弧焊电源的外特性

实验九 电源的外特性

一、实验目的

1.1 理解电源的端电压和负载电流的关系以及影响端电压的因素。

1.2熟悉实验的操作步骤以及电流表、电压表、万用表的使用方法。

二、实验设备

1、YL-GD装置的可调稳压电源（0~30V、0~2A）、多量程电流表、数字电压表。

2、透明元件盒A1-R04、A1-R10、A4-S1。

3、万用表。

三、实验内容与实验步骤

3.1在通用电路板上按图2.1插拼联接。

3.2检查电路联接无误后，将实验台的的C组直流稳压电源电压调至电路需求电压并接入电路中。

3.3当开关S断开时，读出电压表和电流表的数值并记入表2.1中。

3.4当闭合S时，别接入负载电阻200欧、300欧、1K欧，读出三种不同负载电阻时，电流表和电压表的值，并记入表中。

图2.1 电源实验 外特性接线图

表2.1

测量内容 负载开路 R2=200 R2=300 R2=1K

电流值

电压值

四、实验注意事项

1、测量时，可调稳压电源的输出电压由0缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表，不超过规定值。

2、稳压电源输出端切勿碰线短路。

3、测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程。

五、实验报告要求

4.1根据记录表2.1的实验数据，绘出端电压U随负载R2电流I变化的外特性（U-I）曲线。

100

200

(300,1K) +6V

G C

D

mA

V

S

R2

I (mA) U

(V)

4.2根据绘出的电源外特性曲线， 总结端电压和负载的关系以及分析影响端电压高低的因素。

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。

实验1 直流电路中的基本测量—电源外特性及等效变换

一、实验目的

1．学习正确使用常用的直流电表及直流稳压电源。

2．学习测定电压源和电流源的外特性。

3．掌握电压源和电流源等效变换的条件和方法。

4．学习通过实验来实现有源二端线性网络的等效变换。

二、实验原理

1．直流电路中基本测量包括对直流电压、电流及电阻的测量。直流电压和电流的测量，可用万用表的直流电压（DCV）及直流电流（DCmA）档；当要求较高的准确度时，应选用准确度等级为0.5～1.0级的磁电式直流电压表和直流电流表（本实验采用此类仪表）。电阻的测量可用伏安法、电桥法，一般情况下，常用万用表的电阻（）档测量。测量结果的准确度不仅与仪表的准确度等级有关，还与所选用的量程有关。。

2．一个具有一定内阻的电源，可以用电压源模型来表示，也可以用电流源模型来表示。

直流稳压电源在额定电流的范围内，其输出电压不随负载电流改变，近似为恒定值，所以可视为一个恒压源（理想电压源）。如果用一个模拟电源内阻的电阻与稳压电源串联，即构成一个具有内阻值的电压源。

构成恒流源（理想电流源）的电路有很多形式，本实验利用晶体管的恒流特性，构成一个近似于理想的电流源，其电路如图1.1（a）所示。将此恒流电源的（其电流mA15IS）与电阻并联（即在图1 (a) 中将a、b两端接0R），便构成了具有一定内阻0R的电流源，如图1.1（b）所示。 abV15560130DG3k1132CW恒流源的工作电源输出端••••abSImA150R输出端••0S

(a) （b）

图1..1 恒流源和电流源

(a) 恒流源 （b） 电流源

在保持外特性相同的条件下，电压源模型和电流源模型可以相互等效变换，但恒压源和恒流源不能等效互换。

3．一个有源二端线性网络可用一个恒压源和内阻串联的电路模型来等效。等效电压源的端电压等于此有源二端网络的开路电压oU，内阻0R等于此有源二端网络中，除去独立电源后在其端口处的等效电阻。这就是戴维宁定理，这个等效电路称为戴维宁等效电路。

焊接电弧特性

焊接电弧的电特性包括焊接电弧的静态伏安特性（静特性）和动态伏安特性（动特性）。

一、电弧静特性曲线

一定长度的电弧在稳定燃烧状态下，电弧电压与电弧电流之间的关系称为焊接电弧的静态

伏安特性，简称伏安特性或静特性，也称为U曲线。

1）电弧静特性曲线。焊接电弧是焊接回路中的负载，它与普通电路中的普通电阻不同，普通电

阻的电阻值是常数，电阻两端的电压与通过的电流成正比（U=IR），遵循欧姆定律，这种特性称

为电阻静特性，为一条直线，如图1-1中的曲线1所示。

焊接电弧也相当于一个电阻性负载，但其电阻值不是常数。电弧两端的电压与通过的焊接

电流不成正比关系，而呈U形曲线关系，如图1-1中的曲线2所示。

电弧静特性曲线分为三个不同的区域，当电流较小时（图1-1中的ab区），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（图1-1中的bc区），电弧静特性属平特

性区，即电流变化时，而电压几乎不变;当电流较大时（图1-1中的cd区），电弧静特性属上升

特性区，电压随电流的增加而升高。

2）电弧静特性曲线的应用。由于不同的焊接方法，其焊接中所取的电流范围有限，因此对于特

定焊接方法，根据其电流适用范围，其电弧静特性曲线只是整个U曲线的某一部分。

焊条电弧焊、埋弧焊一般工作在静特性的平特性区，即电弧电压只随弧长而变化，与焊接

电流关系很小。

 焊条电弧焊、埋弧焊多半工作在静特性水平段。

 一般的钨极氩弧焊、等离子弧焊的焊接电弧也工作在水平段，

 当电流很小时，如微束等离子弧焊、微束TIG焊工作在下降段

 细丝熔化极气体保护焊基本上工作在上升段。

图1-1 普通电阻静特性与电弧静特性曲线

1—普通电阻静特性曲线 2—电弧静特性曲线

二、焊接电弧的动特性

在一定的弧长下，当电弧电流以很快速度连续变化时，电弧电压与电流瞬时值之间的关系

称为电弧动态伏安特性，简称为电弧动特性。直角坐标系中的电弧动特性曲线是一闭合曲线，