弧焊电源的电气特征

王 凯

辽宁装备制造职业技术学院（沈阳 110161）

弧焊电源是电弧焊机的主要部分，是对电弧提供能量的一种装置，弧焊电源的特性与结构是焊接工艺对电源提出的要求，弧焊电源要具有符合电弧焊接要求的技术特征。

1 弧焊电源的空载电压

空载电压是弧焊电源的一个很重要的指标，确定空载电压的大小时，可以从以下几个方面来考虑。

(1)引弧容易，引弧时焊条与焊件接触电阻很大。就需要较高的空载电压才能将接触面击穿，形成通路。如果空载电压过低电弧建立不起来，因而，需要较高的空载电压。空载电压是弧焊电源未焊接时的电压，它是功率在额定位置时的空载电压，它对引弧或电弧的稳定燃烧都具有重要作用，理论上为了引弧容易，空载电压越高越好，但在实际制造中还要考虑其他因素。

(2)符合经济的观点，空载电压越高，则电源的容量越大，制造弧焊电源的所消耗的硅钢片和铜材越多，同时，效率和功率因数就越低，耗能多，制造弧焊电源的成本就越高。从经济的角度考虑空载电压不易太高，太高的空载电压对人身安全也有危害，在制造过程中，为了引弧得需要的同时，安全和成本的角度这两者都需要考虑。在制造焊接电源过程中要限制空载损耗，不要大于额定功率的 10%。它是功率在额定位置上测定的。

目前，我国生产的直流弧焊电源的空载电压在 40～90 V之间；交流弧焊电源的空载电压在60～85 V之间，低于60 V时，常常给焊接造成困难。

2 弧焊电源的外特性

在规定的范围内，弧焊电源输出稳定的电压和电流之间的关系，为弧焊电源的外特性，它表征弧焊电源在处于稳定状态时重要电气性能，它的形状对电弧的稳定燃烧，焊接质量能否保证，起着重要影响。

(1)下降特性曲线适用于手工弧焊，埋弧焊和钨极氩弧焊电源

一般的照明或动力用的电源都是平特性，即不论输出的电流大或小，输出的电压基本不变，而手工弧焊，埋弧焊和钨极氩弧焊电源的外特性与普通的电源是有区别的，它需要有陡降的外特性具有陡降的外特性电源，不但能保证电弧稳定燃烧，重要的是保证短路时不会产生过大的电流而将弧焊电源烧毁。一般的弧焊电源的短路电流为焊接电流的 120～130%，最大不超过 150%。如当焊接电流为300 A时，最大的短路电流不应超过450 A。

(2)平特性曲线适用于熔化极弧焊气体保护焊电源

二氧化碳气体保护焊由于使用定流密度比较大和保护气体对电弧冷却作用，电弧的静特性是上升的。对于二氧化碳气体保护焊采用陡降、平硬或上升外特性弧焊电源都可以。但二氧化碳气体保护焊一般采用等速送丝，从增强电弧自调节作用来看，采用平硬外特性弧焊电源更为合适。平硬外特性弧焊电源可以维持电弧电压的稳定，可以保证焊缝成形和质量。

3 弧焊电源的调节性能

在焊接中，依据不同的焊接材料、形状的不同，选用的焊条也不同，这就需要选择不同的焊接电压和电流，因此，对于弧焊电源来说在一定的范围内，要有能灵活的调节焊接电流和电压。为了获得一定范围内的所需要的焊接电流和电压，弧焊电源就必须要有很多条可以均匀改变的外特性曲线族。得到一系列稳定的电流和电压，把它称之为弧焊电源的调节特性，一定范围内的所需要的焊接电流和电压它是通过电源外特性的调节来体现的。对于不同的焊接方法，要求弧焊电源具有符合焊接要求的电流和电压。

(1)对于下降特性弧焊电源调节特性可用U＝20＋0.04 I（电流超过600 A时，负载电压保持44 V不变）

(2)对于平特性弧焊电源调节特性可用

U＝14＋0.05 I（电流超过600 A时，负载电压保持44 V不变）

(3)对钨极氩弧焊电源，U＝10＋0.04 I（电流超600时约定负载电压34 V保持不变）

4 弧焊电源的动特性

对于供电源来说，弧焊电源是一个动负载，它对弧焊电源有要求，弧焊电源对电弧这个动负载所输出的电流和电压的关系，称为弧焊电源的动特性，它表示弧焊电源对负载瞬变反应能力，当弧焊电源的动特性合适时，才能获得规范的焊接，尤其，在短路过程中，弧焊电源不仅周期性地变换域空载，负载和短路状态，而且频率极高，那么，弧焊电源就要有良好的动特性，以获得足够高的电弧开路时的电压恢复速度，同时获得合适的短路电流的增长速度，对于下降特性的弧焊电源的动特性主要考核以下3种指标。

(1)由空载到短路，瞬时短路电流峰值对稳定短路电流值之比≤2.5；由负载到短路时，瞬时短路电流值对短路前负载电流之比≤3；

(2)由瞬时短路电流值对稳态短路电流之比≤1.5；

(3)恢复电压最低值≥30V。

对于平特性的弧焊电源的动特性主要考核短路电流的上升速度。

5 弧焊电源的负载持续率和额定容量

弧焊电源能输出多大的电流，主要是由弧焊电源的发热程度来确定的。温升过高弧焊电源的绝缘会受到破坏，甚至烧毁有关元件，因而，由温升要求确定相应的绝缘等级，一般规定最高不得超过60～80℃，弧焊电源的温升的高低不但取决于弧焊电源的电流的大小，还取决于弧焊电源负载持续率，即负载持续时间的长短，如相同的焊接电流，长时间连续焊接温升高，间歇焊接温升低，因此，弧焊电源在考虑一定负载运行下的温升以及负载持续率的情况下，弧焊电源的输出电流才有实际意义，即焊接电流的选用应根据焊接电源的工作状态确定。

[1]郑义庭,黄石生.弧焊电源.北京:机械工业出版社,1988.

[2]李忠发.电工电子技术基础.北京:中国水利水电出版社,2003.