電焊機工作原理及電焊機組成結構

2021-03-04 05:31:07 字數 4774 閱讀 4127

電焊機工作原理介紹

電焊機(electric welding machine)實際上就是具有下降外特性的變壓器,將220v和380v交流電變為低壓的直流電,電焊機一般按輸出電源種類可分為兩種,一種是交流電源的;一種是直流電的。直流的電焊機可以說也是乙個大功率的整流器,分正負極,交流電輸入時,經變壓器變壓後,再由整流器整流,然後輸出具有下降外特性的電源,輸出端在接通和斷開時會產生巨大的電壓變化,兩極在瞬間短路時引燃電弧,利用產生的電弧來熔化電焊條和焊材,冷卻後來達到使它們結合的目的。焊接變壓器有自身的特點,外特性就是在焊條引燃後電壓急劇下降的特性。

電焊機的特點

焊接由於靈活簡單方便牢固可靠,焊接後甚至與母材同等強度的優點廣乏用於各個工業領域,如航空航天,船舶,汽車,容器等!

一、電焊機優點:電焊機使用電能源,將電能瞬間轉換為熱能,電很普遍,電焊機適合在乾燥的環境下工作,不需要太多要求,因體積小巧,操作簡單,使用方便,速度較快,焊接後焊縫結實等優點廣乏用於各個領域,特別對要求強度很高的製件特實用,可以瞬間將同種金屬材料(也可將異種金屬連線,只是焊接方法不同)永久性的連線,焊縫經熱處理後,與母材同等強度,密封很好,這給儲存氣體和液體容器的製造解決了密封和強度的問題。

二、電焊機缺點:電焊機在使用的過程中焊機的周圍會產生一定的磁場,電弧燃燒時會向周圍產生輻射,弧光中有紅外線,紫外線等光種,還有金屬蒸汽和煙塵等有害物質,所以操作時必須要做足夠的防護措施。焊接不適合於高碳鋼的焊接,由於焊接焊縫金屬結晶和偏析及氧化等過程,對於高碳鋼來說焊接效能不良,焊後容易開裂,產生熱裂紋和冷裂紋。

低碳鋼有良好的焊接效能,但過程中也要操作得當,除鏽清潔方面較為煩瑣,有時焊縫會出現夾渣裂紋氣孔咬邊等缺陷,但操作得當會降低缺陷的產生。

三、交流電焊機電焊機組成結構

交流電焊機又稱弧焊變壓器,是一種特殊的降壓變壓器,它是由降壓變壓器、阻抗調節器、手柄和焊接電弧等組成。為了使焊接順利進行,這種變壓器電源能按焊接過程的需要而具有如下特點:

1. 交流電焊機具有電壓陡降的特性

一般的用電裝置都要求電源的電壓不隨負載的變化而變化,其電壓是恆定的,如為380v(單相)或220v。雖然接入焊接變壓器的電壓是一定的,如為380v或220v,但通過這種變壓器後所輸出的電壓可隨輸出電流(負載)的變化而變化,且電壓隨負載增大而迅速降低,此稱為陡降特性或稱下降特性。這就適應了焊接所需各種的電壓要求:

(1) 初級電壓:即接入電焊機的外電壓。

由於弧焊變壓器初級線圈兩端要求的電壓為單項380v, 因此一般交流電焊機接入電網的電壓為單項380v。

(2) 零電壓:為了保證焊接過程頻繁短路(焊條與焊件接觸)時,要求電壓能自動降至趨近於零,以限制短路電流不致無限增大而燒毀電源。

(3) 空載電壓:為了滿足引弧與安全的需要,空載(焊接)時,要求空載電壓約為60 ~80v,這既能順利起弧,又對人身比較安全。

(4) 工作電壓:焊接起弧以後,要求電壓能自動下降到電弧正常工作所需的電壓,即為工作電壓,約為20~40 v,此電壓也為安全電壓。

(5) 電弧電壓:即電弧兩端的電壓,此電壓是在工作電壓的範圍內。焊接時,電弧的長短會發生變化:

電弧長度長,電弧電壓應高些;電弧長度短,則電弧電壓應低些。因此,弧焊變壓器應適應電弧長度的變化而保證電弧的穩定。

2. 交流電焊機具有焊接電流的可調節性

為了適應不同材料和板厚的焊接要求,焊接電流能從幾十安培調到幾百安培,並可根據工件的厚度和所用焊條直徑的大小任意調節所需的電流值。電流的調節一般分為兩級:一級是粗調,常用改變輸出線頭的接法(ⅰ位置連線或ⅱ位置連線),從而改變內部線圈的圈數來實現電流大範圍的調節,粗調時應在切斷電源的情況下進行,以防止觸電傷害;另一級是細調,常用改變電焊機內「可動鐵芯」(動鐵芯式)或「可動線圈」(動圈式)的位置來達到所需電流值,細調節的操作是通過旋轉手柄來實現的,當手柄逆時針旋轉時電流值增大,手柄順時針旋轉時電流減小,細調節應在空載狀態下進行。

各種型號的電焊機粗調與細調的範圍,可查閱標牌上的說明。

電焊機的工作原理敘述

工作原理電流電壓經三相主變壓器降壓,由可控矽元件進行整流,並利用改變可控矽觸發角相位來控制輸出電流的大小。從整流器直流輸出端的分流器上取出電流訊號,作為電流負反饋訊號,隨著直流輸出電流增加,負反饋也增加,可控矽導通角減小,輸出電流電壓降低,從而獲得下降的外特性。推力電路是當輸出端電壓低於15v時,使輸出電流增加,特別是短路時,形成外拖的外特性,使焊條不易粘住。

引弧電路是每次起弧時,短時間增加給定電壓,使引弧電流較大,易於起弧。

從以上敘述可以知道,電焊起弧的時候電路是處於短路狀態,電壓急劇下降,電流需要很大;起弧後要穩弧,這時候焊條和容池的溶液還是短路過渡狀態,電壓還是下降,電流還是大;過渡完畢後處於正常焊接狀態,電壓回公升,電流下降。

起弧電流是電焊機工作在焊接起弧時能夠輸出的最大電流。

推力電流是電焊機焊接時鐵水在短路過渡時,焊機另外疊加一電流,使鐵水穩定過渡,不易粘條。

焊接電流是電焊機正常焊接的時候提供的工作電流。

整流器一什麼是整流器?

整流器是乙個整流裝置,簡單的說就是將交流(ac)轉化為直流(dc)的裝置。它有兩個主要功能:第一,將交流電(ac)變成直流電(dc),經濾波後供給負載,或者供給逆變器;第二,給蓄電池提供充電電壓。

因此,它同時又起到乙個充電器的作用。

二整流器三極體引數

三極體的hfe引數與貯存時間ts相關,一般hfe大的三極體ts也較大,過去人們對ts的認識以及ts的測量儀器均較為欠缺,人們更依賴hfe引數來選擇三極體。

在開關狀態下,hfe的選擇通常有以下認識:第

一、hfe應盡可能高,以便用最少的基極電流得到最大的工作電流,同時給出盡可能低的飽和電壓,這樣就可以同時在輸出和驅動電路中降低損耗。

但是,如果考慮到開關速度和電流容限,則hfe的最大值就受到限制;第

二、中國的廠家曾經傾向於選用hfe較小的器件,例如hfe為10到15,甚至8到10的三極體就一度很受歡迎(後來,由於基極迴路流行採用電容觸發線路,hfe的數值有所上公升),hfe的數值小則飽和深度小,從而有利於降低電晶體的發熱。

實際上,電晶體的飽和深度受到ib、hfe兩個因素的影響,因而通過磁環及繞組引數、基極電阻rb的調整,也可以降低飽和深度。

三現狀目前,業界推出的節能燈和電子鎮流器專用三極體都十分注重對貯存時間的控制。因為貯存時間ts過長,電路的振盪頻率將下降,整機的工作電流增大易導致三極體的損壞。雖然可以調整扼流圈電感及其他元器件引數來控制整機功率,但ts的離散性,將使產品的一致性差,可靠性下降。

例如,在石英燈電子變壓器線路中,貯存時間太大的電晶體可能引起電路在低於輸出變壓器工作極限的頻率振盪,從而造成每個週期的末端磁芯飽和,這使得電晶體ic在每個週期出現尖峰,最後導致器件過熱損壞(圖3)。

如果同一線路上的兩個三極體貯存時間相差太大,整機工作電流的上下半波將嚴重不對稱,負擔重的那只三極體將容易損壞,線路也將產生更多的諧波和電磁干擾。

實際使用表明,嚴格控制貯存時間ts並恰當調整整機電路,就可以降低對hfe引數的依賴程度。還值得一提的是,在晶元面積一定的情況下,三極體特性、電流特性與耐壓引數是矛盾的,中國市場曾經用but11a來做220v40w電子鎮流器,其出發點是bvceo、bvcbo數值高,但是目前絕大部分電子鎮流器線路中,已經沒有必要過高選擇三極體的電壓引數。

濾波濾波是將訊號中特定波段頻率濾除的操作,是抑制和防止干擾的一項重要措施。

根據觀察某一隨機過程的結果,對另一與之有關的隨機過程進行估計的概率理論與方法。濾波一詞起源於通訊理論,它是從含有干擾的接收訊號中提取有用訊號的一種技術。「接收訊號」相當於被觀測的隨機過程,「有用訊號」相當於被估計的隨機過程。

例如用雷達跟蹤飛機,測得的飛機位置的資料中,含有測量誤差及其他隨機干擾,如何利用這些資料盡可能準確地估計出飛機在每一時刻的位置、速度、加速度等,並**飛機未來的位置,就是乙個濾波與**問題。這類問題在電子技術、航天科學、控制工程及其他科學技術部門中都是大量存在的。歷史上最早考慮的是維納濾波,後來r.

e.卡爾曼和r.s.

布西於20世紀60年代提出了卡爾曼濾波。現對一般的非線性濾波問題的研究相當活躍。

從電氣工程上,所有的元件可以歸納為三類最基本的元件,即電阻,電感和電容.電阻的阻值與交流電的頻率無關.電感的阻值(稱為感抗)xl=2πfl,即與交流電的頻率成正比.

頻率越高,感抗越大.電容元件則與電感元件相反,它的容抗xc=1/2πfc,即與交流電頻率反比. 因此,電氣工程上,常利用lc元件對不同頻率交流電量的電抗不同,對交流電量進行分流,稱為濾波.

按不同功能,濾波器通常分三類:低通,高通,帶通.例如低通的原理:

利用電容通高頻阻低頻,電感通低頻阻高頻的原理. 對於需要截止的高頻,利用電容吸收、電感阻礙的方法不使它通過;對於需要的低頻,利用電容高阻、電感低阻的特點使它通過。

一、濾波的基本概念

濾波是訊號處理中的乙個重要概念。

濾波分經典濾波和現代濾波。

1.1、經典濾波

經典濾波的概念,是根據富立葉分析和變換提出的乙個工程概念。根據高等數學理論,任何乙個滿足一定條件的訊號,都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說,就是工程訊號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的,組成訊號的不同頻率的正弦波叫做訊號的頻率成分或叫做諧波成分。

只允許一定頻率範圍內的訊號成分正常通過,而阻止另一部分頻率成分通過的電路,叫做經典濾波器或濾波電路。

實際上,任何乙個電子系統都具有自己的頻頻寬度(對訊號最高頻率的限制),頻率特性反映出了電子系統的這個基本特點。而濾波器,則是根據電路引數對電路頻頻寬度的影響而設計出來的工程應用電路。

1.2、現代濾波

用模擬電子電路對模擬訊號進行濾波,其基本原理就是利用電路的頻率特性實現對訊號中頻率成分的選擇。根據頻率濾波時,是把訊號看成是由不同頻率正弦波疊加而成的模擬訊號,通過選擇不同的頻率成分來實現訊號濾波。

當允許訊號中較高頻率的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做高通濾波器。

當允許訊號中較低頻率的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做低通濾波器。

當只允許訊號中某個頻率範圍內的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做帶通濾波器。

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