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6080V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。1. 弧焊电源在焊接过程中的作用是什么？答：弧焊电源具有供给焊接电弧电能（提供电流和电压）以及适宜电弧焊工艺所 需电气特性的作用。性能良好、工作稳定的弧焊电源是保证电弧稳定燃烧和焊接 过程顺利进行并得到良好焊接接头的必要条件之一。2. 比较机械调节性弧焊电源、电子控制性弧焊？电源的特点，说明弧焊电源的发展。机械调节型弧焊电源的特点：是借助于机械装置实施弧焊电源外特性的调节， 电源的主要电气特性、输出参数的调节，都由其机械结构决定。故该类电源具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点，但调节不灵活、 不精细，电源比较笨重，耗材多。该类焊接电源主要用于一般金属结构的焊接。电子控制型弧焊电源具有以下特点：一、可以对外特性进行任意控制，从而满足各种焊接方法、焊接工艺的要求；二、可以输出直流、脉冲甚至交流电流，可调参数多；三、具有良好的动态特 性，系统控制的响应速度快；四、可控性好，便于进行编程和计算机控制；五、 电路比较复杂。根据电子控制型弧焊电源的电路形式与控制方法，又可细分为整流式、逆变式 和数字式三种。它们具有以上优点外，数字式弧焊电源还具有柔性化控制和多功 能的集成、控制精度高、稳定性好、产品的一致性好、焊机功能升级方便的优点。 综上所述，电子控制型弧焊电源，特别是数字式电子控制型弧焊电源是以后发展 的主导方向。3. 脉冲弧焊电源的特点是什么？答：脉冲弧焊电源的特点是电源输出电流是周期性变化的，脉冲频率、脉冲电 流等脉冲参数可调。调节脉冲参数可以调节焊接工件的热输入量、焊丝的熔滴过 渡形式等，有利于对热输入比较敏感的材料、薄板和全位置的焊接。故大部分弧 焊电源中都包含脉冲弧焊电源。1. 什么是焊接电弧？它在焊接中的作用是什么？答：焊接电弧是由弧焊电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊接工 件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。焊接电弧在焊接中的起到焊 接热源的作用，作为焊接电源负载。弧焊电源供给焊接电弧能量，焊接电弧是弧 焊电源的负载，弧焊电源的特性必须满足电弧负载的要求。2. 焊接电弧静特性曲线是什么形状？常用电弧焊接方法的电弧特性曲线是什么形状？答：一定长度的电孤在稳定状态下，电孤电压Uf与电孤电流If之间的关系， 称为焊接电孤的静态伏安特性，简称伏安特性或静特性，其曲线形状类似于U 型，可称之为U形曲线。包括下降特性、平特性、上升特性三部分曲线形状。 不同的焊接方法，在其正常使用范围内，其电孤静特性曲线只是整个电弓瓜“U” 形静特性曲线的某一部分。常用电孤焊接方法的电孤特性如下：焊条电孤焊、埋 孤焊等焊接电弓瓜基本工作在电弓瓜静特性的水平段；tig焊、微束等离子孤焊、等 离子弧焊的焊接电孤也基本工作在电孤静特性的水平段，但当电流很小时，如微 束等离子孤焊、微束TIG焊的焊接电孤则工作在电孤静特性的下降段；熔化极 气体保护焊（MIG焊或CO2焊等）和水下焊接等焊接电孤基本上工作在电孤静 特性的上升段。3. 什么是焊接电弧的动特性？它与电弧静特性的区别是什么？答：一定孤长的电弓瓜，当电孤电流以很快速度连续变化时，电孤电压瞬时值与 电流瞬时值之间的关系称为电孤动态伏安特性，简称为电孤动特性。电孤动特性包含有三个变量：电孤电压、电孤电流和时间。直角坐标系中的电 孤动特性曲线是一闭合曲线，称为电孤动特性闭合回线。它与电孤静特性的区别在于：电孤动特性中的电孤的电压、电流都是时间的函数，此刻的电孤未达到稳定状 态，其中的电的电压和电流都是瞬时值;而电孤静特性是电孤稳定状态下的，其 电孤电压和电流是平均值（直流电的和脉冲电的时）或有效值（交流电的）。4. 交流电弧再弓燃电压的含义是什么？" V答：交流电的再引燃电压含义是指：采用交流电的，焊接电流过零的瞬间，电 的熄灭，此时电的若要重新引燃，需要达到某一电的电压值，再引燃所需的电压 值称之为再引燃电压。对于电阻性交流电的，当电源电压低于再引燃电压的时候， 焊接电流始终为零，从而造成焊接电流不连续。对于电感一电阻性交流电的，通过研究表明，采用工频正弦波交流电的焊接，为使电的电流连续，应满足下 列条件：式中，U0的焊电源的空载电压，单位为V；Uf交流电的电压（交流电压的有效值），单位为V；Ur再引的电压，单位为V。对于手工焊条的交流电的焊，m = 1.31.5。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，最常见的交流电的是工频正弦波交流电的。 该电的一般是由50Hz按正弦规律变化的电源供电，每秒钟内电的电流变换极性50次，100 次经过电流的零点。电流经过零点的瞬间，电的熄灭，过零点后电的重新引燃。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的放电的物理条件和电、热物理过程也随之改变，这 对电的的稳定燃烧和的焊电源的特性有很大的影响。三、对于电阻型的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:a)b)c)cl)e)常用的弧焊噌源的外特性曲线矽平(缓)特性b)斜符性0缓降特性d)恒流特性 砂恒流带外拖特性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，所以其焊接电源一电弧系统的状态是时刻变化的，引弧过程中， 系统在空载一短路一燃弧一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 弧稳定燃烧一短路一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：或昔:光丽>0时，系统稳定。麻越大，系统越稳定。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： 硅钢；铁氧体；非晶态或微晶等新型磁性材料。特点： 硅钢磁性能很好、工作频率较低； 铁氧体磁性能低于硅钢、工作频率较高； 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：(/X) ul其中X 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 z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。变压器D闸整器晶客流流抗*互电#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 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; 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 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° ; 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; 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； 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。电流给定电监*电流误样电畛*电压采芯（U也1耳） LEU.样电路%电路1电床产定电路3. 只取电压负反馈时，弧焊电源的输出特性为恒压外特性； 只取电流负反馈时，输出为恒压外特性； 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： 同时采用电压电流负反馈得到下降外特性； 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，uak >02）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，Ugk> 0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。