基础知识
一、弧焊电源的应用历程
电弧作为一种气体导电的物理现象是在19世纪初被发现的，但1885年俄国人别那尔道斯发明碳极电弧可看作是电弧作为热源应用的创始，而电弧真正用于工业则是在1892年发明金属极电弧后，特别是1930年前后出现了薄皮和厚皮焊条以后才开始的。20世纪60年代，由于大容量硅整流元件、晶闸管的问世，为发展硅整流器、晶闸管式的弧焊整流器等提供了条件。到了20世纪70、80年代，弧焊电源的发展更是出现飞跃：多种形式的弧焊整流器相继出现和完善，研制成功多种形式的脉冲弧焊电源，为进一步提高焊接质量和适应全位置焊接自动化提供了性能优良的弧焊电源。
此外，还先后研制成功了高效节能，性能好的晶闸管式、晶体管式、场效应管式的IGBT弧焊逆变器。随着新型弧焊技术的发展，弧焊电源也不断地得到发展。
二、弧焊电源在焊接中的地位
没有先进的弧焊电源及其控制技术，要实现先进的焊接工艺和得到良好的焊接接头是不可能的。脉冲弧焊电源是弧焊电源中很重要的一部分。
三、对弧焊电源的要求
弧焊电源的负载是电弧，要形成符合焊接要求的电弧，弧焊电源要满足以下要求：
1.较大的短路电流和较高的空载电压
电流越大，空载电压越高，越容易起弧。
2.输出电流稳定
输出电流稳定可以保持电弧的稳定燃烧，从而达到良好的焊接效果。
3.具有较宽的电压跟随能力
以保证电弧长度改变时，电弧不熄灭。
4.输出电流可调节
以满足不同要求下的焊接需求。
5.具备完善的自我保护系统
焊机的工作环境恶劣，完善的自我保护系统是保证焊机安全、人身安全的重要保障。
任务实施
弧焊电源的种类
1.常用的交流电焊机
（1）BX1–315型电焊机 其属于动铁心漏磁式弧焊变压器，空载电压为60～70 V，工作电压为30 V，焊接电流调节范围为60～315 A。
BX1–315型电焊机的外形及外部接线如图3-4 (a)、(b)所示：
图3-4 BX1-315型电焊机外形及外部接线图
BX1–315型弧焊机的焊接电流调节是通过转动调节手柄改变动铁芯的位置来实现的，当调节手柄顺时针转动时，焊接电流增大；逆时针转动时，焊接电流减小，如图3-5所示。
图3-5 BX1-315型弧焊机电流调节
（2）BX3–300型电焊机 其属于动圈式弧焊变压器，其空载电压为60～70 V，工作电压为30 V，焊接电流调节范围为40～400 A。
BX3–300型电焊机的外形及接线如图3-6所示。
图3-6 BX3-300型电焊机外形及接线图
BX3–300型电焊机的电流调节分粗调节和细调节两种。
①粗调节：通过改变一、二次绕组的匝数来实现，即调节电流调节开关。其电流调节分Ⅰ挡和Ⅱ挡，Ⅰ挡电流调节范围为35～114 A，Ⅱ挡电流调节范围为110～300 A。
②细调节：通过转动手柄来改变一、二次绕组的距离来达到，当顺时针转动手柄时，焊接电流减小；逆时针转动手柄时，焊接电流增大。
2.常用的直流电焊机
ZX5–400型弧焊整流器是一种将交流电变压、整流转换成直流电的弧焊电源。其属于晶闸管式弧焊整流器，采用全集成电路控制电路，三相全桥式整流电源。
ZX5–400型弧焊整流器的外形及接线如图3-7所示。
图3-7 ZX5-400型弧焊整流器外形及接线图
焊接电流的调节方法是借助调节面板上的焊接电流控制开关来进行，沿顺时针转动时，焊接电流增加；沿逆时针转动时，焊接电流减小，如图3-8所示。
图3-8 ZX5-400型弧焊整流器电流调节
3.弧焊逆变器
将直流电变换成交流电称为逆变，实现这种变换的装置叫逆变器。为焊接电弧提供电能，并具有弧焊方法所要求性能的逆变器，即为弧焊逆变器或称为逆变式弧焊电源。目前，各类逆变式弧焊电源已应用于多种焊接方法，逐步成为更新换代的重要产品。常用的国产型号有ZX7–250、ZX7–400、ZX7–630等。ZX7–400型弧焊逆变器外形如图3-9所示。
图3-9 ZX7-400型弧焊逆变器
弧焊逆变器是一种新型的弧焊电源，单相或三相50 Hz交流网路电压经输入整流器（UZ1）和输入滤波器（LC1）后变成直流电，借助大功率电子开关元件VT（晶闸管、晶体管、场效应管或绝缘栅双极晶体管IGBT）的交替开关作用，逆变成几千至几万赫兹的中频交流电，再经中频变压器（T）降至适合焊接的几十伏交流电，如再经输出整流器（UZ2）整流和输出滤波器（LC）滤波，则可输出适合焊接的直流电。弧焊逆变器的逆变系统主要有两种：
（1）交流—直流—交流
（2）交流—直流—交流—直流
通常，弧焊逆变器多采用后一种系统，故还可把弧焊逆变器称为逆变弧焊整流器。弧焊逆变器的优点是高效节能，效率可达80%～90%，质量轻、体积小，整机质量仅为传统弧焊电源的1/10～1/5；具有良好的动特性和弧焊工艺性能，所有焊接参数均可无级调整，具有多种外特性，能适应各种弧焊方法，如焊条电弧焊、气体保护电弧焊、等离子弧焊及埋弧焊，并适合作焊接机器人的弧焊电源。弧焊逆变器的缺点是设备复杂，维修需要较高技术等。
4.小型电焊机简介
（1）简易弧焊变压器，如图3-10所示。
其特点是轻巧紧凑，便于移动，价格低廉，可使用220 V和380 V两种电压，适用于维修等工作量较小的场合使用。
（2）BX6–140型（抽头式）、BX1–160型（动铁心式）焊机，如图3-11所示。
其特点是外形美观，轻巧紧凑，移动方便，价格较低，可使用220V和380V两种电压，适用于工作量不大的焊接加工及生产。
类似的小型焊机的种类繁多，另外，还有小型直流焊机，使用性能比交流焊机要好，但价格较高，建议根据实际情况选用。
图3-10 简易弧焊变压器
图3-11 BX6-140型和BX1-160型焊机
拓展提高
弧焊电源的使用与维护保养
正确使用和经常维护弧焊电源，才能正常发挥其工作性能和延长其使用寿命。弧焊电源使用和维护注意事项：
1.每次使用前都应检查动力和焊接电缆接线有无异样，所有接线柱接触是否良好和紧固，机壳是否接地等。
2.弧焊电源的工作环境：气温不得超过40℃，相对湿度不超过45%。
3.应该在空载下启动，调节焊接电流和变换极性。
4.弧焊电源启动后空载运行时，应观察有无异常现象，正常后方可操作使用。例如，弧焊整流器的冷却风扇是否转动，转动速度和方向是否正确。
5.使用时，焊接电流和连续工作时间应符合弧焊电源规范要求。通常是按照相应的负载持续率来确定。焊接过程中不能长时间短路或过载运行，发现过热应及时停歇。待冷却后再行操作，以免被烧坏。
6.弧焊电源应在通风、干燥、空气中粉尘少和不靠近高温的地方运行；要防雨、防晒。搬移时，不应使电源受到剧烈震动。特别对弧焊整流器更要小心，严防铁屑、螺钉螺母、焊剂、焊条头等落入弧焊电源内部，工作过程不得随意移动或打开外壳顶盖等。
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