1、第8章 弧焊电源的选择和使用,8.1 弧焊电源的选择 8.2 弧焊电源的安装和使用 8.3 节约用电和安全用电,8.1 弧焊电源的选择,弧焊电源在焊接设备(焊机)中是决定电气性能的关键部分。尽管弧焊电源具有一定的通用性，但不同类型的弧焊电源，在结构、电气性能和主要技术参数等却各有不同。如表8-1、8-2所示，交流弧焊电源和直流弧焊电源的特点和经济性是有很大差别的。因而，在应用时只有合理的选择，才能确保焊接过程的顺利进行，既经济又获得良好的焊接效果。一般应根据如下几个方面来选择弧焊电源：（1）焊接材料与工件材料； （2）焊接电流的种类；（3）焊接工艺方法； （4）弧焊电源的功率；（5）工作条件和
2、节能要求； （6）工件重要程度和经济价值。,8.1 弧焊电源的选择,表8-1 交、直流弧焊电源的特点比较,8.1 弧焊电源的选择,表8-2 交、直流弧焊电源经济性比较,0.50.7,0.250.3,0.45 0.9,0110.13,8.1 弧焊电源的选择,1焊接电流种类的选择焊接电流有直流、交流和脉冲三种基本种类，因而也就有相应的弧焊电源：直流弧焊电源、交流弧焊电源和脉冲弧焊电源，除此之外，还有弧焊逆变器。我们应按技术要求、经济效果和工作条件来合理地选择弧焊电源的种类。2焊接工艺方法选择弧焊电源（1）手工弧焊 用酸性焊条焊接一般金属结构，可选用动铁式、动圈式或抽头式弧焊变压器(BXl-300，
3、BX3-300-1，BX6-120-1等)；用碱性焊条焊接较重要的结构钢，可选用直流弧焊电源，如弧焊整流器(ZXG-400，ZXl-250，ZX5-250、ZX5-400、ZX7-400等)，在没有弧焊整流器的悄况下，也可采用直流弧焊发电机。这些弧焊电源均应为下降特性。（2）埋弧焊 一般选用容量较大的弧焊变压器。如果产品质量要求较高，应采用弧焊整流器或矩形波交流弧焊电源。这些弧焊电源一般应具有下降外特性。在等速送丝的场合，宜选用较平缓的下降特性，在变速送丝的场合，则选用陡度较大的下降特性。,8.1 弧焊电源的选择,（3）钨极氩弧焊 钨极氩弧焊要求用恒流特性的弧焊电源，如弧焊逆变器，弧焊整流器。
4、对于铝及其合金的焊接，应采用交流弧焊电源，最好采用矩形波交流弧焊电源。（4）C02气体保护焊和熔化极氩弧焊 在这些场合可选用平特性(对等速送丝而言)或下降特性(对于变速送丝而言)的弧焊整流器和弧焊逆变器。对于要求较高的氩弧焊必须选用脉冲弧焊电源。（5）等离子弧焊 最好选用恒流特性的弧焊整流器或弧焊逆变器。如果为熔化极等离子弧焊，则按熔化极氩弧焊选用弧焊电源。（6）脉冲弧焊 脉冲等离子弧焊和脉冲氩弧焊选用脉冲弧焊电源。在要求高的场合，宜采用弧焊逆变器、晶体管式脉冲弧焊电源。从上述可见，一种焊接工艺方法并非一定要用某一种型式的弧焊电源。但是被选用的弧焊电源，必须满足该种工艺方法对电气性能的要求。其
5、中包括外特性、调节性能、空载电压和动特性。如果某些电气性能不能满足要求，也可通过改装来实现，这正好现了弧焊电源具有一定的通用性。,8.1 弧焊电源的选择,3弧焊电源功率的选择(1) 粗略确定弧焊电源的功率焊接时主要的规范是焊接电流。为简便起见，可按所需的焊接电流对照弧焊电源型号后面的数字来选择容量。例如，BXl-300中的数字“300”就是表示该型号电源的额定电流为300A。(2) 不同负载持续率下的许用焊接电流在第2章已讨论过，弧焊电源能输出的电流值，主要由其允许温升确定。因而在确定许用焊接电流时，需考虑负载持续率()。在额定负载持续率()下，以额定焊接电流工作时，弧焊电源不会超过它的允许温
6、升。当改变时，弧焊电源在不超过其允许温升情况下使用的最大电流，可以根据发热相等，达到同样额定温度的原则进行换算。,8.1 弧焊电源的选择,4根据工作条件和节能要求选择弧焊电源在一般生产条件下，尽量采用单站弧焊电源。但是在大型焊接车间，如船体车间，焊接站数多而且集中，可以采用多站式弧焊电源。由于直流弧焊电源需用电阻箱分流而耗电较大，应尽可能少用。在维修性的焊接工作情况下，由于焊缝不长，连续使用电源的时间较短，可选用额定负载持续率较低的弧焊电源。例如，采用负载持续率为40、25%,甚至15的弧焊电源。弧焊电源用电量很大，从节能要求出发，应尽可能选用高效节能的弧焊电源，如弧焊逆变器，其次是弧焊整流器
7、、变压器，非特别需要，不用直流弧焊发电机。,8.2 弧焊电源的安装和使用,8.2.1 弧焊电源的安装现在应用最广泛的手工弧焊电源为例，介绍弧焊电源的安装知识。手工弧焊机主回路示意图如图8-1所示。由图可见，在主回路中除了弧焊电源外，还有电缆、熔断器、开关等附件。因此先要讲述有关的附件选择问题。,图8-1 手工弧焊电源主回路示意图,8.2.1 弧焊电源的安装和使用,1电缆、熔断器和开关的选择(1) 电缆的选择 电缆包括从电网到弧焊电源的动力线和从弧焊电源到焊钳、焊件的焊接电缆。 选择动力电缆线时应考虑：1) 材料 在不影响使用性能的件下，尽量选用铝电缆。2) 电压等级 一般选用耐压为交流500V
8、 的电缆为动力线。3) 使用场合 在室外用的电缆须能耐日晒雨淋；在室内使用的电缆，必须有更好的绝缘。在需要移动的场合应采用柔软的多芯电缆，在固定场合使用单芯电缆。 4）电缆截面积 根据允许温升确定许用电流密度和截面积。许用电流密度雨材料性质和散热条件有关。,8.2.1 弧焊电源的安装和使用,焊接电缆的选择应考虑耐磨，能承受较大的机械外力和具有柔软性以便移动等。按电流和电缆线长度，可参照表8-1选择焊接电缆截面积。根据用途的不同，可以按表8-1选择动力线和焊接电缆的型号和种类。(2) 熔断器的选择 常用的熔断器有管式、插式和螺旋式等。熔断器的额定电流应大于或等于保险丝的额定电流。对于弧焊变压器、
9、弧焊整流器和弧焊逆变器，只要保证熔断器的额定电流略大于或等于该弧焊电源的额定初级电流即可。对于直流弧焊发电机，由于电机启动电流很大，熔断器不可按电动机额定电流来选用，而应按下式选择：熔断器额定电流（1.52.5） 电动机额定电流当有启动器时，上式中的系数取1.5。,8.2.1 弧焊电源的安装和使用,(3) 开关的选择 常用的开关有闸刀开关、铁壳开关等。弧焊变压器、弧焊整流器、弧焊逆变器、晶体管式弧焊电源和矩形波交流弧焊电源的开关额定电流，应大于或等于一次额定电流。弧焊发电机的开关额定电流为电动机额定电流的3倍。 2. 弧焊电源的安装(1) 弧焊整流器、弧焊逆变器和晶体管式弧焊电源1) 安装前的
10、检查a. 新的长期未用的电源，在安装前必须检查绝缘情况，可用500V兆欧表测定。但在测定前，应先用导线将整流器或硅整流元件、大功率晶体管组短路，以防止硅元件或晶体管被过电压击穿。,8.2.1 弧焊电源的安装和使用,焊接回路、二次绕组对机壳的绝缘电阻应大于2.5M。整流器、一二绕组对机壳的绝缘电阻应不小于2.5M。一、二次绕组之间绝缘电阻也应不小于5M。与一、二次回路不相连接的控制回路与机架或其它各回路之间的绝缘电阻不小于2.5M。b. 在安装前检查其内部是否有因运输而损坏或接头松动的情况。2) 安装时注意事项a. 电网电源功率是否符合弧焊电源额定容量的要求；开关、熔断器和电缆的选择是否正确；电
11、缆的绝缘是否良好。 b. 动力线和焊接电缆线的导线截面和长度要合适，以保证在额定负载时动力线电压降不大于电网电压的5、焊接回路电缆线总压降不大于4 v。,8.2.1 弧焊电源的安装和使用,3) 外壳接地和接零。若电网电源为三相四线制，应把外壳接到中性线上。若前者为不接地的三相制，则应把机壳接地。4) 注意采取防潮措施。 5) 安装在通风良好的干燥场所。(2) 弧焊变压器 接线时注意出厂铭牌上所标的一次电压值。一次电压有380V、220或两用的。多台安装时，应分别接在三相电网上，以尽量求得三相负载平衡。其余事项与弧焊整流器相同。 (3) 直流弧焊发电机 除上述有关事项之外还要注意：1) 若电网容
12、量足够大，可直接起动，如果电网容量不足，则应采用降压起动设备。2) 对于容量大的弧焊电源，为保证网路电压不受其它大容量电器设备的影响，或避免影响其它用电设备的工作，应安装专用的线路。,8.2.2 弧焊电源的使用,正确地使用和维护弧焊电源，不仅能保持它工作性能正常，而且能延长弧焊电源的使用寿命。 1. 使用和维护常识(1) 使用前必须按产品说明书或有关国家标准对弧焊电源进行检查，并尽可能详细地了 解基本原理，为正确使用建立一定的知识基础。(2) 焊前要仔细检查各部分的接线是否正确，特别是焊接电缆的接头是否拧紧，以防过 热或烧损。(3) 弧焊电源接入电网后或进行焊接时，不得随意移动或打开机壳的顶盖
13、。(4) 空载运转时，首先听其声音是否正常，再检查冷却风扇是否正常鼓风，旋转方向是否正确。(5) 机内要保持清洁，定期用压缩空气吹净灰尘，定期通电和检查维修。(6) 要建立必要的严格管理、使用制度。2. 弧焊电源的并联使用当一台弧焊电源的焊接电流不够时，可把多台弧焊电源并联起来使用，但要注意均衡电流、极性等问题。,8.2.2 弧焊电源的改装,弧焊电源具有一定的通用性。但当其通用性还不能满足某种焊接工艺要求时，可以选用性能相近或较易改装的弧焊电源，加以改装使用。弧焊整流器也较易通过改装，使其具有所需的性能。如手工弧焊用的磁放大器式弧焊整流器，具有下降外特性。为使其能用于细丝、等速送丝的CO2气体
14、保护焊，只需把磁放大器的三个内桥电阻(参见第4章)摘掉或增大其阻值，就可使其成为具有平特性或缓降特性的细丝CO,弧焊电源。如果需要用它作脉冲弧焊电源，可参照第4章所述，把磁放大器改成阻抗不平衡、或降低某一相的电压、或把恒定的激磁电流改为脉冲式激磁电流，就可将其改装成为脉冲弧焊电源。必要时，弧焊发电机也可加以改装。例如，把AXl-500的去磁绕组去掉，并将并激绕组改成它激，就可将下降特性改为平特性。如此等等。,8.3 节约用电和安全用电,8.3.1 节约用电1. 以高效节能弧焊电源取代弧焊发电机 从节约电能考虑，最好是用硅弧焊整流器、晶闸管式弧焊整流器，来取代直流电动弧焊发电机。随着弧焊逆变器研
15、制和生产水平的提高，它的可靠性工作已完全能到达晶闸管式等传统弧焊电源和国外王牌弧焊电源的水平，而且动态特性、焊接工艺性好，节电省材，价格不高，应全面推广使用。 2. 提高功率因数 众所周知，弧焊变压器是一种具有高漏抗或大感抗的变压器，功率因数低至0.406左右，因此有必要提高它的功率因数，以减少网路无功功率的供应量，改善供电质量。,8.3.1 节约用电,加装电容器补偿功率因数有两种办法：(1) 集中使用弧焊电源的工厂，如造船厂、金属结构厂、桥梁制造厂等，可采用集中补偿。(2) 对于农村和小企业等没有集中补偿条件的，可在弧焊变压器上加装电容补偿装置， 如图8-3-1所示。 3. 加装“节电辅具”
16、把“节电辅具”加装在弧焊变压器上，不仅对减少空载电能损耗具有一定的作用，而且能有效防止电击，所以它又可称为“防电击节电装置”。在国内外都有这种产品。,图8-3 弧焊变压器加补偿电容器的接线图,8.3.2 安全用电,弧焊电源是电器设备，如不加注意或不采取必要的安全措施，常易发生设备、人身事故，以致造成不可挽救的损失，故应设法避免。 1. 保护人身安全的措施手工弧焊电源的空载电压一般达6090V，而焊工往往需在高湿度的现场操作，容易触电。尤其在高空作业和金属容器内施焊时危险性更大。流经人体心脏的电流，只要达到数毫安就有生命危险。一般避免触电有下述方法： (1) 避免接触带电器件1) 弧焊电源的带电
17、端钮应加保护罩；2) 弧焊电源的带电部分与机壳之间应有良好的绝缘；3) 联接焊钳的导线不许用裸线，应采用绝缘导线，焊钳本身应有良好的绝缘。,8.3.2 安全用电,(2) 限制人所能接触到的电压 有时人难免要接触到某些带电物体，因而只有限制这些带电体的电压，才能确保安全。例如，规定了弧焊电源空载电压的最大允许值；要求控制电路的交流电压不得大于36V，直流电压不得大于48 V；行灯电压不得大于12V。(3) 增大绝缘电阻 人体电阻主要在皮肤，电阻值与皮肤是否干燥有关，夏天由于出汗使人体电阻大为降低，易发生危险。此外，人体电阻还与健康情况、精神状态、情绪高低有关。增大绝缘电阻有许多办法，如接触高压时
18、带橡皮手套；进行手工弧焊时带皮手套；雨天野外工作穿胶鞋；坐下工作时应坐木凳；在金属容器内工作时戴橡皮帽等。(4) 机壳接地或接零 在正常情况下，机壳本不带电。但因弧焊电源内部带电部分与机壳间的绝缘有可能被击穿，而发生碰壳使机壳带电。为保证人身安全应采取如下措施：,8.3.2 安全用电,1) 接地保护 电网中点不接地的应采用接地保护，即通过机壳上的接地螺钉与地线 相联。可利用地下水管或金属构架(但不可用地下气体管道，以免引起爆炸)作为地线。最好是安装接地极，它可用金属管(壁厚大于3.5mm，直径大于2535mm，长度大于2m)或用扁铁(厚度大于4mm，截面积大于48，长度大于2m)，埋于地下的深
19、度至少为0.5m。 2) 保护接零 这类电网是三相四线制，机壳应通过接地螺钉接到中线上。当产生碰壳时，经中线与机壳会流过很大的短路电流，使接到弧焊电源的保险丝立即烧断，而将其从电网切除。,8.3.2 安全用电,2. 自动降低空载电压的装置自动降低空载电压装置实际上就是上面提及的“节电辅具”。它的种类很多，图8-4所示为一实例。,图8-4 防电击节电装置电路图,8.3.2 安全用电,3. 具有防触电、节电功能的遥控装置弧焊变压器通常靠手摇直接安装在变压器箱的调节装置来调节焊接电流。当焊件远离弧焊变压器时，这种调节方法将是不方便的。因此可采用遥控调节，只要通过电动机、变速箱及有关的遥控电路就可以实
20、现。焊工随身带一根调节棒，调电流时只要在工作现场用电焊钳夹住调节棒，使它与工件接触来控制电动机的正、反转，即可传动电流调节机构，从而改变焊接电流。这种遥控装置不仅便于操作，而且设有防触电和节电的环节，还可达到安全工作和节能的目的。(1) 防触电、节电的工作原理 接通控制变压器T2时，V1截止，V2饱和导通，V3截止，继电器K3不得电，其常开触点K3-2使交流触电器KM1 和KM2不得电。此时，弧焊变压器T1没有接通380V的电网，处于安全、节电的非工作状态。,8.3.2 安全用电,8.3.2 安全用电,图8-5 具有防电、节电功能的遥控装置电路原理图,8.3.2 安全用电,4. 选用低空载电压的弧焊逆变器由于弧焊逆变器具有良好的动特性，要求的空载电压比较低。而且可以通过简单的方法降低到我们所需要的电压值，对引弧性能影响不大。,
