弧焊電源完整版本VIP

年級________；層次________；專業(yè)________；姓名________復(fù)習(xí)資料，僅供參考，補充整理打印，試后上交《弧焊電源》模擬試卷1簡答題：電弧靜特性“U”曲線是如何形成的？答：電弧的靜特性是指一定長度的電弧在穩(wěn)定狀態(tài)下，電弧電壓Uf與電弧電流If之間的關(guān)系。電弧沿其長度方向分為三個區(qū)域：陽極區(qū)、弧柱區(qū)和陰極區(qū)，因此電弧電壓Uf可表示為：Uf=Ui+Uy+Uz其中：Ui為陰極壓降；Uy為陽極壓降；Uz為弧柱壓降。陽極壓降Uy,因為在陽極區(qū)不發(fā)射帶電粒子，因此陽極壓降幾乎與電流無關(guān)，Uy=f(Iy)為一水平線，見圖。陰極壓降：因為陰極壓發(fā)射點子，陰極發(fā)射電子是從陰極的斑點區(qū)發(fā)射出來的。當(dāng)電流較小時，隨著電流的增加，陰極斑點的面積增加Si，此時電流密度基本上不變，這樣陰極的電場強度就不變，Ui也就不變。當(dāng)陰極斑點面積和陰極端部面積相等時，電弧電流繼續(xù)增加，Si不能再擴大，電流密度將隨著電流的增加而增加，這樣陰極區(qū)的電場強度增加，陰極電壓也就增加，陰極壓降與電流關(guān)系見圖。弧柱壓降：電弧可以看成一個近似均勻的導(dǎo)體，電壓降表示為：在弧柱長度一定的條件下，當(dāng)電流比較小時，，隨著電弧電流的增加，弧柱面積快速增加，電流密度jZ減小；另一方面，隨著電流增加，弧柱溫度增加，熱電離產(chǎn)生的帶電粒子數(shù)增加，從而使弧柱的導(dǎo)電率增加，最終使弧柱壓降降低。2）當(dāng)電流中等大小時，，即隨著電流增加，弧柱面積按比例增加，弧柱電流密度不變，而此時，電弧溫度不再增加，電離度基本不變，弧柱的導(dǎo)電率也就基本保持不變，因而此時弧柱電壓不隨電流的變化而變化。3）當(dāng)電流很大時，電弧導(dǎo)電率不再變化，而此時由于電磁收縮力、保護(hù)氣體產(chǎn)生的等離子流力的作用，弧柱面積不再擴張，即弧柱面積SZ不隨電弧電流的變化而變化，弧柱電流密度增加，弧柱壓降增加。綜上所述，電弧電壓Uf隨電流增加呈U形曲線變化。哪些因素影響交流電弧的穩(wěn)定燃燒？采用何種措施穩(wěn)弧？答：電弧連續(xù)燃燒條件方程式為：，因此影響交流電弧穩(wěn)定燃燒的因素有：空載電壓U0:U0愈高，在同等大小的引弧電壓下，熄弧時間愈短，電弧愈穩(wěn)定；引燃電壓Uyh：Uyh愈高，電弧愈不穩(wěn)定，引弧困難；電路參數(shù)：增大電感L，減小電阻R可使電弧趨向穩(wěn)定燃燒；電弧電流：電流愈大，產(chǎn)熱愈多，而且電流變化率愈大，熱慣性作用明顯，電弧愈穩(wěn)定；電源頻率f:f提高，熄弧時間縮短，熱慣性增強，也可提高電弧的穩(wěn)定性；電極的熱物理性能和尺寸：它們影響電極所達(dá)到的溫度，從而影響電弧的引燃電壓。提高交流電弧穩(wěn)定性的措施包括：1）提高弧焊電源頻率；2）提高電源的空載電壓；3）改善電弧電流波形；4）疊加高壓電。手弧焊、TIG焊、MAG焊、埋弧焊、脈沖MIG焊各用什么形狀的電源外特性？為什么？答：對弧焊電源外特的要求包括：1）為保證電源-電弧系統(tǒng)的穩(wěn)定，電弧靜特性對電源外特性的要求；2）根據(jù)不同焊接工藝方法的特點，為保證焊接工藝穩(wěn)定而對電源外特性的要求；3）熔滴過渡和電弧引燃對電源外特性的要求。動鐵心式和動繞組式弧焊變壓器如何調(diào)節(jié)焊接規(guī)范和擴大焊接電流調(diào)節(jié)范圍？答：動鐵心式和動繞組式弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)特點。對于動鐵心式弧焊變壓器，附加漏磁通如何獲得和調(diào)節(jié)，他對空載電壓、附加漏抗的影響，從而對焊接電流和短路電流的影響。對于動繞組式弧焊變壓器，它的漏磁通如何獲得和調(diào)節(jié)，以及它對空載電壓和焊接電流的影響；焊接電流均勻調(diào)節(jié)存在的問題以及解決措施。5、三相橋式全控整流電路有哪兩種觸發(fā)方式？說明采用這些觸發(fā)方式的基本理由？答：三相橋式全控整流電路是由共陰極組和共陰極組兩組三相半波晶閘管整流電路串聯(lián)而成，要使電路導(dǎo)通，兩組中必須各有一個晶閘管同時導(dǎo)通，為啟動電路或在負(fù)載電流斷續(xù)時保證電路可靠工作，晶閘管的觸發(fā)脈沖必須采用雙窄脈沖或單寬脈沖。二、分析下圖中同步電路和單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理。1）觸發(fā)電路參考答案：ttucuuT4t上圖左側(cè)是晶閘管觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路。VU1和VU2時單結(jié)晶體管，單結(jié)晶體管的工作原理是當(dāng)晶閘管的發(fā)射結(jié)合第一基極之間的電壓高于一峰值電壓時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通且發(fā)射結(jié)和基極之間的電壓下降到一谷點電壓。因此觸發(fā)電路的工作原理是當(dāng)控制電壓Uk為負(fù)時，晶體管V3、V4導(dǎo)通，與單結(jié)晶體官并聯(lián)的電容C4、C5充電，當(dāng)電容中的電壓超過單結(jié)晶體管的峰值電壓時，電容通過單結(jié)晶體管和脈沖變壓器T3、T4放電，脈沖變壓器中輸出觸發(fā)脈沖，見上圖?？勺冸娮鑂P4、RP5、RP6的作用是用于平衡左右兩側(cè)觸發(fā)電路同步電路上面電路的左側(cè)是同步電路，它用于電源的相電壓過零時，同步電路產(chǎn)生同步脈沖，使晶體管V1、V2瞬時飽和導(dǎo)通，從而使與單結(jié)晶體管并聯(lián)的電容放電到零，這樣可保證觸發(fā)電路產(chǎn)生的第一個有效脈沖于相電壓保持確定的相位。同步電路由三相變壓器T2,電阻R1-3,穩(wěn)壓管VS1-6,電容C1-3，電阻R56,二極管VD1-4，晶體管V1、V2組成。電路工作原理是三相相電壓a,b,c經(jīng)穩(wěn)壓管后削波，10、11、12三點相對于13點的電壓變?yōu)榫匦尾?，見下圖。電容C1-3與電阻R58組成微分電路，這樣可得電阻R58上的電壓波形如圖。由圖可見，在正向和負(fù)向，各脈沖之間相位相差1200，正、負(fù)向之間相位相差600。每個脈沖分別使晶體管V1、V2飽和導(dǎo)通，實現(xiàn)觸發(fā)脈沖和電源相電壓同步。tutuc空載波形ttuc工作波形《弧焊電源》模擬試卷2一．名詞解釋：1、氣體原子的電離：中性氣體粒子（分子或原子）吸收足夠的外部能量，使得分子或原子中的電子脫離原子核的束縛而成為自由電子和正離子的過程。2、光電離：受到光輻射的作用而產(chǎn)生的電離過程。3、熱發(fā)射：固態(tài)或者液態(tài)物質(zhì)表面受熱后其中的某些電子具有大于逸出功的動能而逸出到表面以外的空間中去。4、重離子撞擊發(fā)射：能量大的重粒子撞擊到陰極上，引起電子的逸出。二．問答題：1．對電源－電弧系統(tǒng)的穩(wěn)定性的靜態(tài)條件和動態(tài)條件（即受到干擾消失后自動回到平衡點）進(jìn)行描述及分析。IwdUfIfA1A0UI01IwdUfIfA1A0UI012電源的外特性：Uy=f(Iy)與電弧的靜特性：Uf=f(If)必須相交。2)當(dāng)系統(tǒng)一旦受到瞬時的外界干擾，破壞了原來的靜態(tài)平衡，造成了焊接規(guī)范的變化，當(dāng)干擾消失后，系統(tǒng)能夠自動的達(dá)到新的穩(wěn)定平衡，使焊接規(guī)范重新恢復(fù)。AA1A0UI012IfUfIwdB1`tt0Δif在滿足上式的條件下，系統(tǒng)所產(chǎn)生的電流偏差值能夠逐漸消失，如上圖所示。符合Kw>0條件的工作點為穩(wěn)定工作點。也就是說，相交點的電?。ㄘ?fù)載）靜特性曲線斜率應(yīng)當(dāng)大于電源外特性曲線的斜率。因此A0點為穩(wěn)定工作點穩(wěn)定工作點（A0點）調(diào)節(jié)的物理過程分析當(dāng)某種因素使工作點A0點的電弧電流減小了ΔIf，此時電源工作點移至B1點，電弧工作點移至B2點，此時，Uy>Uf，供大于求，這就使得電弧電流增加，電弧電流偏移量Δif減小，直至恢復(fù)到原來的平衡點A0點。當(dāng)電流增加時，呈現(xiàn)為供小于求，也能恢復(fù)到A0點。A1點：當(dāng)電弧電流增加時，同樣會出現(xiàn)Uy>Uf，使得電流繼續(xù)增加，直至工作點移至A0點達(dá)到平衡，當(dāng)電弧電流減小時，則出現(xiàn)相反的情況，電流將繼續(xù)減小直至電弧熄滅，因此，A1點不是穩(wěn)定工作點。AA1A0UI012IfUfIwdB1B1`B2B2`Uf2.寫出弧焊變壓器的詳細(xì)的電壓平衡方程式（即其外特性方程式）及其簡化式，并據(jù)此畫出弧焊變壓器的簡化矢量圖以及外特性曲線。電壓平衡方程式：Uf=U0－jI2(X1′+X2+XK)－I2(R1′+R2+RK)(1)Uf=U0－jIf(XL+XK)(2)Uf=U0－jIfXZ(3)簡化式：Uf=U0－jIfXZ弧焊變壓器簡化電壓失量圖弧焊變壓器簡化電壓失量圖弧焊變壓器的外特性曲線弧焊變壓器的外特性曲線?的橢圓3．動鐵心式和動繞組式弧焊變壓器如何調(diào)節(jié)焊接規(guī)范和擴大焊接電流調(diào)節(jié)范圍？答：動鐵心式和動繞組式弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)特點。對于動鐵心式弧焊變壓器，附加漏磁通如何獲得和調(diào)節(jié)，他對空載電壓、附加漏抗的影響，從而對焊接電流和短路電流的影響。對于動繞組式弧焊變壓器，它的漏磁通如何獲得和調(diào)節(jié)，以及它對空載電壓和焊接電流的影響；焊接電流均勻調(diào)節(jié)存在的問題以及解決措施。4．畫出三相橋式全控晶閘管整流電路以及三相交流電壓圖，并通過這兩個圖分析采用主輔雙脈沖觸發(fā)的原因。答：觸發(fā)電壓的寬度小于60°，謂之窄脈沖。其中相互間隔60°的ug1~6為基本脈沖，按序觸發(fā)VT1~6。。另加添補脈沖ug1‘~6’，在基本脈沖觸發(fā)某一晶柵管的同時，以添補脈沖觸發(fā)前一晶柵管。例如ug1觸發(fā)VT1的同時，令觸發(fā)VT6；ug2觸發(fā)VT2時，令觸發(fā)VT1……。按圖所示安排基本脈沖和填補脈沖。5．畫出三種晶閘管關(guān)斷電路圖，并分析其中適合于大功率晶閘管的一種關(guān)斷電路的關(guān)斷過程機理。答：關(guān)斷電路圖如圖所示：VT2導(dǎo)通時，C經(jīng)R充電至電壓U，C上的電壓上正下負(fù)。VT1導(dǎo)通時，VT2受反向電壓而關(guān)斷。同時，C經(jīng)電感線圈L和VD放電，至的電壓等于零為止。但由于C上的電能已轉(zhuǎn)換為L中的電磁能，使電流不會終止，并對C反向充電，為VT2再次導(dǎo)通時關(guān)斷VT1做準(zhǔn)備。以此類推，VT1與VT2不斷輪流導(dǎo)通與關(guān)斷。只是此電路中的L像自耦變壓器那樣工作。因此，C被充電的電壓超過E 值。儲存的能量增加，以便在大負(fù)載電流的情況下，也能正常工作?！痘『鸽娫础纺M試卷3一、名詞解釋：氣體原子的激發(fā)：氣體原子得到外加能量電子從低能級躍遷到高能級，這時原子處于“激發(fā)”狀態(tài)撞擊電離：在電場中，被加速的帶電質(zhì)點（電子、離子）和中性質(zhì)點（原子）碰撞后發(fā)生的電離。熱電離：在高溫下，具有高動能的氣體原子（或分子）互相碰撞而引起的電離。電子發(fā)射：陰極表面的分子或原子接受外界的能量而釋放出自由電子的現(xiàn)象二、問答題1、電弧靜特性“U”曲線是如何形成的？答：電弧的靜特性是指一定長度的電弧在穩(wěn)定狀態(tài)下，電弧電壓Uf與電弧電流If之間的關(guān)系。電弧沿其長度方向分為三個區(qū)域：陽極區(qū)、弧柱區(qū)和陰極區(qū)，因此電弧電壓Uf可表示為：Uf=Ui+Uy+Uz其中：Ui為陰極壓降；Uy為陽極壓降；Uz為弧柱壓降。陽極壓降Uy,因為在陽極區(qū)不發(fā)射帶電粒子，因此陽極壓降幾乎與電流無關(guān)，Uy=f(Iy)為一水平線，見圖。陰極壓降：因為陰極壓發(fā)射點子，陰極發(fā)射電子是從陰極的斑點區(qū)發(fā)射出來的。當(dāng)電流較小時，隨著電流的增加，陰極斑點的面積增加Si，此時電流密度基本上不變，這樣陰極的電場強度就不變，Ui也就不變。當(dāng)陰極斑點面積和陰極端部面積相等時，電弧電流繼續(xù)增加，Si不能再擴大，電流密度將隨著電流的增加而增加，這樣陰極區(qū)的電場強度增加，陰極電壓也就增加，陰極壓降與電流關(guān)系見圖。弧柱壓降：電弧可以看成一個近似均勻的導(dǎo)體，電壓降表示為：在弧柱長度一定的條件下，當(dāng)電流比較小時，，隨著電弧電流的增加，弧柱面積快速增加，電流密度jZ減小；另一方面，隨著電流增加，弧柱溫度增加，熱電離產(chǎn)生的帶電粒子數(shù)增加，從而使弧柱的導(dǎo)電率增加，最終使弧柱壓降降低。2）當(dāng)電流中等大小時，，即隨著電流增加，弧柱面積按比例增加，弧柱電流密度不變，而此時，電弧溫度不再增加，電離度基本不變，弧柱的導(dǎo)電率也就基本保持不變，因而此時弧柱電壓不隨電流的變化而變化。3）當(dāng)電流很大時，電弧導(dǎo)電率不再變化，而此時由于電磁收縮力、保護(hù)氣體產(chǎn)生的等離子流力的作用，弧柱面積不再擴張，即弧柱面積SZ不隨電弧電流的變化而變化，弧柱電流密度增加，弧柱壓降增加。綜上所述，電弧電壓Uf隨電流增加呈U形曲線變化。2、畫出脈沖弧焊電源進(jìn)行切換的雙階梯外特性圖，并說明在受到擾動情況下（例如弧長的變化），這種組合式外特性在脈沖期間以及維弧期間所產(chǎn)生的優(yōu)良的調(diào)節(jié)作用。維弧階段工作于L形特性上，而脈沖階段工作于反L形特性上。由這兩種外特性切換而成雙階梯形特性，或稱框形特性。在脈沖階段電源具有恒流特性，熔滴過渡均勻；在維弧階段電源具有恒壓特性，使“電源一電弧”系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)作用強而能防止短路。UU0Il2l0l1A2A1B2B1A0B03、畫出弧焊變壓器在空載和負(fù)載時各量的矢量圖。1).空載：以空載主磁通為參考矢量，變壓器初、次極感生電動勢比它滯后900，空載電流與主磁通同相位，根據(jù)：，可畫出各量的矢量圖見下圖。2).負(fù)載以主磁通為參考矢量，空載電流與主磁通同相位，變壓器初、次極感生電動勢比它滯后900，由于變壓器的二次電路為感性電路，二次電流I2比次級感生電動勢滯后角。根據(jù)：可畫出各量的矢量圖4、畫出有關(guān)電路，分析帶平衡電抗器雙反星形晶閘管可控整流電路中正反兩個極性組中，各有一只管子同時導(dǎo)通的機理。答：在時刻ua最高，VT1導(dǎo)通，電流通過LB的OM流至負(fù)載，在OM上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢極性是右正左負(fù)。由于O點是LB的中心抽頭，故NO段上