第二章 电弧焊自动控制基础.ppt

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1、第二章第二章 电弧焊自动控制基础电弧焊自动控制基础第二章第二章 电弧焊自动控制基础电弧焊自动控制基础vv主主主主要要要要讨讨讨讨论论论论熔熔熔熔化化化化极极极极自自自自动动动动电电电电弧弧弧弧焊焊焊焊稳稳稳稳定定定定工工工工作作作作状状状状态态态态自自自自动动动动调调调调节节节节系系系系统统统统，拖拖拖拖动动动动电电电电机机机机稳稳稳稳速速速速调调调调控控控控系系系系统统统统以以以以及及及及焊焊焊焊接接接接过过过过程程程程中中中中先后次序控制环节。先后次序控制环节。先后次序控制环节。先后次序控制环节。vv第一节第一节第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊

2、的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统vv第二节第二节第二节第二节 恒速调节系统恒速调节系统恒速调节系统恒速调节系统vv第三节第三节第三节第三节 电弧焊的程序自动控制电弧焊的程序自动控制电弧焊的程序自动控制电弧焊的程序自动控制2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础2电源外特性（补充内容）电源外特性（补充内容）（一）电源的外特性（一）电源的外特性（一）电源的外特性（一）电源的外特性/静特性静特性静特性静特性vv 在电源内部参数一定的条件下，改变在电源内部参数一定的条件下，改变在电源内部参数一定的条件下，改变在电源内部参数一定的条件下，改变负载时，电源输出的电压稳定值与输出负载时，电源输出

3、的电压稳定值与输出负载时，电源输出的电压稳定值与输出负载时，电源输出的电压稳定值与输出的电流稳定值之间的关系曲线，称为弧的电流稳定值之间的关系曲线，称为弧的电流稳定值之间的关系曲线，称为弧的电流稳定值之间的关系曲线，称为弧焊电源的焊电源的焊电源的焊电源的外特性外特性外特性外特性，或弧焊电源的伏安特，或弧焊电源的伏安特，或弧焊电源的伏安特，或弧焊电源的伏安特性，其数学函数式为性，其数学函数式为性，其数学函数式为性，其数学函数式为vv 一般直流电源的外特性：一般直流电源的外特性：一般直流电源的外特性：一般直流电源的外特性：2024/6/223电源外特性电源外特性一般直流电源的外特性 yEr0IyU

4、y电源负载电源可以通过调节电源可以通过调节E、r0 来调节来调节Iy和和Uy，以满足焊接，以满足焊接电弧的使用要求。电弧的使用要求。调节调节 r0的的-如弧焊变压器，多数机械调节式弧焊电源如弧焊变压器，多数机械调节式弧焊电源调节调节E的的-如弧焊逆变器，部分弧焊整流器，电子控制式如弧焊逆变器，部分弧焊整流器，电子控制式弧焊电源弧焊电源4电源外特性电源外特性UyIyUyIyUyIya）平特性）平特性b）下降（缓降）特性）下降（缓降）特性c）陡降（恒流）特性）陡降（恒流）特性电源外特性示意图电源外特性示意图电弧静特性电弧静特性 定义：焊接电弧静特性是指定义：焊接电弧静特性是指在某一电弧长度、稳定的

5、保护气在某一电弧长度、稳定的保护气流量和电极条件下（还应包括其流量和电极条件下（还应包括其它稳定条件），改变电弧电流数它稳定条件），改变电弧电流数值，在电弧达到稳定燃烧状态时值，在电弧达到稳定燃烧状态时所对应的电弧电压变化。所对应的电弧电压变化。电源外特性电源外特性5（二）（二）（二）（二）“电源电源电源电源电弧电弧电弧电弧”系统的稳定系统的稳定系统的稳定系统的稳定vv稳定性包括：系统的稳定性包括：系统的稳定性包括：系统的稳定性包括：系统的静态稳定静态稳定静态稳定静态稳定和系统的和系统的和系统的和系统的动态稳定动态稳定动态稳定动态稳定。1 1、系统的静态稳定、系统的静态稳定、系统的静态稳定、系

6、统的静态稳定vv系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下，系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下，系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下，系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下，维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。vv系统的静态稳定条件系统的静态稳定条件系统的静态稳定条件系统的静态稳定条件：电源提供的能量必须等于电弧所需：电源提供的能量必须等于电弧所需：电源提供的能量必须等于电弧所需：电源提供的能量必须等于电弧所需要的能量，即电源外特

7、性曲线和电弧静特性曲线必须能够要的能量，即电源外特性曲线和电弧静特性曲线必须能够要的能量，即电源外特性曲线和电弧静特性曲线必须能够要的能量，即电源外特性曲线和电弧静特性曲线必须能够相交。相交。相交。相交。2024/6/22系统的静态稳定条件 电源外特性电源外特性62 2、系统的动态稳定、系统的动态稳定、系统的动态稳定、系统的动态稳定vv 当当当当系系系系统统统统一一一一旦旦旦旦受受受受到到到到瞬瞬瞬瞬时时时时的的的的外外外外界界界界干干干干扰扰扰扰破破破破坏坏坏坏了了了了原原原原来来来来的的的的静静静静态态态态平平平平衡衡衡衡，造造造造成成成成了了了了焊焊焊焊接接接接规规规规范范范范的的的的变

8、变变变化化化化。但但但但当当当当干干干干扰扰扰扰消消消消失失失失后后后后，系系系系统统统统能能能能自自自自动动动动的的的的达达达达到到到到新新新新的稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。的稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。的稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。的稳定平衡，使得焊接规范重新恢复。左图能恢复稳定平衡，右图不能恢复；左图能恢复稳定平衡，右图不能恢复；左图能恢复稳定平衡，右图不能恢复；左图能恢复稳定平衡，右图不能恢复；A A1 1点不是稳定的工作点；点不是稳定的工作点；点不是稳定的工作点；点不是稳定的工作点；A A0 0点则是。点则是。点则是。点则是。电源外特性系统稳定的物理系统稳定的物理本质是：

9、电源能本质是：电源能根据电弧的需要根据电弧的需要调整能量输出，调整能量输出，类似于有电流负类似于有电流负反馈作用。反馈作用。7 系系系系统统统统的的的的动动动动态态态态稳稳稳稳定定定定条条条条件件件件：特特性性Uy yf（Iy y）与与特特性性Uf ff（If f）有有交交点点，并并且且在在交交点点的的左左边边保保证证Uy y Uf f，而而在在交交点点的的右右边边Uy y 0，Kdw越大系统稳定性越高。越大系统稳定性越高。8电源外特性（三）弧焊电源外特性曲线的形状及选择（三）弧焊电源外特性曲线的形状及选择（三）弧焊电源外特性曲线的形状及选择（三）弧焊电源外特性曲线的形状及选择vv 弧焊电源的

10、外特性一般为弧焊电源的外特性一般为弧焊电源的外特性一般为弧焊电源的外特性一般为下降特性下降特性下降特性下降特性和和和和平特性平特性平特性平特性两大类。两大类。两大类。两大类。为了满足为了满足为了满足为了满足K Kdwdw00：当电弧工作在静特性曲线的当电弧工作在静特性曲线的当电弧工作在静特性曲线的当电弧工作在静特性曲线的下降段下降段下降段下降段时，时，时，时，d dU Ua a/d dI Ia a00，应使电，应使电，应使电，应使电源外特性曲线比电弧静特性曲线源外特性曲线比电弧静特性曲线源外特性曲线比电弧静特性曲线源外特性曲线比电弧静特性曲线更为陡降更为陡降更为陡降更为陡降；当电弧工作在静特性

11、曲线的当电弧工作在静特性曲线的当电弧工作在静特性曲线的当电弧工作在静特性曲线的水平段水平段水平段水平段时，时，时，时，d dU Ua a/d/dI Ia a 0 0，应使，应使，应使，应使d dU Uy y/d dI Iy y0 0 0，电源外，电源外，电源外，电源外特性曲线可以是特性曲线可以是特性曲线可以是特性曲线可以是下降的、平的或略微上升下降的、平的或略微上升下降的、平的或略微上升下降的、平的或略微上升的。的。的。的。2024/6/22电源外特性92024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础10第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统vv 电电电电弧弧弧弧焊焊焊

12、焊的的的的焊焊焊焊接接接接过过过过程程程程一一一一般般般般包包包包括括括括引引引引燃燃燃燃电电电电弧弧弧弧、焊焊焊焊接接接接（送送送送丝丝丝丝）和和和和收收收收尾尾尾尾熄熄熄熄弧弧弧弧三三三三个个个个阶阶阶阶段段段段；如如如如果果果果借借借借助助助助机机机机、电电电电装装装装置置置置自自自自动动动动完完完完成成成成这这这这些些些些基基基基本本本本操操操操作，这种焊接方法称为作，这种焊接方法称为作，这种焊接方法称为作，这种焊接方法称为自动焊自动焊自动焊自动焊。一、自动电弧焊自动调节概述一、自动电弧焊自动调节概述一、自动电弧焊自动调节概述一、自动电弧焊自动调节概述vv 自自自自动动动动电电电电弧弧

13、弧弧焊焊焊焊能能能能自自自自动动动动实实实实现现现现规规规规定定定定的的的的焊焊焊焊接接接接工工工工艺艺艺艺程程程程序序序序；合合合合理理理理地地地地选选选选择择择择主要工艺参数主要工艺参数主要工艺参数主要工艺参数I Ia a、U Ua a、v vWW，且在整个焊接过程中稳定不变。，且在整个焊接过程中稳定不变。，且在整个焊接过程中稳定不变。，且在整个焊接过程中稳定不变。vv 自动电弧焊自动电弧焊自动电弧焊自动电弧焊I Ia a、U Ua a的控制精度要求为的控制精度要求为的控制精度要求为的控制精度要求为2550A2550A、2V2V。vv 全全全全 位位位位 置置置置 气气气气 体体体体 保保

14、保保 护护护护 焊焊焊焊 I Ia a、U Ua a的的的的 最最最最 高高高高 控控控控 制制制制 精精精精 度度度度 甚甚甚甚 至至至至 达达达达 到到到到0.11.0A0.11.0A、0.1V0.1V。第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统电电电电弧弧弧弧焊焊焊焊过过过过程程程程两两两两个个个个最最最最主主主主要要要要能能能能量量量量参参参参数数数数I Ia a、U Ua a的的的的稳稳稳稳定定定定值值值值由由由由电电电电源源源源外外外外特特特特性性性性和和和和电弧静特性曲线电弧静特性曲线电弧静特性曲线电弧静特性曲线的交点决定。的交点决定。的交点决定。的交点决

15、定。在实际焊接过程中在实际焊接过程中在实际焊接过程中在实际焊接过程中I Ia a、U Ua a容易发生容易发生容易发生容易发生波动，原因有：波动，原因有：波动，原因有：波动，原因有：使电弧静特性产生波动的外界干扰使电弧静特性产生波动的外界干扰使电弧静特性产生波动的外界干扰使电弧静特性产生波动的外界干扰送丝速度不均匀；送丝速度不均匀；送丝速度不均匀；送丝速度不均匀；焊炬相对于焊缝表面距离的波动；焊炬相对于焊缝表面距离的波动；焊炬相对于焊缝表面距离的波动；焊炬相对于焊缝表面距离的波动；焊焊焊焊剂剂剂剂、保保保保护护护护气气气气体体体体、母母母母材材材材和和和和电电电电极极极极材材材材料料料料成成成

16、成分分分分不不不不均均均均匀匀匀匀或或或或污污污污染染染染物物物物等等等等引引引引起的弧柱电场强度的变化。起的弧柱电场强度的变化。起的弧柱电场强度的变化。起的弧柱电场强度的变化。使电源外特性发生变化的外界干扰使电源外特性发生变化的外界干扰使电源外特性发生变化的外界干扰使电源外特性发生变化的外界干扰 负载突变；弧焊电源内部元器件受热后发生的变化。负载突变；弧焊电源内部元器件受热后发生的变化。负载突变；弧焊电源内部元器件受热后发生的变化。负载突变；弧焊电源内部元器件受热后发生的变化。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础11电弧静态工作点的波动电弧静态工作点的波动电弧静态工作点的波动电弧静态

17、工作点的波动第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统vv手工电弧焊：人工调节手工电弧焊：人工调节vv自动焊：自动调节自动焊：自动调节2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础12电弧焊的调节系统电弧焊的调节系统电弧焊的调节系统电弧焊的调节系统第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统vv闭闭闭闭环环环环自自自自动动动动调调调调节节节节是是是是一一一一种种种种反反反反馈馈馈馈控控控控制制制制系系系系统统统统，被被被被控控控控对对对对象象象象(如如如如电电电电弧弧弧弧)的的的的状状状状态态态态物物物物理理理理量量量量反反反反馈馈馈馈到到到到输输输

18、输入入入入端端端端并并并并与与与与输输输输入入入入给给给给定定定定值值值值比比比比较较较较，产产产产生生生生误误误误差差差差信信信信号号号号，再再再再加加加加到到到到控控控控制制制制器器器器上上上上，随随随随时时时时修修修修正被控对象调节量的大小，使其趋于期望值。正被控对象调节量的大小，使其趋于期望值。正被控对象调节量的大小，使其趋于期望值。正被控对象调节量的大小，使其趋于期望值。vv反反反反馈馈馈馈是是是是闭闭闭闭环环环环系系系系统统统统消消消消除除除除外外外外界界界界干干干干扰扰扰扰的的的的基基基基础础础础，没没没没有有有有反反反反馈馈馈馈的控制系统称为的控制系统称为的控制系统称为的控制系

19、统称为开环系统开环系统开环系统开环系统。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础13电弧焊的自动调节系统电弧焊的自动调节系统电弧焊的自动调节系统电弧焊的自动调节系统第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统vv 自动电弧焊自动调节原则：自动电弧焊自动调节原则：自动电弧焊自动调节原则：自动电弧焊自动调节原则：当当当当选选选选定定定定的的的的工工工工作作作作点点点点由由由由于于于于外外外外界界界界干干干干扰扰扰扰发发发发生生生生变变变变化化化化，既既既既定定定定的的的的焊焊焊焊接接接接工工工工艺艺艺艺参参参参数数数数I Ia a、U Ua a发发发发生生生生波波波波动动

20、动动时时时时，调调调调节节节节系系系系统统统统迅迅迅迅速速速速实实实实施施施施调调调调控控控控使使使使其其其其回回回回到到到到原原原原工工工工作作作作点点点点，从从从从而而而而保保保保证证证证焊焊焊焊接接接接工工工工艺艺艺艺参参参参数的稳定。数的稳定。数的稳定。数的稳定。vv 熔化极电弧焊的自动调节系统：熔化极电弧焊的自动调节系统：熔化极电弧焊的自动调节系统：熔化极电弧焊的自动调节系统：等速送丝电弧自身调节系统等速送丝电弧自身调节系统等速送丝电弧自身调节系统等速送丝电弧自身调节系统(开环控制系统开环控制系统开环控制系统开环控制系统)电弧电压反馈调节系统电弧电压反馈调节系统电弧电压反馈调节系统电

21、弧电压反馈调节系统(闭环控制系统闭环控制系统闭环控制系统闭环控制系统)电弧电流反馈调节系统电弧电流反馈调节系统电弧电流反馈调节系统电弧电流反馈调节系统2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础14第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统二、熔化极等速送丝电弧自身调节系统二、熔化极等速送丝电弧自身调节系统二、熔化极等速送丝电弧自身调节系统二、熔化极等速送丝电弧自身调节系统依靠电弧自身依靠电弧自身依靠电弧自身依靠电弧自身内反馈内反馈内反馈内反馈具有的自身调节作用来达到补偿干扰。具有的自身调节作用来达到补偿干扰。具有的自身调节作用来达到补偿干扰。具有的自身调节作用来达到补

22、偿干扰。1 1、等速送丝自身调节系统静特性、等速送丝自身调节系统静特性、等速送丝自身调节系统静特性、等速送丝自身调节系统静特性当弧长当弧长当弧长当弧长l l缩短时，电弧电压缩短时，电弧电压缩短时，电弧电压缩短时，电弧电压U Ua a降低，焊接电流降低，焊接电流降低，焊接电流降低，焊接电流I Ia a增大，焊丝熔化速度增大，焊丝熔化速度增大，焊丝熔化速度增大，焊丝熔化速度v vmm加快，弧长加快，弧长加快，弧长加快，弧长l l增大；增大；增大；增大；当弧长当弧长当弧长当弧长l l增长时，电弧电压增长时，电弧电压增长时，电弧电压增长时，电弧电压U Ua a增大，焊接增大，焊接增大，焊接增大，焊接电

23、流电流电流电流I Ia a减小，焊丝熔化速度减小，焊丝熔化速度减小，焊丝熔化速度减小，焊丝熔化速度v vmm减慢，弧长减慢，弧长减慢，弧长减慢，弧长l l缩短。缩短。缩短。缩短。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础15焊丝熔化速焊丝熔化速度跟度跟Ia和弧和弧长之间的内长之间的内在联系在联系电弧静态工作点的波动电弧静态工作点的波动电弧静态工作点的波动电弧静态工作点的波动第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础16自身调节系统静特性或等熔化曲线方程自身调节系统静特性或等熔化曲线方程第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统

24、熔化极电弧焊的自动调节系统vv电电电电弧弧弧弧在在在在自自自自身身身身调调调调节节节节系系系系统统统统静静静静特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线上上上上任任任任一一一一点点点点燃燃燃燃烧烧烧烧，v vmm=v vf f，焊焊焊焊接接接接过过过过程程程程稳稳稳稳定定定定；偏偏偏偏离离离离此此此此线线线线，v vmm v vf f，焊焊焊焊接接接接过过过过程不稳定。程不稳定。程不稳定。程不稳定。vv电电电电弧弧弧弧的的的的稳稳稳稳定定定定工工工工作作作作点点点点在在在在自自自自身身身身调调调调节节节节系系系系统统统统静静静静特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线和和和和电电电电源外特性曲线的交点。源外特性

25、曲线的交点。源外特性曲线的交点。源外特性曲线的交点。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础17第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础18MIGMIG焊熔化特性曲线焊熔化特性曲线焊熔化特性曲线焊熔化特性曲线埋弧焊埋弧焊埋弧焊埋弧焊第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统等熔化曲线的特点：等熔化曲线的特点：等熔化曲线的特点：等熔化曲线的特点：长长长长弧弧弧弧细细细细焊焊焊焊丝丝丝丝时时时时，由由由由于于于于k ki i很很很很大大大大而而而而k ku u很很很很小小小小，等等等等熔熔熔熔化化化化

26、曲曲曲曲线线线线几几几几乎乎乎乎垂垂垂垂直直直直于于于于电流坐标轴，称为电流坐标轴，称为电流坐标轴，称为电流坐标轴，称为等电流曲线等电流曲线等电流曲线等电流曲线。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础19铝焊丝熔化特性曲线铝焊丝熔化特性曲线 短短短短弧弧弧弧焊焊焊焊时时时时，电电电电弧弧弧弧等等等等曲曲曲曲线线线线斜斜斜斜率率率率减减减减小小小小，v vmm随随随随弧弧弧弧长长长长缩缩缩缩短短短短而而而而明明明明显显显显增增增增大大大大，k ku u明明明明显显显显增大，电弧具有固有自调节增大，电弧具有固有自调节增大，电弧具有固有自调节增大，电弧具有固有自调节作用。作用。作用。作用。其其

27、其其它它它它条条条条件件件件不不不不变变变变时时时时，v vf f增增增增大大大大，等等等等熔熔熔熔化化化化曲曲曲曲线线线线平平平平行行行行向向向向右右右右移移移移动动动动；焊焊焊焊丝丝丝丝伸伸伸伸出出出出长长长长度度度度增增增增加加加加，k ki i增增增增大大大大，等等等等熔熔熔熔化化化化曲曲曲曲线线线线向向向向左左左左移移移移动动动动；焊焊焊焊丝丝丝丝直直直直径径径径增增增增大大大大，k ki i减减减减小小小小，等等等等熔化曲线向右移动，而且斜率减小。熔化曲线向右移动，而且斜率减小。熔化曲线向右移动，而且斜率减小。熔化曲线向右移动，而且斜率减小。第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统

28、熔化极电弧焊的自动调节系统2 2、等速送丝自身调节的精度等速送丝自身调节的精度等速送丝自身调节的精度等速送丝自身调节的精度 调节精度指系统调节过程结束后调节精度指系统调节过程结束后调节精度指系统调节过程结束后调节精度指系统调节过程结束后静态误差的大小。静态误差的大小。静态误差的大小。静态误差的大小。弧长波动时的自身调节精度弧长波动时的自身调节精度弧长波动时的自身调节精度弧长波动时的自身调节精度 电弧缩短时，系统的工作点电弧缩短时，系统的工作点电弧缩短时，系统的工作点电弧缩短时，系统的工作点OO0 0OO1 1 v vm0m0=k ki iI Ia0a0k ku uU Ua0a0，v vm1m1

29、=k ki iI Ia1a1k ku uU Ua1a1；I Ia1a1 I Ia0a0，U Ua1a1 v vm0m0=v vf f，于于于于是是是是工工工工作作作作点点点点将将将将在在在在电电电电源源源源外外外外特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线上上上上从从从从OO1 1点点点点向向向向OO0 0点点点点恢恢恢恢复复复复。如如如如果果果果焊焊焊焊枪枪枪枪与与与与焊焊焊焊件件件件表表表表面面面面距距距距离离离离不不不不变变变变，焊焊焊焊丝丝丝丝伸伸伸伸出出出出长长长长度度度度不不不不变，自身调节作用将使工作点回到变，自身调节作用将使工作点回到变，自身调节作用将使工作点回到变，自身调节作用将使工作

30、点回到OO0 0而不带静态误差。而不带静态误差。而不带静态误差。而不带静态误差。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础20第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统vv弧弧弧弧长长长长波波波波动动动动由由由由焊焊焊焊枪枪枪枪高高高高度度度度变变变变化化化化引引引引起起起起，自自自自身身身身调调调调节节节节将将将将在在在在焊焊焊焊丝丝丝丝伸伸伸伸出出出出长长长长度度度度变变变变化化化化的的的的条条条条件件件件下下下下进进进进行行行行，调调调调节节节节过过过过程程程程结结结结束束束束后后后后的的的的稳稳稳稳定定定定工工工工作作作作点点点点将将将将由由由由焊焊焊焊丝丝丝

31、丝伸伸伸伸出出出出长长长长度度度度变变变变化化化化后后后后的的的的等等等等熔熔熔熔化化化化曲曲曲曲线线线线和和和和电电电电源源源源外外外外特性曲线的交点确定，产生静态误差。特性曲线的交点确定，产生静态误差。特性曲线的交点确定，产生静态误差。特性曲线的交点确定，产生静态误差。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础21缓降特缓降特性电源性电源电弧电电弧电压静态压静态误差小误差小平特性平特性电源电电源电弧电压弧电压静态误静态误差小；差小；上升特上升特性电源性电源弧长误弧长误差小差小第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统 网络电压波动时的系统调节误差网络电压波动时的系

32、统调节误差网络电压波动时的系统调节误差网络电压波动时的系统调节误差网网网网络络络络波波波波动动动动将将将将使使使使等等等等速速速速送送送送丝丝丝丝电电电电弧弧弧弧焊焊焊焊的的的的工工工工作作作作点点点点从从从从OO0 0移移移移到到到到OO1 1，长长长长弧弧弧弧焊焊焊焊将将将将产产产产生生生生明明明明显显显显的的的的电电电电弧弧弧弧电电电电压压压压静静静静态态态态误误误误差差差差。短短短短弧弧弧弧焊焊焊焊则则则则产产产产生生生生明明明明显显显显电电电电流流流流静静静静态态态态误误误误差差差差。如如如如果果果果长长长长弧弧弧弧焊焊焊焊采采采采用用用用缓缓缓缓降降降降外外外外特特特特性性性性电电

33、电电源，短弧焊采用陡降外特性电源源，短弧焊采用陡降外特性电源源，短弧焊采用陡降外特性电源源，短弧焊采用陡降外特性电源，上述误差都将减小。，上述误差都将减小。，上述误差都将减小。，上述误差都将减小。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础22第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统3 3、等速送丝自身调节的灵敏度、等速送丝自身调节的灵敏度、等速送丝自身调节的灵敏度、等速送丝自身调节的灵敏度 调调调调节节节节灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度是是是是指指指指调调调调节节节节过过过过程程程程的的的的速速速速度度度度，速速速速度度度度愈愈愈愈快快快快，所所所所需需需需调调调调节节节

34、节时时时时间愈短，系统的调节效果愈好。间愈短，系统的调节效果愈好。间愈短，系统的调节效果愈好。间愈短，系统的调节效果愈好。由由由由于于于于焊焊焊焊丝丝丝丝送送送送进进进进速速速速度度度度恒恒恒恒定定定定，弧弧弧弧长长长长干干干干扰扰扰扰可可可可借借借借助助助助焊焊焊焊丝丝丝丝熔熔熔熔化化化化速速速速度度度度变变变变化化化化所所所所产产产产生生生生的的的的自自自自身身身身调调调调节节节节作作作作用用用用得得得得到到到到补补补补偿偿偿偿，因因因因此此此此系系系系统统统统调调调调节节节节速速速速度度度度的的的的快快快快慢慢慢慢，即即即即调节灵敏度取决于熔化速度变化量的大小。调节灵敏度取决于熔化速度变

35、化量的大小。调节灵敏度取决于熔化速度变化量的大小。调节灵敏度取决于熔化速度变化量的大小。v vmm=k ki i I Ia a-k ku u U Ua a （短弧）（短弧）（短弧）（短弧）或或或或 v vmm=k ki i I Ia a（长弧）（长弧）（长弧）（长弧）k ki i和和和和 I Ia a是影响调节灵敏度的主要因素。是影响调节灵敏度的主要因素。是影响调节灵敏度的主要因素。是影响调节灵敏度的主要因素。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础23第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统影响调节灵敏度的因素影响调节灵敏度的因素影响调节灵敏度的因素影响调节灵敏

36、度的因素焊焊焊焊丝丝丝丝直直直直径径径径和和和和电电电电流流流流密密密密度度度度：当当当当焊焊焊焊丝丝丝丝很很很很细细细细或或或或电电电电流流流流密密密密度度度度足足足足够够够够大大大大时时时时，k ki i大大大大，v vmm大，系统的调节灵敏度高。大，系统的调节灵敏度高。大，系统的调节灵敏度高。大，系统的调节灵敏度高。电电电电源源源源外外外外特特特特性性性性形形形形状状状状：电电电电弧弧弧弧静静静静特特特特性性性性与与与与电电电电源源源源外外外外特特特特性性性性的的的的匹匹匹匹配配配配将将将将影影影影响响响响调调调调节节节节过过过过程程程程中中中中 I Ia a的大小。一般（长弧焊）采用缓

37、降或平特性，甚至上升特性电源。的大小。一般（长弧焊）采用缓降或平特性，甚至上升特性电源。的大小。一般（长弧焊）采用缓降或平特性，甚至上升特性电源。的大小。一般（长弧焊）采用缓降或平特性，甚至上升特性电源。弧柱的电场强度弧柱的电场强度弧柱的电场强度弧柱的电场强度E E：E E越大，弧长变化时引起的越大，弧长变化时引起的越大，弧长变化时引起的越大，弧长变化时引起的 I Ia a和和和和 U Ua a越大。越大。越大。越大。电弧长度电弧长度电弧长度电弧长度：弧长足够短：弧长足够短：弧长足够短：弧长足够短时，时，时，时，K Ku u明显增大，即采用明显增大，即采用明显增大，即采用明显增大，即采用恒流电

38、源，电弧自身调节恒流电源，电弧自身调节恒流电源，电弧自身调节恒流电源，电弧自身调节作用仍然十分灵敏。作用仍然十分灵敏。作用仍然十分灵敏。作用仍然十分灵敏。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础24第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统4 4、等速送丝熔化极电弧焊的电流、电压调节方法、等速送丝熔化极电弧焊的电流、电压调节方法、等速送丝熔化极电弧焊的电流、电压调节方法、等速送丝熔化极电弧焊的电流、电压调节方法长弧焊长弧焊长弧焊长弧焊：自身调节曲线几乎垂直于电流坐标轴自身调节曲线几乎垂直于电流坐标轴自身调节曲线几乎垂直于电流坐标轴自身调节曲线几乎垂直于电流坐标轴采用

39、缓降、平或微升特性电源采用缓降、平或微升特性电源采用缓降、平或微升特性电源采用缓降、平或微升特性电源 I Ia a:送丝速度调节，送丝速度调节，送丝速度调节，送丝速度调节，U Ua a:电源外特性调节。电源外特性调节。电源外特性调节。电源外特性调节。短弧焊短弧焊短弧焊短弧焊：自身调节曲线左拐自身调节曲线左拐自身调节曲线左拐自身调节曲线左拐采用陡降外特性电源采用陡降外特性电源采用陡降外特性电源采用陡降外特性电源 I Ia a、U Ua a分别由电源外特性、送丝速度调节。分别由电源外特性、送丝速度调节。分别由电源外特性、送丝速度调节。分别由电源外特性、送丝速度调节。2024/6/22第二章 电弧焊

40、自动控制基础25三、电弧电压反馈调节系统三、电弧电压反馈调节系统三、电弧电压反馈调节系统三、电弧电压反馈调节系统主要用于主要用于主要用于主要用于变速送丝变速送丝变速送丝变速送丝并匹配并匹配并匹配并匹配陡降特性焊接电源陡降特性焊接电源陡降特性焊接电源陡降特性焊接电源的的的的粗焊丝粗焊丝粗焊丝粗焊丝熔化熔化熔化熔化极自动电弧焊。极自动电弧焊。极自动电弧焊。极自动电弧焊。1 1、调节原理及调节器、调节原理及调节器、调节原理及调节器、调节原理及调节器vv 调节原理：调节原理：调节原理：调节原理：以以以以U Ua a为被调量，为被调量，为被调量，为被调量，v vf f即为操作量，即为操作量，即为操作量，

41、即为操作量，即即即即v vf f=f f(U Ua a)。当当当当弧弧弧弧长长长长由由由由于于于于外外外外界界界界干干干干扰扰扰扰增增增增大大大大(缩缩缩缩短短短短)时时时时，U Ua a增增增增大大大大(减减减减少少少少)，v vf f增增增增大大大大(减减减减少少少少)，从从从从而而而而迫迫迫迫使使使使弧弧弧弧长长长长回回回回到到到到原原原原来来来来长长长长度度度度，保保保保证证证证焊焊焊焊接接接接工工工工艺艺艺艺参数稳定。参数稳定。参数稳定。参数稳定。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础26第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统vv调节器结构调节器结构

42、发电机发电机-电动机系统电动机系统vfk（Ua-Uc）晶闸管晶闸管-电动机系统电动机系统vfk（Ua-Uc）2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础27电弧电压调节器电弧电压调节器电弧电压调节器电弧电压调节器的静态特性方程的静态特性方程的静态特性方程的静态特性方程电弧电压调节器电弧电压调节器电弧电压调节器电弧电压调节器的静态特性方程的静态特性方程的静态特性方程的静态特性方程电弧电压调节器电弧电压调节器电弧电压调节器电弧电压调节器的静态特性方程的静态特性方程的静态特性方程的静态特性方程电弧电压调节器电弧电压调节器的静态特性方程的静态特性方程第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊

43、的自动调节系统2 2、电弧电压反馈调节系统的静态特性、电弧电压反馈调节系统的静态特性、电弧电压反馈调节系统的静态特性、电弧电压反馈调节系统的静态特性vv 该直线上所有点满足该直线上所有点满足该直线上所有点满足该直线上所有点满足v vf f=v vmm，并与电源外特，并与电源外特，并与电源外特，并与电源外特 性相交确定系统的稳定工作点；性相交确定系统的稳定工作点；性相交确定系统的稳定工作点；性相交确定系统的稳定工作点；vv k k足够大，足够大，足够大，足够大，tantan 0 0，系统静特性接近于平行电流坐标轴；，系统静特性接近于平行电流坐标轴；，系统静特性接近于平行电流坐标轴；，系统静特性接

44、近于平行电流坐标轴；vv U Uc c增加，系统静特性平行上移；增加，系统静特性平行上移；增加，系统静特性平行上移；增加，系统静特性平行上移；vv 焊丝直径减小、焊丝伸出长度增大，焊丝直径减小、焊丝伸出长度增大，焊丝直径减小、焊丝伸出长度增大，焊丝直径减小、焊丝伸出长度增大，k ki i增大，增大，增大，增大，tantan 增大，增大，增大，增大，系统静特性变陡；系统静特性变陡；系统静特性变陡；系统静特性变陡；vv 焊丝材料和保护条件的影响。焊丝材料和保护条件的影响。焊丝材料和保护条件的影响。焊丝材料和保护条件的影响。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础28电弧电压反馈调节电弧电压反馈

45、调节系统的静特性方程系统的静特性方程第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统3、电弧电压反馈系统调节精度、电弧电压反馈系统调节精度vv焊丝伸出长度不变、弧长波动，调节过程不焊丝伸出长度不变、弧长波动，调节过程不带静态误差。带静态误差。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础29第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统vv 焊焊枪枪高高度度变变化化使使弧弧长长波波动动时时，ki变变化化，调调节节过过程程带带有有静静态态误误差差；ki很很小小，k很很大大，影影响不大。响不大。vv 电电网网电电压压波波动动时时电电弧弧电电压压误误差差很很小小，

46、焊焊接接电流误差显著，宜采用电流误差显著，宜采用陡降外特性陡降外特性电源。电源。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础30第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统4 4、电弧电压反馈调节系统灵敏度、电弧电压反馈调节系统灵敏度、电弧电压反馈调节系统灵敏度、电弧电压反馈调节系统灵敏度系系系系统统统统调调调调节节节节灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度主主主主要要要要取取取取决决决决于于于于弧弧弧弧长长长长变变变变动动动动时时时时送送送送丝丝丝丝速速速速度度度度变变变变化化化化量量量量 v vf f的的的的大小：大小：大小：大小：v vf f=k k U Ua a且且且且 U U

47、a a=E E l la a k k值值值值越越越越大大大大，调调调调节节节节器器器器灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度越越越越高高高高。但但但但由由由由于于于于系系系系统统统统的的的的机机机机电电电电惯惯惯惯性性性性，k k值值值值过大则容易产生振荡。过大则容易产生振荡。过大则容易产生振荡。过大则容易产生振荡。弧弧弧弧柱柱柱柱电电电电场场场场强强强强度度度度越越越越大大大大，同同同同样样样样弧弧弧弧长长长长变变变变化化化化引引引引起起起起的的的的 U Ua a越越越越大大大大，调调调调节节节节灵灵灵灵敏度也越高。敏度也越高。敏度也越高。敏度也越高。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础31第一节

48、第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统5 5、电弧电压反馈熔化极电弧焊的电流和电压调节方法、电弧电压反馈熔化极电弧焊的电流和电压调节方法、电弧电压反馈熔化极电弧焊的电流和电压调节方法、电弧电压反馈熔化极电弧焊的电流和电压调节方法vv系统静特性曲线为系统静特性曲线为系统静特性曲线为系统静特性曲线为近乎平行于电流轴近乎平行于电流轴近乎平行于电流轴近乎平行于电流轴的直线；的直线；的直线；的直线；vv电源通常采用电源通常采用电源通常采用电源通常采用陡降外特性陡降外特性陡降外特性陡降外特性；vv调调调调节节节节电电电电源源源源外外外外特特特特性性性性即即即即可可可可改改改改变变变变

49、焊焊焊焊接接接接电电电电流流流流，调调调调节节节节送送送送丝丝丝丝给给给给定定定定控控控控制电压（平均送丝速度）则可改变电弧电压。制电压（平均送丝速度）则可改变电弧电压。制电压（平均送丝速度）则可改变电弧电压。制电压（平均送丝速度）则可改变电弧电压。2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础32第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统两种调节系统的比较两种调节系统的比较2024/6/22第二章 电弧焊自动控制基础33长弧焊情况，短长弧焊情况，短弧焊类似弧压反弧焊类似弧压反馈调节系统馈调节系统第一节第一节 熔化极电弧焊的自动调节系统熔化极电弧焊的自动调节系统第三节第三

50、节 电弧焊的程序自动控制电弧焊的程序自动控制电弧焊的程序自动控制电弧焊的程序自动控制电弧焊的程序自动控制电弧焊的程序自动控制是指自动焊接设备的各个部件、各种是指自动焊接设备的各个部件、各种是指自动焊接设备的各个部件、各种是指自动焊接设备的各个部件、各种功能进入指定工作状态的先后次序控制。功能进入指定工作状态的先后次序控制。功能进入指定工作状态的先后次序控制。功能进入指定工作状态的先后次序控制。一、程序自动控制的对象和要求一、程序自动控制的对象和要求一、程序自动控制的对象和要求一、程序自动控制的对象和要求主要对象：主要对象：主要对象：主要对象：弧焊电源弧焊电源弧焊电源弧焊电源 送丝电动机送丝电动