《兵工企業(yè)常用焊接方法與設(shè)備使》課件-弧焊電源系統(tǒng)

弧焊電源的選擇弧焊電源多種類型弧焊變壓器弧焊整流器弧焊逆變器焊接電流種類的選擇根據(jù)焊接工藝方法選擇弧焊電源0102目錄CONTENT弧焊電源功率的選擇根據(jù)工作條件和節(jié)能要求選擇0304

一般情況下，焊接普通低碳鋼、民用建筑等產(chǎn)品及惰性氣體保護等，選用交流弧焊電源即可。倒置排水，將CO2氣瓶倒置1～2h，使水分下沉，然后打開閥門放水2～3次，每次放水間隔30min。

在某些情況下應(yīng)采用直流電源，例如：有些產(chǎn)品(如合金鋼、鑄鐵和有色金屬等結(jié)構(gòu))要求用直流電源才能施焊的焊條，如結(jié)507、堆267、鋁109等；有些產(chǎn)品要求有較大的熔深(如高壓管道焊接)；在CO2焊中因采用活性氣體保護，既有較強烈的冶金反應(yīng)和冷卻作用；在水下進行濕式電弧焊；有些場合要求弧焊電源除用于焊接外，還用于碳弧氣刨、等離子弧切割等工藝。1.從技術(shù)要求考慮一.焊接電流種類的選擇

在焊接熱敏感性大的合金鋼、薄板結(jié)構(gòu)、厚板的單面焊雙面成形和全位置自動焊中，采用脈沖弧焊電源較理想。1.從技術(shù)要求考慮一.焊接電流種類的選擇2.從工作條件考慮

有的單位電網(wǎng)電源容量小，要求三相均衡用電，宜選用直流弧焊電些電源。2.從工條件考慮一.焊接電流種類的選擇

在水下、高山、野外等場合施工沒有交流電網(wǎng)，需選用汽油或柴油發(fā)動機拖動的直流弧焊發(fā)電機。

在小單位或?qū)嶒炇?，設(shè)備數(shù)量有限而焊接材料種類又較多時，可選用交、直流兩用弧焊后面電源。3.從經(jīng)濟效益考慮一.焊接電流種類的選擇

從表7-1和表7-2可看出，一般交流弧焊電源比直流弧焊電源具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、使用可靠、維修容易、效率高及成本低等一系列優(yōu)點。因此，在滿足技術(shù)要求前提下應(yīng)優(yōu)先選用交流弧焊電源。1.焊條電弧焊二、根據(jù)焊接工藝方法選擇弧焊電源用酸性焊條焊接一般金屬結(jié)構(gòu)時，應(yīng)選用弧焊變壓器，如動鐵心式、動圈式和抽頭式弧焊變壓器(BX1-300、BX3-300-1、BX6-120-1)。用堿性焊條焊接較重要的結(jié)構(gòu)鋼以及鑄鐵、鋁合金、銅合金等，則應(yīng)選用直流弧焊電源，如弧焊整流器(ZXG-400、ZXG1-250、ZXG7-300、ZDK-500等)；在沒有弧焊整流器情況下，也可采用直流弧焊發(fā)電機。一般焊條電弧焊電弧的靜特性曲線工作在水平段，要求采用下降外特性。1.焊條電弧焊二、根據(jù)焊接工藝方法選擇弧焊電源在一般生產(chǎn)條件下，焊條電弧焊普遍采用單站式。在大型焊接車間，多工位且集中情況下，可選用多站式弧焊變壓器(BP-3X500型)，甚至可采用特制的幾十頭、上百頭弧焊整流器。一般焊條電弧焊電弧的靜特性曲線工作在水平段，要求采用下降外特性。埋弧焊電弧處于靜特性曲線的水平段或略上升段。在等速送絲時，宜選用較平緩的下降特性；在變速送絲時，則選用陡降外特性。埋弧焊一般選用容量較大的弧焊變壓器(BX2-500、BX2-1000)；如產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，應(yīng)采用弧焊整流器或矩形波交流弧焊電源。二、

根據(jù)焊接工藝方法選擇弧焊電源2.埋弧焊3.氬弧焊二、根據(jù)焊接工藝方法選擇弧焊電源焊接鋁、鎂及其合金時，為清除氧化膜并減輕鎢電極燒損，需采用交流弧焊電源，如弧焊變壓器，最好采用矩形波交流弧焊電源。焊接其它材料時，最好采用直流弧焊電源，如弧焊逆變器、弧焊整流器，且采用直流正接可減輕鎢極的燒損。鎢極氬弧焊要求選用陡降外特性或恒流特性的交流弧焊電源或直流弧焊電源。3.氬弧焊二、根據(jù)焊接工藝方法選擇弧焊電源對于熔化極氬弧焊，應(yīng)選用平特性(對等速送絲而言)或下降特性(對變速送絲而言)的弧焊整流器和弧焊逆變器。對鋁及其合金的焊接可采用矩形波交流弧焊電源。對要求較高的鎢極和熔化極氬弧焊，可選用脈沖弧焊電源作脈沖焊用。鎢極氬弧焊要求選用陡降外特性或恒流特性的交流弧焊電源或直流弧焊電源。一般選用平特性或緩降特性的弧焊整流器(如ZPG1-500、ZPG7-1000)和弧焊逆變器，以提高等速送絲電弧自身調(diào)節(jié)的靈敏度，一般采用直流反接。二、

根據(jù)焊接工藝方法選擇弧焊電源4.CO2氣體保護焊5.等離子弧焊二、根據(jù)焊接工藝方法選擇弧焊電源一般多為非熔化極，應(yīng)選用陡降或垂直陡降特性的直流弧焊電源，如弧焊整流器和弧焊逆變器。6.脈沖弧焊脈沖等離子弧焊和脈沖氬弧焊可選用單相整流式脈沖弧焊電源。在要求高的場合，宜采用晶閘管式、晶體管式、逆變式脈沖弧焊電源。就是按電流確定功率，可按照所需要的焊接電流對照電源型號后面的數(shù)字來選擇容量。如BX1-300后面的數(shù)字“300”表示額定焊接電流為300A，只要實際焊接電流小于這個值即可。三、

弧焊電源功率的選擇1.粗略確定弧焊電源的功率2.根據(jù)負載持續(xù)率確定許用焊接電流三、弧焊電源功率的選擇

弧焊電源能輸出多大功率(電流值)，主要是由其發(fā)熱程度來確定。而弧焊電源的溫升除取決于焊接電流大小外，還取決于負載狀態(tài)。

弧焊電源出廠時，在銘牌上不但注出允許額定電流值，還注明額定負載持續(xù)率。2.根據(jù)負載持續(xù)率確定許用焊接電流三、

弧焊電源功率的選擇

標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的負載持續(xù)率為額定負載持續(xù)率，以FSe表示，有15%、25%、40%、60%、80%、100%等六種。焊條電弧焊電源一般取60%；輕便弧焊電源一般取15%或25%；自動、半自動弧焊電源一般取100%或60%?；『鸽娫淬懪粕弦?guī)定的額定電流就是指在額定負載持續(xù)率FSe時允許使用的焊接電流Ie即在額定負載持續(xù)率FSe下以額定焊接電流Ie工作時，弧焊電源不會超過它的允許溫升。2.根據(jù)負載持續(xù)率確定許用焊接電流三、

弧焊電源功率的選擇

FS50%60%80%100%I/A548500443387不同負載持續(xù)率下的許用焊接電流

額定容量Se是電網(wǎng)必須向弧焊電源供應(yīng)的額定視在功率。對弧焊變壓器來說，它等于額定一次電壓U1e(V)與額定一次電流I1e(A)的乘積。

根據(jù)銘牌上的額定容量及一次電壓值，不但可以對電網(wǎng)的供電能力提出要求，還可以推算出一次額定電流大小，以便選擇動力線直徑及熔斷器規(guī)格。3.額定容量（功率）三、

弧焊電源功率的選擇

3.額定容量（功率）三、

弧焊電源功率的選擇

三、

弧焊電源功率的選擇4.估算功率因素（cosφ）

在一般生產(chǎn)條件下，普遍采用單站式弧焊電源。但在大型焊接車間，如在船體車間中焊接站數(shù)多且集中，可采用多站式弧焊電源，對各個焊接工位集中供電。

在維修性場合，因焊縫不長，連續(xù)使用電源時間較短，可選用額定負載持續(xù)率低的弧焊電源，如采用負載持續(xù)率FS為40%、25%，甚至15%的弧焊電源。必要時可采用降低空載電壓損失的裝置。四、

根據(jù)工作條件和節(jié)能要求選擇

從節(jié)能出發(fā)，盡可能選用高效節(jié)能的弧焊電源，如首選弧焊逆變器，其次是弧焊整流器、弧焊變壓器，盡量不用直流弧焊發(fā)電機。

弧焊變壓器BX3-300型弧焊變壓器BXl-315型弧焊變壓器0102目錄CONTENT1.BX3-300型弧焊變壓器

BX3-300型弧焊變壓器屬于動圈式，是生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種交流焊機，其外形如圖4-11所示。它是依靠一、二次側(cè)繞組間漏磁獲得陡降外特性的，其結(jié)構(gòu)如圖4-12所示。它有一個高而窄的口字形鐵心，變壓器的一次側(cè)繞組分成兩部分，固定在口形鐵心兩心柱的底部；二次側(cè)繞組也分成兩部分，裝在兩鐵心柱的上部并固定于可動的支架上，通過絲桿連接，轉(zhuǎn)動手柄可使二次側(cè)繞組上下移動，以改變一、二次側(cè)繞組間的距離，從而調(diào)節(jié)焊接電流的大小。1.BX3-300型弧焊變壓器1.BX3-300型弧焊變壓器

焊接電流的調(diào)節(jié)有兩種方法，即粗調(diào)節(jié)和細調(diào)節(jié)。粗調(diào)節(jié)是通過改變一、二次側(cè)繞組的接線方法（接法I或接法Ⅱ），即通過改變一、二次側(cè)繞組的匝數(shù)進行調(diào)節(jié)，當(dāng)接成接法I時，空載電壓為75V，焊接電流調(diào)節(jié)范圍為40～125A;當(dāng)接成接法Ⅱ時，空載電壓為60V，焊接電流調(diào)節(jié)范圍為115～400A。1.BX3-300型弧焊變壓器

細調(diào)節(jié)是通過手柄來改變一、二次側(cè)繞組的距離進行，一、二次側(cè)繞組距離越大，漏磁增加，焊接電流就減??；反之，焊接電流增大。1.BX3-300型弧焊變壓器

BXl-315型弧焊變壓器是動鐵式，它由一個口字形固定鐵心(I)和一個梯形活動鐵心(Ⅱ)組成，活動鐵心構(gòu)成了一個磁分路，以增強漏磁使焊機獲得陡降外特性。它的一次側(cè)繞組(W1)和二次側(cè)繞組(W2)各自分成兩半分別繞在變壓器固定鐵心上，一次側(cè)繞阻兩部分串聯(lián)接電源，二次側(cè)繞阻兩部分并聯(lián)接焊接回路。BXl-315-2型弧焊變壓器外形及電路結(jié)構(gòu)如圖4-13所示。2.常用的弧焊電源

BXl-315-2焊機的焊接電流調(diào)節(jié)方便，僅需移動鐵心就可滿足電流調(diào)節(jié)要求，其調(diào)節(jié)范圍為60～380A，調(diào)節(jié)范圍廣。當(dāng)活動鐵心由里向外移動而離開固定鐵心時，漏磁減少，則焊接電流增大，反之，焊接電流減少。焊接電流調(diào)節(jié)如圖4-14所示。2.常用的弧焊電源BXl-315-2型弧焊變壓器外形及電路結(jié)構(gòu)如圖4-13所示。外形電路結(jié)構(gòu)4-13BXl-315-2型弧焊變壓器弧焊逆變器目錄CONTENT01020304弧焊逆變器的概念弧焊逆變器的工作原理弧焊逆變器的特點常用的弧焊逆變器1.弧焊逆變器的概念

將直流電變換成交流電稱為逆變，實現(xiàn)這種變換的裝置叫逆變器。為焊接電弧提供電能，并具有弧焊方法所要求性能的逆變器，即為弧焊逆變器或為逆變式弧焊電源?；『改孀兤鞯哪孀兿到y(tǒng)主要有兩種：(1)交流一直流一交流；(2)交流一直流一交流一直流。2.弧焊逆變器的工作原理2.弧焊逆變器的工作原理弧焊逆變器的基本原理如圖4-18所示。3.弧焊逆變器的特點

弧焊逆變器的優(yōu)點是高效節(jié)能，效率可達80%～90%；重量輕、體積小，整機重量僅為傳統(tǒng)的弧焊電源的1/5～1/10；具有良好的動特性和弧焊工藝性能；所有焊接工藝參數(shù)均可無級調(diào)整；具有多種外特性，能適應(yīng)各種弧焊方法，如焊條電弧焊、氣體保護焊、等離子弧焊及埋弧焊并適合于作機器人的弧焊電源?；『改孀兤鞯娜秉c是設(shè)備復(fù)雜，維修需要較高技術(shù)等。4.常用的弧焊逆變器常用的國產(chǎn)型號有ZX7-250、ZX7-400、ZX7-630等。ZX7-400B弧焊逆變器外形如圖4-17所示。4.常用的弧焊逆變器ZX7-400B弧焊逆變器外形如圖4-17所示。產(chǎn)品型號額定輸入容量/kW一次側(cè)電壓/V工作電壓/V額定焊接電流/A焊接電流調(diào)節(jié)范圍/A負載續(xù)率／%質(zhì)量/kg主要用途ZX7-2509.23803025050～2506035用于焊條電弧焊或氬弧焊ZX7-400143803640050～40060704.常用的弧焊逆變器

表4-16弧焊逆變器技術(shù)參數(shù)弧焊電源的型號及技術(shù)參數(shù)弧焊電源的型號弧焊電源的技術(shù)參數(shù)0102目錄CONTENT1.弧焊電源的型號

根據(jù)GB10249-2010《電焊機型號編制辦法》，弧焊電源型號采用漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，弧焊電源型號的各項編排次序。如圖4-10所示，型號中的1、2、3、6各項用漢語拼音字母表示；4、5、7各項用阿拉伯?dāng)?shù)字表示；3、4、6、7項如不用時，其他各項緊排。1.弧焊電源的型號

①第一項，大類名稱：A表示弧焊發(fā)電機；B表示弧焊變壓器；Z表示弧焊整流器；W表示TIG焊機；M表示埋弧焊機；N表示MIG/MAG焊機;L表示等離子弧焊機或等離子弧切割機。②第二項，小類名稱：X表示下降特性；P表示平特性；D表示多特性;Z表示自動焊；B表示半自動焊;U表示堆焊。③第三項，附注特征：如C在熔化極活性氣體保護焊機中表示二氧化碳保護焊。1.弧焊電源的型號④第四項，系列序號：區(qū)別同小類的各系列和品種?；『缸儔浩髦小?”表示動鐵系列，“3”表示動圈系列；弧焊整流器中“1”表示動鐵系列，“3”表示動圈系列，“5”表示晶閘管系列，“7”表示逆變系列。⑤第五項，基本規(guī)格：表示額定焊接電流。例如：BX3-300-動圈系列的弧焊變壓器，具有下降外特性，額定焊接電流為300A；ZX5-400-晶閘管系列弧焊整流器，具有下降外特性，額定焊接電流為400A。NBC-400N表示熔化極氣體保護焊；B表示半自動焊；C表示二氧化碳氣體保護焊，額定焊接電流為400A。2.弧焊電源的技術(shù)參數(shù)

額定值即是對焊接電源規(guī)定的使用限額，如額定電壓、額定電流和額定功率等。在額定負載持續(xù)率工作允許使用的最大焊接電流，稱為額定焊接電流。①額定值

負載持續(xù)率是指弧焊電源負載的時間與整個工作時間周期的百分率，用公式表示如下：負載持續(xù)率=（弧焊電源負載時間／選定的工作時間周)×100%②負載持續(xù)率2.弧焊電源的技術(shù)參數(shù)

設(shè)計弧焊電源時，根據(jù)其最經(jīng)常的工作條件選定的負載持續(xù)率，稱為額定負載持續(xù)率，額定負載持續(xù)率下允許使用的電流稱為額定電流。使用弧焊電源時，不能超過銘牌上所規(guī)定的不同負載持續(xù)率下允許使用的焊接電流，否則會造成弧焊電源超載而溫升過高，以致燒毀。③額定負載持續(xù)率和電源容量2.弧焊電源的技術(shù)參數(shù)弧焊整流器硅弧焊整流器晶閘管弧焊整流器0102目錄CONTENT弧焊整流器

弧焊整流器是一種將交流電變壓，整流轉(zhuǎn)換成直流電的弧焊電源。弧焊整流器有硅弧整流器、晶閘管弧焊整流器、晶體管弧焊整流器等。

硅弧焊整流器是以硅二極管作為整流元件，利用降壓變壓器將50HZ的單相或三相交流電網(wǎng)電壓降為焊接時所需的低電壓，經(jīng)硅弧焊整流器整流和電抗器濾后獲得直流電的直流弧焊電源。其型號有ZXG-160、ZXG-400等。1.硅弧焊整流器硅弧焊整流器1.硅弧焊整流器硅弧焊整流器的組成如圖4-15所示。2.晶閘管弧焊整流器

晶閘管弧焊整流器是一種電子控制的弧焊電源，它是用晶閘管作為整流元件，以獲得所需的外特性及焊接參數(shù)（電流、電壓）的調(diào)節(jié)。它的性能優(yōu)于硅弧焊整流器，目前已成為一種主要的直流弧焊電源。常用的國產(chǎn)型號有ZX5-250、ZX5-400、ZX5-630等。晶閘管弧焊整流器2.晶閘管弧焊整流器ZX5-400晶閘管弧焊整流器外形ZX5-400晶閘管弧焊整流器外形如圖4-16所示。產(chǎn)品型號額定輸入容量/kW一次側(cè)電壓/V工作電壓/V額定焊接電流/A焊接電流調(diào)節(jié)范圍/A負載續(xù)率／%質(zhì)量/kg主要用途ZX5-2501438021～3025025～25060150用于焊條電弧焊或氬弧焊ZX5-4002438021～3640040～400602002.晶閘管弧焊整流器常用國產(chǎn)ZX5晶閘管弧焊整流器技術(shù)參數(shù)見表4-16。

表4-16晶閘管弧焊整流器的技術(shù)參數(shù)弧焊電源外特性曲線的形狀及選擇弧焊電源外特性曲線的形狀弧焊