弧焊电源的基本特性..

弧焊电源弧焊电源是为电弧负载提供电能并保证焊接工艺过程稳定的装置。

由于电弧是电弧焊的一个动态负载，因此弧焊电源除了具有结构简单、制造容易、消耗少、节省电能、成本低、安全可靠、维护容易等一般电力电源的特点外，还必须具有引弧容易、电弧稳定、焊接规范稳定可调等适应电弧负载的一些特性。

一．焊接电弧1．焊接电弧的概念及条件（1）焊接电弧的概念由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与母材间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，称为焊接电弧。

电弧焊就是依靠焊接电弧把电能转变为焊接过程所需的热能来熔化金属达到连接金属的目的的。

（2）焊接电弧产生的条件焊接电弧是一种气体放电现象，它是带电粒子通过两电极或电极与母材间气体空间的一种导电过程。

电弧焊中，电弧气氛中的带电粒子一方面由气体电离产生，另一方面由阴极电子发射获得。

因此，焊接电弧的产生需要两个条件：一是气体电离；二是阴极电子发射。

1）气体电离气体是由原子组成的，原子在常态下呈中性。

如果气体中的原子从外面获得足够的能量，原子中的电子就能脱离原子核的引力而成为自由电子，这时的原子由于失去电子而成为正离子。

这种使中性的气体原子分离成正离子和自由电子的过程称为气体电离。

使气体电离所需的能量称为电离能（或电离功）。

不同的气体或元素，由于原子构造不同，其电离能也不同，电离能越大，气体就越难电离。

不同元素电离能大小递增次序为：K、Na、Ba、Ca、Cr、Ti、Mn、Fe、Si、H、O、N、Ar、F、He在焊接电弧中，使气体介质电离的形式主要有热电离、撞击电离、光电离三种。

①热电离高温下，气体原子受热的作用而互相碰撞产生的电离称为热电离。

温度越高、热电离作用越大。

②撞击电离带电粒子在电场的作用下，作定向高速运动，产生较大的动能，当与中性原子相碰撞时，就把能量传给中性原子，使该原子产生电离。

如两电极间的电压越高，电场作用越大，则电离作用越强烈。

③光电离气体原子在光辐射的作用下产生的电离，称为光电离。

实验一弧焊电源外特性实验一、实验目的1.理解弧焊电源外特性的含义。

2.掌握弧焊电源外特性的测试方法。

3.测定ZX7-400电焊机的外特性。

二、实验设备ZX7-400电焊机、PTE-750E智能电源测试台、感应调压器三、实验内容在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值U y与输出的电流稳定值I y之间的关系U y=f(I y),称为电源的外特性。

对于直流电源，U y和I y为平均值，对于交流电源则为有效值。

外特性可用曲线来表示，这种曲线叫外特性曲线。

外特性曲线与纵坐标的交点即为弧焊电源的空载电压，外特性曲线与横坐标的交点即为弧焊电源的短路电流。

不同的焊接方法对电源外特性有不同的要求。

根据外特性曲线的形状，焊接电源的外特性可分为平特性和下降特性两大类。

1、平特性特点是输出电压基本上不随输出电流的变化而变化(略有变化)，又称恒压特性，适用于作为熔化极气体保护焊和电渣焊的电源。

2、下降特性特点是输出电压随输出电流而下降。

根据输出电压下降的快慢程度，又可分成缓降、陡降、垂降三种，其中垂降外特性又称恒流特性，因为当弧长发生变化时，输出电流基本保持不变。

下降特性适用于作为焊条电弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊的电源。

四、实验步骤1.观察和熟悉焊机外形，记录铭牌数据。

2.熟悉实验电路的连接和各个设备的功能及使用。

3.利用PTE-750E智能电源测试台测量ZX7-400电焊机电源的外特性。

4.关闭测试台和电源。

五、实验报告内容六、思考题1.交流焊机有哪几种典型类型，它们的结构有何区别及联系？2.ZX7-400电焊机是如何获得下降外特性的。

弧焊电源一、焊接电弧电弧既是一种气体放电现象，又是一种自持放电现象。

电弧中的带电粒子主要是依靠电弧中的气体介质的电离和电极的电子发射两个物理过程而产生电弧的静特性：当弧长一定电弧稳定燃烧时，两电极间总电压与电流之间的关系曲线称为电弧静特性曲线电弧的动特性：在一定的弧长下，当电弧电压很快变化的时候，电弧电压和电流瞬时值的关系二、弧焊电源我国的工业电网采用三相四线制交流供电，频率为50Hz，相电压220V，线电压为380V，而电弧负载的基本特性由电弧的伏安特性曲线可知，在常用的电弧焊的区段上，电压为20~40V，电流在几十至上千安，因此在工业电网与焊接电弧负载之间必须有一种能量传输与交换装置，这就是弧焊电源。

工业电网的电压远高于一般电弧焊的需要，而且威胁焊接操作者的人身安全，因此将电网电压降低到适合电弧工作的电压时弧焊电源的首要功能。

通常的弧焊电源输出电压在20~80V，降压的基本方法是采用基于电磁感应原理的变压器，一般焊接电源的输出电流在30~1500A，所以低电压、大电流是弧焊电源与其电弧特性相适应的基本电特性之一，变压器的另一个重要作用就是它的阻抗变换作用，大大降低了负载短路时对电网的冲击，弧焊电源的变压器有两种基本形式：一种时直接将工业电网电压降低的变压器，也称为工频变压器，这是传统弧焊电源的主要组成部分，在工频变压器种，独立作为交流电源使用的采用单相变压器，为直流电源配套的则多为三相变压器。

另一种是工作在20Hz的中频变压器，这种变压器必须借助专用的逆变电路才能工作，这就是所谓逆变电源。

同等功率的20Hz中频的体积和重量仅为工频变压器的十几分之一。

（1）弧焊电源的静特性电源的静特性是指在规定的范围内，弧焊电源稳态输出电流与输出电压的关系，又称为电源的外特性。

为了能够稳定向焊接电弧提供能量，首先要求电源的静特性曲线必须与电弧的静特性曲线有稳定交点，因此静特性是电源的一个非常重要的特性。

弧焊电源按其外特性不同分为下降特性电源和平特性电源两大类下降特性是指当电弧长度等变化因素引起电弧电压变化时，焊接电流只有很小的变化。

《弧焊电源》复习资料第一章名词解释焊接电弧的基本物理现象：气体的电离和电子发射1.气体原子的电离：使电子完全脱离原子核的束缚，形成离子和自由电子的过程。

2.热电离：高温下，具有高动能的气体原子或分子互相碰撞而引起的电离。

3．热发射：物质的固体或液体表面受热后，其中某些电子具有大于逸出功的能量而逸出到表面外的空间去的现象。

4.电子发射：在阴极表面的原子或分子，接受外界的能量而释放出自由电子的现象。

5.焊接电弧静特性：一定长度的电弧在稳定状态下，电弧电压Uf 与电弧电流If之间的关系，成为焊接电弧静特性。

6.焊接电弧动特性：在一定的弧长下，当电弧电流很快变化的时候，电弧电压与电流瞬时值之间的关系uf=f(if)7.弧焊电源外特性：在电源参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值Uy与输出的电流稳定值Iy之间的关系Uy=f(Iy)，称为电源外特性。

8.强电场作用下的自发射：物质的固体或液体表面，虽然温度不高，但当存在强电场并在表面附近形成较大的电位差时，使阴极有较多的电子发射出来，这就称为强电场作用下的自发射。

9.接触引弧：在弧焊电源接通后，电极与工件直接短路接触，随后拉开，从而把电弧引燃起来。

10.非接触引弧：指在电极和工件之间存在一定间隙，施以高电压来击穿间隙，使电弧引燃。

11．负载持续率：Fs=负载持续运行时间t ／（负载持续运行时间t+休止时间）*100%12.弧焊电源调节性：弧焊电源满足不同的工作电压、电源的需求的可调节性。

1. 焊接电弧物理现象：气体的电离和电子发射。

2.气体原子电离的三种形式：撞击电离、热电离、光电离。

3.电子发射的四种形式：热发射、光电发射、重粒子撞击发射、强电场作用下的自发射。

逸出功：电子发射所需的能量，约为电离能的1|2~1|4.4.电弧的三个组成部分及电位分布。

电弧有三个部分构成：阴极区、阳极区、弧柱区。

阳极区存在阳极压降：基本上与电流无关，近似为一常数。

常用弧焊电源知识概述弧焊电源简介弧焊电源是一种常见的焊接设备，用于将电能转化为电弧热能，用于焊接金属材料。

它主要由直流或交流电源、整流装置、电极和工作件等组成。

弧焊电源根据其电源类型和工作原理的不同可以分为常规的变压器电源、逆变电源和激光电源等。

常规的变压器电源常规的变压器电源是最常见的弧焊电源形式之一。

它使用变压器将输入电能转化为所需的输出电能。

常规的变压器电源结构简单、可靠，适用于一般的焊接需求。

它具有较高的输出功率、焊接效率高以及适用于焊接各种材料的特点。

常规的变压器电源中，主要的部件包括电源输入端、变压器、整流器、电极和工作件。

电源输入端接收电能输入，变压器将输入电能进行变压变流，整流器将交流电转化为直流电，电极和工作件产生电弧进行焊接。

常规的变压器电源适用于手动弧焊、半自动弧焊和气体保护焊等各种焊接方式。

逆变电源逆变电源是一种新型的弧焊电源形式。

相对于常规的变压器电源，逆变电源选择使用逆变器来将输入电能转化为所需的输出电能。

逆变电源具有体积小、重量轻、效率高等特点，对电能的利用率更高。

逆变电源可以分为单相逆变电源和三相逆变电源。

单相逆变电源适用于家庭或小型工作场所，三相逆变电源适用于工业生产线等大型焊接场所。

逆变电源的输出电流和电压可以根据焊接要求进行调整，适用于多种焊接工艺和材料。

逆变电源中的关键部件是逆变器。

逆变器能够将直流电转化为高频交流电，然后通过输出变压器将高频交流电转化为所需的输出电能。

逆变电源具有较高的功率因数和更好的电能调节性能，使得焊接过程更加稳定。

激光电源激光电源是一种高能量密度的焊接设备，将输入电能转化为激光束用于焊接。

激光电源具有焊接速度快、热影响区小、焊接质量高等优点。

它广泛应用于高精密度焊接和微焊接领域。

激光电源主要由激光发生器、整流器、光纤传输系统和光束聚焦系统组成。

激光发生器将输入电能转化为激光束，整流器将交流电转化为直流电，光纤传输系统将激光束传输到焊接位置，光束聚焦系统将激光束集中到焊接点进行焊接。

电焊工培训：对弧焊电源的基本要求洛阳机电技术学校保证获得优质焊接接头的主要因素之一是电弧能否稳定燃烧，而决定电弧稳定燃烧的首要因素是弧焊电源，因此，对弧焊电源具有以下基本要求。

一、弧焊电源外特性的要求1.弧焊电源外特性的概念电弧的稳定燃烧，一般是指在给定的电弧的电压和电流时，电弧长时间内连续燃烧而不熄灭的状态。

在其他参数不变的情况下，弧焊电源输出电压和电流之间的关系，称为弧焊电源的外特性。

它可用如下关系式表示：U=f (I)式中U——弧焊电源的输出电压（V）；I——弧焊电源的输出电流（A）。

弧焊电源的外特性亦称弧焊电源的伏安特性或静特性。

弧焊电源的外特性可由曲线来表示，这条曲线称为弧焊的外特性曲线，如图3—16所示。

弧焊电源的外特性基本上有三种类型：一是下降外特性，即随着输出电流的增加，输出电压降低；二是平外特性，即输出电流变化时，输出电压基本不变；三是上升外特性，即随着输出电流增大，输出电压随之上升。

2.弧焊电源外特性曲线形状的选择（1）焊条电弧焊在焊接回路中，弧焊电源与电弧构成供电用电系统。

为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定，电源外特性曲线与电弧静特性曲线必须相交。

因为在交点，电源供给的电压和电流与电弧燃烧所需要的电压和电流相等，电弧才能燃烧。

由于焊条电弧焊电弧静特性曲线的工作段在平特性区，所以只有下降外特性曲线的工作段在平特性区，所以只有下降外特性曲线才与其有交点，如图3—16中的A点，此时电弧可以在电压UA和焊接电源IA的条件下稳定燃烧。

因此，具有下降外特性曲线电源能满足焊条电弧焊电弧的稳定燃烧。

图3—17为具有不同下降度的弧焊电源外特性曲线对焊接电流的影响情况。

从图中可以看出，当弧长变化相同时，陡将的弧焊电源外特性曲线对焊接电流的影响情况。

从图中可以看出，当弧长变化相同时，陡降外特性曲线1引起的电流偏差△I₁明显小于缓降外特性曲线2引起的电流偏差△I₂。

因此当电弧长度变化时，陡降外特性电源引起的电流偏差小，电弧较稳定，缓降外特性电源引起的电流偏差小，电弧较稳定，缓降外特性电源引起的电流偏差大，不利于焊接参数稳定。

弧焊电源的型号及主要技术特性弧焊电源的型号及主要技术特性（1）弧焊电源的型号1）型号编制规则我国电焊机型号按国标《电焊机型号编制方法》（GB/T10249—2010）规定编制，产品型号由汉语拼音字母及阿拉伯数字组成，电焊机产品型号的编制规则如下∶①产品符号代码。

型号的第一位～第四位代表产品符号代码。

产品符号代码中，前三位用汉语拼音字母表示;第四位用阿拉伯数字表示。

附注特征和系列序号用于区别同小类的各系列和品种，包括通用和专用产品。

如果第三位、第四位不需要表示时，可以只用第一、第二位表示。

当可同时兼作几大类焊机使用时，代表焊机大类名称的字母可按主要用途选取如果产品符号代码的前三位的汉语拼音字母表示的内容，不能完整表达该焊机的功能或有可能存在不合理的表述时，产品符号代码可以由该产品的产品标准规定。

电焊机部分产品符号代码及含义见表3—1。

其中，首字母B、A、Z的产品符号代码均属于弧焊电源。

②基本规格。

型号的第五位代表焊机的基本规格，用数字表示。

电弧焊机的基本规格用额定焊接电流表示，单位为安培（A）。

但是，限制负载的手工金属弧焊电源的基本规格是额定最大焊接电流。

③派生代号。

型号的第六位代表派生代号，用汉语拼音字母表示。

④改进序号。

型号的第七位代表改进序号，用数字表示。

改进序号按产品改进程序连续编号。

型号中第六、第七位如不用时，可空缺。

2）弧焊电源型号实例BX3—300型号含义为∶具有下降外特性动圈式交流弧焊变压器，额定焊接电流为300A。

ZX5—500型号含义为∶晶闸管式弧焊整流器，具有下降外特性，额定焊接电流为500A。

ZX7—400型号含义为∶具有下降外特性的逆变多呱焊整流器，额定焊接电流为400A。

（2）焊条电弧焊弧焊电源铭牌1）铭牌的作用铭牌标明了焊机的名称、型孑战各项主要技术参数，可供安装、使用、维护等工作参照。

铭牌还标明产品编号、生产华月、制造厂等。

铭牌也是产品符合有关标准的合格证。

下面以BX1—500型交流弧焊机铭牌〈图3—6）说明这些参数的含义。