第四章_直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅整流器

1、第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器1 弧焊電源弧焊電源 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器2 本章介紹直流弧焊發(fā)電機(jī)、硅弧焊整流本章介紹直流弧焊發(fā)電機(jī)、硅弧焊整流 器的組成和分類，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基本工作原理，器的組成和分類，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基本工作原理， 重點(diǎn)分析它們?nèi)绾潍@得外特性形狀和調(diào)節(jié)特重點(diǎn)分析它們?nèi)绾潍@得外特性形狀和調(diào)節(jié)特 性。性。 簡(jiǎn)介內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)的弧焊發(fā)電機(jī)、簡(jiǎn)單的硅簡(jiǎn)介內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)的弧焊發(fā)電機(jī)、簡(jiǎn)單的硅 弧焊整流器、交直流兩用式和脈沖式硅弧焊弧焊整流器、交直流兩用式和脈沖式硅弧焊 整流器及有關(guān)典型產(chǎn)品等。整流器及有關(guān)典型產(chǎn)品等。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器3 4.1 4.1 弧焊發(fā)電

2、機(jī)的基本原理和分類弧焊發(fā)電機(jī)的基本原理和分類 4.2 4.2 硅弧焊整流器的組成和分類硅弧焊整流器的組成和分類 4.3 4.3 普通硅弧焊整流器普通硅弧焊整流器 4.4 4.4 磁放大器式弧焊整流器磁放大器式弧焊整流器 4.5 4.5 無(wú)反饋磁放大器式弧焊整流器無(wú)反饋磁放大器式弧焊整流器 4.6 4.6 有反饋磁放大器式弧焊整流器有反饋磁放大器式弧焊整流器 4.7 4.7 交直流兩用及脈沖式硅弧焊整流器交直流兩用及脈沖式硅弧焊整流器 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器4 4.1 弧焊發(fā)電機(jī)的基本原理和分類 弧焊發(fā)電機(jī)的基本原理弧焊發(fā)電機(jī)的基本原理 分類分類 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流

3、器5 4.1.1 弧焊發(fā)電機(jī)的弧焊發(fā)電機(jī)的 基本原理基本原理 通常稱之為直流弧焊機(jī)的，是指由一臺(tái)通常稱之為直流弧焊機(jī)的，是指由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) （或柴油、汽油驅(qū)動(dòng)的其它原動(dòng)機(jī)）和弧焊（或柴油、汽油驅(qū)動(dòng)的其它原動(dòng)機(jī)）和弧焊發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 組成的機(jī)組。組成的機(jī)組。 目前弧焊發(fā)電機(jī)主要用于手工弧焊、埋弧焊和目前弧焊發(fā)電機(jī)主要用于手工弧焊、埋弧焊和 鎢極氬弧焊，因此需具有鎢極氬弧焊，因此需具有下降的外特性下降的外特性，也需具，也需具 有良好的調(diào)節(jié)性能和動(dòng)特性。有良好的調(diào)節(jié)性能和動(dòng)特性。 獲得下降外特性有以下幾種辦法：獲得下降外特性有以下幾種辦法： u在電樞電路中串聯(lián)鎮(zhèn)定電阻在電樞電路中串聯(lián)鎮(zhèn)定電阻 u改

4、變磁極磁通改變磁極磁通 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器6 1在電樞電路中串聯(lián)鎮(zhèn)定電阻在電樞電路中串聯(lián)鎮(zhèn)定電阻 Rz即鎮(zhèn)定電阻器，發(fā)電機(jī)本身外即鎮(zhèn)定電阻器，發(fā)電機(jī)本身外 特性近于平的，即特性近于平的，即UaEU0。負(fù)載電。負(fù)載電 壓壓Uf與負(fù)載電流與負(fù)載電流If （亦即電樞電流（亦即電樞電流Ia） 的關(guān)系是：的關(guān)系是： UfUoIf (Ra+Rz) 由上式可知，當(dāng)由上式可知，當(dāng)I If f增大將引起電阻壓降增大，并使增大將引起電阻壓降增大，并使U Uf f減小減小 而得到下降外特性。改變而得到下降外特性。改變R Rz z值可調(diào)節(jié)外特性。這種方法的缺點(diǎn)值可調(diào)節(jié)外特性。這種方法的缺點(diǎn) 是能量損

5、耗大，只用于多站式直流弧焊發(fā)電機(jī)。是能量損耗大，只用于多站式直流弧焊發(fā)電機(jī)。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器7 2改變磁極磁通改變磁極磁通 直流弧焊發(fā)電機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)直流弧焊發(fā)電機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)E與與成正比：成正比： 4.44 f N 只要設(shè)法讓只要設(shè)法讓 隨隨 If 的增大而減小就可的增大而減小就可 獲得下降外特性且不增加能量損耗獲得下降外特性且不增加能量損耗 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器8 弧焊發(fā)電機(jī)的弧焊發(fā)電機(jī)的分類分類 根據(jù)產(chǎn)生去磁磁通的不同方法分類根據(jù)產(chǎn)生去磁磁通的不同方法分類 （1）它勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧焊發(fā)電機(jī)）它勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧焊發(fā)電機(jī) （2）并勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧焊發(fā)電機(jī)）并勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧

6、焊發(fā)電機(jī) （3）換向極式弧焊發(fā)電機(jī)）換向極式弧焊發(fā)電機(jī) 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器9 它勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧焊發(fā)電機(jī)它勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧焊發(fā)電機(jī) 為它勵(lì)繞組，為它勵(lì)繞組，WE為串聯(lián)去磁繞組、二者產(chǎn)生的磁通方向相反。為串聯(lián)去磁繞組、二者產(chǎn)生的磁通方向相反。 p W 其外特性方程：其外特性方程：Uf= U0If Rb 規(guī)范調(diào)規(guī)范調(diào) 節(jié)方法節(jié)方法 改變改變 IP U0 、 If 改變改變 改變改變 NE If 改變改變 E E b R KN R Rb是考慮去磁作用的等效電阻，是考慮去磁作用的等效電阻，RE 是去磁磁路的磁阻。是去磁磁路的磁阻。 b PP R NKI U 0 而： 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與

7、硅弧焊整流器10 并勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧焊發(fā)電機(jī)并勵(lì)差復(fù)勵(lì)式弧焊發(fā)電機(jī) WH為并勵(lì)繞組，但它不是接為并勵(lì)繞組，但它不是接 在兩個(gè)主電刷在兩個(gè)主電刷a和和b之間。因?yàn)橹g。因?yàn)?Uab會(huì)隨著會(huì)隨著If的增大而下降，將的增大而下降，將 不利于穩(wěn)弧。為避免這種弊病不利于穩(wěn)弧。為避免這種弊病 而在發(fā)電機(jī)加輔助電刷而在發(fā)電機(jī)加輔助電刷c，勵(lì)磁，勵(lì)磁 繞組繞組WH接在接在a、c電刷之間。電刷之間。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器11 換向極式弧焊發(fā)電機(jī)換向極式弧焊發(fā)電機(jī) 這種發(fā)電機(jī)設(shè)有它勵(lì)繞組這種發(fā)電機(jī)設(shè)有它勵(lì)繞組 Wp，利用換向極磁通去磁作，利用換向極磁通去磁作 用而獲得下降外特性。用而獲得下降外特性。

8、除有四個(gè)主磁極除有四個(gè)主磁極NSN S外，還有四個(gè)換向極外，還有四個(gè)換向極NM SMNMSM。 34為換為換 向極繞組向極繞組 2與與3之差為去磁磁通之差為去磁磁通 電刷左移，去磁作用增強(qiáng)電刷左移，去磁作用增強(qiáng) 電刷右移，去磁作用減弱電刷右移，去磁作用減弱 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器12 硅弧焊整流器是以硅弧焊整流器是以硅二極管硅二極管為整流元為整流元 件件，將交流電整流成直流將交流電整流成直流的一類的一類直流直流 弧焊電源弧焊電源。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 設(shè)備制造成本低設(shè)備制造成本低 易于獲得不同形狀的外特性易于獲得不同形狀的外特性 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器13 主變壓器 電抗

9、器 整流器輸出電抗器 圖5-1 硅弧焊整流器的組成 4.2 4.2 硅弧焊整流器的組成和分類硅弧焊整流器的組成和分類 主變壓器主變壓器 電抗器電抗器 整流器整流器輸出電抗器輸出電抗器 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器14 硅弧焊整流器的分類 有電抗器有電抗器 無(wú)電抗器無(wú)電抗器 無(wú)反饋磁放大器式硅弧焊整流器無(wú)反饋磁放大器式硅弧焊整流器 外反饋磁放大器式硅弧焊整流器外反饋磁放大器式硅弧焊整流器 全部?jī)?nèi)反饋磁放大器式硅弧焊整流器全部?jī)?nèi)反饋磁放大器式硅弧焊整流器 部分內(nèi)反饋磁放大器式硅弧焊整流器部分內(nèi)反饋磁放大器式硅弧焊整流器 主變壓器為正常漏磁式（平外特性）主變壓器為正常漏磁式（平外特性） 主變

10、壓器為增強(qiáng)漏磁式主變壓器為增強(qiáng)漏磁式（下降外特性）（下降外特性） 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器15 4.3 普通硅弧焊整流器 指的是無(wú)交流電抗器（磁放大器）的硅弧焊整流器。指的是無(wú)交流電抗器（磁放大器）的硅弧焊整流器。 等于在相應(yīng)弧焊變壓器的輸出端增加了一個(gè)整流系統(tǒng)。等于在相應(yīng)弧焊變壓器的輸出端增加了一個(gè)整流系統(tǒng)。 p動(dòng)鐵心式弧焊整流器動(dòng)鐵心式弧焊整流器 p動(dòng)線圈式弧焊整流器動(dòng)線圈式弧焊整流器 p 抽頭式弧焊整流器抽頭式弧焊整流器 普通硅弧焊整流器的特點(diǎn)是控制原理比較簡(jiǎn)便，但電源普通硅弧焊整流器的特點(diǎn)是控制原理比較簡(jiǎn)便，但電源 笨重且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。笨重且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 第四章 直流弧焊

11、發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器16 采用三柱式鐵心，在窗口中放入兩個(gè)采用三柱式鐵心，在窗口中放入兩個(gè) 動(dòng)鐵心，可在窗口內(nèi)移進(jìn)或移出。動(dòng)鐵動(dòng)鐵心，可在窗口內(nèi)移進(jìn)或移出。動(dòng)鐵 心的作用可增加漏磁，獲得下降特性。心的作用可增加漏磁，獲得下降特性。 動(dòng)鐵心式弧焊整流器動(dòng)鐵心式弧焊整流器 采用星-三角啟動(dòng) 星形：相電壓為線電壓1/ 繞組匝數(shù)可減少，絕緣可降 低 三角：相電流為線電流1/ 可減少導(dǎo)線截面積，容易繞 制 3 3 電抗器作用： 1.減小輸出電流的脈動(dòng)，起濾波作用 2.限制電流電流增長(zhǎng)速度，減小瞬態(tài)短路電流峰值， 改善動(dòng)特性 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器17 抽頭式弧焊整流器的組成抽頭式弧焊整流器

12、的組成 抽頭式弧焊整流器的外特性抽頭式弧焊整流器的外特性 Uf If0 空載電壓：U0=1.35U21 二次側(cè)為三角形接法：U21=U2a=U1aN2/N1 一次側(cè)為星形接法：U1a=U11/0.57 所以：U0=0.78U11N2/N1 改變一、二次繞組的N1、N2可調(diào)節(jié)電壓，由于一次 導(dǎo)線較細(xì)，故抽頭設(shè)在一次側(cè)。 為了方便調(diào)節(jié)，采用滑動(dòng)變壓器式。 抽頭式弧焊整流器主要應(yīng)用于二氧化碳?xì)?體保護(hù)焊采用電抗器控制短路電流增長(zhǎng) 速度，減少金屬熔滴的飛濺和改善焊縫成 形。 抽頭式弧焊整流器的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍： 1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，易于制造，使用可靠 2.具有平特性，U0Uf，引弧困難 3.調(diào)節(jié)電壓

13、有級(jí)，且不易在負(fù)載情況下調(diào)節(jié)，不能遙調(diào) 4.對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響不能采取補(bǔ)償措施 應(yīng)用：細(xì)絲二氧化碳焊 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器18 三相動(dòng)繞組式弧焊變壓器三相動(dòng)繞組式弧焊變壓器 a）鐵心）鐵心 b）繞組及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）繞組及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 左側(cè)為立體結(jié)構(gòu)，右側(cè)為平面結(jié)構(gòu)，三相磁路平衡， 整流電流平穩(wěn)。 調(diào)節(jié)過(guò)程中：調(diào)節(jié)一次繞組，因?yàn)槠浔榷卫@組細(xì)、 軟。 與磁放大器式比特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)及線路簡(jiǎn)單、節(jié)省原材料、質(zhì)量較輕，動(dòng) 特性好，飛濺少，可不用電抗器 缺點(diǎn)：有輕微振動(dòng)，不易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)，不便于進(jìn) 行電網(wǎng)電壓補(bǔ)償。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器19 ZXG1-400 三 相

14、動(dòng) 圈 式 變 壓 器 三 相 橋 式 整 流 浪涌 電路 浪涌電路作用： 正常焊接時(shí)：繞組兩端電壓為14V，低于U0和Uf， 故VD7反向截止，對(duì)焊接無(wú)影響。 引弧或熔滴過(guò)渡時(shí)：VD7導(dǎo)通，輸出浪涌電流，助 引弧和熔滴過(guò)渡 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器20 4.4 4.4 磁放大器式弧焊整流器磁放大器式弧焊整流器 飽和電抗器飽和電抗器 鐵心工作在磁飽和狀態(tài)的電抗器。鐵心工作在磁飽和狀態(tài)的電抗器。 單鐵心式磁放大器單鐵心式磁放大器 雙鐵心式磁放大器雙鐵心式磁放大器 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器21 U0 c A =Uc Uf Rf IA=If WA WC 磁放大器 T Ic 圖

15、5-2 具有單鐵心磁放大器的交流電路 與普通電抗器相與普通電抗器相 比，多了個(gè)直流控比，多了個(gè)直流控 制繞組。制繞組。 WA WC 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器22 的大小與的大小與 I c 有關(guān)。有關(guān)。 22 XR U Z U I f m l SN LX 2 WA WC Nc遠(yuǎn)大于NA，改變Ic，改變鐵芯 強(qiáng)度H或，進(jìn)而改變X，控制IA, 實(shí)現(xiàn)用小的IC控制大的IA。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器23 o H ( I N ) 1 iANA a b A P0 I IcNc a b P0 A B ( ) I I c 圖 5 - 3 無(wú) 反 饋 磁 放 大 器 對(duì) 電 壓 的 控

16、制 Ic = 0 時(shí)，時(shí)， 大，外特性陡降。大，外特性陡降。 Ic 較大時(shí)，較大時(shí)，小，小，外特性下降平緩。外特性下降平緩。 U If 小小 大大 0 Ic大大 Ic小小 改變改變I Ic c，可以起到控制，可以起到控制 焊接電流焊接電流I If f的作用。的作用。 Uf U0 C M 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器24 o H ( I N ) 1 a A P0 tICNC a b P0 B ( ) C t A b 2 3 t t 圖 5 - 4 無(wú) 反 饋 磁 放 大 器 對(duì) 電 流 的 控 制 焊接電流波形畸變焊接電流波形畸變 單鐵心式磁放大器單鐵心式磁放大器 工作時(shí)的弊端工作時(shí)的弊

17、端 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器25 由由 If 產(chǎn)生的交變磁通產(chǎn)生的交變磁通A A ，會(huì)在 ，會(huì)在WC中感應(yīng)出交變環(huán)流，影響磁放大器的正中感應(yīng)出交變環(huán)流，影響磁放大器的正 常工作，并且常工作，并且 if 的波形畸變嚴(yán)重，因此單鐵心磁放大器的應(yīng)用受到限制。的波形畸變嚴(yán)重，因此單鐵心磁放大器的應(yīng)用受到限制。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器26 +- =UC U 1 2 WAWA WCWC Rf AA CCC =UC 1 + C WC U Rf A WA - WC 2 A WA a)交流繞組串聯(lián) b）交流繞組并聯(lián) 1、2-單鐵心 圖5-5 雙鐵心式磁放大器結(jié)構(gòu) . . 兩兩WC 繞組

18、串聯(lián)且同名端相連，故交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消。繞組串聯(lián)且同名端相連，故交流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消。 交流繞組中電流正負(fù)半周時(shí)，鐵心交流繞組中電流正負(fù)半周時(shí)，鐵心1、2交替飽和，使交替飽和，使 i f 波形畸變減小。波形畸變減小。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器27 -+=Uc WA WA2 WC Ic 圖5-6 WC共繞的雙鐵心磁放大器 Rf U 1 WA2 WA1WC 實(shí)際磁放大器多數(shù)采用共用直流控制繞組的方式，相應(yīng)交流繞組實(shí)際磁放大器多數(shù)采用共用直流控制繞組的方式，相應(yīng)交流繞組 為為同名端相連同名端相連。這是無(wú)反饋磁放大器弧焊整流器的通用形式。這是無(wú)反饋磁放大器弧焊整流器的通用形式。 交流

19、繞組采用同名端相連，共用直流控制繞組。這樣交流繞組采用同名端相連，共用直流控制繞組。這樣i f 在中間鐵心中的磁通 在中間鐵心中的磁通 相互抵消。由相互抵消。由IcNc 所產(chǎn)生的磁通使左、右鐵心輪流飽和，使所產(chǎn)生的磁通使左、右鐵心輪流飽和，使 i f 波形畸變減少。 波形畸變減少。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器28 控制繞組三相共繞結(jié)構(gòu)控制繞組三相共繞結(jié)構(gòu) 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器29 a VD1 VD2 ia ib VD3 b VD4 ic VD5 c VD6 LK If WC Uf Rf AM WAWA a b c M 圖5-7 無(wú)反饋磁放大器式弧焊整流器的基本電路 4

20、.5.2 4.5.2 無(wú)反饋磁放大器式硅弧焊整流器無(wú)反饋磁放大器式硅弧焊整流器 5 1 1 3 3 5 5 1 1 4 4 6 6 2 2 4 4 6 三個(gè)共陰極二級(jí)管三個(gè)共陰極二級(jí)管VD1、 VD3和和VD5中，陽(yáng)極電位中，陽(yáng)極電位 最高的那個(gè)二極管導(dǎo)通。最高的那個(gè)二極管導(dǎo)通。 三個(gè)共陽(yáng)極二級(jí)管三個(gè)共陽(yáng)極二級(jí)管VD2、 VD4和和VD6中，陰極電位中，陰極電位 最低的那個(gè)二極管導(dǎo)通。最低的那個(gè)二極管導(dǎo)通。 （箝位作用）（箝位作用） 磁放大器的結(jié)構(gòu)圖 N 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器30 U0=1.35U21=2.34U2a U21、U2a分別是二次線電壓、相電壓。分別是二次線電壓、相

21、電壓。 輸出電壓為上下包絡(luò)線之差。輸出電壓為上下包絡(luò)線之差。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器31 圖圖 510 負(fù)載時(shí)的電壓、電流波形圖負(fù)載時(shí)的電壓、電流波形圖 a)整流電壓波形整流電壓波形 b) 變壓器有漏感時(shí)相電流波形變壓器有漏感時(shí)相電流波形 重疊導(dǎo)電，重疊導(dǎo)電，u M介于介于u a 與與u b 之間。之間。 受回路電感控制，電流緩升、緩降。受回路電感控制，電流緩升、緩降。 511335511 446622446 在重疊導(dǎo)電期間，交流繞組中各相的在重疊導(dǎo)電期間，交流繞組中各相的 電流變化量之和為零，故不會(huì)影響直電流變化量之和為零，故不會(huì)影響直 流繞組的正常工作。流繞組的正常工作。 第

22、四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器32 圖512 無(wú)反饋磁放大器鐵心中磁通的變化幅度 外特性方程：外特性方程： U Uf f U U0 0 C CM M U If Ic0 IcN飽和點(diǎn)飽和點(diǎn) IC=0: Rf較大時(shí)：If較小鐵心飽和 RfIfULUf 陡降外特性 Rf If 鐵心飽和緩降 外特性 IC0: 正半波：1=A+C 負(fù)半波： 1=A-C Rf較大時(shí)： If較小 鐵心處于飽和區(qū) RfIfUL Uf但較小緩降外 特性 Rf If 鐵心進(jìn) 入非飽和區(qū)陡降外 特性 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器33 1 3 2 ad U0=cwd 圖5-13 無(wú)反饋磁放大器式硅整流器的外特性 U o

23、I P0 a1 Ic = 0 時(shí),起始工 作點(diǎn)在原點(diǎn)，磁 放大器工作在非 飽和區(qū)， If 變化 時(shí)， m大，外 特性陡降（曲線 1）。 UfU0 C m Ic 較大時(shí)，起始 工作點(diǎn)在P0點(diǎn)， 磁放大器工作在 飽和區(qū)， If 變化 時(shí) m小，外特 性下降緩慢（見(jiàn) 曲線2頂部）。 繼續(xù)增大繼續(xù)增大 If ，磁磁 化曲線左端點(diǎn)伸化曲線左端點(diǎn)伸 入到非飽和區(qū)，入到非飽和區(qū)， 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng) m變大，變大， 外特性曲線轉(zhuǎn)入外特性曲線轉(zhuǎn)入 陡降（見(jiàn)曲線陡降（見(jiàn)曲線2中、中、 下部）。下部）。 外特性曲線可看作將磁化 曲線繞垂直軸旋轉(zhuǎn)而成。 Ic1 Ic2 Ic3 IC增大工作點(diǎn)深入飽和區(qū)需If很大 才能進(jìn)入非飽

24、和區(qū)使外特性轉(zhuǎn)入陡降。 Ic增大外特性右移If增大IC調(diào)節(jié)If 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器34 Uf oIf Ic1 Ic2 Ic3 Ic Ic=0 I=Ic1I=Ic2 I=Ic3 圖5-16 無(wú)反饋磁放大器式硅弧焊整流器調(diào)節(jié)特性 負(fù)載特性曲線負(fù)載特性曲線 對(duì)于具有理想磁化曲對(duì)于具有理想磁化曲 線的鐵心，當(dāng)磁放大線的鐵心，當(dāng)磁放大 器起始工作點(diǎn)在飽和器起始工作點(diǎn)在飽和 區(qū)時(shí)，焊接電流區(qū)時(shí)，焊接電流 If與與 控制電流控制電流 Ic之間滿足之間滿足 等安匝關(guān)系等安匝關(guān)系： c A c f I N N I 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器35 c A c f I N N II 0

25、實(shí)際調(diào)節(jié)特性：實(shí)際調(diào)節(jié)特性： +Ic-Ic If I0 1 2 圖5-18 無(wú)反饋磁放大器的調(diào)節(jié)特性 1-理想的 2-實(shí)際的 無(wú)反饋磁放大器的控制特性 理想的理想的 實(shí)際的實(shí)際的 由于負(fù)載電阻及變壓器內(nèi)阻由于負(fù)載電阻及變壓器內(nèi)阻 限制限制 I I f f 不能隨 不能隨 I I c c 無(wú)限增 無(wú)限增 大。大。 無(wú)反饋磁放大器的特點(diǎn)如下： 1.WA中流過(guò)交流電，保證兩鐵心中A C一個(gè)相同一個(gè)不同。 2.可用較小的Ic控制較大的IA，由于 Ic 或 Nc 都不宜過(guò)大，因此設(shè) 備功率有限。 3.可獲得垂直陡降的外特性 4.外特性曲線陡降，由于短路電流太小，引弧不易，不宜用于手 弧焊。 第四章 直流

26、弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器36 主繼電器開(kāi)關(guān)主繼電器開(kāi)關(guān)空冷電機(jī)空冷電機(jī) 保護(hù)線路保護(hù)線路 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器37 4.6 4.6 有反饋磁放大器式弧焊整流器有反饋磁放大器式弧焊整流器 無(wú)反饋磁放大器只能獲得陡降的外特性，短路電流太無(wú)反饋磁放大器只能獲得陡降的外特性，短路電流太 小，電流放大倍數(shù)小，應(yīng)用范圍有限。解決上述問(wèn)題可小，電流放大倍數(shù)小，應(yīng)用范圍有限。解決上述問(wèn)題可 采用有反饋的磁放大器。采用有反饋的磁放大器。 4.6.1 4.6.1 全部?jī)?nèi)反饋磁放大器式弧焊整流器全部?jī)?nèi)反饋磁放大器式弧焊整流器 （自飽和電抗器）（自飽和電抗器） 4.6.2 4.6.2 部分內(nèi)反饋磁放大

27、器式弧焊整流器部分內(nèi)反饋磁放大器式弧焊整流器 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器38 VD1 VD2 WA1 WA2 a VD3 VD4 b WA4 WA3 VD5 VD6 c WA6 WA5 M N If WC = 圖5-22 全反饋磁放大器式弧焊整流器的原理電路 Rf Uf LK 4.6.1 4.6.1 全部?jī)?nèi)反饋磁放大器式弧焊整流器全部?jī)?nèi)反饋磁放大器式弧焊整流器 兩個(gè)兩個(gè)WA繞組的繞組的非同名端非同名端接在一起以后再接交接在一起以后再接交 流電源，另兩端則各接一個(gè)流電源，另兩端則各接一個(gè)整流元件整流元件后再接負(fù)后再接負(fù) 載，因此在載，因此在WA繞組中只能通過(guò)繞組中只能通過(guò)單方向電流單方

28、向電流。 通過(guò)同名端的標(biāo)注可以看出，當(dāng)WA中有 電流通過(guò)時(shí)，在鐵芯中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向 始終與直流控制繞組的磁場(chǎng)方向相同。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器39 -+=Uc WA1 WA2 WC Ic A1 A2 圖5-23 全反饋磁放大器的結(jié)構(gòu) 兩交流繞組輪流導(dǎo)通，交流電流在左、右鐵心兩交流繞組輪流導(dǎo)通，交流電流在左、右鐵心 中所產(chǎn)生的中所產(chǎn)生的 A A 方向始終與方向始終與 C C 方向一致方向一致。 焊接電流越大，鐵心的飽和程度越高，交流繞組起著焊接電流越大，鐵心的飽和程度越高，交流繞組起著 電流正反饋?zhàn)饔?，故稱之為全部?jī)?nèi)反饋磁放大器。電流正反饋?zhàn)饔茫史Q之為全部?jī)?nèi)反饋磁放大器。 由于

29、由于W16繞組在繞組在WC中產(chǎn)生的交變磁通相位不同而相中產(chǎn)生的交變磁通相位不同而相 互抵消，因此不會(huì)影響直流控制繞組的正常工作?；サ窒虼瞬粫?huì)影響直流控制繞組的正常工作。 Af k fk NI N f f I K 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器40 IN a P0 P0 o If1NA If1NA If1NA P0 1m 1m 1m 圖 5-25 全 反 饋 磁 放 大 器 鐵 心 中 磁 通 變 化 幅 度 1 2 3 U I Ic0 Ic=0 Ic0，起始工作點(diǎn)在 P0,外特性在更小電 流下轉(zhuǎn)為平緩。 IC0 Ic=0 Ic0 Ic0 Ic=0 Ic S1） 等速送絲電弧自身調(diào)節(jié)等

30、速送絲電弧自身調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的等熔化曲線系統(tǒng)的等熔化曲線這種這種 “L” 狀狀 外特性只能用于外特性只能用于 等速送絲的熔化等速送絲的熔化 極氣體保護(hù)焊，極氣體保護(hù)焊， 焊接電流大小由焊接電流大小由 送絲速度控制，送絲速度控制， 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) I c 大小主大小主 要是改變電弧電要是改變電弧電 壓。壓。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器43 1 2 - IcIc- Ic 1Ic 2 o Uf 圖 5 - 2 7 全 反 饋 磁 放 大 器 式 弧 焊 整 流 器 的 調(diào) 節(jié) 特 性 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)Uf的大小，不僅要的大小，不僅要 改變改變IC的大小，而且要改變的大小，而且要改變 IC的方向，對(duì)設(shè)計(jì)控制系

31、統(tǒng)的方向，對(duì)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng) 帶來(lái)很大的不便。為此帶來(lái)很大的不便。為此在磁在磁 放大器上增加一個(gè)偏移繞組放大器上增加一個(gè)偏移繞組 Wp使其產(chǎn)生的磁勢(shì)與使其產(chǎn)生的磁勢(shì)與Ic相反相反。 偏移繞組的作用偏移繞組的作用是產(chǎn)生一個(gè)是產(chǎn)生一個(gè) 負(fù)的磁勢(shì)使調(diào)節(jié)負(fù)的磁勢(shì)使調(diào)節(jié)I IC C只改變大小不只改變大小不 改變方向改變方向. .偏移繞組還有穩(wěn)定輸出偏移繞組還有穩(wěn)定輸出 電壓與改善焊機(jī)的動(dòng)特性作用。電壓與改善焊機(jī)的動(dòng)特性作用。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器44 主回路主回路 控制電路控制電路 電弧繼電器工作電路電弧繼電器工作電路 過(guò)載保護(hù)電路過(guò)載保護(hù)電路 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器45 4.

32、6.2 4.6.2 部分內(nèi)反饋磁放大器式弧焊整流器部分內(nèi)反饋磁放大器式弧焊整流器 VD2 WA1 If WA2 VD1 Rn Rn WA4 VD4 WA3 VD3 WA6 WA5 Rn VD5 VD6 M N RP UR AM Ic WC T 圖5-32 電阻內(nèi)橋磁放大器式 弧焊整流器 Uf LK 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器46 b) VD1和VD2都不導(dǎo)電時(shí) 單一交流繞組中通過(guò)的是正負(fù)半波單一交流繞組中通過(guò)的是正負(fù)半波 不對(duì)稱的交流，但總體焊接電流保不對(duì)稱的交流，但總體焊接電流保 持穩(wěn)定。部分交流電流起反饋?zhàn)饔贸址€(wěn)定。部分交流電流起反饋?zhàn)饔?Rn減小，外特性變陡減小，外特性變陡 R

33、n增大，外特性下降變緩增大，外特性下降變緩 Rn+ 時(shí)，成為全部?jī)?nèi)反饋時(shí)，成為全部?jī)?nèi)反饋 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器47 U o I 1 2 3 圖 5-36 內(nèi) 橋 磁 放 大 器 式 弧 焊 整 流 器 簡(jiǎn) 化 外 特 性 曲 線 I IC1 C1 I IC2 C2 I IC3 C3 Uf o If 圖5-37 內(nèi)橋磁放大器式弧焊整流器實(shí)際外特性曲線 實(shí)際外特性曲線實(shí)際外特性曲線 If Ic 0 部分內(nèi)反饋式部分內(nèi)反饋式 電源的調(diào)節(jié)特性電源的調(diào)節(jié)特性 無(wú)反饋式無(wú)反饋式 可用于哪種可用于哪種 焊接方法？焊接方法？ 控制電流控制電流Ic可以比可以比 無(wú)反饋時(shí)小一些無(wú)反饋時(shí)小一些 IC

34、較小工作點(diǎn)在非飽和區(qū) RfIfULUf 陡降外特性 IC較大工作點(diǎn)在過(guò)渡區(qū) R較大 If較小陡降； R較小 If較大右邊進(jìn)入 飽和區(qū)，左邊過(guò)渡區(qū)平緩； R很小 If很大左邊進(jìn)入 非飽和區(qū)陡降； 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器48 圖539 ZXG-400型弧焊整流器電路圖 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器49 磁放大器式弧焊整流器小結(jié)磁放大器式弧焊整流器小結(jié) 磁放大器在硅弧焊整流器中是作為控制和調(diào)節(jié)元件。磁放大器在硅弧焊整流器中是作為控制和調(diào)節(jié)元件。 通過(guò)控制鐵心的通過(guò)控制鐵心的 磁飽和程度來(lái)調(diào)磁飽和程度來(lái)調(diào) 節(jié)外特性形狀節(jié)外特性形狀 改變改變 焊接電流焊接電流 電弧電壓電弧電壓 第

35、四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器50 Uf 用于鎢極用于鎢極 氬弧焊氬弧焊 用于等速送用于等速送 絲絲CO2焊焊 用于手弧焊用于手弧焊 或埋弧焊或埋弧焊 P0 在飽和區(qū)段在飽和區(qū)段 P0 在不飽和區(qū)段在不飽和區(qū)段 P0 在過(guò)渡區(qū)段在過(guò)渡區(qū)段 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器51 磁放大器式弧焊整流器動(dòng)特性特點(diǎn)： 1.短路電流上升率和峰值較大，而衰減較慢，造 成引弧沖擊大和熔滴飛濺嚴(yán)重； 2.從短路到負(fù)載時(shí)瞬態(tài)負(fù)載電流最小值較低，降 低電弧穩(wěn)定性，減弱電弧的挺度和穿透力。 產(chǎn)生原因： 多個(gè)繞組，電磁慣性較大所致 防止措施：在主回路中串聯(lián)直流輸出電抗器 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器5

36、2 4.7 4.7 交直流兩用及脈沖式硅弧焊整流器交直流兩用及脈沖式硅弧焊整流器 4.7.1 交直流兩用硅弧焊整流器交直流兩用硅弧焊整流器 4.7.2 單相整流式脈沖弧焊電源 4.7.3 磁放大器式脈沖弧焊電源 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器53 交直流兩用硅弧焊整流器 用直流（用直流（DC）焊接時(shí)，把交流（）焊接時(shí)，把交流（AC）輸出端）輸出端1、2短接，短接， 從直流輸出端提供焊接電流。從直流輸出端提供焊接電流。 具有下降特具有下降特 性的交流弧性的交流弧 焊變壓器焊變壓器 單相橋式單相橋式 整流器整流器 電抗器電抗器 用交流（用交流（ACAC）焊接時(shí)，把直流（）焊接時(shí)，把直流（DC

37、DC）輸出端短接，從）輸出端短接，從1 1、 2 2兩端輸出交流電。兩端輸出交流電。 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器54 并聯(lián)式單相整流脈沖弧焊電源并聯(lián)式單相整流脈沖弧焊電源可調(diào)并聯(lián)式單相整流脈沖弧焊電源可調(diào)并聯(lián)式單相整流脈沖弧焊電源 半波整流的脈沖電流頻率為半波整流的脈沖電流頻率為 50Hz,S50Hz,S合上時(shí)頻率為合上時(shí)頻率為l00Hzl00Hz。如果采。如果采 用晶閘管整流，還可以調(diào)節(jié)內(nèi)脈沖用晶閘管整流，還可以調(diào)節(jié)內(nèi)脈沖 寬度，從而調(diào)節(jié)脈沖幅度。寬度，從而調(diào)節(jié)脈沖幅度。 采用兩臺(tái)二次電壓都不同的變壓器采用兩臺(tái)二次電壓都不同的變壓器 各作為正負(fù)半周的交流電源，交替工各作為正負(fù)半周的

38、交流電源，交替工 作。二次電壓較高者提供脈沖電流；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。二次電壓較低者提供基本電流。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，基 本電流和脈沖電流均可調(diào) 節(jié)，使用可靠，成本低， 但參數(shù)不多且相互影響 兩個(gè)電源都采用平特性。 用于等速送絲熔化極脈沖 弧焊時(shí)，電弧穩(wěn)定，使用 和調(diào)節(jié)方便，但制造較復(fù) 雜 一般采用陡降特性的弧 焊電源來(lái)提供基本電流， 用平外特性的整流器來(lái) 提供脈沖電流 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器55 4.7.3 4.7.3 磁放大器式脈沖弧焊電源磁放大器式脈沖弧焊電源 磁放大器式脈磁放大器式脈 沖弧焊電源可以采沖弧焊電源可以采 用主變壓器

39、二次三用主變壓器二次三 相電壓不平衡、三相電壓不平衡、三 相磁放大器交流阻相磁放大器交流阻 抗不平衡，或者為抗不平衡，或者為 磁放大器輸入脈沖磁放大器輸入脈沖 控制電流等方法而控制電流等方法而 獲得脈沖電流。獲得脈沖電流。 阻抗不平衡和三相電壓不平衡阻抗不平衡和三相電壓不平衡 采用脈沖控制電流采用脈沖控制電流 第四章 直流弧焊發(fā)電機(jī)與硅弧焊整流器56 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1.脈沖電流和基本電流取自同一變壓器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)脈沖電流和基本電流取自同一變壓器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，體積小單，體積小 2.改變磁放大器的飽和程度，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)輸出改變磁放大器的飽和程度，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)輸出 功率，調(diào)節(jié)參數(shù)容易，使用方便功率，調(diào)節(jié)參數(shù)容易，使用方便 3.可做到一機(jī)多用可做到一機(jī)多用 4.由于磁放大器的時(shí)間常數(shù)大，反應(yīng)速度慢，使由于磁放大器的時(shí)間常