弧焊电源及其数字化控制.ppt

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1、弧焊电源及其数字化控制Arc Welding Power Source and the Digital Control1L.M.Yin第一章 绪论焊接的定义、分类以及常用焊接方法焊接的定义、分类以及常用焊接方法弧焊电源及其分类弧焊电源及其分类各种弧焊电源的特点和应用各种弧焊电源的特点和应用弧焊电源的发展趋势弧焊电源的发展趋势本课程的性质、任务和要求本课程的性质、任务和要求2L.M.Yin焊接的定义、分类及常用焊接方法焊接的定义焊接的定义 通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到结合（原子间结合）的一种工材料，使焊件达到结合（原子间结合

2、）的一种工艺艺/方法叫焊接方法叫焊接焊接的分类及常用焊接方法焊接的分类及常用焊接方法（1）熔化焊）熔化焊（如电弧焊、激光焊等）（如电弧焊、激光焊等）（2）压力焊）压力焊（如电阻焊、摩擦焊等）（如电阻焊、摩擦焊等）（3）钎焊）钎焊（软钎焊和硬钎焊）（软钎焊和硬钎焊）3L.M.Yin弧焊电源的基本介绍弧焊电源是电弧焊设备的主要弧焊电源是电弧焊设备的主要/核心部分；弧核心部分；弧焊电源是指供电能（电流、电压）给焊接电弧，焊电源是指供电能（电流、电压）给焊接电弧，并具有适宜电弧焊并具有适宜电弧焊/切割工艺所需电气特性的切割工艺所需电气特性的设备。设备。弧焊电源是一种特殊的电源弧焊电源是一种特殊的电源弧

3、焊电源的负载是焊接电弧弧焊电源的负载是焊接电弧弧焊电源的任务是保证电弧顺利引燃、稳定燃烧弧焊电源的任务是保证电弧顺利引燃、稳定燃烧和焊接过程的顺利进行和焊接过程的顺利进行4L.M.Yin弧焊电源的分类按输出电流类型分类按输出电流类型分类 （1）交流弧焊电源交流弧焊电源 （2）直流弧焊电源直流弧焊电源 （3）脉冲弧焊电源脉冲弧焊电源按电源的控制技术分类按电源的控制技术分类 （1）机械式控制机械式控制 （2）电磁式控制电磁式控制 （3）电子式控制电子式控制 （4）数字式控制数字式控制5L.M.Yin各种弧焊电源的特点和应用弧焊变压器弧焊变压器它把网路电压的交流电变成适宜于弧焊的低压交流电，它把网路

4、电压的交流电变成适宜于弧焊的低压交流电，由主变压器及所需的调节部分和指示装置等组成由主变压器及所需的调节部分和指示装置等组成 （SMAW、SAW、TIG）矩形波交流弧焊电源矩形波交流弧焊电源它采用半导体控制技术来获得矩形波交流电流，它采用半导体控制技术来获得矩形波交流电流，其电弧稳定性好，可调参数多，功率因数高其电弧稳定性好，可调参数多，功率因数高（TIG、SMAW）直流弧焊发电机直流弧焊发电机一般由特种直流发电机和获得所需外特性的调节装一般由特种直流发电机和获得所需外特性的调节装置等组成置等组成（适用于（适用于各种焊接方法各种焊接方法）弧焊整流器弧焊整流器它是把交流电经降压整流后获得直流电的

5、，它由主变压它是把交流电经降压整流后获得直流电的，它由主变压器、半导体整流元件以及获得所需外特性的调节装置等组成器、半导体整流元件以及获得所需外特性的调节装置等组成（各焊接各焊接）弧焊逆变器弧焊逆变器它把单相它把单相(或三相或三相)交流电经整流后，由逆变器转变为几交流电经整流后，由逆变器转变为几百至几万赫兹的中频交流电，经降压后输出交流或直流电百至几万赫兹的中频交流电，经降压后输出交流或直流电脉冲弧焊电源脉冲弧焊电源焊接电流以低频调制脉冲方式馈送，一般是由普通的焊接电流以低频调制脉冲方式馈送，一般是由普通的弧焊电源与脉冲发生电路组成，也是由一个弧焊电源产生脉冲波形弧焊电源与脉冲发生电路组成，也

6、是由一个弧焊电源产生脉冲波形6L.M.Yin弧焊电源的发展趋势（20世纪世纪7080年代）年代）u多种形式的弧焊整流器相继出现和完善多种形式的弧焊整流器相继出现和完善 它们正在愈来愈多地取代直它们正在愈来愈多地取代直流弧焊发电机。有些工业发达国家，除在野外作业采用柴流弧焊发电机。有些工业发达国家，除在野外作业采用柴(汽汽)油弧焊油弧焊发电机之外，基本上都用弧焊整流器发电机之外，基本上都用弧焊整流器u研制成功多种型式的脉冲弧焊电源研制成功多种型式的脉冲弧焊电源 为进一步提高焊接质量和适应全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位置焊接自动化提供了性能优良的弧焊电源u先

7、后研制成功高效节能、小巧、性能好的晶闸管、晶体管和场效应管先后研制成功高效节能、小巧、性能好的晶闸管、晶体管和场效应管式弧焊逆变器式弧焊逆变器 它具有更新换代的意义，并正在逐步推广使用它具有更新换代的意义，并正在逐步推广使用u半导体控制的矩形波交流弧焊电源陆续出现，逐步代替传统式弧焊变半导体控制的矩形波交流弧焊电源陆续出现，逐步代替传统式弧焊变压器压器 它进一步提高了交流电弧的稳定性，扩大了交流弧焊电源的它进一步提高了交流电弧的稳定性，扩大了交流弧焊电源的应用范围应用范围u开发成功与机器人配套使用的弧焊系统开发成功与机器人配套使用的弧焊系统7L.M.Yin弧焊电源的发展趋势（2 20 0世纪末

8、世纪末2121世纪世纪）IGBTIGBT式弧焊逆变器出现式弧焊逆变器出现 经历了晶闸管式经历了晶闸管式晶体管式晶体管式场效场效应管式应管式IGBTIGBT式等结构、品种的变化和发展过程式等结构、品种的变化和发展过程数字化的控制技术向纵深发展数字化的控制技术向纵深发展 从单片机控制从单片机控制PLC/PLDPLC/PLD控制控制ARMARM控制控制DSPDSP控制控制 出现短路熔滴过渡电流波形控制出现短路熔滴过渡电流波形控制 可减少飞溅，提高焊接过可减少飞溅，提高焊接过程的稳定性；完善一元化的调节技术；开发了双脉冲程的稳定性；完善一元化的调节技术；开发了双脉冲MIGMIG弧焊电弧焊电源，高精度控

9、制脉冲源，高精度控制脉冲MIGMIG焊的多参数及其优化匹配，扩大稳定的焊的多参数及其优化匹配，扩大稳定的工作调节范围，大幅度改善焊缝的成形与质量工作调节范围，大幅度改善焊缝的成形与质量多个弧焊电源的组合工作与协同控制多个弧焊电源的组合工作与协同控制 可实现双丝、三丝高可实现双丝、三丝高速高效速高效MIG/MAGMIG/MAG/脉冲焊脉冲焊/埋弧焊等新的焊接工艺埋弧焊等新的焊接工艺8L.M.Yin机械调节式机械调节式单单相相整整流流式式脉脉冲冲弧弧焊焊电电源源滑滑动动调调节节式式弧弧焊焊整整流流器器抽抽头头式式弧弧焊焊整整流流器器动动铁铁式式弧弧焊焊整整流流器器动动绕绕组组式式弧弧焊焊整整流流器

10、器抽抽头头式式弧弧焊焊变变压压器器动动铁铁式式弧弧焊焊变变压压器器动动绕绕组组式式弧弧焊焊变变压压器器柴柴油油汽汽油油内内燃燃机机驱驱动动式式弧弧焊焊发发电电机机电电动动式式弧弧焊焊发发电电机机磁磁放放大大器器式式脉脉冲冲弧弧焊焊电电源源磁磁放放大大器器式式弧弧焊焊整整流流器器串串联联饱饱和和电电抗抗器器式式弧弧焊焊电电源源电子控制式电子控制式电磁控制式电磁控制式整流式整流式移相式移相式磁磁放放大大器器式式脉脉冲冲弧弧焊焊电电源源串串联联饱饱和和电电抗抗器器式式弧弧焊焊电电源源模拟式模拟式模模拟拟式式晶晶体体管管脉脉冲冲弧弧焊焊电电源源模模拟拟式式晶晶体体管管弧弧焊焊电电源源开关式开关式逆逆变

11、变式式晶晶闸闸管管矩矩形形波波交交流流弧弧焊焊电电源源数数字字开开关关式式晶晶闸闸管管矩矩形形波波交交流流弧弧焊焊电电源源开开关关式式电电力力电电子子器器件件脉脉冲冲弧弧焊焊电电源源开开关关式式电电力力电电子子器器件件弧弧焊焊电电源源逆变式逆变式I IG GB BT T式式弧弧焊焊逆逆变变器器场场效效应应管管式式弧弧焊焊逆逆变变器器晶晶体体管管式式弧弧焊焊逆逆变变器器晶晶闸闸管管式式弧弧焊焊逆逆变变器器数字式数字式单单片片机机控控制制式式数数字字化化弧弧焊焊电电源源D DS SP P控控制制式式数数字字化化弧弧焊焊电电源源弧焊电源（总结）9L.M.Yin本课程的性质、任务和要求1.1.课程性质

12、课程性质 本课程是理论性和实践性较强的专业课本课程是理论性和实践性较强的专业课2.2.课程任务课程任务 掌握各种常用弧焊电源及其控制技术的基本理论、基本知识和掌握各种常用弧焊电源及其控制技术的基本理论、基本知识和实验技能，并能根据不同弧焊工艺方法正确地选择、使用和维修弧焊电源实验技能，并能根据不同弧焊工艺方法正确地选择、使用和维修弧焊电源3.3.要求要求 1)1)学习了解电弧的机理、电弧静特性的形成、电弧的动特性；交流电弧学习了解电弧的机理、电弧静特性的形成、电弧的动特性；交流电弧的特点及其稳定燃烧的条件和影响因素；掌握常用弧焊电源获得不同外特性的特点及其稳定燃烧的条件和影响因素；掌握常用弧焊

13、电源获得不同外特性的基本原理与调节方法的基本原理与调节方法 2)2)深入了解弧焊电源的性能与电弧稳定性、规范稳定的关系，并能从工艺深入了解弧焊电源的性能与电弧稳定性、规范稳定的关系，并能从工艺的角度对弧焊电源提出要求；的角度对弧焊电源提出要求；熟悉弧焊电源的性能特点，能正确选择与合理熟悉弧焊电源的性能特点，能正确选择与合理使用各种类型弧焊电源和具备排除常见故障的能力使用各种类型弧焊电源和具备排除常见故障的能力 3)3)学习和掌握弧焊电源的控制技术的基本方法、特点、原理与应用学习和掌握弧焊电源的控制技术的基本方法、特点、原理与应用10L.M.Yin本课程推荐参考书新型弧焊电源及其控制新型弧焊电源

14、及其控制机械工业出版社，黄石生机械工业出版社，黄石生 教授教授 编编弧焊整流电源及其控制弧焊整流电源及其控制机械工业出版社，何方殿机械工业出版社，何方殿 教授教授 编编电子控制的弧焊电源电子控制的弧焊电源机械工业出版社，黄石生机械工业出版社，黄石生 教授教授 编编弧焊电源弧焊电源机械工业出版社，郑宜庭机械工业出版社，郑宜庭 黄石生黄石生 编编电气工程和电力电子技术电气工程和电力电子技术化学工业出版社，严克宽化学工业出版社，严克宽 张仲超张仲超 主编主编 （主要参考：第三编（主要参考：第三编 现代电力电子技术部分）现代电力电子技术部分）11L.M.YinThank you for your attentionWelding Robot12L.M.Yin