弧焊电源焊接考试复习.docx

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弧焊电源焊接考试复习

弧焊电源---焊接--考试--复习

******焊接考试试题

1.焊接电弧：

焊接电弧是在一定电压的两电极间或电极与工件间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。

2.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，称为焊接电弧的静态特性，简称伏安特性或静特性。

3.电源外特性：

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。

即在电源内部参数一定的条件下，改变负载，稳态输出电压Uy与稳态输出电流Iy之间的关系。

4.负载持续率：

是指设备能够满载工作时间的比率。

5.空载电压：

电焊机通电但未进行焊接操作（无电弧）时，焊机输出端子上的电压，一般在60~80V之间。

6.逆变：

将直流电变为交流电的变换称为逆变。

7.PWM：

脉冲宽度调制，是在控制电路输出脉冲频率下不变的情况下，通过调整其占空比，利用脉冲宽和窄的变化，达到调整弧焊电源输出电压或电流的目的。

8.PFM:

脉冲频率调制，是在控制电路输出脉冲占空比不变的情况下，通过调整其频率，利用脉冲宽窄的变化，达到调整弧焊电源输出电压或电流的目的。

9.直流脉冲：

峰值电流和维持电流间断改变，实现了小规模和低速下的射滴过渡，这对特殊位置（横立仰全位置）焊接有很大的好处，而且对需控制热输入的材料以小的热输入（小的平均电流）达到高效高质量焊接。

10.交流脉冲：

峰值电流和维持电流间断改变，交流脉冲的方向随时间的变化做有规律的变化。

Ur——再引弧电压，单位为V。

对于手工焊条的交流电弧焊，m=1.3~1.5。

5.与直流电弧相比，交流电弧燃烧特点是什么？

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。

1、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：

7.什么是弧焊电源的动特性？

描述弧焊电源动态特性的主要电参数有哪些？

对焊接过程有什么影响？

答：

弧焊电源的动特性是指当电弧负载状态发生瞬态变化时，弧焊电源输出电压和输出电流与时间的关系，用以表征对负载瞬变的反应能力，即uy=f（t）、iy=f（t）（或u2=f（t）、i2=f（t））。

描述弧焊电源动特性的主要参数有：

对瞬时短路电流峰值（Isd或Ifd）的要求；

对短路电流上升速率（di/dt）的要求；

对恢复电压最小值（U2min）的要求。

动特性对焊接的影响主要体现如下：

由于焊接电弧是动态负载，所以其焊接电源－电弧系统的状态是时刻变化的，引弧过程中，系统在空载→短路→燃弧→电弧稳定燃烧等几个状态之间交替变化；焊接过程中，则是在电弧稳定燃烧→短路→电弧重燃等几个状态之间交替变化。

可见，系统不断从一种状态过渡到另一种状态。

由于各种弧焊电源都具有一定的电磁惯性，因此，系统各种状态之间的过渡不是突变的，而是逐渐变化的。

如果弧焊电

源的电磁惯性过大，系统各状态之间的过渡就缓慢，若焊接参数选择又不当，则焊接电弧就可能在状态变动中熄灭。

因此，就要求弧焊电源在焊接中，当电弧长度、电弧电压和电流变化时，必须具有满足动态电弧负载要求的特性。

举例说明，

对于焊条电弧焊，

空载到短路的瞬时短路电流峰值Isd主要影响引弧过程；

由负载到短路的瞬时短路电流峰值Ifd主要影响熔滴过渡的情况；

对于短路细丝CO2焊接，

短路电流上升率di/dt也是影响熔滴过渡是否平稳、飞溅大小、焊接过程是否稳定的主要因素。

2.电弧外特性与电弧静特性交点含义是什么？

答：

系统处于静态平衡就是系统有一个静态工作点，即电源外特性曲线Uy＝f（Iy）与电弧静特性曲线Uf＝f（If）的交点。

在系统处于静态工作点时，Uy和Iy分别等于电弧稳定时的电弧电压Uf和电流If。

如下图所示，此时系统是一个稳定系统，其中：

有外界干扰，使得电源工作点的电压升高时，电源提供的电压大于焊接电弧所需要的电压，供过于求（在静态工作点的左侧），焊接电流增大，直至回复到原来的平衡状态。

当电源工作点的电压比原平衡态低时，此时供不应求，使得焊接电流减小，直至恢复原平衡状态。

然而对于非稳定系统，即Kw<0时，此时焊接电弧外特性与电弧静特性也有交点，此交点是准稳态工作点，即一旦有外界干扰，系统就失去平衡，而且不能恢复到原平衡态。

1、变压器磁心常用哪些材料？

各有什么特点。

常用材料：

①硅钢；②铁氧体；③非晶态或微晶等新型磁性材料。

特点：

①硅钢磁性能很好、工作频率较低；

②铁氧体磁性能低于硅钢、工作频率较高；

③非晶态或微晶等新型磁性材料在高频下的磁性能和工作频率介于两者之间，主要应用于逆变电源。

3、常用增强漏磁式弧焊变压器的外特性曲线的获得及其形状有何特点？

忽略弧焊变压器的内阻和线间电阻时，外特性曲线方程可以简化为：

其中

为变压器的等效感抗，包括线间感抗和漏抗。

得到弧焊变压器的简化外特性曲线形状为椭圆形状。

增强漏磁式弧焊变压器三种形式对应漏抗的获得：

动铁心式弧焊变压器通过调节活动铁心的位置获得并调节漏磁；动绕组式弧焊变压器通过增大一、二次绕组之间的距离来增强漏磁，从而获得下降的外特性；抽头式弧焊变压器的一、二次绕组分开绕制而增大漏磁，通过绕组抽头的变化调节漏磁。

1、电子控制型弧焊电源的基本工作原理是什么？

答：

电子控制弧焊电源都是由电子功率系统（主电路）与电子控制系统（控制电路）组成的。

主要有晶闸管整流式弧焊电源、晶体管式弧焊电源、逆变式弧焊电源等种类。

（1）晶闸管整流式弧焊电源

首先利用正常漏磁的降压变压器（大多为三相变压器）降压，然后采用晶闸管整流电路将交流电转换为直流电，再利用直流电抗器滤波，输出焊接所需要的直流电。

通过控制整流电路中晶闸管导通角的大小来调节输出电压的高低和输出电流的大小。

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？

常用主电路结构形式：

答：

（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？

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。

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、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。

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。

3.①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。

1、如何确定弧焊电源的功率？

答：

1、粗略确定弧焊电源的功率

逆变弧焊电源和普通弧焊电源比较

焊接时，主要的工艺参数是焊接电源，为简便起见，按照所需要的焊接电流对照电源型号后面的数字来选择容量。

如BX1-300后面的数字“300”表示额定焊接电流为300A，只要实际焊接电流小于这个值就可。

2、根据负载持续率确定许用焊接电流

弧焊电源允许输出多大的功率（电流值），主要由其发热程度来确定。

因为发热严重时，温升过高，弧焊电源的绝缘可能会受到损坏，烧坏有关元件或整机。

因而，在弧焊电源标准中对于不同的绝缘等级规定了相应的允许温升。

弧焊电源的温升除取决于焊接电流大小外，还取决于负载状态。

在使用相同焊接电流情况下，长时间连续工作，温升就高，间歇焊接温升就低。

因此同一容量的电源在断续焊时比连续焊时允许使用电流值大。

这就是负载持续率对焊接许用电流的影响。

弧焊电源出厂时，在铭牌上不仅标注允许额定电流值，还注明额定负载持续率，以FS表示，有15%、25%、40%、60%、80%、100%等六种。

焊条电弧焊一般取60%，轻便弧焊电源一般取15%或25%，自动、半自动弧焊电源一般取100%或60%。

弧焊电源铭牌上规定的额定电流就是在额定负载持续率Fse时允许使用的焊接电流Ie。

即在额定负载持续率Fe下以额定焊接电流Ie工作时，弧焊电源不会超过它的允许温升。

当实际的负载持续率比额定负载持续率大时，许用的焊接电流应比额定电流小；反之情况正相反。

2.焊接设备的选择

答：

焊接设备按其应用范围可分为电弧焊设备、电阻焊设备及其他特种焊接设备等。

由于电弧焊仍是当今焊接主要方法，而弧焊电源又是电焊机的核心部分，它的性能直接影响到焊接过程的稳定性、生产效率及能源消耗。

近年来电焊机制造技术随着电力、电子元器件和计算机技术的发展迅速提高，从原先的旋转式直流焊机发展到二极管整流焊机、晶闸管（可控硅）整流焊机、晶体管整流焊机、逆变式焊机、全数字化逆变式焊机，种类已经达到几百个品种和规格。

弧焊电源在焊接设备中式决定电气性能的关键部分。

尽管它具有一定的通用性，但不同类型的弧焊电源，其结构、电气性能和主要技术参数不同，即在不同场合表现出的工艺特点和经济性有明显的差异。

总体而言，依据焊接电源分为直流、交流和脉冲等三种类型，相应焊接电源分为直流弧焊电源、交流弧焊电源和脉冲弧焊电源。

3.晶闸管导通的条件

·晶闸管正常导通的条件：

1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压，

2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压和电流，

晶闸管导通后，控制极便失去作用。

依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。

·维持晶闸管导通的条件：

保持流过晶闸管的阳极电流在其维持电流以上。

4.晶闸管关断的条件

只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用：

阳极电压反向、减小阳极电压、增大回路阻抗。

5.焊接电弧负载的特点

答：

焊接电弧是非线性负载；低电压，大电流；焊接电弧负载变化大；电弧燃烧过程中经常出现“短路--空载--燃弧”现象；焊接电弧不仅与相关参数有关，而且与焊接方法密切相关。