第三單元--硅弧焊整流器

1、l 能力知識點(diǎn) 3 全部內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器l 1結(jié)構(gòu)基本電路如圖3-18所示 圖3-18 全反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器基本電路圖l 2工作原理l （1）外特性 單相原理與接線如圖3-19所示 (a) 原理圖圖3-19 單相全部內(nèi)反饋式磁飽和電抗器(b) 接線圖l 推廣到三相，其外特性如圖3-21所示。圖3-21 全反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器的外特性（2）調(diào)節(jié)特性 全部內(nèi)反饋式磁飽和電抗器式弧焊整流器的外特性是水平的，即輸出電壓基本保持不變。如何調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，就是該電源的調(diào)節(jié)特性。其調(diào)節(jié)特性將如圖3-22中的曲線1所示。圖3-22 全反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器的調(diào)節(jié)特性l

2、 由該圖可看出，當(dāng)輸出電壓由最高調(diào)到最低時，就要將 由 調(diào)至 ，即不僅需要調(diào)節(jié) 的大小，還要改變方向，這將給控制帶來不便。為此需設(shè)法避免改變的方向。只要在磁飽和電抗器鐵心上加一偏移繞阻，如圖3-23圖3-23 偏移繞組的接線l 加偏移繞組后的調(diào)節(jié)特性如圖3-22中曲線2所示。l 3產(chǎn)品介紹 全部內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器國內(nèi)定型產(chǎn)品有ZPG1-500、ZPG1-1500、ZPG2-500、GD-500等型號。這種弧焊整流器適用于二氧化碳或惰性氣體及混和氣體保護(hù)下的熔化極電弧焊。 ZPG1-500型弧焊整流器可用于焊絲直徑為0.82.0mm的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊或混合氣體保護(hù)焊等。它的電弧自調(diào)

3、性能良好,輸出電壓可以遠(yuǎn)距離無級調(diào)節(jié)，而且可以補(bǔ)償網(wǎng)路電壓的波動，使工作電壓比較穩(wěn)定。 能力知識點(diǎn) 4 部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器 l 1結(jié)構(gòu)l 基本電路如圖3-24所示圖3-24 部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器基本電路圖 比較圖3-12、圖3-18與圖3-24，無反饋式、全部內(nèi)反饋式與部分內(nèi)反饋式在結(jié)構(gòu)上的差別，主要是磁飽和電抗器中的交流繞阻之間m、n兩點(diǎn)的接法不同。無反饋式的m、n兩點(diǎn)是短路連接，全部內(nèi)反饋式m、n兩點(diǎn)是開路，部分內(nèi)反饋式m、n兩點(diǎn)間接了一個內(nèi)橋電阻。l 2工作原理l （1）外特性 根據(jù)上述三種電源的結(jié)構(gòu)對比可知，無反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器、全反饋磁飽和電抗

4、器式弧焊整流器、只是部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器弧焊整流器的兩種特殊情況。當(dāng)部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器中的 =0時，即m、n兩點(diǎn)用導(dǎo)線短接，就相當(dāng)于是無反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器，據(jù)前可知，它的外特性是陡降的。當(dāng) =，即m、n兩點(diǎn)斷開，就相當(dāng)于全部內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器，它的外特性是水平的。 l 可推斷，部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器的外特性介于兩者之間，即具有緩降的外特 性（如圖3-25所示），并且隨著內(nèi)橋電阻由零逐漸增大時，外特性將由陡降逐漸趨于平緩圖3-25 部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器的外特性（2）內(nèi)橋形式 內(nèi)橋?yàn)樾‰娮?如圖3-24所示，它通常用康銅絲制成，阻值

5、很小。內(nèi)橋電阻應(yīng)可分段調(diào)節(jié)以獲取不同數(shù)值的內(nèi)橋電流 ；內(nèi)橋?yàn)橐桓鶎?dǎo)線，如圖3-26所示，在兩個交流繞組的抽頭處用一根導(dǎo)線將部分交流繞組短接起來。短接部分可看成是無反饋式磁飽和電抗器；未短接部分可看成全部內(nèi)反饋式磁飽和電抗器。顯然， 占的比例越大，得到的外特性越陡。若將 全部短接，就變成了無反饋式磁飽和電抗器。選擇合適的短接點(diǎn)，就可以得到滿意的下降外特性。（3）調(diào)節(jié)特性 見圖3-27圖3-26 短接部分交流繞組的內(nèi)橋圖3-27 部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器的調(diào)節(jié)特性l 3產(chǎn)品介紹l 部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器，國內(nèi)定型產(chǎn)品有ZXG-300、ZXG-400及ZXG-500等型號，以上

6、產(chǎn)品具有下降外特性，可用作焊條電弧焊和鎢極氬弧焊的直流電源。另外還有可兼獲下降和平外特性的多特性弧焊整流器，定型產(chǎn)品有ZDG-500-1、ZDG-1000R、ZPG-1000等型號產(chǎn)品?？捎糜诤笚l電弧焊、埋弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊等。l 在實(shí)際焊接中，由于引弧和熔滴過渡，作為弧焊整流器直流電源的負(fù)載電弧，變動非常頻繁，使電源常常處于動態(tài)過程，即由空載短路、負(fù)載短路、短路空載等過渡過程，導(dǎo)致電源的動特性不夠理想。因而，有必要分析磁飽和電抗器式弧焊整流器動特性欠佳的原因，提出改善動特性的有效方法。l 1動特性存在的問題l （1）引弧沖擊和飛濺 空載時，弧焊整流器交流繞組內(nèi)沒有電流，故沒有電壓降

7、，即 。此時空載電壓為 。引弧時，弧焊整流器發(fā)生由空載短路的過渡過程。由于 具有類似電容的性質(zhì)，其中電壓 不能突變，短路瞬間仍維持為0V。突然短路時，一方面相當(dāng)于空載電壓被瞬時短路；另一方面負(fù)載電阻值約為 ，因而會產(chǎn)生很大的瞬時短路沖擊電流 ，又因磁飽和電抗器的時間常數(shù)大，所以衰減得較慢，故產(chǎn)生長時間的引弧沖擊。因此，在對薄板焊接時易被燒穿。 （2）弧飄 短路時，負(fù)載電壓 ，所以磁飽和電抗器交流繞組電壓 較高。在突然拉開電弧的瞬間（即由短路至負(fù)載），一方面 不變，瞬間電弧電壓很低；另一方面，負(fù)載電阻突然加大，因而產(chǎn)生一個“過小電流”。然后再緩慢增加到正常負(fù)載電流值（見圖3-28)。這個“過小電

8、流”大大降低了電弧的穩(wěn)定性并減弱了電弧的“挺度”或穿透力，即引起“弧飄”。l 磁飽和電抗器式弧焊整流器出現(xiàn)以上問題的原因，在于磁飽和電抗器上繞有多個線圈，電磁慣性較大，在過渡過程中均有自 感作用；另外，磁飽和電 抗器是由交直流同時磁化的，因此，鐵心上交流繞組和控制繞組之間的互感作用對弧焊整流器的動特性起很大的影響所致圖3-28 短路負(fù)載時電流過渡過程l 2動特性的改善l （1）在焊接主回路中串聯(lián)直流電感 這種方法是改善動特性最常用的方法，大多數(shù)硅弧焊整流器都串接有這種直流輸出電感。l （2）增加交流電感 如焊條電弧焊的情況下，用熱軋硅鋼片制做磁飽和電抗器有利于改善整流電源的動特性。l （3）增

9、大主變壓器自身漏抗 l （4）采用電流外正反饋 其結(jié)構(gòu)如圖3-30所示 綜合知識模塊四 硅弧焊整流器的常見故障及排除 能力知識點(diǎn) 1 硅弧焊整流器的使用與維護(hù) l （1）定期檢查焊機(jī)的絕緣電阻（在用兆歐表測量絕緣電阻前應(yīng)將硅整流元件的正負(fù)極用導(dǎo)線短路）。l （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。l （3）焊機(jī)切忌劇烈的振動，更不允許對焊機(jī)敲擊，因這樣會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。l （4）應(yīng)避免焊條與焊件長時間短路，以免燒毀焊機(jī)。l （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。本單元

10、小結(jié)l 1硅弧焊整流器的電路一般由主變壓器、電抗器、整流器、輸出電抗器等幾部分組成。硅弧焊整流器可按有無電抗器分為兩類：無電抗器的硅弧焊整流器和有電抗器的硅弧焊整流器。l 無電抗器的硅弧焊整流器按主變壓器的結(jié)構(gòu)不同又可分為：（1）主變壓器為正常漏磁的；（2）主變壓器為增強(qiáng)漏磁的，按增強(qiáng)漏磁的方法不同又可分為動圈式、動鐵式和抽頭式。l 有電抗器的硅弧焊整流器。這類硅弧焊整流器所用的電抗器都是磁飽和電抗器式的。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l 不同又可分為：（1）無反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器。（2）有反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器。根據(jù)磁飽和電抗器的反饋形式，又可分為外反饋磁飽和電抗器式、全部內(nèi)反饋磁飽和電抗

11、器式和部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器等。l 2硅弧焊整流器與弧焊發(fā)電機(jī)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：易造易修、節(jié)省材料、成本低、效率高；易于獲得不同形狀的外特性，以滿足不同焊接工藝的要求；動特性及輸出電流波形易于控制，適應(yīng)性l 強(qiáng)；易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)和對電網(wǎng)電壓進(jìn)行補(bǔ)償；噪聲小。3在以硅為整流器件的磁飽和電抗器式弧焊整流器中，磁飽和電抗器是核心部分，它通過改變控制電流就可改變鐵心的飽和程度，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的調(diào)節(jié)，并且控制繞組中的直流控制電流較小的變化能引起負(fù)載電流較大的變化，即具有電流放大的作用。l 4無反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器具有陡降的外特性，國內(nèi)典型產(chǎn)品有ZXG7-300、 ZXG7-500及ZXG7-300-1型等，可用于焊條電弧焊或鎢極氬弧焊。但這種弧焊整流器的缺點(diǎn)是磁飽和電抗器沒有反饋，電流放大倍數(shù)小，控制電流較大。l 6部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式硅弧焊整流器的反饋?zhàn)饔媒橛跓o反饋式和全部內(nèi)反饋式之間，所以外特性既不是陡降的，也不是水平的，而是介于兩者之間為緩降的，這是通過內(nèi)橋電阻來實(shí)現(xiàn)的。部分內(nèi)反饋磁飽和電抗器式弧焊整流器，國內(nèi)定型產(chǎn)品l 有ZXG-300、ZXG-400及ZXG-500等型號，具有 下降外特性，可用作焊條電弧焊和鎢極氬弧焊的直流電源。另外還有可兼獲下降和平外特性的多特性弧焊整流器，定型