《3-1-3弧焊电源2》.docVIP

电源特性曲线 电源分为静特性曲线和动特性曲线，静特性曲线反映出电源的功率大小，电源必须根据工艺参数进行调节，即电弧特性曲线与电源特性曲线相交点应是稳定工作点，电源动特性反应电弧的稳定性和焊缝的质量。 1.1电源的动特性 在MSG方法时，特别是在短路和过渡电弧时，可发生激烈的电压和电流波动，这点与电弧的动特性如何有密切关系，这种波动或变化的原因与多种因素有关，如熔滴的短路过渡、重新引弧或金属蒸气，还有外界干扰，如焊丝送丝时打滑，其它如电流的导通、材料缺陷、保护气体的输送等。 良好的电源动特性能可以使电弧在上述各种干扰之下，保持电弧的稳定性，电弧焊的动特性数值可分为以下三类： 电弧→~us范围，它主要由气体种类确定； 熔滴过渡推力→~ms范围，它主要由气体和焊丝材料确定； 焊接熔池→~s范围，它主要由原材料和材料质量（经测定）确定。 传统的焊接电源大多数动特性是不变的，它取决于结构类型，变压器大小以及扼流圈圈数，一些传统电源的扼流圈有很多抽头，通过转换开关可改变电路中的电感。 较低的电感意味着电流变化速度的提高并有较高的动态短路电流（I kdyn），这是MSG方法引弧时所要求的（引弧时扼流圈须分接）。 较高的电感将限制电弧的短路电流，避免由于收缩效应使熔滴快速脱离，在喷射过渡电弧时，由于较大的电感（较小的电流波动）可获得良好地电弧稳定性。 如果采用φ1.6mm焊丝在短路或过渡电弧用较高电感进行调解并运行良好时，那么采用φ0.8mm焊丝，脱离的熔滴在较低电流下体积将变大。 电子电源与传统电源相比，扼流圈和功率分配器对动态影响不大，电子电源动态性能由它的控制电路和相应的软件来确定，然而功率分配器对动态仍有某种影响，输出电路的扼流圈几乎没有影响，作为滤波器它与滤波电容连接对降低干扰辐射起着重要作用，电子模块应对电流数值进行对比计算来作为功率分配器调整的参考数据，特别是在MSG脉冲焊时，不同的动态特性将对脉冲电流的时间周期产生影响。 对特殊脉冲电流形式的进一步研究，已使焊接工艺参数实现了最佳化，为了实现图中的脉冲电流形状，对控制电路和功率分配器的动态性能提出了更高的要求。 图1 MSG短路电流熔滴过渡电流和电压 不同动态特性的电源的理想脉冲电流 调节参数 （tA=0.2~1.6ms, tD=2.1~23ms, IA=0~310A, IB=50~500A, IC=100~550A, ID=50~320A, IF=0~250A, SI=12~2000A/ms,） 图2 电流反应速度 图3 最佳脉冲电流形状 1.2静特性曲线 与MSG和UP焊相比较，焊条电弧焊和手工TIG焊，由于焊工操作的原因，焊接时可引起弧长变化，那么相应地电弧静特性曲线位置有所变化。 1.2.1 MSG方法的电源特性电线——恒压特性曲线 图4 铭牌——恒压特性曲线 下面实例说明在气体保护焊时，弧长变化时的调解功能（内调解）。等速送丝当从A点到B点时，电弧电阻变大，此时在电源外特性曲线上的工作点1到工作点2，电压不变，电流减小，熔化效率下降，即从B点到C点焊丝熔化减少使电阻亦减小，电流重新回到原来数值（2到1），从C到D，距离缩短，电阻下降，故熔化效率提高（1到3），焊丝电弧燃烧又恢复原来状态。 在E点（工作点1）由于自身电阻的减小使其恢复原有性能。 图5 内调解（ΔI调解） 1.2.2焊条电弧焊和TIG焊电源特性曲线——下降特性曲线 如果通常焊接参数调节时，在特性曲线上电压下降范围超过7v/100A时，则采用下降特性曲线来代替恒压或平特性曲线。 在焊条电弧焊或TIG焊时电弧长度波动是不可避免的，但熔化效率（PS=US·IS）仍应保持不变。对手工电弧焊的进一步要求是弧长变长时，电弧不能中断（工作电压范围较宽），而短路时，短路电流在正常工作范围内只比焊接电流稍高。带有下降特性曲线电源的工作说明见图7。 图6 铭牌——下降特性曲线 图7 焊条电弧焊时的下降特性曲线 1.2.3恒流特性曲线 如果所使用的电源在电弧长度改变时，实际上它的电流没有变化，通常称它为带有恒流特性曲线的电源（例如：TIG和等离子焊）。 图8 恒流特性曲线 暂载率（合闸时间） 图9 铭牌上的暂载率 某一电流通过某一欧姆电阻将产生热，具有一定功率的某一电源，它的组件例如变压器、二极管、功率分配器等所产生的热损耗应与它的热散失相平衡。 当采用铭牌中的最大焊接电流时，其焊接时间将有所限制，否则电源的电子器件因过载而发热，温度限制由绝缘等级而定（例如F=155℃）。