硅弧焊整流器：原理、功能及参数

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【摘要】：图1-2-13 硅弧焊整流器原理框图主变压器把三相380V电压降至所要求的空载电压U0。如抽头式弧焊整流器的一、二次绕组耦合紧密，输出为平特性和用匝数比调节电压大小，可用于半自动CO2焊。

1.硅弧焊整流器基本原理

为了获得脉动小、平稳的直流电和电网负荷均衡，通常采用三相整流硅弧焊整流器，其原理框图如图1-2-13所示。

图1-2-13 硅弧焊整流器原理框图

（1）主变压器把三相380V电压降至所要求的空载电压U₀。

（2）整流器把三相交流电整流成直流。

（3）输出电抗器接在焊接回路中的直流电感（由带空气隙的铁心和线圈构成），改善动特性和滤波。

（4）电抗器可以是交流电抗器或磁放大器（磁饱和电抗器），当主变压器为增强漏磁式或要求平特性时，则可不用电抗器。实质上它是用于外特性和焊接参数的控制调节机构，一般有机械式和电磁式两种。

2.机械控制式硅弧焊整流器原理与分类

把上述单相动铁心式、动线圈式、抽头式弧焊变压器做成相应的三相变压器，并通过三相桥式整流器整流输出，就成为动铁心式、动线圈式、抽头式弧焊整流器，而且分别由动铁心磁分路、动线圈的漏抗和绕组抽头匝数比及其漏抗，获得下降特性和调节电流。其原理与单相弧焊变压器类同，适用于焊条电弧焊、钨极氩弧焊、等离子弧焊。如抽头式弧焊整流器的一、二次绕组耦合紧密，输出为平特性和用匝数比调节电压大小，可用于半自动CO₂焊。这类弧焊整流器的优点是简单经济可靠，易造易修易维护；缺点是调节不灵活、精度较差，无补偿、遥控和自动化。主要产品有：动铁心式ZX—320，动线圈式ZXG1—160、ZXG1—250、ZXG1—400、ZXG6—300，抽头式平特性NBC—250B、NBC—350B等。

抽头式平特性弧焊整流器是硅弧焊整流器用得最多的一种，基本电路原理及其外特性如图1-2-14所示，由正常漏磁三相降压变压器T、整流器UR和输出电抗器L_K组成。为了调节输出电压，在一次绕组上设有许多抽头，以便改变其匝数比。

图1-2-14 抽头式电路原理及其外特性曲线

a）电路原理 b）外特性曲线

3.电磁控制式硅弧焊整流器原理与分类

（1）基本原理和分类磁放大器式弧焊整流器是典型、相对较多用的电磁控制式硅弧焊整流器，如图1-2-15所示，由平特性降压三相变压器T、磁放大器AM、整流器UR和输出电抗器L_K等组成。AM是用于获得和控制外特性、调节焊接参数的关键性电磁控制元件。它由交流绕组W_A1～W_A6、直流励磁控制绕组W_C和内桥反馈电阻R_n组成。内桥电阻R_n（三种设置：R_n＞0；R_n=∞；R_n=0）的大小和有无，所起的内反馈去磁作用不同，而分别形成所谓部分内反馈、全内反馈和无反馈磁放大器式三种具有下降、陡降、平特性的弧焊整流器，为便于对比分析将其电特性归纳于表1-2-1。它通过直流励磁绕组W_C电流，控制直流磁通和AM磁饱和程度大小（即交流电抗大小）来调节焊接参数。

图1-2-15 内桥反馈磁放大器式弧焊整流器原理图

表1-2-1 三种反馈磁放大器式弧焊整流器电特性对比表

（2）结构特点和产品

1）结构特点。以较大量的铜铁材料、功率硅元件和简单电路等做成，可靠性高，技术难度较小，但在动特性方面存在问题：磁放大器的多个绕组带来较大的磁惯性，短路电流上升率和峰值较大，而衰减较慢，造成引弧冲击大和熔滴飞溅严重；从短路到负载时瞬态负载电流最小值较低，降低了电弧稳定性并减弱了电弧的“挺度”和穿透力。需在主回路中串接输出电抗器抑制电流冲击和下跌的变化，改善动特性。此外，由于它耗材、耗电多，笨重，维修不便等缺点，越来越多地被弧焊逆变器、晶闸管式弧焊整流器所取代。

2）主要国产产品。无反馈式有ZXG7—300、ZXG7—500型，用于焊条电弧焊。ZXG7—300—1用于钨极氩弧焊和焊条电弧焊。全内反馈式有ZPG1—500、ZPG1—1500、ZPG2—500、GB—500型，用于CO₂焊或MAG焊。它是在国内外应用较多的一种。另外，还有可兼获多特性弧焊整流器，如有ZDG—500—1、ZDG—1000R、ZPG—1000型等，用于焊条电弧焊、埋弧焊、CO₂焊等。

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