专题十六 交流弧焊变压器（课件）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题十六 交流弧焊变压器 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 重点考查交流弧焊变压器的下降外特性定义，以及该特性对电弧稳定燃烧的作用；区分其与普通电力变压器的外特性差异 判断不同类型弧焊变压器的结构组成（如是否含磁分路、电抗器），并根据焊接场景选择适配的设备类型 针对磁分路动铁式、动圈式、带电抗式三种类型，考查各自调节焊接电流的核心部件及原理 考纲解读—考试要求 能根据焊接工艺需求（如电流精度、工件材质）选择合适的设备类型，掌握设备使用前的基础检查要点，体现理论与实操的结合。 理解三种典型弧焊变压器的电流调节机制，能结合结构分析调节过程中磁通、感应电动势的变化规律，侧重对物理过程的逻辑推导。 需掌握交流弧焊变压器的定义、基本组成及核心功能，能准确描述下降外特性的概念，明确其满足焊接需求的本质原因，属于基础必拿分点。 4 考纲解读—易考题型 简述流弧焊变压器的类型和其中的内容。 简答题 结合当前智能家居、汽车电子等领域，谈谈流弧焊变压器的发展趋势及对这些领域的影响。 论述题 下列中，属于交流弧焊变压器的是（ ） 选择题 5 知识点梳理和重点概念复习—知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 1.交流弧焊变压器的优越性 交流弧焊变压器又称交流弧焊机,以结构简单、成本较低、制造容易、维修方便,经久耐用著称,在生产实际中应用很广泛。交流弧焊机的主要部分是弧焊变压器,它实际上是一台特殊的降压变压器。 一、交流弧焊变压器概述 知识点梳理和重点概念复习 2.电弧焊所用焊条对弧焊变压器的要求 电弧焊是靠电弧放电的热量来熔化金属的,电焊条就是用来被熔化的金属。焊接时的起弧电压为 60~75 V,起弧后电压降至 30~35 V,当焊条碰在工件上时,即短路,短路电流不应过大也不应过小。为了适应不同的焊接要求,焊接电流应能够在较大的范围内进行调节。 一、交流弧焊变压器概述 知识点梳理和重点概念复习 如果使一台变压器的特性符合上述电焊条的要求,它就可以作为一台弧焊变压器。为此,对弧焊变压器的要求归纳如下: (1)变压器空载时具有足够的引弧电压 60~80V,即空载电压。 (2)有负载时要求电压急剧下降到 30~35 V,即工作电压。 (3)当焊条与工件短接时,二次绕组电流不应过大。 (4)负载持续率(也称暂载率)符合实际要求。 一、交流弧焊变压器概述 知识点梳理和重点概念复习 负载持续率= 弧焊电源大多是非连续工作的,一个工作周期是指负载运行持续时间加空载休止时间,因此将负载运行持续时间与工作周期之比值的百分率称为负载持续率。它的大小表示在额定负载持续率情况下使用的额定电流。焊接电流与负载持续率的关系为 一、交流弧焊变压器概述 知识点梳理和重点概念复习 遵守负载持续率的目的是防止变压器过热造成损失。 第一个要求是起弧电压必须足够,否则难以起弧。 第二个要求也就是弧焊变压器必须具有陡降的外特性，如图 3-14 所示。 一、交流弧焊变压器概述 知识点梳理和重点概念复习 为了使弧焊变压器具有陡降的外特性,必须使它工作时具有电感性负载,使二次回路具有相当大的电抗以限制短路电流和使电弧稳定。也要求弧焊变压器具有较大且可以调节的漏磁通,以限制短路电流和得到使电弧稳定的电压。 一、交流弧焊变压器概述 弧焊变压器的结构特点是铁心的气隙较大,一次、二次绕组不是同心地固定套在一起装在一个铁心柱上,而是分两部分装在两个铁心柱上。再利用磁分路法或串联可变电抗器法来调节漏抗的大小,以获得不同的外特性。 知识点梳理和重点概念复习 1.磁分路动铁式弧焊变压器的结构及原理 图 3-15(a)是磁分路动铁式弧焊变压器的原理图,BX1-330型(BS-330型)是这类交流弧焊机的典型结构。这类变压器有三只铁心柱,两边是主铁心,中间是动铁心。 二、磁分路动铁式弧焊变压器 知识点梳理和重点概念复习 变压器的一次绕组绕在一个铁心柱上,二次绕组分为两部分,一部分绕在一次绕组的外层,主要起建立电压作用另一部分绕在另一铁心柱上,主要起降压作用。由于动铁心上下有两个空气隙,并且可以推进和拉出,这样就可以方便地改变变压器的漏磁通。当动铁心在全部推进位置时,漏磁通增多,空载电压与二次绕组有效匝数有关。输出电压随输出电流的增加而下降较快;当动铁心在全部拉出位置时,漏磁通减少,空载电压增加,输出电压随输出电流的增大而下降较慢。调节动铁心的位置可以获得较满意的外特性曲线。 二、磁分路动铁式弧焊变压器 知识点梳理和重点概念复习 2.焊接电流的调节 焊接电流可以粗调,也可以细调。一般情况下是先粗调,后细调。电流粗调靠改变二次绕组匝数(在二次绕组粗调接线板上改变接线片)来实现。二次绕组输出端接线板上有五个接线柱,如图 3-15(b)所示。 二、磁分路动铁式弧焊变压器 知识点梳理和重点概念复习 电流的细调节,是靠移动动铁心以改变弧焊变压器的漏磁通来实现的。向外移动动铁心,磁阻增大,漏磁通减小,则电流增大。反之,向内移动动铁心,磁阻减小,漏磁通增大,则输出电流减小。细调是通过手柄移动动铁心的位置来调节漏抗,从而使电流得到均匀调节。 二、磁分路动铁式弧焊变压器 知识点梳理和重点概念复习 近年来,不少弧焊机使用部门和维修电工,从实践中不断总结经验,设计出多种磁分路动铁式弧焊机。与老结构相比,它们重量轻、材料省、电流调节范围广,而且二次绕组没有抽头,大幅度调节电流也不用换铜板。有的工厂已投人批量生产制造这种弧焊机。二次绕组无倒板动铁式弧焊变压器的结构如图 3-16 所示。只调节动铁心,即可使电流由 50 A 调到 300 A。具体制造请参见有关资料。 二、磁分路动铁式弧焊变压器 知识点梳理和重点概念复习 动圈式弧焊变压器的结构如图 3-17 所示。这种弧焊机的特点是:一次绕组和二次绕组是上下分别地叠放在铁心柱上。 三、动圈式弧焊变压器 知识点梳理和重点概念复习 动圈式弧焊变压器同磁分路动铁式变压器一样,都是属于改变漏磁类的弧焊变压器,但二者改变漏磁的方法却不同。动铁式用活动铁心改变漏磁通，动圈式则是通过改变一次、二次绕组的相对位置的靠近(或远离)来减少(或增大)漏磁的,从而改变了一次、二次绕组的耦合程度。它的一次绕组是可动的,二次绕组是固定的，两绕组之间距离不同,漏磁通不同。 三、动圈式弧焊变压器 绕组间的距离最大时空间漏磁通达到最大值,漏抗最大,这时空载输出电压最低,焊接电流最小;当两绕组接近时,漏磁通减少,漏抗减小,空载输出电压就升高,这时焊接电流就增大。 知识点梳理和重点概念复习 1.同体组合带电抗的弧焊变压器 BX2-500(BC-500)型属于同体组合电抗式交流弧焊机。它的结构特点是:整个弧焊机由变压器和电抗器两部分组合而成。变压器的铁心是日形。上部分为电抗器,其作用是获得下降的外特性,下部分为变压器,它将电网 220V或380V的电压降到 60~80 V。铁心上部装有活动铁心,中部有一个公共磁轭,是电抗器和变压器的公用磁路。 四、带电抗的弧焊变压器器 知识点梳理和重点概念复习 变压器的一次、二次绕组分绕在两侧铁心柱上,BX,-500 型弧焊机的结构如图 3-18所示。电抗线圈3在铁心上部,与二次绕组2顺向串联或反向串联。 四、带电抗的弧焊变压器器 知识点梳理和重点概念复习 2.异体组合电抗器弧焊变压器 异体组合电抗器弧焊变压器的结构如图 3-19 所示。它由两部分组成,一部分是变压器,它与普通变压器相同,为了调节输出的空载电压,在一次绕组中备有分接头,以改变一次绕组的匝数;另一部分是可变电抗器,它是由具有可调气隙的电感线圈组成的,调节电感线圈铁心气隙的大小,以改变电抗值。 四、带电抗的弧焊变压器器 知识点梳理和重点概念复习 电抗器的绕组串联在变压器的二次绕组中。应用时,起弧电压由一次绕组的分接头位置决定,短路电流的大小由电抗器决定。当需要小电流时,将电抗器的空气隙调小,其电抗将增加,二次绕组的电抗虽然不变,但由于电抗器的作用,总电抗增大了,电流也就随之减小了;当需要增大电流时,使电抗器的空气隙增大,其电抗将减小,焊接电流就增大了。 四、带电抗的弧焊变压器器 知识点梳理和重点概念复习 焊接时,由于电感线圈的电压降使焊机获得陡降的外特性。电流调节靠转动手柄,改变电抗器动铁心与定铁心的相对位置来实现。动铁心上移,间隙增大,电抗减小,则电流增大;动铁心下移,间隙减小,电抗增大,则电流减小。BX2-500 型弧焊机的输出特性曲线如图 3-20 所示。 四、带电抗的弧焊变压器器 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：整流是将交流电转换为直流电的过程，交流弧焊变压器输出为交流电，不具备整流功能。 1.交流弧焊变压器的主要功能不包括（ ） A. 降压 B. 输出交流电 C. 提供下降外特性 D. 整流 25 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：外特性的定义即电源稳定工作时，输出端电压随输出电流变化的规律，通常用曲线表示。 2.焊接电源的外特性曲线反映的是（ ）的关系 A. 输入电压与输入电流 B. 输出电压与输出电流 C. 输入功率与输出功率 D. 铁心损耗与绕组损耗 26 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：下降外特性可使电弧长度变化时电流波动小，避免电弧熄灭或工件烧穿，是焊接电源的必备特性。 3.下列哪种特性是电弧焊接对电源的基本要求（ ） A. 上升外特性 B. 水平外特性 C. 下降外特性 D. 垂直外特性 27 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：换向器用于直流电机的电流换向，磁分路动铁式弧焊变压器为交流设备，无需换向器。 4.磁分路动铁式弧焊变压器的磁路组成不包括（ ） A. 主铁心 B. 磁分路 C. 可动铁心 D. 换向器 28 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：可动铁心插入越深，磁分路分流磁通越多，主磁路磁通减少，副绕组输出电流减小。 5.调节磁分路动铁式弧焊变压器时，若需减小焊接电流，应（ ） A. 将可动铁心插入更深 B. 将可动铁心向外抽出 C. 增加绕组匝数 D. 减小绕组匝数 29 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：其通过移动可动铁心即可调节电流，操作简单方便；但体积、效率方面无明显优势，且存在铁心损耗。 6.磁分路动铁式弧焊变压器的优点是（ ） A. 体积小 B. 调节简单 C. 效率极高 D. 无铁心损耗 30 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：铜导线的导电性能好、电阻率低，是变压器绕组的常用材料，可减少电能损耗。 7.动圈式弧焊变压器的原、副绕组通常采用（ ）绕制 A. 铜导线 B. 铝导线 C. 铁导线 D. 合金导线 31 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：绕组间距离越小，磁耦合越强，漏磁量越少，对电流的阻碍减弱，输出电流增大。 8.动圈式弧焊变压器中，绕组间距离减小会导致（ ） A. 漏磁增加，电流减小 B. 漏磁增加，电流增大 C. 漏磁减少，电流减小 D. 漏磁减少，电流增大 32 常考习题练习与讲解—填空题 答案：下降外特性 解析：下降外特性表现为输出电压随输出电流增大而显著下降，能在电弧长度波动时保持电流稳定，是弧焊变压器区别于普通变压器的关键。 1.交流弧焊变压器的核心特征是具有______，以满足电弧稳定燃烧的需求。 33 常考习题练习与讲解—填空题 答案：可动铁心 解析：可动铁心位于磁分路中，其位置改变会调整磁分路磁阻，进而改变主磁路磁通和副绕组输出电流。 2. 磁分路动铁式弧焊变压器中，_____的位置移动是调节焊接电流的直接手段。 34 常考习题练习与讲解—填空题 答案：相对距离 解析：绕组间距离越大，漏磁越强，对电流的阻碍作用越大，输出电流越小；反之则电流越大。 3.动圈式弧焊变压器通过改变原、副绕组的_____来控制漏磁，实现电流调节。 35 常考习题练习与讲解—填空题 答案：电抗器 解析：电抗器的电感量可调节，通过改变感抗大小控制输出电流，同时与变压器配合形成下降外特性。 4.带电抗的弧焊变压器中，与副绕组串联的______是调节电流和获得下降外特性的核心部件。 36 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：其核心功能是将电网高压交流电转换为焊接所需的低压交流电，且必须具备下降外特性以保证焊接稳定。 1.交流弧焊变压器本质是一种能输出低压交流电且具有下降外特性的降压变压器。（ ） 37 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：可动铁心抽出越远，磁分路磁阻越大，分流的磁通越少，主磁路磁通增加，副绕组输出电压升高，焊接电流越大。 2.磁分路动铁式弧焊变压器的可动铁心抽出越远，焊接电流越小。（ ） 38 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：动圈式通过改变绕组相对距离调节漏磁来改变电流，绕组匝数是固定的，无需调整。 3.动圈式弧焊变压器调节电流时，原、副绕组的匝数保持不变。（ ） 39 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：电感量越小，感抗越小，对电流的阻碍和稳定作用越弱；电感量适中时，才能更好地稳定焊接电流。 4.带电抗的弧焊变压器中，电抗器的电感量越小，焊接时的电流稳定性越好。（ ） 40 常考习题练习与讲解—简答题 答案：动圈式弧焊变压器的原、副绕组绕在铁心柱上，无磁分路。通过调节机构移动原绕组或副绕组，改变两者之间的相对距离：距离越大，绕组间磁耦合越弱，漏磁量越大，漏磁产生的感抗阻碍电流，输出电流越小；距离越小，漏磁越少，输出电流越大，以此实现电流调节。 1.动圈式弧焊变压器的电流调节原理是什么？ 41 常考习题练习与讲解—简答题 答案：独特之处在于其副绕组串联了一个可调节电感量的电抗器。该电抗器不仅能与变压器配合形成更稳定的下降外特性，还能通过单独调节自身电感量来精细控制焊接电流，尤其适用于对电流稳定性要求较高的焊接场合。 2.带电抗的弧焊变压器与其他类型弧焊变压器相比，有何独特之处？ 42 常考习题练习与讲解—简答题 答案：使用前检查包括：①电源接线是否正确，有无松动；②接地是否可靠，接地电阻是否符合要求；③调节机构是否灵活，有无卡滞；④绕组及绝缘层有无破损、烧焦痕迹；⑤空载试运行，观察有无异常声响、发热等情况。 3.交流弧焊变压器在使用前应进行哪些检查？ 43 常考习题练习与讲解—简答题 答案：动圈式弧焊变压器：适用于焊接电流调节范围要求宽、调节精度较高的场合，如多种厚度钢板的焊接、手工电弧焊等；磁分路动铁式弧焊变压器：适用于焊接电流调节范围中等、对调节速度要求不高的场合，如普通结构件焊接、维修焊接等，因其调节简单，操作便捷。 4.比较动圈式和磁分路动铁式弧焊变压器的适用场合。 44 重点复习知识点： 1. 概述核心：交流弧焊变压器是特殊降压变压器，核心特征为下降外特性（输出电压随电流增大而显著下降），可保证电弧稳定。由铁心、绕组、调节机构等组成，能将电网高压交流电转换为焊接所需的10-40V低压交流电，区别于普通变压器的平外特性。 2. 两类无抗结构：磁分路动铁式通过移动磁分路中的可动铁心改变磁通分流比例调节电流；动圈式无磁分路，通过改变原、副绕组相对距离调节漏磁大小控制电流，前者调节简单，后者调节范围更宽。 3. 带电抗结构特点：在副绕组串联可调节电抗器，电抗器通过改变感抗实现电流精细调节，同时与变压器配合增强下降外特性稳定性，适用于对电流精度要求较高的焊接场景，调节灵活性和稳定性优于前两类。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 45 $