脈沖內(nèi)脈動大小與直流弧焊電源種類有關(guān)。似呈矩形，對焊接有利，脈沖內(nèi)脈動大小與直流弧焊電源種類有關(guān)。 但是主晶閘管流過的電流大，其可靠關(guān)斷是關(guān)鍵。但是主晶閘管流過的電流大，其可靠關(guān)斷是關(guān)鍵。 三、單電源直流斷續(xù)器脈沖弧焊控制器的電路分析三、單電源直流斷續(xù)器脈沖弧焊控制器的電路分析 （一）、電路主要

13、組成（一）、電路主要組成 （二）工作原理（二）工作原理 1、直流弧焊電源、直流弧焊電源 2、斷續(xù)器主電路：、斷續(xù)器主電路：R1調(diào)制阻抗；調(diào)制阻抗； 主管主管VT1導(dǎo)通時，導(dǎo)通時，L1上感生電壓上感生電壓 e1，L1、L2自耦合感應(yīng)，自耦合感應(yīng)，e2=Ke1,C1 充電充電,方向左負(fù)右正，為方向左負(fù)右正，為VT1、 、3關(guān)斷 關(guān)斷 作準(zhǔn)備。該關(guān)斷方式與關(guān)斷電路的作準(zhǔn)備。該關(guān)斷方式與關(guān)斷電路的 圖圖(c)相似。相似。 VT2輔管導(dǎo)通，輔管導(dǎo)通，C1使主管使主管VT1截截 止，止，L3限制限制C1放電電流。放電電流。C1同同 時通過時通過C2、VD3的耦合也使的耦合也使VT3 關(guān)斷。關(guān)斷。 3、直流

14、斷續(xù)器觸發(fā)電路、直流斷續(xù)器觸發(fā)電路 包括周期時間與周期脈沖的控制。包括周期時間與周期脈沖的控制。 VU1射極由射極由RC進(jìn)行周期控制。在周期開始時，進(jìn)行周期控制。在周期開始時， 觸發(fā)電路發(fā)出觸發(fā)電路發(fā)出ug1、 、3，發(fā)出脈沖電流，并啟動 ，發(fā)出脈沖電流，并啟動 脈沖計時。脈沖計時。 VU2進(jìn)行脈沖時間計時，計時到發(fā)出脈沖進(jìn)行脈沖時間計時，計時到發(fā)出脈沖ug2, 關(guān)斷關(guān)斷VT1,接入限流電阻接入限流電阻R1,同時同時VT3關(guān)斷關(guān)斷,導(dǎo)致導(dǎo)致 VU2電源關(guān)斷電源關(guān)斷,在維持時間它不再計時。在維持時間它不再計時。 計時時間的計算：計時時間的計算：VU1、 、2射極電容是按 射極電容是按 RC指數(shù)充電，指數(shù)充電， Ue=UT(1-e-t/)=UT =RC 解得：解得：t=RCln(1/(1- ) 得周期時間和脈沖時間得周期時間和脈沖時間 UT t t uc UT Lc:限制脈沖上升速度；限制脈沖上升速度； VD2:電流下降時將電流下降時將Lc中的能量釋放