专题四十五 直流弧焊发电机（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 专题四十五 直流弧焊发电机 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 直流弧焊发电机将机械能转化为适合电弧焊接的直流电能的核心工作原理。 在需要稳定焊接电流、适应中厚板焊接的场景中，通常优先选用哪类直流弧焊发电机。 直流弧焊发电机的分类：差复励式弧焊发电机、裂极式弧焊发电机、换向极式弧焊发电机、加复励式弧焊发电机。 考纲解读—考试要求 能根据简单的焊接场景需求，正确对应并选择合适类型的直流弧焊发电机。 能完整记忆并准确写出直流弧焊发电机的四类分类名称。 能准确阐述直流弧焊发电机的基本工作原理，明确“电磁感应产生交流电”“换向器将交流电整流为直流电”两个核心环节。 4 考纲解读—易考题型 简述直流弧焊发电机将机械能转化为焊接用直流电能的基本工作原理。 简答题 直流弧焊发电机通过______产生交流电，再经______整流为适合焊接的直流电 填空题 下列不属于直流弧焊发电机分类的是（ ），焊接中厚板需稳定焊接电流时，优先选用的直流弧焊发电机类型是（ ） 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 直流弧焊发电机是一种特殊的直流发电机,它的基本工作原理与普通他励直流发电机相同。也是通过原动机带动电枢绕组旋转切割磁感线产生感应电动势,再经过换向器整流,由电刷输出直流电。 由于直流弧焊发电机大多应用于手工电弧焊,所以具有较高的空载电压,以保证引弧;具有陡降的外特性,以保证电弧稳定燃烧及限制短路电流;具有均匀、较宽的电流调节范围,以满足焊接工艺的要求;以及具有良好的动特性等一些特殊性质。 一、直流弧焊发电机的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 1.陡降外特性的获得 图7-48 所示为直流弧焊发电机电路原理图，由图可以引出焊接电压平衡方程式 Uh = E - Ih(Ra + Rz) （7-31） 式中Uh——焊接回路的电压;Ih——焊接回路的电流;Ra——发电机电枢电阻;Rz——降压用的镇定电阻。 一、直流弧焊发电机的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 当空载时,Ih=0 则 Uh =U0=E。 此式说明,弧焊发电机空载时,输出空载电压等于感应电动势,故空载电压U0较高。当有负载时,从平衡方程式可知,输出电压Uh随负载电流Ih的增大而减小。因此,获得了陡降的外特性。当短路时,Uh =0,短路电流Id=Ih,则 O = E - Id(Ra + Rz) 或 Id = （7-32） 此式称为短路电流方程式。 一、直流弧焊发电机的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 2.调节特性 弧焊发电机的调节特性,主要是指焊接电流的调节特性。下面以三绕组弧焊发电机为例,说明改变哪些参数可以调节焊接电流。 三绕组弧焊发电机电路原理图如图7-52所示。 一、直流弧焊发电机的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 图中,N1为他励绕组,它产生励磁磁通Φ1,Nb为并励绕组,它产生励磁磁通Φb,Nc为串联去磁绕组,它产生去磁磁通Φc,Φai为电枢反应磁通,它相当于等效匝数Nai产生的磁通。 空载时,无负载电流,Ih=0。串联去磁磁通Φc 及电枢反应磁通Φai均为零,因此,空载电压为 U0 = E = KΦ =(ItNt + IbNb) （7-33） 一、直流弧焊发电机的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 有负载时,Ih≠0,Φc,Φai存在并起作用,致使工作磁通Φ减小。如果忽略发电机内阻压降的影响,则输出电压为 Uh = E'= KΦ’ = (ItNt + IbNb - IhNc - IhNai ) （7-34） 短路时，输出电压Uh=0，并励电流Ib=0，负载电流Ih等于短路电流Id，则短路电流为 Id = （7-35） 一、直流弧焊发电机的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 3.动特性 用于手工电弧焊的直流电弧发电机,要求在额定时的动特性符合两项指标：从空载至短路时瞬间短路电流与稳态短路电流之比Isd/Ihd<2.5;短路至空载恢复电压最低值Umin≥30V。 一、直流弧焊发电机的基本工作原理 知识点梳理和重点概念复习 直流弧焊发电机按原动机不同分为直流弧焊发电机和直流弧焊柴(汽)油发电机。按外特性不同分为平外特性弧焊发电机和陡隆外特性弧焊发电机。但通常是根据获得外特性的方法分类,可分为差复励式、裂极式、换向极式和加(积)复励式四种。 1.差复励式弧焊发电机 差复励式弧焊发电机采用他励或并励绕组励磁,串联去磁绕组去磁,它的工作磁通是他励(或并励)磁通与串联去磁磁通之差,所以称为差复励式弧焊发电机。 二、直流弧焊发电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 其陡降外特性是靠串联去磁绕组的去磁作用获得的,用他励绕组励磁的弧焊发电机有AX-5-500、AXT-500AX9-500型等;用并励绕组励磁的弧焊发电机有AX1-165、AX1-500型等 2.裂极式弧焊发电机 裂极式弧焊发电机采用并励绕组励磁,依靠电枢反应去磁作用获得陡降外特性,它没有串联去磁绕组,不需要另外的磁装置,此类产品有AX-165、AX320型等。 二、直流弧焊发电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 3.换向极式弧焊发电机 换向极式弧焊发电机由他励绕组励磁,依靠换向极去磁作用获得陡降的外特性,因此而得此类产品有AX3-300-2(如图7-56所示)AX4-300型等。 二、直流弧焊发电机的分类 知识点梳理和重点概念复习 4.加复励式弧焊发电机 加复励式弧焊发电机又称积复励式发电机。它采用并励绕组励,串联绕组加,外特性为平特性,故称加复励式。此类产品有AP-1000、AP1-350型等。 二、直流弧焊发电机的分类 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：其能量流程为“外部输入机械能→转子绕组切割磁场产生交流电能→换向器整流为直流电能”；A、C、D均不符合能量转化逻辑。 1.直流弧焊发电机工作时，能量转化的正确顺序是（ ） A. 电能→机械能→电能（直流） B. 机械能→电能（交流）→电能（直流） C. 化学能→机械能→电能（直流） D. 电能（交流）→电能（直流）→机械能 18 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：裂极式通过分割磁极实现电流调节，结构简单、制造成本低；A选项电流稳定性不如差复励式，C选项适用于薄板，D选项无换向极设计，均错误。 2.下列关于裂极式弧焊发电机的说法，正确的是（ ） A. 电流稳定性最好 B. 结构简单，成本较低 C. 适用于大型厚板焊接 D. 依赖换向极改善性能 19 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：差复励式通过复励绕组的补偿作用，能有效抑制电流波动，保障焊接电流稳定；A选项电流稳定性一般，C选项改善的是换向效果，均不直接关联电流稳定。 3.直流弧焊发电机中，与“改善焊接电流稳定性”直接相关的分类是（ ） A. 裂极式 B. 差复励式 C. 换向极式 D. 以上均不是 20 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：定子上的励磁绕组产生磁场，定子磁极是磁场的载体，为转子切割磁感线（电能转换）提供条件，同时参与磁场产生和电能转换；B仅参与电能转换，C、D仅参与电能输出，均不符合。 4.下列部件中，同时参与“磁场产生”和“电能转换”的是（ ） A. 定子 B. 转子 C. 换向器 D. 电刷 21 常考习题练习与讲解—选择题 答案：D 解析：其核心环节是电磁感应产电、换向整流、磁场调节（保障电流稳定）；化学能转化是电池等设备的能量方式，与直流弧焊发电机无关。 5.下列不属于直流弧焊发电机核心工作环节的是（ ） A. 电磁感应产电 B. 换向整流 C. 磁场调节 D. 化学能转化 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：“差复励”通过并励绕组和串励绕组的配合，补偿焊接过程中的电流变化，实现电流稳定；A、C、D均不是其核心作用。 6.差复励式弧焊发电机中，“差复励”的作用是（ ） A. 增强磁场，提高输出电压 B. 稳定焊接电流，减少波动 C. 简化结构，降低成本 D. 改善换向，减少火花 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：换向极式因换向效果好，设备运行更可靠，适合对可靠性要求高的场景；B选项适合裂极式，C、D选项无需换向极式的优势，均不适用。 7.下列场景中，适合使用换向极式弧焊发电机的是（ ） A. 对设备运行可靠性要求高的场景 B. 成本敏感的小型焊接场景 C. 无需稳定电流的临时修补 D. 仅焊接薄板的场景 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：焊接需大电流产生足够热量，同时通过绕组设计（如复励）使电流相对稳定，保证焊接质量；A、C小电流无法熔化金属，D波动大影响焊接效果，均错误。 8.直流弧焊发电机的输出电流特点是（ ） A. 小电流，波动大 B. 大电流，相对稳定 C. 小电流，相对稳定 D. 大电流，波动大 25 常考习题练习与讲解—填空题 答案：机械能 解析：转子需在外部机械能驱动下旋转，才能使转子绕组切割定子的磁场，进而通过电磁感应产生感应电动势，此处填“机械能”或“旋转”均符合原理。 1.直流弧焊发电机的转子绕组在________的作用下，切割定子产生的磁场，产生感应电动势。 26 常考习题练习与讲解—填空题 答案：裂极式 解析：裂极式通过定子磁极分割实现电流调节，无需复杂的复励绕组或换向极结构，因此结构最简单、制造成本较低。 2.直流弧焊发电机四类分类中，结构最简单、成本较低的是________。 27 常考习题练习与讲解—填空题 答案：稳定 解析：中厚板焊接对电流稳定性要求高，差复励式的核心优势是电流稳定，可保障中厚板焊接的熔深和质量，因此填“稳定”或“持续稳定”。 3.差复励式弧焊发电机适合中厚板焊接，主要是因为其能为焊接过程提供________的电流。 28 常考习题练习与讲解—填空题 答案：电刷 解析：换向器完成整流后，需通过电刷与换向器接触，将直流电引出至焊接回路，电刷是电能输出的关键通道。 4.直流弧焊发电机中，将整流后的直流电引出设备、供给焊接回路的部件是________。 29 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：差复励式电流稳定，适合对电流要求高的中厚板焊接；薄板焊接需电流较小且调节灵活的类型（如裂极式），因此该说法错误。 1.差复励式弧焊发电机因电流稳定，适合用于薄板焊接场景。（ ） 30 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：励磁绕组通电流后产生磁场，是电磁感应的前提，若励磁绕组断路，无法产生磁场，转子绕组无法切割磁感线，自然无法产生电能，因此该说法正确。 2.励磁绕组断路会导致直流弧焊发电机无法产生磁场，进而无法产生电能。（ ） 31 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：电刷与换向器紧密接触，可将换向器转换后的直流电引出设备，供给焊接回路使用，是电能输出的关键部件，因此该说法正确。 3.直流弧焊发电机中，电刷的作用是将换向器整流后的直流电引出至焊接回路。（ ） 32 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：加复励式需多组励磁绕组，结构更复杂、制造成本更高；裂极式因无需复杂绕组，结构更简单、成本更低，因此该说法错误。 4.加复励式弧焊发电机的结构比裂极式更简单、成本更低。（ ） 33 常考习题练习与讲解—简答题 答案：直流弧焊发电机的工作原理为：外部输入机械能驱动转子旋转，转子绕组在定子磁极（由励磁绕组通电流产生磁场）的磁场中切割磁感线，通过电磁感应产生交流电能；随后，转子上的换向器与电刷配合，将交流电能整流为适合焊接的低电压大电流直流电能，最终输出至焊接回路。 1.简述直流弧焊发电机的基本工作原理。 34 常考习题练习与讲解—简答题 答案：直流弧焊发电机的四类基本分类为：差复励式弧焊发电机、裂极式弧焊发电机、换向极式弧焊发电机、加复励式弧焊发电机。 2.直流弧焊发电机的四类基本分类是什么？ 35 常考习题练习与讲解—简答题 答案：因为焊接工艺需要大电流产生足够热量，以熔化焊接金属、形成焊缝；同时，低电压可避免操作人员在焊接过程中触电，保障作业安全，因此其输出电能设计为“低电压大电流”的特点。 3.为什么直流弧焊发电机输出的电能具有“低电压大电流”的特点？ 36 常考习题练习与讲解—简答题 答案：差复励式弧焊发电机的核心优势是焊接电流稳定，能有效抑制焊接过程中的电流波动；适合对电流稳定性要求高的场景，如中厚板对接焊、大型结构件焊接等。 4.差复励式弧焊发电机的核心优势是什么？适合哪些焊接场景？ 37 重点复习知识点： 1.“机械能→交流电能→直流电能”的转化逻辑，关键包含两个核心环节——①通过电磁感应；②通过换向器与电刷配合。 2.弧焊发电机的四类专属分类，无混淆、无遗漏，分别是差复励式弧焊发电机、裂极式弧焊发电机、换向极式弧焊发电机、加复励式弧焊发电机。 3.“特性-场景”对应关系——①差复励式；②裂极式；③换向极式；④加复励式。 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 38 $