对弧焊电源的基本要求

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《焊接技术手册》第633页（2570字）

1．电源外特性

为使电源－电弧系统稳定工作，工作点必是电源外特性与电弧静特性的交点，如图11－6中的A₀、A₁点。若弧长因干扰由l增长到l₁，则工作点由A₀、A₁移至A′₀、A′₁。干扰去掉之后，弧长恢复到原来长度l。原在A′₀的电源电压高于电弧电压、焊接电流将增加，电源电压将下降，直至恢复到A₀点为止，所以A₀点是能够自动恢复的稳定工作点。A₁′点的情况就不同了，当弧长恢复到l原弧长后，电源电压高于电弧电压，焊接电流增加，工作点不可能再回到A₁点，而是逐渐移到A₀点。所以A₁点不是稳定工作点，只有A₀点才是稳定工作点。作为系统稳定工作点A₀应具备的条件是：在A₀点电弧静特性曲线的斜率tgα_a，与该点电源外特性曲线斜率tgα_p之差大于零，即

图11－6 电源－电弧系统稳定工作条件

此式即是电源－电弧系统的稳定工作条件。由于不同的焊接方法使用的电弧静特性区段不同。所以为满足系统稳定工作，不同焊接方法需要不同的电源外特性。常用电源外特性的形状和用途见表11－5。

表11－5 常用电源外特性形状及用途

2．弧焊电源的空载电压

空载电压高容易引弧，电弧燃烧稳定。但过高则电源体积大，重量大，功率因数低，不经济，而且也不利于安全操作。所以在确保引弧容易、电弧稳定的条件下，应尽量降低空载电压。GB8118－87规定的空载电压的限制见表11－6。

表11－6 弧焊电源空载电压限值

3．电弧电源稳态短路电流

当焊条与工件直接接触时的稳态电流称为稳态短路电流I_ss。I_ss应稍大于焊接电流I，这有利于引弧。但I_ss不能太大，太大时飞溅增大，一般情况下应符合下式。

4．弧焊电源的动特性

熔化极短路过渡时电源承受动态负载。在负载发生突然变化时，弧焊电源输出电压、电流响应的能力就是电源动特性。为获得稳定的焊接过程，动特性要求对手弧焊直流发电机和弧焊整流短路电流峰值及弧焊发电机最低恢复电压作出规定。峰值电流太大，飞溅严重。恢复电压太低，对引弧不利，易导致断弧。动特性指标见表11－7、表11－8。CO₂焊接、短路过渡时，对电源也有动特性的要求，影响焊接过程稳定的重要参数是短路电流上升率di／dt。di／dt过小产生焊丝成段爆断的大颗粒飞溅。di／dt过大将产生严重的小颗粒飞溅。di／dt的推荐值见表11－9。此外CO₂焊时，短路电流峰值对焊接过程稳定也有影响，应当进行调节，至于熔滴过渡后，电源电压的恢复速度那是越快越好。

表11－7 弧焊发电机的动特性指标(JB685－74)

表11－8 整流弧焊机动特性指标(JB1372－80)

表11－9 推荐CO₂焊短路电流上升率

5．对于弧焊电源的一些有关约定

(1)额定电流与额定电流等级：在约定焊接工作制，约定负载电压下的约定焊接电流最大值称为额定电流。额定电流等级按GB8118－87规定，100A以下按R5优先数系分等。100A以上按R10优先数系分等。2000A以上不作规定。根据以上约定分档情况如下(以下数据单位为A)：10，16，25，40，63，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000。

(2)工作周期及负载持续率：工作周期包括一次负载持续时间与休息时间之和，GB8118－87规定工作周期为5min、10min、20min和连续四个等级。负载持续率Dy，是焊机工作类型的参数，是实际工作时间与工作周期的比值百分数，按GB8118－87规定有35%、60%、100%三种。若实际工作类型与设计的工作类型不同时，允许使用的电流也不同。它们之间的关系应符合下述公式。

式中 Dy_r——额定负载持续率；

D_y——实际负载持续率；

I_r——额定负载持续率时的额定电流(A)；

I——实际负载持续率时的允许使用电流(A)。

(3)约定负载电压与约定焊接电流：对于不同焊接方法，包括回路电缆电压降在内的、符合某种约定关系的负载电压与负载电流称约定负载电压和约定焊接电流。它们的数值必须是在无电感电阻下测定。

对于手弧焊电源 U=20+0．04I (1)

对于TIG焊电源 U=10+0．04I (2)

对于MIG、MAG焊电源 U=14+0．05I (3)

对于埋弧焊下降特性电源按(1)式规定，对于埋弧焊平特性电源按(3)式规定。对于手弧焊超过600A时，约定负载电压保持44V不变。对于TIG焊电流超过600A时，约定负载电压保持34V不变。