焊接（welding ）的概念 所谓焊接是指通过适当的手段，使两个分离的物体（同种或异种材料）产生原子（或分子）间结合而连接成一体的连接方法。

1..弧焊电源的分类 ➢ 机械调节式： （1）动铁式；（2）动圈式；（3）抽头式。

➢ 电磁调节式 ➢ 电子控制式： （1） 整流式；（2）逆变式；（3）数字式。

2.常用弧焊电源的特点 （1）机械调节式； （2） 电子控制式 3. 气体的电离 气体的电离方式： （1）热电离； （2）场致电离； （3） 光电离；(4) 碰撞电离。

4.电极的电子发射 （1）热发射；（2）电场发射；（3）光发射； （4）粒子碰撞发射。

● 焊接电弧的引燃 1.接触引弧 (1)接触回抽法 （2）划擦引弧法 2.非接触引弧 a) 高压脉冲引弧 b) 高频高压引弧 Uf=UA+UC+UK 焊接电弧最小电压原理 ● 焊接电弧的静特性 一定长度的电弧在稳定状态下，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。

● 交流电弧的特点： 1、焊接电流周期性过零，电弧存在着熄灭和再引燃问题。

2、保证电弧稳定和可靠的再引燃是交流弧焊电源的关键任务。

非熔化极焊接电弧负载特性(TIG/Plasma arc) Φ非熔化极电弧焊接（TIG 和Plasma)，在焊接过程中电极不熔化，也没有金属熔滴过渡。

Φ由于没有熔滴过渡和飞溅问题，因此对电源的动态性没有要求。

Φ稳定焊接电流是关键，常采用恒流外特性的电源。

熔化极焊接电弧的负载特性（MIG/MAG arc) ?熔化极电弧焊，作为电极的焊丝（条）不断熔化并过渡到焊接熔池中去。

由于电极熔化和熔滴过渡，弧长和弧压都会发生周期性波动。

?要保证电弧稳定，弧焊电源外特性要和送丝系统相匹配。

?熔化极焊接电弧是一个变化极快的动负载，需要对弧焊电源的动态特性提出要求。

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U y 与输出电流I y 的关系。

即在电源内部参数一定的条件下，改变负载，电源输出电压与输出电流之间的关系。

又称为电源的静特性。

“弧-源”系统的稳定性1.无干扰时，能在给定电弧电压和电流下，保证电弧的稳定燃烧，系统保持静态平衡状态。

2.当受到瞬时干扰时，系统的平衡状态被破坏，电弧电压和电流发生变化；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。

● 电源外特性曲线的选择外特性曲线各区段的分析 工作区段：反映了外特性曲线的具体形状。

空载点：决定了电源的空载电压。

短路区段：反映了曲线形状和短路电流值。

外拖拐点：从工作段进入外拖段的转折点外特性不同组合的特点1）恒压特性与恒压特性，配合等速送丝系统；特点：电弧自调节作用强；容易断弧；容易导致参数波动 2）恒流特性与恒压特性熔滴过渡均匀；小电流下容易断弧 3）恒流特性与恒流特性熔滴过渡均匀；电弧弹性好；自调节作用差 4）恒压特性与恒流特性 脉冲阶段具有良好的电弧调节作用，但维弧容易短路 （1）焊条电弧焊 弧-源系统稳定⎝下降外特性 电弧有弹性⎝下降的陡度要大，最好是垂降特性； 容易引弧⎝要有较高的空载电压； 不粘丝和爆丝⎝较大的短路电流 （2）熔化极电弧焊 工艺特点： ● 使用连续送进的焊丝，有自动送丝机构（无人为因素影响）； ● 不需要频繁引弧； ● 焊丝可以是等速也可以是变速送进；)(f f I f U =电弧工作在上升段。

（3）非熔化极电弧焊 特点：电弧静特性工作部分呈平的或略上升的形状；弧长稳定。

方法：钨极氩弧焊（GTAW ），等离子弧焊（PAW ）以及非熔化极脉冲电弧焊 要求：电流稳定弧—源稳定⎝下降外特性 参数稳定⎝恒流特性3．弧焊电源的稳态短路电流的选取在弧焊电源外特性上，当 U y ＝0（ U f ＝0）时对应的电流为稳态短路电流I wd 。

Φ主要是指下降特性中U y ＝0时对应的电流，一般要求：为了确定、比较弧焊电源的特性，根据生产经验对弧焊电源的负载特性进行了约定，符合约定关系的负载特性称为约定负载特性，相应的负载电压和负载电流称为约定负载电压（U 2）和约定焊接电流（I 2）额定负载持续率弧焊电源的动特性：电弧负载状态发生瞬态变化时，弧焊电源输出电压与电流的响应特性。

它表明了弧焊电源对电弧负载瞬变的适应能力。

简化电路图 矢量方程 矢量图增强漏磁式弧焊变压器 动铁芯式弧焊变压器的特点1、动铁心式弧焊变压器是目前常用的弧焊变压器之一，这类变压器的内部漏抗足够大，不必外加电抗器就可以获得下降的外特性。

2、动铁心式弧焊变压器结构简单、易造好用。

3、但是，由于有动铁心，存在着动铁心的轻微振动，但不至于影响焊接电流的稳定。

4、由于有两个空气隙，使附加损耗增大，故适于中、小容量的产品。

动绕组式弧焊变压器特点1、是目前常用的增强漏磁式弧焊变压器之一，不必外加电抗器就可以获得下降的外特性。

2、没有活动铁心，避免了由于铁心振动所引起的小电流时电弧不稳定等问题。

3、但是，其电流调节的下限受铁心高度的限制，因而主要适用于中等容量的电源。

4、由于要辅以改变绕组匝数的方法来有级调节电流，因此使用不如动铁心式弧焊变压器方便。

5、另外，消耗材料较多，经济性较差。

抽头式弧焊变压器特点1、抽头式弧焊变压器一般做成便携式，适用于小容量电源。

2、负载持续率低，结构较紧凑，体积小，成本低，3、无活动部分，易于制造，可靠性较高，电弧较为稳定。

4、适用于维修、移动作业、登高作业等场合。

5、负载持续率较低，只适于短时间燃弧焊接的情况 。

第五章 晶闸管晶闸管是一个导通可控的二极管。

1.其导通和关断条件为：1）当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极G 承受何种电压，晶闸管均处于阻断状态。

2）当晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极G 承受正向电压的情况下晶闸管才能导通。

也就是说，必须同时具备正向阳极电压和正向门极电压两个条件才能实现由阻断到导通的转换。

3）晶闸管导通后，只要有一定的正向阳极电压，不论门极G 电压如何，它仍维持导通。

4）晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近零，或者对它施加一个反向电压，晶闸管会自然关断或被强迫关断。

2.电子控制型弧焊电源工作原理整流就是将交流电变成固定的或可调电压的直流电； 逆变是将直流电变成固定的或可调频率、电压的交流电整流利用导通角的大小调节输出电压的高低，电流的大小。

逆变 %100%100⨯=⨯+=T tFC 休止时间负载持续运行时间负载持续运行时间晶闸管触发电路焊接电弧电子控制电路晶闸管整流器直流电抗器变压器AC AC DC DC通过逆变电路中电子功率开关器件的开通时间长短来调节输出电压的高低和电流的大小3.外特性控制原理：1）．只取电压负反馈电源为恒压外特性，或称平特性2）．只取电流负反馈电源为恒流外特性，或称垂降特性3）．电流截止负反馈4）．复合负反馈①同时采用电压、电流负反馈②不同时刻采用不同的反馈③恒压、电流截止负反馈4.外特性控制的基本原理电流、电压信号的检测1．取样电阻法测电流电压（1）串联电阻检测电流该方法的特点及应用：1、该检测的方法简单、易实现2、信号不失真、相应速度快。

3、信号较弱，抗干扰能力差。

4、主电路与控制电路不隔离。

5、主要应用在小容量电源，以及要求不高的场合。

（2）并联电阻检测电压2．互感器法测量电流（1）交流电流互感器特点：1、实现了控制电路与主电路隔离。

2、只能检测交流信号。

3、交流互感器的响应速度较慢，一般用于电流变化速度较慢的弧焊电源电流的检测。

（2）直流电流互感器特点：1、直流互感器可以直接检测弧焊电源输出的直流电流。

2、检测、控制电路与主电路实现了隔离3、检测电路中的交流电源的频率一般为50Hz，因此检测环节的响应速度较慢。

3. 霍尔元件法1）直测式霍尔电流传感器特点：1、霍尔元件中通过的电流I C是由辅助的恒流电源供给的。

2、与被测电流成正比的霍尔电压一般是毫伏级的，使用时还必须附加信号放大器。

3、霍尔元件无惯性、并具有良好的隔离作用；但由于是利用磁场变化检测电流，在使用应采取措施防止外界的电磁干扰。

2）LEM传感器特点：1、与主电路隔离，抗干扰能力强。

2、磁平衡过程迅速（1us)，所以测量时响应速度高。

3、可以测量各种波形的电流、电压信号。

（2）LEM电压传感器电子控制型弧焊电源中的稳压电源三端固定式或三端可调式集成稳压器矩形波脉冲发生器电子电抗器控制当电弧突然短路时，U f突然降低而近于零，但U gu不变，则差值U gu－mU f突然变大，I f随时间按斜直线上升。

其上升斜率与“比例-积分”环节和分压比m有关。

通过适当地选择、调节比例-积分电路的参数C、R1和R2，就可以得到合适的di fd /dt，从而满足弧焊工艺的要求。

因此，在电子控制弧焊电源中可以对电子电抗器进行无级调节，从而获得满意的动态特性。

晶闸管式弧焊整流器具有以下特点：（1）动特性好（2）控制性能好（3）省材节能（4）噪声小（5）电路较复杂第六章：1.晶闸管式弧焊整流器具有以下特点：（1）动特性好（2）控制性能好（3）省材节能（4）噪声小（5）电路较复杂2.常用晶闸管整流主电路结构形式有以下四种：1、三相半控桥整流；2、三相全控桥整流；3、六相半波可控整流；4、带平衡电抗器的双反星形可控整流3.三相半控桥式整流电路波形：特点：1、只用三只晶闸管和三个触发脉冲单元，线路简单、可靠较易调试；2、电流脉动较大，需配备大的输出电抗器。

3、移相范围0-180。

α =60电流临界连续。

4、输出整流电压U=1.17U2（cosα+1）4.三相全控桥式整流电路波形：特点：1、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。

2、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、该电路是目前应用较多的电路之一，美国米勒公司生产的焊机以及国内ZX5－400B型晶闸管弧焊整流器都采用了此电路。

5.六相半波可控整流电路7. 带平衡电抗器双反星形可控整流电路αcos34.22UUd=特点：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。

7. 晶闸管移相触发电路对触发脉冲的要求：（1）触发脉冲应具有足够的功率 为了保证可靠地触发晶闸管，需有一定大小和宽度的电压、电流触发脉冲信号。

（2）触发脉冲与加于晶闸管的电源电压必须同步。