1、11-1 脉冲弧焊电源 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电源 l 一、脉冲弧焊电源的特点及应用范围l 采用脉冲电流进行焊接不仅可以精确地控制焊缝的热输入，使熔池体积及热影响区减小，高温停留时间缩短，因而无论是薄板还是厚板，普通金属、稀有金属及热敏感性强的金属都有较好的焊接效果。用脉冲电流焊接还能较好地控制熔滴过渡，可以用低于喷射过渡临界电流的平均电流来实现喷射过渡，对全位置焊接有独特的优越性。l 二、脉冲电流的获得方法和脉冲弧焊电源的分类l 1脉冲电流的获得方法l （ 1）利用硅二极管的整流作用获得脉冲电流 这类脉冲弧焊电源采用硅二极管提供脉冲电流， 可获得 100Hz和 50Hz两种频率
2、的脉冲电流。l （ 2）利用电子开关获得脉冲电流 在普通直流弧焊电源直流侧或交流侧接入大功率晶闸管，分别组成晶闸管交流断续器或直流断续器，利用它们的周期性通、断获得脉冲电流。 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电源l （ 3）利用阻抗变换获得脉冲电流l 1）变换交流侧阻抗值 使三相阻抗数值不相等而获得脉冲电流。l 2）变换直流侧电阻值 采用大功率晶体管组来获得脉冲电流。大功率晶体管组既可工作在放大状态，起着变换电阻值大小的作用；又可工作在开关状态，起开关作用。l （ 4）利用给定信号变换和电流截止反馈获得脉冲电流l 1）给定信号变换式 在晶体管式、晶闸管式弧焊电源的控制电路中，把脉冲信号指令
3、送到给定环节，从而在主回路中可得到脉冲电流。l 2）电流截止反馈式 通过周期性变化的电流截止反馈信号，使晶体管式弧焊电源获得脉冲电流输出。l 脉冲弧焊电源可以由脉冲电流电源和基本电流电源并联构成，称为双电源式；也可以采用一台电源来兼顾，称为单电源式或一体式 。 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电源l 2脉冲弧焊电源的分类l （ 1）按获得脉冲电流的主要器件不同分类 l 单相整流式脉冲弧焊电源；l 磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源；l 晶闸管式脉冲弧焊电源；l 晶体管的脉冲弧焊电源。l （ 2）按获得脉冲电流的方法分类 l 交流断续器式（单相整流式、单相半控整流式和交流开关式）脉冲弧焊电源；l 直
4、流断续器式（充放电式、辅助电源充电式，派生的辅助电源充电式、变压器充电式、振荡式和主电源短路式）脉冲弧焊电源；l 阻抗变换式（单相不平衡式、磁放大器式和晶体管式）脉冲弧焊电源。 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电源l 三、单相整流式脉冲弧焊电源l 1并联式单相整流脉冲弧焊电源l 由一台普通直流弧焊电源提供基本电流 ，用另一台有中心抽头的单相变压器和硅二极管组成的单相整流器与其相并联，提供脉冲电流 。其电路原理如 图 11-1所示。l 当开关 SA断开时为半波整流，脉冲电流频率为 50Hz，开关 SA闭合时为全波整流，脉冲电流频率为 100Hz。l 一般采用陡降特性的弧焊电源来提供基本电流，
5、用平特性的整流器来提供脉冲电流。 l 2差接式单相整流脉冲弧焊电源l 差接式单相整流脉冲弧焊电源的电路原理如 图 11-2所示。 改用两台二次电压和容量不同的变压器组成单相半波整流电路，再反向并联而成，在正、负半周交替工作。二次电压较高者提供脉冲电流；二 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电源l 次电压较低者提供基本电流。调节 时，即可改变基本电流和脉冲电流的幅值以及脉冲焊接电流的频率。当 时，脉冲电流频率为 50Hz；当 时，脉冲电流频率为 100Hz。 这种脉冲弧焊电源的两个电源都采用平特性。 l 3阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源l 阻抗不平衡式单相整流脉冲弧焊电源电路原理及电流波形如
6、 图 11-3所示。 采用正、负半周阻抗不相等的方式获得脉冲电流。阻抗 大小不相等。正半周时，通过 为电弧提供基本电流 ；负半周时，通过 为电弧提供脉冲电流 。因此，改变的 、 大小就可以调整脉冲焊接电流的幅值。l 四、磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源l 1阻抗不平衡型磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源l 阻抗不平衡型磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源的主电路如 图 11-4所示。 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电源l 使三相磁饱和电抗器中某一相的交流感抗增大或减小，引起输出电流有一相不同于另两相，从而获得周期性脉冲输出电流。另外，也可以通过三相电压不平衡来获得脉冲电流。 l 2脉冲励磁型磁饱和电抗器式脉冲弧
7、焊电源l 脉冲励磁型磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源的主电路如 图 11-5所示。其主电路与普通磁饱和电抗器式弧焊整流器相同，但励磁电流 不是稳定的直流电流，而采用了周期性变化的脉冲电流，使 随着 周期性变化而变化，从而获得周期性的脉冲焊接电流 。l 磁饱和电抗器式脉冲弧焊电源具有下列特点：l 1）脉冲电流与基本电流取自同一台变压器，属于一体式，故结构简单，体积小。l 2）通过改变磁饱和电抗器的饱和程度，可以在焊前或在焊接过程中无级调节输出功率，调节工艺参数容易，使用方便。 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电源l 3）这种弧焊电源具有控制功率小、可以方便地利用磁饱和电抗器式弧焊整流器进行改装、可
8、做到一机多用、电流大小和波形调节方便等优点。l 4）由于磁饱和电抗器时间常数大，反应速度慢，使输出脉冲电流的频率受到一定限制，一般在 10Hz以下，因此常用作非熔化极气体保护焊的电源。l 五、晶闸管式脉冲弧焊电源 l 晶闸管式脉冲弧焊电源按获得脉冲电流的方式不同，可分为晶闸管给定值式和晶闸管断续器式两类。 l 晶闸管给定值式的主回路与普通晶闸管式弧焊整流器相同，但在控制电路中比较环节的给定值（电压信号）不是恒定的直流电压，而是脉冲电压，使弧整流器的输出电流也相应地为脉冲电流，即焊接脉冲电流是由脉冲式给定电压控制的，这就是所谓的给定信号变换式脉冲弧焊电源。 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电
9、源l 晶闸管断续器式脉冲弧焊电源，主要由直流弧焊电源和晶闸管断续器两个部分组成。晶闸管断续器在脉冲弧焊电源中所起的作用，从本质上说相当于开关。正是依靠这种开关作用，把直流弧焊电源供给的连续直流电流，切断变为周期性间断的脉冲电流。l 晶闸管断续器式脉冲弧焊电源，可分为交流断续器式和直流断续器式两种。l 1交流断续器式脉冲弧焊电源l 这种脉冲弧焊电源是在普通弧焊整流器的交流回路中，即主变压器的一次侧或二次侧回路中串入晶闸管交流断续器，通过晶闸管交流断续器周期性地接通与关断，获得脉冲电流。l 2直流断续器式脉冲弧焊电源l 直流断续器式脉冲弧焊电源的直流断续器接在脉冲电流电源的直流侧，起开关作用。按一
10、定周期触发和关断晶闸管，就可获得近似矩形波的脉冲电流，其内脉动大小与直流弧焊电源的种类有关。 焊接电工 第十一章11-1 脉冲弧焊电源l 晶闸管直流断续器式脉冲弧焊电源，按供电方式不同可分为单电源式和双电源式两种 。l （ 1） 单电源式 如 图 11-6所示。这种脉冲弧焊电源主要由直流弧焊电源、晶闸管直流断续器 VT、电阻箱 R组成。基本电流和脉冲电流都由直流弧焊电源提供，但电流的流通路径不同。基本电流通过电阻 R流出，而脉冲电流则通过直流断续器 VT流出。当 VT断开（即晶闸管断开）时，电源通过电阻提供基本电流；当 VT闭合（即晶闸管导通）时，被短路，电源通过 VT提供脉冲电流。改变 VT断开和闭合的时刻，即可调节脉冲频率和脉宽比；改变直流弧焊电源的输出和电阻 R的大小，可调节基本电流的大小和脉冲电流的幅值。l （ 2）双电源式 这种弧焊电源与单电源式的主要差别是采用两个电源供电，其电路如 图 11-7所示。它由并联工作的两个电源供电。基本电流由一台额定电流较小的直流电源供电，脉冲电流则由另一台额定电流较大的直流电源供电。晶闸管直流断续器串入脉冲电流的供电回路中，控制脉冲电流的通与断。
