《焊接電源》課程講義 第3章 弧焊電源的基本特性

第3章弧焊電源的基本特性弧焊電源是向焊接電弧提供電能的裝置，是電弧焊的核心部分。

類型繁多，我們主要介紹弧焊變壓器、弧焊整流器、弧焊逆變器

分類基本電氣特性包括以下三方面：

1．弧焊電源的外特性

(輸出特性)2．弧焊電源的調(diào)節(jié)特性

3．弧焊電源的動(dòng)態(tài)特性（響應(yīng)能力）弧焊工藝對(duì)電源的基本要求：

1．保證引弧容易

2．保證電弧穩(wěn)定

3．保證焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定

4．具有足夠?qū)挼暮附訁?shù)調(diào)節(jié)范圍特殊應(yīng)用場(chǎng)合的要求1編輯ppt3.1弧焊電源的基礎(chǔ)知識(shí)工業(yè)電網(wǎng)與焊接電源的要求三相四線制380V/220V/50Hz空載電壓：20～80V電弧電壓：14～44V電弧電流：30～1500A焊接電弧的特點(diǎn)：低電壓、大電流通過(guò)降壓變壓是弧焊電源必須的。降壓變壓器是基本部件，也是最簡(jiǎn)單的弧焊電源

弧焊電源中的變壓器有兩種基本形式：

工頻變壓器：普通電源，傳統(tǒng)弧焊電源的主要組成部分中頻變壓器：逆變電源，現(xiàn)代弧焊電源發(fā)展的主流交流，直流逆變技術(shù)，電子控制技術(shù)弧焊電源（能量傳輸與變換）2編輯ppt3.2弧焊電源的外特性弧焊電源的外特性是指在規(guī)定范圍內(nèi)，弧焊電源穩(wěn)態(tài)輸出電壓Uy

與輸出電流Iy的關(guān)系，即在電源內(nèi)部參數(shù)一定的條件下，改變負(fù)載，電源輸出的電壓穩(wěn)定值Uy與輸出的電流穩(wěn)定值Iy之間的關(guān)系。一般采用Uy＝f（Iy）來(lái)表示。又稱為電源的靜特性。電源外特性的一般表達(dá)式：

r0>0時(shí)，下降特性

r0＝0時(shí)，平特性兩者的外特性曲線如下圖所示：3.2.1電源外特性的基本概念Er0IyUyE—直流電源的電動(dòng)勢(shì)(V)；R0—電源內(nèi)部等效電阻，簡(jiǎn)稱內(nèi)阻(Ω)。3編輯ppt電源負(fù)載UyIyr0=0r0>00Er0IyUy圖3-2一般直流電源的外特性曲線4編輯ppt電源工作過(guò)程中可調(diào)參數(shù)只有兩個(gè)：E和r0調(diào)節(jié)E和r0使Uy和Iy發(fā)生變化，適應(yīng)電弧負(fù)載變化的要求。因此，從本質(zhì)上講，弧焊電源分為兩類：調(diào)節(jié)

r0的-----如弧焊變壓器，多數(shù)機(jī)械調(diào)節(jié)式弧焊電源調(diào)節(jié)E的-----如弧焊逆變器，部分弧焊整流器，電子控制式弧焊電源5編輯ppt調(diào)節(jié)

r0的方法調(diào)節(jié)電阻性內(nèi)阻調(diào)節(jié)電感性內(nèi)阻電阻性內(nèi)阻+電感性內(nèi)阻的調(diào)節(jié)直線型橢圓型介于上兩者之間UyIyr0=0r0>006編輯ppt調(diào)節(jié)

E的方法改變變壓器的變比調(diào)節(jié)輸出占空比兩者皆有方波正弦波控制輸出的外特性不受弧焊電源結(jié)構(gòu)的影響，理論上可以是任意形狀7編輯ppt圖3-3常用的弧焊電源的外特性曲線常用弧焊電源的外特性曲線平（緩）特性斜特性緩降特性恒流特性恒流帶外拖特性8編輯ppt3.2.2“電源—

電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定性“電源—

電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定有兩個(gè)方面的含義：1．無(wú)干擾時(shí)，能在給定電弧電壓和電流下，保證電弧的穩(wěn)定燃燒，系統(tǒng)保持靜態(tài)平衡狀態(tài)。2．當(dāng)系統(tǒng)受到瞬時(shí)干擾，破壞了系統(tǒng)原有的靜態(tài)平衡，電弧電壓和電流發(fā)生變化；但當(dāng)干擾消失后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)或者達(dá)到新的平衡狀態(tài)。圖3-4“電源——電弧”系統(tǒng)穩(wěn)定原理圖a）穩(wěn)定系統(tǒng)b）不穩(wěn)定系統(tǒng)系統(tǒng)穩(wěn)定的物理本質(zhì)是：電源能根據(jù)電弧的需要調(diào)整能量輸出，類似于有電流負(fù)反饋?zhàn)饔?編輯ppt綜上所述，系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是：特性Uy＝f（Iy）與特性Uf＝f（If）有交點(diǎn)，并且在交點(diǎn)的左邊保證Uy

>Uf，而在交點(diǎn)的右邊Uy

<Uf?！被。础跋到y(tǒng)的穩(wěn)定也可以用數(shù)學(xué)方法來(lái)加以描述。如圖3-5所示：電弧靜特性曲線在工作點(diǎn)的斜率必須大于電源外特性曲線在工作點(diǎn)的斜率。系統(tǒng)穩(wěn)定的程度可以由系統(tǒng)的穩(wěn)定系數(shù)Kw來(lái)表示：系統(tǒng)的穩(wěn)定條件是Kw>0，Kw越大系統(tǒng)穩(wěn)定性越高。圖3-5“電源—電弧”系統(tǒng)穩(wěn)定條件

If↑→Uy＜Uf→If↓If↓

→Uy>Uf→If↑如果弧長(zhǎng)發(fā)生變化呢？10編輯ppt當(dāng)電弧的靜特性曲線形狀一定時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于電源的外特性曲線形狀。要保證“電源——

電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定，必須根據(jù)電弧的靜特性曲線形狀確定合適的弧焊電源的外特性曲線形狀。3.2.3電源外特性曲線的確定電源的外特性曲線形狀除了影響“電源一電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定性之外，還關(guān)聯(lián)著焊接工藝參數(shù)的穩(wěn)定。所謂焊接工藝參數(shù)穩(wěn)定是指在焊接過(guò)程中，在外界干擾情況下，焊接工藝參數(shù)變化量越小，說(shuō)明焊接工藝參數(shù)越穩(wěn)定。焊接工藝參數(shù)：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等選擇電源的外特性不僅要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且要結(jié)合具體弧焊工藝特點(diǎn)，考慮焊接工藝參數(shù)的穩(wěn)定性以及引弧性能、熔滴過(guò)渡過(guò)程和使用安全性等。11編輯ppt外特性曲線的三部分：工作區(qū)段：反映了外特性曲線的具體形狀空載點(diǎn)：決定了電源的空載電壓

短路區(qū)段：反映了曲線形狀和短路電流值

1．弧焊電源外特性工作區(qū)段形狀的選擇（1）焊條電弧焊

工藝特點(diǎn)：弧長(zhǎng)容易波動(dòng)（焊工手抖動(dòng)）電弧處在水平段要求：“弧——源”系統(tǒng)穩(wěn)定；電弧有彈性；容易引弧反映在電源外特性上分別是：“弧——源”系統(tǒng)穩(wěn)定下降外特性電弧有彈性下降的陡度要大，最好是垂降（恒流）特性容易引弧要有較高的短路電流和較大的空載電壓圖3-6弧長(zhǎng)變化引起的電流偏差示意圖1-恒流外特性電源2、3-緩降外特性電源l1>l2

以恒流為主，加上短路外拖理想特性12編輯ppt（2）絲極熔化極電弧焊工藝特點(diǎn)：使用連續(xù)送進(jìn)的焊絲，有自動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)（無(wú)人為因素影響）?？紤]因素：根據(jù)電弧靜特性曲線的形狀，考慮送絲方式來(lái)電源外特曲線性形狀；二者的配合問(wèn)題。1）等速送絲方式主要方法：熔化極氬弧焊、CO2氣體保護(hù)焊與含有活性氣體的混合氣體保護(hù)焊或細(xì)絲（焊絲直徑

φ≤3mm）的直流埋弧自動(dòng)焊。

電弧工作在上升段（電弧靜特性）。“電源一電弧”系統(tǒng)穩(wěn)定要求下降、平、微升（上升到陡度小于電弧靜特性上升的陡度）外特性均可電弧自調(diào)節(jié)要求平或微升外特性；短路電流大，易于引弧，防止焊絲回?zé)驼辰z參數(shù)穩(wěn)定要求平或緩降外特性；不用微升特性（飛濺）

電弧的自身調(diào)節(jié)作用：當(dāng)焊接弧長(zhǎng)發(fā)生變化時(shí)，引起焊接電流和焊絲熔化速度的變化，從而可以使弧長(zhǎng)自動(dòng)恢復(fù)的作用圖3-7等速送絲熔化極氣體保護(hù)焊系統(tǒng)示意圖

等速送絲方式熔化極電弧焊較好的電源外特性平或緩降外特性13編輯ppt2）變速送絲控制系統(tǒng)的熔化極電弧焊

主要方法：埋弧焊（焊絲直徑φ>3mm）和一部分熔化極氬弧焊（粗絲）特點(diǎn)：電弧靜特性工作段為平特性段。焊絲直徑大，電流密度小，電弧自調(diào)節(jié)作用弱。弧壓反饋?zhàn)兯偎徒z控制弧長(zhǎng)：利用電弧電壓作為反饋量來(lái)調(diào)節(jié)送絲速度，調(diào)節(jié)作用的強(qiáng)弱與電弧電壓的變化量和反饋控制有關(guān)對(duì)電源的要求：“弧——源”穩(wěn)定下降外特性反饋靈敏陡降外特性參數(shù)穩(wěn)定陡降或恒流外特性（電流偏差?。﹫D3-8變速送絲熔化極氣體保護(hù)焊接系統(tǒng)示意圖

變速送絲方式熔化極電弧焊較好的電源外特性陡降外特性14編輯ppt（3）非熔化極電弧焊

特點(diǎn)：電弧靜特性工作部分呈平的或略上升的形狀；弧長(zhǎng)穩(wěn)定（電極不熔化）方法：鎢極氬弧焊（GTAW），等離子弧焊（PAW）以及不熔化極脈沖弧焊要求：電流穩(wěn)定“弧—源”穩(wěn)定下降外特性參數(shù)穩(wěn)定恒流特性（電流穩(wěn)定）不熔化極電弧焊較好的電源外特性以恒流為主，加上短路內(nèi)拐（減小短路電流，防止鎢極誤操作燒損）15編輯ppt特點(diǎn)：熔化極脈沖氬弧焊或混合氣體保護(hù)焊一般采用等速送絲；利用電弧自身調(diào)節(jié)作用來(lái)穩(wěn)定工藝參數(shù)。外特性要求：脈沖段和維弧段采用不同的外特性段外特性組合：1）恒壓特性與恒壓特性配合等速送絲系統(tǒng)；特點(diǎn)：電弧自調(diào)節(jié)作用強(qiáng)；但是，在平均電流較小時(shí)的維護(hù)段，當(dāng)電弧拉長(zhǎng)時(shí)，容易斷??；而脈沖階段由于自調(diào)節(jié)作用過(guò)強(qiáng)，容易導(dǎo)致電流參數(shù)波動(dòng)，影響熔滴過(guò)渡的均勻性2）恒流特性與恒壓特性改善了脈沖段電弧的穩(wěn)定性，電流參數(shù)穩(wěn)定，熔滴過(guò)渡均勻；但是，維護(hù)段在小電流下容易斷弧3）恒流特性與恒流特性

脈沖段熔滴過(guò)渡均勻，電弧彈性好；但是，自調(diào)節(jié)作用差，維弧段容易短路4）恒壓特性與恒流特性脈沖階段具有良好的電弧調(diào)節(jié)作用，但維弧容易短路

（4）熔化極脈沖電弧焊16編輯ppta）恒壓特性與恒壓特性維弧段小電流，弧長(zhǎng)拉長(zhǎng)時(shí)易斷弧，A1；脈沖段電流參數(shù)波動(dòng)影響大，B0，熔滴過(guò)渡不均勻b）恒流特性與恒壓特性脈沖段電流不變，熔滴過(guò)渡均勻；維弧段小電流時(shí)易斷弧c）恒流特性與恒流特性脈沖段電流參數(shù)不變，熔滴過(guò)渡均勻，電弧彈性好；自調(diào)節(jié)作用差，易粘絲（短路）d）恒壓特性與恒流特性脈沖階段具有良好的電弧調(diào)節(jié)作用，但容易引起電流參數(shù)波動(dòng)，熔滴過(guò)渡不均，且維弧易粘絲（短路）。圖3-9脈沖弧焊電源的組合外特性

17編輯ppt圖3-10雙階梯外特性

好的外特性：雙階梯外特性組合，又稱為方框特性

上述各種方法都各有優(yōu)缺點(diǎn)，例如，恒壓特性使電弧具有足夠的自調(diào)節(jié)作用，但對(duì)熔滴的均勻過(guò)渡不利，而恒流特性則相反，能使熔滴過(guò)渡均勻，焊縫成形好，但電弧自身調(diào)節(jié)能力較差。

雙階梯外特性組合：脈沖電流由“┐”型特性供電；維弧電流由“└”型特性供電，兩者構(gòu)成方框特性。這是熔化極脈沖氣體保護(hù)焊中比較實(shí)用的外特性組合方法之一，如圖3-10所示。

如果弧長(zhǎng)增大為l2時(shí)，其維弧工作點(diǎn)將移至A2，脈沖電弧工作點(diǎn)向左移至B2。其維弧階段電源外特性為恒流部分，可保證小電流時(shí)不斷??；而脈沖電弧進(jìn)入恒壓特性段，增加了電弧的自調(diào)節(jié)作用，可以自動(dòng)恢復(fù)電弧的弧長(zhǎng)。

如果弧長(zhǎng)減小為l1時(shí)，其維弧工作點(diǎn)將移至A1，脈沖電弧工作點(diǎn)將移至B1。由于在脈沖階段電源具有恒流特性，因此，電流參數(shù)穩(wěn)定，熔滴過(guò)渡均勻；在維弧階段電源具有恒壓特性，使電弧自身調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)而能防止短路。綜合了恒壓特性使電弧具有足夠的弧長(zhǎng)自調(diào)節(jié)能力和恒流特性保持恒定的熔滴過(guò)渡到優(yōu)點(diǎn)，從而克服了恒壓特性和恒流特性各自存在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接電弧的控制，稱為所謂的可控外特性（新型電子控制型弧焊電源）。18編輯ppt2．弧焊電源的空載電壓

弧焊電源的空載電壓是指電源輸出為開路狀態(tài)時(shí)，電源輸出的電壓值。

空載電壓對(duì)引弧、維持電弧的穩(wěn)定燃燒有很大影響

空載電壓的選擇應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則；（1）保證引弧容易。（2）保證電弧的穩(wěn)定燃燒。在交流弧焊電源中為確保交流電弧的穩(wěn)定燃燒，一般要求：U0＞（1.8～2.25）Uf。（3）保證電弧功率穩(wěn)定。為了保證交流電弧功率穩(wěn)定，一般要求：（3-3）（4）要有良好的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

上述空載電壓范圍是對(duì)下降特性弧焊電源而言的。帶有引弧（或穩(wěn)?。┭b置的不熔化極氣體保護(hù)焊電源，可以降低空載電壓，用于熔化極自動(dòng)、半自動(dòng)弧焊的平特性弧焊電源可以具有較低的空載電壓

19編輯ppt3．弧焊電源的穩(wěn)態(tài)短路電流在弧焊電源外特性上，當(dāng)Uy＝0（

Uf＝0）時(shí)對(duì)應(yīng)的電流為穩(wěn)態(tài)短路電流Iwd。

主要是指下降特性中Uy＝0時(shí)對(duì)應(yīng)的電流，一般要求：

圖3-11恒流帶外拖外特性曲線a）外拖斜特性b）外拖恒流特性

理想的短路區(qū)段形狀：恒流帶外拖，如圖3-11所示。要借助現(xiàn)代的大功率電子器件和電子控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)外拖曲線特性的任意控制。20編輯ppt4．常用的外特性曲線及其應(yīng)用外特性下降特性平特性雙階梯形特性斜緩特性緩降特性恒流特性恒流帶外拖恒壓特性平緩特性特點(diǎn)曲線形狀接近于一條斜線曲線形狀接近于1/4橢圓工作區(qū)段內(nèi)，焊接電流保持不變工作區(qū)段內(nèi)，焊接電流不變，外拖斜率、拐點(diǎn)可調(diào)工作區(qū)段內(nèi)，焊接電壓保持不變工作區(qū)段內(nèi)，焊接電壓隨電流增加略有下降由“└”型和“┐”型特性組合構(gòu)成適用范圍焊條電弧焊，粗絲CO2焊，埋弧焊焊條電弧焊，變速送絲埋弧焊鎢極氬弧焊，等離子弧焊焊條電弧焊等速送絲熔化極氣體保護(hù)焊、埋弧自動(dòng)焊等速送絲熔化極氣體保護(hù)焊、埋弧自動(dòng)焊脈沖熔化極氣體保護(hù)焊表3-1常用弧焊電源的外特性曲線的特點(diǎn)及其應(yīng)用不同的弧焊工藝有不同的特點(diǎn)，因此需要采用不同外特性的弧焊電源。21編輯ppt3.3弧焊電源的調(diào)節(jié)特性對(duì)于一定的弧長(zhǎng)的電弧，只有一個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)。為了獲得一定范圍所需的焊接電流和電壓，弧焊電源的外特性必須可以調(diào)節(jié)，這樣才能與電弧靜特性曲線有多個(gè)交點(diǎn)，如圖3-12所示。電弧靜特性和電源外特性曲線相交的穩(wěn)定工作點(diǎn)決定了焊接電壓和電流

3.3.1調(diào)節(jié)特性的概念不同材料、不同板厚、不同結(jié)構(gòu)的焊接，需要選用不同的焊接電流、電弧電壓，因此弧焊電源必須具備焊接電流或負(fù)載電壓可調(diào)的性能，以適應(yīng)各種焊接的需要。要求弧焊電源具備的能輸出不同的負(fù)載電壓、焊接電流的可調(diào)性能，稱為弧焊電源的調(diào)節(jié)特性。圖3-12弧焊電源的調(diào)節(jié)特性

22編輯ppt常用弧焊方法的約定負(fù)載特性為：（1）焊條電弧焊電源U2

＝20＋0.04I2

(V)I2≤600A；

U2

＝44(V)I2

>600A;（2）TIG焊電源U2

＝10＋0.04I2

(V)I2≤600A；

U2

＝34(V)I2

>600A;（3）MIG/MAG焊電源U2

＝14＋0.05I2

(V)I2≤600A；

U2

＝44(V)I2

>600A。（4）埋弧焊下降特性的弧焊電源與焊條電弧焊電源的約定負(fù)載特性相同；平特性的弧焊電源與MIG/MAG焊電源的約定負(fù)載特性相同。其中，U2——約定負(fù)載電壓,V；I2

——約定負(fù)載電流,A。約定負(fù)載與約定負(fù)載特性約定負(fù)載曲線3.3.2調(diào)節(jié)參數(shù)及調(diào)節(jié)范圍

（1）工作電流I2

焊接時(shí)電源輸出的電流或電弧的電流。

（2）工作電壓U2

焊接時(shí)弧焊電源輸出的電壓。電焊機(jī)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在焊接過(guò)程中，弧焊電源輸送的電流稱為焊接電流，用I2表示；弧焊電源在輸送焊接電流時(shí)，其輸出端之間的電壓稱為負(fù)載電壓，用U2表示。23編輯ppt1．下降特性弧焊電源的調(diào)節(jié)參數(shù)及范圍圖3-13下降特性弧焊電源的調(diào)節(jié)性能

（1）額定最大焊接電流I2max

在約定焊接狀態(tài)下，弧焊電源在最大調(diào)節(jié)位置時(shí)所能獲得的約定焊接電流的最大值。一般要求I2max

≥100%I2r，I2r為額定焊接電流。（2）額定最小焊接電流I2min

在約定焊接狀態(tài)下，弧焊電源在最小調(diào)節(jié)位置時(shí)所能獲得的約定焊接電流的最小值。對(duì)于手工電弧焊I2min

≤20%I2r；對(duì)于TIG焊I2min

≤10%I2r；對(duì)于埋弧焊I2min

≤40%I2r。（3）電流調(diào)節(jié)范圍在約定負(fù)載特性條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)所能獲得的輸出電流范圍，即I2min~I2max，如圖3-13。24編輯ppt

平特性電源的可調(diào)參數(shù)示于圖3-14。（1）額定最大工作電壓U2max

在約定負(fù)載特性條件下，弧焊電源通過(guò)調(diào)節(jié)所能輸出電壓的最大值。（2）額定最小工作電壓U2min

在約定負(fù)載特性條件下，弧焊電源通過(guò)調(diào)節(jié)所能輸出電壓的最小值。（3）工作電壓調(diào)節(jié)范圍在約定負(fù)載特性條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)所能獲得的輸出電壓范圍。即U2min

~U2max。圖3-14平特性弧焊電源的調(diào)節(jié)性能

2．平外特性弧焊電源的調(diào)節(jié)參數(shù)及范圍25編輯ppt3．弧焊電源空載電壓U0的調(diào)節(jié)圖3-15弧焊電源中U0的調(diào)節(jié)一般地，弧焊電源的空載電壓是確定的，在電流或電壓調(diào)節(jié)時(shí)，空載電壓不變。但是，在小電流焊接時(shí)，電子熱發(fā)射能力弱，需要靠強(qiáng)電場(chǎng)作用才容易引燃電弧和保持電弧的穩(wěn)定燃燒。因此，在小電流焊接時(shí)，往往需要較高的U0；在大電流焊接時(shí)，電子熱發(fā)射能力強(qiáng)，可以降低U0，以提高功率因數(shù)，節(jié)省電能。因此，在有些弧焊電源中，根據(jù)弧焊工藝的要求，空載電壓隨焊接電流或電壓的調(diào)節(jié)也進(jìn)行調(diào)節(jié)（如圖3-15），從而具有更好的調(diào)節(jié)特性。26編輯ppt3.3.3弧焊電源的負(fù)載持續(xù)率與額定值設(shè)備允許溫升工作電流工作時(shí)間工作方式負(fù)載持續(xù)率弧焊電源的輸出功率與它的溫升有密切的關(guān)系。這主要與溫度升高絕緣性被破壞有關(guān)，在弧焊電源標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于不同的絕緣級(jí)別，規(guī)定了相應(yīng)的允許溫升。對(duì)于不同的負(fù)載狀態(tài)，弧焊電源規(guī)定了不同的輸出電流。GB/T8118-1995規(guī)定，工作周期T為10min。額定負(fù)載持續(xù)率FCr為20%、35%、60%、80%、100%。弧焊電源的額定電流I2r就是在額定負(fù)載持續(xù)率、約定負(fù)載特性下，允許輸出的最大電流值。與額定焊接電流相對(duì)應(yīng)當(dāng)工作電壓為U2r。GB/T8118-1995規(guī)定，額定電流I2r分檔為（A）：10、16、25、40、63、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000。負(fù)荷狀態(tài)T——弧焊電源的工作周期，等于負(fù)載持續(xù)時(shí)間t與休止時(shí)間之和。27編輯ppt弧焊電源經(jīng)常工作在非額定負(fù)載持續(xù)率的狀態(tài)下，實(shí)際工作時(shí)間與工作周期之比稱為實(shí)際負(fù)載持續(xù)率FC

。FCr——額定負(fù)載持續(xù)率；FC

——實(shí)際負(fù)載持續(xù)率；I2r

——弧焊電源額定電流；I2——實(shí)際負(fù)載持續(xù)率下，允許輸出的最大電流。實(shí)際負(fù)載持續(xù)率條件下允許使用的最大輸出電流可按下式計(jì)算：28編輯ppt3.4弧焊電源的動(dòng)態(tài)特性3.4.1基本概念無(wú)論是電源的外特性還是電源的調(diào)節(jié)特性，主要是根據(jù)電弧的靜特性來(lái)討論的，即是弧焊電源必須滿足電弧穩(wěn)態(tài)燃燒的要求。但是，在實(shí)際焊接過(guò)程中，電弧處于穩(wěn)態(tài)的時(shí)間是短暫的、相對(duì)的，尤其是在熔化極電弧焊中，電極（焊條或焊絲）被加熱形成金屬熔滴，熔滴從小到大，電弧長(zhǎng)度也要隨之變化，當(dāng)熔滴過(guò)渡到熔池中時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以，在焊接過(guò)程中，電弧長(zhǎng)度、電弧電壓和電流不斷的變化，甚至?xí)霈F(xiàn)瞬間較大的變化，因而，電弧焊接中，尤其是熔化極電弧焊時(shí)，焊接電弧是電源的一個(gè)動(dòng)態(tài)負(fù)載?；『鸽娫幢仨毦哂袧M足動(dòng)態(tài)電弧負(fù)載要求的特性，該特性就是弧焊電源的動(dòng)特性弧焊電源的動(dòng)特性：電弧負(fù)載狀態(tài)發(fā)生瞬態(tài)變化時(shí)，弧焊電源輸出電壓與電流的響應(yīng)特性。它表明了弧焊電源對(duì)電弧負(fù)載瞬變的適應(yīng)能力。常用電流和電壓的瞬時(shí)值來(lái)表示如下：uy=f（t）、iy=f（t）29編輯ppt3.4.2電弧動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)及其對(duì)弧焊電源動(dòng)特性的要求圖3-16

熔滴過(guò)渡形式和電弧電壓、電流的波形a)射流過(guò)渡b)滴狀過(guò)渡c)短路過(guò)渡

熔化極電弧焊中，所采用的工藝方法和焊接工藝參數(shù)不同，熔滴過(guò)渡形式不同，負(fù)載的變化情況各異，因此，對(duì)弧焊電源的動(dòng)特性要求就有所不同。如圖3-16a、b所示，在射流過(guò)渡或滴狀過(guò)渡的熔化極電弧焊中，電弧電壓和電流基本不變，此時(shí)電弧可以看作靜態(tài)負(fù)載，因此對(duì)電源的動(dòng)特性沒(méi)有什么特殊要求。而對(duì)短路過(guò)渡的熔化極電弧焊來(lái)說(shuō)，電弧不停地在負(fù)載、短路和空載三態(tài)之間轉(zhuǎn)換，所以采用短路過(guò)渡的熔化極電弧焊對(duì)電源的動(dòng)特性提出了較高的要求。

30編輯ppt1．焊條電弧焊“空載一短路一負(fù)載”“負(fù)載一短路一負(fù)載”圖3-17手工電弧焊時(shí)，弧焊電源輸出電壓和電壓變化示意圖（1）由空載到短路的瞬時(shí)短路電流峰值Isd，它主要影響引弧過(guò)程。太小不利于引弧階段的熱發(fā)射和熱電離，使引弧困難；太大則容易造成飛濺大，甚至引起工件燒穿。因此，對(duì)Isd往往提出要求，一般是以其與焊接電流I2之比來(lái)要求，例如：Isd/I2≤3.0。（2）由負(fù)載到短路的瞬時(shí)短路電流峰值Ifd，它主要影響熔滴過(guò)渡的情況。太大熔滴飛濺嚴(yán)重，使焊縫成形變壞，甚至引起焊件燒穿、電弧不穩(wěn)。太小則熔滴過(guò)渡困難。因此，對(duì)Ifd也要提出要求，一般是以其與焊接電流I2之比來(lái)要求，例如：Ifd

/I2≤2.5。31編輯ppt2．短路過(guò)渡細(xì)絲CO2焊接弧焊電源也工作在空載—短路—負(fù)載之間周期性地變換狀態(tài)之中，而且頻率要求更高。要求：1、瞬時(shí)短路電流峰值Isd、Ifd2、短路電流上升率di/dt圖3-18熔滴短路過(guò)渡過(guò)程與電壓電流波形示意圖t1

—燃弧時(shí)間t2

—短路時(shí)間t3

—拉斷熔滴后的電壓恢復(fù)時(shí)間T—短路周期T=t1+t2+t3Imax

—最大電流(短路峰值電流)Imin

—最小電流Ia

—平均焊接電流Ua

—平均電弧電壓

di/dt過(guò)小，熔滴難以短路過(guò)渡，導(dǎo)致短路時(shí)間的延長(zhǎng)和焊絲成段爆斷；di/dt過(guò)大，導(dǎo)致短路電流增長(zhǎng)過(guò)快，瞬間達(dá)到短路電流的峰值，產(chǎn)