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第1章绪论一、重点内容提要1.1 弧焊电源概述弧焊电源：电弧焊机中的核心部分，是供给焊接电弧电能（提供电流和电压），并具有适宜于电弧焊工艺电气特性的设备。
1.2 弧焊电源的分类、特点与应用常见分类见图1-1。
动铁心式弧焊变压器Array动绕组式弧焊变压器抽头式弧焊变压器动铁式弧焊整流器动绕组式弧焊整流器抽头式弧焊整流器滑动调节式弧焊整流器单相整流式脉冲弧焊电源串联饱和电抗器式弧焊电源磁放大器式弧焊整流器磁放大器式脉冲弧焊电源电动机驱动式弧焊发电机内燃机驱动式弧焊发电机晶闸管式弧焊电源晶闸管电抗器式矩形波交流弧焊电源模拟式晶体管弧焊电源模拟式晶体管脉冲弧焊电源开关式电力电子器件弧焊电源开关式电力电子器件脉冲弧焊电源逆变式晶闸管矩形波交流弧焊电源晶闸管式弧焊逆变器晶体管式弧焊逆变器场效应晶体管式弧焊逆变器IGBT式弧焊逆变器双逆变式变极性弧焊电源其它单片机控制式数字化弧焊电源DSP控制式数字化弧焊电源单片机和DSP控制式数字化弧焊电源其它图1-1 常用弧焊电源分类机械调节型弧焊电源是借助于机械装置实施特性调节的弧焊电源。
该类弧焊电源的主要电气特性是由电源结构所决定的，其输出的大小也是通过机械装置实施调节的。
电磁控制型弧焊电源一般是通过调节弧焊电源内部电磁器件的电磁状态来调节电源的特性。
电子控制式弧焊电源是借助电子线路来实现弧焊电源各种特性的控制，还可以通过电子线路对焊接电流波形等进行控制。
1.3弧焊电源的发展弧焊电源的发展可以说是日新月异，其发展可以概括以下几个方面。
1）多种电子控制型的弧焊电源相继出现和完善，目前已经基本取代了电磁控制型弧焊电源。
许多经济发达国家，除在野外作业仍采用柴（汽）油内燃机驱动的弧焊发电机之外，基本上都选用电子控制型弧焊电源。
2）各种脉冲弧焊电源的应用，进一步提高了焊接质量，促进了全位置焊接的自动化。
3）各种高效、节能、轻便、焊机性能良好的逆变弧焊电源得到了飞速发展，逐渐成为主导产品之一。
弧焊电源知识点弧焊电源知识点1.焊接电弧是焊接回路中的（负载）弧焊电源则是为电弧负载提供（电能）并保证（焊接工艺过程）稳定的装置2.有焊接电源供给的，具有一定（电压）的两电极间或电极与母材间，通过气体介质产生的（强烈）而（持久）的放电现象，称为焊接电弧3.焊接电弧的引燃方法有（接触引弧）（非接触引弧）两种，前者主要应用于（焊条电弧焊）（埋弧焊）（熔化极气体保护焊）等，后者主要应用于（钨极氩弧焊）（等离子弧焊）4.当电极材料、电源种类及性和气体介质一定时，电弧电压的大小取决于（电弧长度）5.焊接电弧按其构造可分为（阴极区）（阳极区）（弧柱）三个区6.（气体电离）（阴极电子发射）是电弧产生和维持的必要条件7.电弧的静特性曲线呈（U）它有（3）个不同的区域：当电流较小时，电弧静特性属（下降特性）区，即随着电流增加，电压（减小）；当电流稍大时，电弧静特性属（平特性）区，即随电流变化，电压（几乎不变）；当电流较大时，电弧静特性属（上升特性）区，电压随电流的增加而（增大升高）8.引起电弧偏吹的原因归纳起来有三个，其中一是（焊条偏心产生的偏吹）二是（电弧周围气流产生的偏吹）三是（焊接电弧的磁偏吹）9.造成电弧产生磁偏吹的原因有（导线接地线位置引起的磁偏吹）（铁磁物质引起的磁偏吹）（电弧运动至焊件的端部引起的磁偏吹）10.焊条电弧焊引弧的方法一般有（直击法）（划擦法）两种11.弧焊电源电压有短路时的零值增高到引弧电压值所需要的时间称（电压恢复时间）电弧焊时此事件一般不超过（0.05）s12.焊接电弧的（稳定）性是指电弧保持稳定燃烧的程度13.电弧电压是指（电弧两端之间的电压称为电弧电压）它由（阴极压降）（阳极压降）（弧柱压降）组成14.由于焊条偏心度过大产生的偏吹通常采用（调整焊条角度）的方法来解决15.焊条电弧焊多半工作在静特性的（平特性）区，钨极氩弧焊。
等离子弧焊多半工作在（平特性）区，熔化极氩弧焊、co2气体保护焊、熔化极活性气体保护焊基本上工作在（上升特性）区16.焊机的空载电压越高，电弧燃烧的稳定性（越强），但容易使电焊工（触电）17.直流弧焊电源接回路中，焊接电弧紧靠（负电）极的区域较阴极区，温度为（2130~3230）℃，放出的热量占焊接电弧总热量的（36％）左右。
一、弧焊电源的分类：交流、直流、脉冲、逆变。
二、气体的电离：撞击电离、热电离、光电离。
电子的发射：热发射、光电、撞击、强电场作用下的自发射。
三、 接触引弧：撞击（粗丝自动焊）、划擦、暴断；非接触：高频高压（TIG 和等离子弧焊）四、 影响电弧静特性的因素：电极材料、弧长、气氛。
五、 水平段：焊条电弧焊、埋弧焊上升段：熔化极气体保护焊，等离子弧焊六、 电弧稳定燃烧：串入电感。
作用：1）电弧稳定燃烧2）引燃电弧3）获得下降外特性4）调节焊接规范（电流）5）限制短路电流七、 影响交流电弧稳定燃烧的因素：1）空载电压 2.4-.51U U f 0≈2)引燃电压3）电路参数LR4）电弧电流5）电源频率6）电极的热物理性能和尺寸八、 提高稳定性的措施：a 、提高弧焊电源的频率b 、提高电源的空载电压c 、改善电弧电流的波形d 、叠加高压电。
一、等速送丝控制系统的熔化极弧焊 2CO /MAG 、MIG 焊或细丝直流埋弧焊：静特性为上升，外特性选平特性最好。
二、变速 粗丝埋弧焊：静特性为平，外特性陡降。
三、不熔化极弧焊：恒流外特性四、恒流：钨极氩弧焊TIG 、非熔化极等离子弧焊陡降：焊条电弧焊、粗丝（变速）埋弧焊，交流缓降：粗丝2CO下降带外托：手工电弧焊，直流平特性：细丝（等速）埋弧焊上升：等速的细丝气体保护焊五、空载电压的要求：1保证引弧容易2保证电弧稳定燃烧3保证电弧功率稳定4要有良好的经济性5保证人身安全分类：1）串联电抗器a 、分体式BNb 、同体式BX2 大中2）增强漏磁式a 、动铁心BX1 中小b 、动线圈BX3 中小c 、抽头式BX6 一、串联电抗器δωμFe 2K 0K S N X =，当小电流时即δ小时，有铁心振动问题。
二、分体式:空载1120U N N U =,空载电压与电感无关。
负载k f 0f X jI -U U =，δωμFe 2K 0K S N X =，δ小，f I 小；缺点：小电流时振动大，电弧稳定性差，结构不紧凑，消耗材料多三、动铁心：移出时，X 减小，0U 增大，If 增大，外移。
第一章：1.弧焊电源在焊接过程中的作用是什么？
答:弧焊电源具有供给焊接电弧电能(提供电流和电压)以及适宜电弧焊工艺所需电气
特性的作用。
性能良好、工作稳定的弧焊电源是保证电弧稳定燃烧和焊接过程顺利
进行并得到良好焊接接头的必要条件之一。
2.脉冲弧焊电源的特点是什么？
答:脉冲弧焊电源的特点是电源输出电流是周期性变化的,脉冲频率、脉冲电流等脉冲
参数可调。
调节脉冲参数可以调节焊接工件的热输入量、焊丝的熔滴过渡形式等,
有利于对热输入比较敏感的材料、薄板和全位置的焊接。
故大部分弧焊电源中都包
含脉冲弧焊电源。
第二章：9.与直流电弧相比,交流电弧燃烧特点是什么？
答:与直流电弧相比,交流电弧的特点:一、交流电弧的电流、空载电压存在极性变化,
最常见的交流电弧是工频正弦波交流电弧。
该电弧一般是由50Hz按正弦规律变化的
电源供电,每秒钟内电弧电流变换极性50次,100次经过电流的零点。
电流经过零点
的瞬间,电弧熄灭,过零点后电弧重新引燃。
能否引燃主要取决于电源电压和再引
燃电压之间的关系。
二、交流电弧的再引燃过程使交流电弧放电的物理条件和电、
热物理过程也随之改变,这对电弧的稳定燃烧和弧焊电源的特性有很大的影响。
三、
对于电阻型弧焊电源其焊接电流是不连续的,如要使得焊接电流连续,应串联一个
足够大的电感。
13. 什么是弧焊电源的外特性？常用弧焊电源的外特性形状有哪些？
答:弧焊电源的外特性是指,在规定范围内,弧焊电源稳态输出电压Uy与输出电流Iy之
间的关系。
换言之,在电源内部参数一定的条件下,改变负载,稳态输出电压Uy与
稳态输出电Iy值之间的关系,一般采用Uy=f(Iy)来表示。
常用弧焊电源的外特性形状有如下五种:
a)平(缓)特性b)斜特性c)缓降特性d)恒流特性e)恒流带外拖特性
15.“电源—电弧”系统稳定的含义是什么？系统稳定的条件是什么？
答：（1）无干扰时，能在给定负载电压和焊接电流下，保证电弧的稳定燃烧，系统保持静态平衡状态。
（2）当系统受到瞬时干扰，破坏了系统原有的静态平衡，负载电压和焊接电流发生变化；当干扰消失后，系统能够自动恢复到原来的平衡状态或者达到新的平衡状态。
19.什么是弧焊电源空载电压,它的主要作用是什么,有什么要求？
答:弧焊电源的空载电压(U0)是指电源输出为开路状态时,电源输出的电压值;或者说
电源输出电流为零时,电源的输出电压值。
它的主要作用是保证引弧及维持电弧的稳定燃烧。
故对其的要求如下:
1)证引弧容易。
2)保证电弧的稳定燃烧。
在交流弧焊电源中为确保交流电弧的稳定燃烧,一般要求
Uo>(1.8~2.25)Uf。
3)保证电弧功率稳定。
为了保证正弦交流电弧功率稳定,一般要求:
2.5>U0/Uf>1.57。
4)要有良好的安全性和经济性。
综上所述,在设计弧焊电源确定空载电压时,应在满足弧焊工艺需要,确保引
弧容易和电弧稳定的前提下,尽可能采用较低的空载电压数值,以利于人身安全和
提高经济效益。
第四章：电子控制型弧焊电源的主要构成是电子功率系统（主电路）和电子控制系统（控制电路）。
2、电子控制型弧焊电源外特性控制原理是什么,画出电子控制型弧焊电源外特性控制原理图,并说明如何获得所需要的电源外特性。
答:电子控制型弧焊电源是根据电流、电压负反馈控制原理,利用电子电路对电子功率
系统(整流器或逆变器)进行闭环控制,来获得不同的外特性曲线形状。
①只取电压负反馈时,弧焊电源的输出特性为恒压外特性;②只取电流负反馈时,输出为
恒压外特性;③电流截止负反馈时,初始为平特性,当电流大于阈值时为恒流或陡降外特性;
复合负反馈中:④同时采用电压电流负反馈得到下降外特性;⑤不同时刻采用不同反馈可以
得到陡降带外拖外特性;恒压恒流截止负反馈时得到初始恒压后来电流大于某值时恒流的外特性。
第五章：1、晶闸管式弧焊整流器的主电路形式有哪些？其特点是什么？
答:常用主电路结构形式:
(1) 三相半控桥式只用三只晶闸管和三个触发脉冲单元,因而线路比较简单、可靠、
经济和较易调试;整流变压器为普通的三相降压变压器,易于制造;其主要缺点是调至低电
压或小电流时波形脉动较明显;需配备大电感量的输出电抗器。
(2) 三相全控桥式三相桥式全控整流电路的输出电压每周有六个波峰,脉动较小,
所需配用的输出电感的电感量也较小;其缺点是要用六个晶闸管,且触发电路复杂,增加了
调试和维修的难度。
(3) 六相半波可控整流①与三相桥式全控整流电路一样,都要用六只晶闸管,整流
波形也相似,每周有六个波峰;②触发电路比较简单,每个晶闸管在一个周期内最多只导60°,因而六相半波可控整流电路的变压器和晶闸管的利用率较低。
(4) 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路①它相当于两组三相可控半波整流电路
并联。
它的各相电流流通时间可延长至120°;②有六个晶闸管,触发电路比三相半控桥式
整流电路的要复杂,比三相全控桥式整流电路的简单;③整流电压波形为每个周波六个波峰,
其脉动程度比三相半控桥式电路的小,最低谐波为六次,要求输出电感的电感量及体积都较小;④需用平衡电抗器,为保证电路能正常工作,其铁心不能饱和。
要求两组整流电路的参
数(主要是变压器的匝数和漏感)应对称,这就对变压器等的制造和元件的挑选提出更高的
要求。
2、六相半波整流电路与带平衡电抗器双反星型整流电路有哪些异同点？
答: 不同点: 结构上区别只在于带平衡电抗器双反星型整流电路比六相半波整流电路
多了一个平衡电抗器;控制上的区别在于前者为两个管子同时导通,后者为一个管子导通,
因而在整流电路承受相同的电流强度下,前者管子工作条件好,但前者的相位控制要复杂得多。
相同点: 除了前述两点不同,两者在其余方面基本相。
与其他整流电路相比,它们的优
势在于管子可以共阴极或共阳极连接。
第六章：1、什么是逆变？画出逆变式弧焊电源的原理框图,简述各部分的作用。
答:所谓逆变是相对于常见的交流电经过整流变为直流电而言的,即将直流电变为交流
电的变换称为逆变。
输入电路包括输入整流和滤波电路,整流电路大多采用桥式整流电路,将交流变为直流;
滤波电路应用较多的是电容滤波,将直流电变得更平稳。
逆变电路是逆变式弧焊电源的核心,由电子功率开关器件和逆变降压变压器等构成,将
直流电变化为交流电。
输入电路、逆变电路、输出电路等构成了主电路。
控制电路是产生和调节驱动脉冲的电路。
在弧焊电源的逆变电路中,通过调节驱动脉冲
信号控制电子功率开关的导通与关断,从而将直流电变换为中频交流电。
控制电路决定了逆变式弧焊电源的输出。
2.逆变式弧焊电源的特点：（1）体积小、重量轻（2）高效节能（3）动特性好，控制灵活（4）元器件特性要求高，电路复杂。
3、简述PWM 和PFM 的工作原理。
答:PWM(pulse width modify)控制即脉冲宽度控制方式,也可以称为“定频率调脉宽方式。
此控制方式是在频率不变的条件下,调节脉冲宽度来调节逆变器的输出能量。
频率不变,减小脉冲宽度,逆变器输出平均值变小。
PFM(pulse frequency modify)控制,即脉冲频率控制方式,也就是“定脉宽调频率”控
制方式。
PFM 控制是在脉冲宽度保持不变的条件下,通过改变脉冲频率来调节逆变器的输出。
频率不变,减小脉冲频率,逆变器输出平均值变小。
第八章：1、如何确定弧焊电源的功率?
答：(l)粗略确定弧焊电源的功率焊接时,主要的焊接工艺参数是焊接电流。
为简便起
见,可按所需用的焊接电流对照弧焊电源型号后面的数字选择容量的大小。
如BX1-315, 后面的数字“315”表示额定焊接电流为315A。
(2)根据负载持续率确定许用焊接电源弧焊电源能输出多大功率主要由其允许的温
升确定,这就要考虑负载持续率(X)的问题。
在额定负载持续率(Xr)下,以额定焊接电
流I2r 工作时,就不会超过允许的温升。
而在其它负载持续率X 下,弧焊电源在不超过其允许温升情况下许用的最大电流I2,可以根据发热相等,达到同样额定温度的原则进行换算, 即通过式(3-6)计算可以得到I2 值。
如果额定负载持续率Xr 为60%,其额定焊接电流I2r 为500A,在负载持续率FC 为100%时,根据式(3-6)算出许用的最大焊接电流I2 为387A。
