高级技师论文.doc

天津市职业技能鉴定（高级）技师论文
论述直流自动埋弧焊机的电气控制

姓名：王金强
身份证号：120101195112273014
工种：维修电工
所在单位：天津市管道工程集团有限公司制管厂
论述直流自动埋弧焊机的电气控制
一、摘要：
1.埋弧焊是现代生产效率较高的机械化焊接方法，又称焊剂层下自动埋弧焊。顾名思义它的电弧是掩埋在颗粒下面，焊接时焊丝能自动向焊区输送，电弧通过韩车自动岩焊道移动。
2.自动埋弧焊具有成产效率高，焊接质量高，焊接热效率高，劳动条件好的优点适用于焊接要求高工作量大的场合，我们厂是钢管加工企业，用于钢管的纵鏠环境的焊接，所以埋弧焊机是我们厂的主要设备。
3.埋弧焊设备由焊接电源和控制设备两部分组成。常用的有直流可控整流式的电弧焊机作为焊接电流，而控制设备是由晶体管，晶闸管及电子电路组成，并以电弧电压为反馈信号，于电路中的给定电压相比较，取得的比较电压去控制送给电机的速度，保证了电弧的正常燃烧。此外，还有启动和停止控制，焊速度控制。主要核心部分是用弧长调节系统（弧压反馈系统）来调节送丝速度。
二、正文论述
1.弧长调节原理
根据电弧焊理论，电弧之所以能维持燃烧，重要原因是在焊丝溶化过程中存在着自动调节过程。如图1所示

设电弧L1稳定在A点燃烧，此时焊丝输送速度与溶化速度相等。V送=V溶，现在用于外部原因弧长升高（或降低）变化，电弧特性由L1变化到L2(或L3)其工作点由A点变化到B点（或C点）这样弧长发生了变化，图中可见电弧电流亦发生了变化，由Ia变到Ib（或Ic），电流的变化使热量变化，熔化速度变化使r送>（或<）r熔，焊丝的输送与熔化之间的不平衡，必然导致工作点由b点（或c点）突变至a′点（或a″），最后沿L1恢复到a点。
这一过程的调节称为“电弧自身调节”过程，不难看出，自身调节作用的强弱，过程速度快慢取决于电源外特性陡度，外特性越平，弧长变化时，电流变化量越大，但电流变化量大即电流的稳定性越差，电流是熔深稳定的重要因素，而要电流稳定，电源的外特性必须是陡降的。
因此可见，对高要求的焊缝来说，仅依靠电弧的自身调节作用是难以实现的，因此目前大多数自动埋弧焊机中都采用了强迫调节方式。在这种方式中，一般弧焊电源采用的外特性是下降或陡降的，使电流随弧长变化小，保证了电流的稳定，而弧长的稳定主要依靠的是改变送丝速度“强迫”进行。

弧长L的参数不易取出，根据Ua=KL+b关系通过电弧电压来反映弧长L的变化。电弧强迫调节过程是以电弧电压Ua为反馈信号，经系统处理后，在当电弧工作点变化时（见图2），Ua变到Ub（或Uc）能自动增加（或减慢）送丝速度“强迫”工作点回到a点，保证了弧长稳定。
2.电路论述
①弧压反馈电路
电弧强迫调节是以电弧电压为反馈的闭环系统，如图3所示，电路图见图4。

图4弧压负反馈电路（见附页）
图4中Ug为给定电压，Uf为反馈电压，来自电弧电压Ua经采样处理后加在电阻R4两端，Ug与Uf反相串联叠加进行比较（Ug与Uf的差值）加在二极管D12-D15输入端a、b两点，再由D12-D15整流后加到C、D两点，前者电压Uab用来控制送丝电机换向电路，控制送丝电机转向，后者电压Ucd经特性转换后控制送丝电机触发电路，控制送丝电机转速，使电机达到如图5所示的运转特性。

由图5可见电机需正反向运行，当Ug>Uf时，电机反转；Ug=Uf时，电机停转；Ug<Uf时，电机正转。换向采用继电器触点（J4）=a点“+”b点“-”时，晶体管G1G2导通，G3截止，J4利用其常闭接通电枢回路，电机反转（抽丝）；b点“+”a点“-”时，G1G2截止，G3导通，J4吸合，J4常开接通电枢回路，电机正转（送丝）。
同所有闭环系统一样，系统控制灵敏度K有一最佳值要求，电路中特别安排二极管D19（起电子开关作用），在过零时（即D12-D15输出低于0.7V时）自动关断，切断触发电路的充电回路，使晶闸管不触发，实现J4无电流换向。
②晶闸管调速电路
图4中的晶体管G4单结晶体管G5电容C6，脉冲变压器B3等元件组成了送丝电机晶闸管触发电路。工作原理是c,d两点，输出的直流信号为G4，提供了基极电流G4经D19(已开通)产生集电极电流Ic为c6充电。当G5的e极电位升高到单结晶体管峰点电压Up时e-h1之间产生负阻效应而很快短路，使C6电荷快速经B3放电，产生脉冲电压感应到次级触发晶闸管KP1拖动送丝电机转动，放电后G5的e极电位降到谷点值G5的e-h截止，c6恢复充电。
触发电路的电源电压为梯形，与调速主回路同步，每次过零点C6电荷能放光，以保证每个周期的触发角度。上述过程的波形图见图6

电阻R59，R19引入电枢电压负反馈回路，目的是增加电机输入硬度加速过渡过程，减少静差。工