弧焊電源的電氣特征

王 凱

遼寧裝備制造職業(yè)技術學院（沈陽 110161）

弧焊電源是電弧焊機的主要部分，是對電弧提供能量的一種裝置，弧焊電源的特性與結構是焊接工藝對電源提出的要求，弧焊電源要具有符合電弧焊接要求的技術特征。

1 弧焊電源的空載電壓

空載電壓是弧焊電源的一個很重要的指標，確定空載電壓的大小時，可以從以下幾個方面來考慮。

(1)引弧容易，引弧時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。如果空載電壓過低電弧建立不起來，因而，需要較高的空載電壓。空載電壓是弧焊電源未焊接時的電壓，它是功率在額定位置時的空載電壓，它對引弧或電弧的穩(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，但在實際制造中還要考慮其他因素。

(2)符合經濟的觀點，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，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。從經濟的角度考慮空載電壓不易太高，太高的空載電壓對人身安全也有危害，在制造過程中，為了引弧得需要的同時，安全和成本的角度這兩者都需要考慮。在制造焊接電源過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定的。

目前，我國生產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，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，弧焊電源輸出穩(wěn)定的電壓和電流之間的關系，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)時重要電氣性能，它的形狀對電弧的穩(wěn)定燃燒，焊接質量能否保證，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不會產生過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 150%。如當焊接電流為300 A時，最大的短路電流不應超過450 A。

(2)平特性曲線適用于熔化極弧焊氣體保護焊電源

二氧化碳氣體保護焊由于使用定流密度比較大和保護氣體對電弧冷卻作用，電弧的靜特性是上升的。對于二氧化碳氣體保護焊采用陡降、平硬或上升外特性弧焊電源都可以。但二氧化碳氣體保護焊一般采用等速送絲，從增強電弧自調節(jié)作用來看，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量。

3 弧焊電源的調節(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，對于弧焊電源來說在一定的范圍內，要有能靈活的調節(jié)焊接電流和電壓。為了獲得一定范圍內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節(jié)特性，一定范圍內的所需要的焊接電流和電壓它是通過電源外特性的調節(jié)來體現(xiàn)的。對于不同的焊接方法，要求弧焊電源具有符合焊接要求的電流和電壓。

(1)對于下降特性弧焊電源調節(jié)特性可用U＝20＋0.04 I（電流超過600 A時，負載電壓保持44 V不變）

(2)對于平特性弧焊電源調節(jié)特性可用

U＝14＋0.05 I（電流超過600 A時，負載電壓保持44 V不變）

(3)對鎢極氬弧焊電源，U＝10＋0.04 I（電流超600時約定負載電壓34 V保持不變）

4 弧焊電源的動特性

對于供電源來說，弧焊電源是一個動負載，它對弧焊電源有要求，弧焊電源對電弧這個動負載所輸出的電流和電壓的關系，稱為弧焊電源的動特性，它表示弧焊電源對負載瞬變反應能力，當弧焊電源的動特性合適時，才能獲得規(guī)范的焊接，尤其，在短路過程中，弧焊電源不僅周期性地變換域空載，負載和短路狀態(tài)，而且頻率極高，那么，弧焊電源就要有良好的動特性，以獲得足夠高的電弧開路時的電壓恢復速度，同時獲得合適的短路電流的增長速度，對于下降特性的弧焊電源的動特性主要考核以下3種指標。

(1)由空載到短路，瞬時短路電流峰值對穩(wěn)定短路電流值之比≤2.5；由負載到短路時，瞬時短路電流值對短路前負載電流之比≤3；

(2)由瞬時短路電流值對穩(wěn)態(tài)短路電流之比≤1.5；

(3)恢復電壓最低值≥30V。

對于平特性的弧焊電源的動特性主要考核短路電流的上升速度。

5 弧焊電源的負載持續(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)熱程度來確定的。溫升過高弧焊電源的絕緣會受到破壞，甚至燒毀有關元件，因而，由溫升要求確定相應的絕緣等級，一般規(guī)定最高不得超過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載持續(xù)率，即負載持續(xù)時間的長短，如相同的焊接電流，長時間連續(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載運行下的溫升以及負載持續(xù)率的情況下，弧焊電源的輸出電流才有實際意義，即焊接電流的選用應根據(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:機械工業(yè)出版社,1988.

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