弧焊電源的電氣特征

王 凱

遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院（沈陽(yáng) 110161）

弧焊電源是電弧焊機(jī)的主要部分，是對(duì)電弧提供能量的一種裝置，弧焊電源的特性與結(jié)構(gòu)是焊接工藝對(duì)電源提出的要求，弧焊電源要具有符合電弧焊接要求的技術(shù)特征。

1 弧焊電源的空載電壓

空載電壓是弧焊電源的一個(gè)很重要的指標(biāo)，確定空載電壓的大小時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮。

(1)引弧容易，引弧時(shí)焊條與焊件接觸電阻很大。就需要較高的空載電壓才能將接觸面擊穿，形成通路。如果空載電壓過(guò)低電弧建立不起來(lái)，因而，需要較高的空載電壓。空載電壓是弧焊電源未焊接時(shí)的電壓，它是功率在額定位置時(shí)的空載電壓，它對(duì)引弧或電弧的穩(wěn)定燃燒都具有重要作用，理論上為了引弧容易，空載電壓越高越好，但在實(shí)際制造中還要考慮其他因素。

(2)符合經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)，空載電壓越高，則電源的容量越大，制造弧焊電源的所消耗的硅鋼片和銅材越多，同時(shí)，效率和功率因數(shù)就越低，耗能多，制造弧焊電源的成本就越高。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮空載電壓不易太高，太高的空載電壓對(duì)人身安全也有危害，在制造過(guò)程中，為了引弧得需要的同時(shí)，安全和成本的角度這兩者都需要考慮。在制造焊接電源過(guò)程中要限制空載損耗，不要大于額定功率的 10%。它是功率在額定位置上測(cè)定的。

目前，我國(guó)生產(chǎn)的直流弧焊電源的空載電壓在 40～90 V之間；交流弧焊電源的空載電壓在60～85 V之間，低于60 V時(shí)，常常給焊接造成困難。

2 弧焊電源的外特性

在規(guī)定的范圍內(nèi)，弧焊電源輸出穩(wěn)定的電壓和電流之間的關(guān)系，為弧焊電源的外特性，它表征弧焊電源在處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)重要電氣性能，它的形狀對(duì)電弧的穩(wěn)定燃燒，焊接質(zhì)量能否保證，起著重要影響。

(1)下降特性曲線適用于手工弧焊，埋弧焊和鎢極氬弧焊電源

一般的照明或動(dòng)力用的電源都是平特性，即不論輸出的電流大或小，輸出的電壓基本不變，而手工弧焊，埋弧焊和鎢極氬弧焊電源的外特性與普通的電源是有區(qū)別的，它需要有陡降的外特性具有陡降的外特性電源，不但能保證電弧穩(wěn)定燃燒，重要的是保證短路時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的電流而將弧焊電源燒毀。一般的弧焊電源的短路電流為焊接電流的 120～130%，最大不超過(guò) 150%。如當(dāng)焊接電流為300 A時(shí)，最大的短路電流不應(yīng)超過(guò)450 A。

(2)平特性曲線適用于熔化極弧焊氣體保護(hù)焊電源

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊由于使用定流密度比較大和保護(hù)氣體對(duì)電弧冷卻作用，電弧的靜特性是上升的。對(duì)于二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊采用陡降、平硬或上升外特性弧焊電源都可以。但二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊一般采用等速送絲，從增強(qiáng)電弧自調(diào)節(jié)作用來(lái)看，采用平硬外特性弧焊電源更為合適。平硬外特性弧焊電源可以維持電弧電壓的穩(wěn)定，可以保證焊縫成形和質(zhì)量。

3 弧焊電源的調(diào)節(jié)性能

在焊接中，依據(jù)不同的焊接材料、形狀的不同，選用的焊條也不同，這就需要選擇不同的焊接電壓和電流，因此，對(duì)于弧焊電源來(lái)說(shuō)在一定的范圍內(nèi)，要有能靈活的調(diào)節(jié)焊接電流和電壓。為了獲得一定范圍內(nèi)的所需要的焊接電流和電壓，弧焊電源就必須要有很多條可以均勻改變的外特性曲線族。得到一系列穩(wěn)定的電流和電壓，把它稱之為弧焊電源的調(diào)節(jié)特性，一定范圍內(nèi)的所需要的焊接電流和電壓它是通過(guò)電源外特性的調(diào)節(jié)來(lái)體現(xiàn)的。對(duì)于不同的焊接方法，要求弧焊電源具有符合焊接要求的電流和電壓。

(1)對(duì)于下降特性弧焊電源調(diào)節(jié)特性可用U＝20＋0.04 I（電流超過(guò)600 A時(shí)，負(fù)載電壓保持44 V不變）

(2)對(duì)于平特性弧焊電源調(diào)節(jié)特性可用

U＝14＋0.05 I（電流超過(guò)600 A時(shí)，負(fù)載電壓保持44 V不變）

(3)對(duì)鎢極氬弧焊電源，U＝10＋0.04 I（電流超600時(shí)約定負(fù)載電壓34 V保持不變）

4 弧焊電源的動(dòng)特性

對(duì)于供電源來(lái)說(shuō)，弧焊電源是一個(gè)動(dòng)負(fù)載，它對(duì)弧焊電源有要求，弧焊電源對(duì)電弧這個(gè)動(dòng)負(fù)載所輸出的電流和電壓的關(guān)系，稱為弧焊電源的動(dòng)特性，它表示弧焊電源對(duì)負(fù)載瞬變反應(yīng)能力，當(dāng)弧焊電源的動(dòng)特性合適時(shí)，才能獲得規(guī)范的焊接，尤其，在短路過(guò)程中，弧焊電源不僅周期性地變換域空載，負(fù)載和短路狀態(tài)，而且頻率極高，那么，弧焊電源就要有良好的動(dòng)特性，以獲得足夠高的電弧開路時(shí)的電壓恢復(fù)速度，同時(shí)獲得合適的短路電流的增長(zhǎng)速度，對(duì)于下降特性的弧焊電源的動(dòng)特性主要考核以下3種指標(biāo)。

(1)由空載到短路，瞬時(shí)短路電流峰值對(duì)穩(wěn)定短路電流值之比≤2.5；由負(fù)載到短路時(shí)，瞬時(shí)短路電流值對(duì)短路前負(fù)載電流之比≤3；

(2)由瞬時(shí)短路電流值對(duì)穩(wěn)態(tài)短路電流之比≤1.5；

(3)恢復(fù)電壓最低值≥30V。

對(duì)于平特性的弧焊電源的動(dòng)特性主要考核短路電流的上升速度。

5 弧焊電源的負(fù)載持續(xù)率和額定容量

弧焊電源能輸出多大的電流，主要是由弧焊電源的發(fā)熱程度來(lái)確定的。溫升過(guò)高弧焊電源的絕緣會(huì)受到破壞，甚至燒毀有關(guān)元件，因而，由溫升要求確定相應(yīng)的絕緣等級(jí)，一般規(guī)定最高不得超過(guò)60～80℃，弧焊電源的溫升的高低不但取決于弧焊電源的電流的大小，還取決于弧焊電源負(fù)載持續(xù)率，即負(fù)載持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，如相同的焊接電流，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)焊接溫升高，間歇焊接溫升低，因此，弧焊電源在考慮一定負(fù)載運(yùn)行下的溫升以及負(fù)載持續(xù)率的情況下，弧焊電源的輸出電流才有實(shí)際意義，即焊接電流的選用應(yīng)根據(jù)焊接電源的工作狀態(tài)確定。

[1]鄭義庭,黃石生.弧焊電源.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988.

[2]李忠發(fā).電工電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:中國(guó)水利水電出版社,2003.