弧焊電源及控制

前言

材料成型及控制工程專業(yè)是1998年國(guó)家教育部進(jìn)行專業(yè)調(diào)整時(shí)，在原鑄造專業(yè)、焊接專業(yè)、鍛壓專業(yè)及熱處理專業(yè)基礎(chǔ)上新設(shè)立的一個(gè)專業(yè)，其目的是為了改變?cè)瓉砝蠈I(yè)口徑過窄、適應(yīng)性不強(qiáng)的狀況。新專業(yè)強(qiáng)調(diào)“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)”，以拓寬專業(yè)面，加強(qiáng)學(xué)科基礎(chǔ)，培養(yǎng)出適合經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展需要的人才。但是由于各院校原有的專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)定位、培養(yǎng)目標(biāo)不同，也導(dǎo)致在人才培養(yǎng)模式上存在較大差異。例如，一些研究型大學(xué)擔(dān)負(fù)著精英教育的責(zé)任，以培養(yǎng)科學(xué)研究型和科學(xué)研究與工程技術(shù)復(fù)合型人才為主，學(xué)生畢業(yè)以后大部分攻讀研究生，繼續(xù)深造，因此大多是以通識(shí)教育為主。而大多數(shù)教學(xué)研究型和教學(xué)型大學(xué)擔(dān)負(fù)著大眾化教育的責(zé)任，以培養(yǎng)工程技術(shù)型、應(yīng)用復(fù)合型人才為主，學(xué)生畢業(yè)以后大部分走向工作崗位，因此大多數(shù)是進(jìn)行通識(shí)與專業(yè)并重的教育。而且目前我國(guó)社會(huì)和工廠企業(yè)的專業(yè)人才培訓(xùn)體系沒有完全建立起來；從人才市場(chǎng)來看，許多工廠企業(yè)仍按照行業(yè)特征來招聘人才。如果學(xué)生在校期間的專業(yè)課學(xué)得過少，而畢業(yè)后又不能接受繼續(xù)教育，就很難承擔(dān)用人單位的工作。因此許多學(xué)校在拓寬了專業(yè)面的同時(shí)也設(shè)置了專業(yè)方向。針對(duì)上述情況，教育部高等學(xué)校材料成型及控制工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)于2008年制定了《材料成型及控制工程專業(yè)分類指導(dǎo)性培養(yǎng)計(jì)劃》，共分四個(gè)大類。其中第三類為按照材料成型及控制工程專業(yè)分專業(yè)方向的培養(yǎng)計(jì)劃，按這種人才培養(yǎng)模式培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)校占被調(diào)查學(xué)校的大多數(shù)。其目標(biāo)是培養(yǎng)掌握材料成形及控制工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，具備解決材料成形及控制工程問題的實(shí)踐能力和一定的科學(xué)研究能力，具有創(chuàng)新精神，能在鑄造、焊接、模具或塑性成形領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)開發(fā)、科學(xué)研究和管理等工作，綜合素質(zhì)高的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才。其突出特色是設(shè)置專業(yè)方向，強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)，具有較鮮明的行業(yè)特色。由化學(xué)工業(yè)出版社組織編寫和出版的這套“材料成型及控制工程系列規(guī)劃教材”，針對(duì)第三類培養(yǎng)方案，按照焊接、鑄造、塑性成形、模具四個(gè)方向來組織教材內(nèi)容和編寫方向。教材內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，在傳統(tǒng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，注重新知識(shí)、新理論、新技術(shù)、新工藝、新成果的補(bǔ)充。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)、教學(xué)大綱的要求，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，力爭(zhēng)在教材中體現(xiàn)工程實(shí)踐思想。體現(xiàn)建設(shè)“立體化”精品教材的宗旨，提倡為主干課程配套電子教案、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、習(xí)題解答的指導(dǎo)。希望本套教材的出版能夠?yàn)榕囵B(yǎng)理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的材料成形及加工的專業(yè)性人才提供重要的教學(xué)支持。

內(nèi)容概要

　　《弧焊電源及控制》系統(tǒng)闡述了焊接電弧的電氣特性和焊接工藝對(duì)弧焊電源的要求，弧焊電源的基本電氣特性，電子控制弧焊電源的基礎(chǔ)知識(shí)，弧焊變壓器、晶閘管式弧焊整流器、弧焊逆變器的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及其應(yīng)用，弧焊電源的數(shù)字控制技術(shù)，以及弧焊電源的選擇、安裝和安全使用等。全書注重有關(guān)電源的基礎(chǔ)理論與弧焊電源特點(diǎn)的分析和講述，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，注重思路與能力的培養(yǎng)，是一本緊跟弧焊電源科技發(fā)展與工程實(shí)際應(yīng)用的教材?！　　痘『鸽娫醇翱刂啤肥瞧胀ǜ叩冉逃牧铣尚图翱刂乒こ虒I(yè)（焊接方向）、焊接專業(yè)主干課程的教材，亦可作為材料加工工程專業(yè)碩士研究生相關(guān)課程的參考教材，對(duì)于從事焊接加工的工程技術(shù)人員也具有一定的參考價(jià)值。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 弧焊電源概述1.2 弧焊電源的分類、特點(diǎn)與應(yīng)用1.2.1 機(jī)械調(diào)節(jié)型弧焊電源1.2.2 電磁控制型弧焊電源1.2.3 電子控制式弧焊電源1.2.4 脈沖弧焊電源1.3 弧焊電源的發(fā)展復(fù)習(xí)思考題第2章 弧焊電源的基本電氣特性2.1 焊接電弧2.1.1 焊接電弧的物理本質(zhì)2.1.2 焊接電弧的結(jié)構(gòu)2.1.3 焊接電弧的電特性2.1.4 焊接電弧的負(fù)載特點(diǎn)2.2 弧焊電源的基本要求2.2.1 電源的基本電氣特性2.2.2 弧焊工藝對(duì)弧焊電源的基本要求2.2.3 弧焊電源中的相關(guān)電源技術(shù)2.3 弧焊電源的外特性2.3.1 電源外特性的基本概念2.3.2 “電源一電弧”系統(tǒng)的穩(wěn)定性2.3.3 電源外特性曲線的選擇2.4 弧焊電源的調(diào)節(jié)特性2.4.1 弧焊電源調(diào)節(jié)特性的概念2.4.2 弧焊電源的輸出參數(shù)及調(diào)節(jié)范圍2.4.3 弧焊電源的負(fù)載持續(xù)率與額定值2.5 弧焊電源的動(dòng)態(tài)特性2.5.1 弧焊電源動(dòng)特性的基本概念2.5.2 電弧動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)及其對(duì)弧焊電源動(dòng)特性的要求2.5.3 弧焊電源動(dòng)特性標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法復(fù)習(xí)思考題第3章 弧焊變壓器3.1 變壓器基礎(chǔ)知識(shí)3.1.1 電與磁的常用量與基本定律3.1.2 磁路及其計(jì)算3.1.3 鐵芯磁性材料的磁性能3.2 變壓器的結(jié)構(gòu)與基本原理3.2.1 變壓器的基本結(jié)構(gòu)與基本參數(shù)3.2.2 變壓器的工作原理3.2.3 變壓器的外特性3.3 弧焊變壓器的特性及其分類3.3.1 弧焊變壓器的外特性3.3.2 弧焊變壓器的調(diào)節(jié)特性3.3.3 弧焊變壓器的分類3.3.4 弧焊變壓器的損耗與效率3.4 串聯(lián)電抗器式弧焊變壓器3.4.1 電抗器3.4.2 分體式弧焊變壓器3.4.3 同體式弧焊變壓器3.5 增強(qiáng)漏磁式弧焊變壓器3.5.1 動(dòng)鐵芯式弧焊變壓器3.5.2 動(dòng)繞組式弧焊變壓器3.5.3 抽頭式弧焊變壓器復(fù)習(xí)思考題第4章 電子控制型弧焊電源基礎(chǔ)4.1 電力半導(dǎo)體器件4.1.1 晶閘管4.1.2 功率晶體管4.1.3 場(chǎng)效應(yīng)晶體管4.1.4 絕緣柵雙極型晶體管4.2 電子控制型弧焊電源的基本工作原理4.3 電子控制型弧焊電源的外特性控制4.3.1 外特性控制的基本原理4.3.2 電源外特性控制的應(yīng)用4.3.3 電流、電壓信號(hào)的檢測(cè)4.4 電子控制弧焊電源的調(diào)節(jié)特性控制4.4.1 電子控制型弧焊電源中的穩(wěn)壓電源4.4.2 脈沖弧焊電源的矩形波脈沖發(fā)生器4.5 電子控制弧焊電源的動(dòng)態(tài)特性控制4.5.1 電子電抗器控制4.5.2 波形控制原理復(fù)習(xí)思考題第5章 晶閘管式弧焊整流器5.1 概述5.2 三相可控整流電路5.2.1 三相半控橋式整流電路5.2.2 三相全控橋式整流電路5.2.3 六相半波可控整流電路5.2.4 帶平衡電抗器雙反星形可控整流電路5.3 晶閘管移相觸發(fā)電路5.3.1 對(duì)觸發(fā)電路的要求5.3.2 晶閘管觸發(fā)脈沖移相控制電路5.4 ZX5系列晶閘管式弧焊整流器5.4.1 概述5.4.2 主電路5.4.3 晶閘管觸發(fā)脈沖移相控制電路5.4.4 信號(hào)控制電路5.4.5 穩(wěn)壓電源電路復(fù)習(xí)思考題第6章 逆變式弧焊電源6.1 概述6.1.1 逆變式弧焊電源的基本結(jié)構(gòu)與分類6.1.2 逆變式弧焊電源的逆變形式6.1.3 逆變式弧焊電源的分類6.1.4 逆變式弧焊電源的特點(diǎn)6.2 逆變電路6.2.1 逆變電路的基本形式6.2.2 各種逆變電路的特點(diǎn)與應(yīng)用6.3 輸入輸出電路6.3.1 輸入整流濾波電路6.3.2 輸出整流濾波電路6.4 時(shí)間比率控制及驅(qū)動(dòng)電路6.4.1 時(shí)間比率控制6.4.2 PWM控制器6.4.3 驅(qū)動(dòng)電路6.5 逆變式弧焊電源的特性控制6.5.1 電源的自然輸出特性6.5.2 外特性控制6.5.3 調(diào)節(jié)特性控制6.5.4 動(dòng)特性控制6.6 IGBT逆變式弧焊電源實(shí)例6.6.1 主電路6.6.2 控制電路6.6.3 其他電路6.7 軟開關(guān)IGBT逆變式弧焊電源（簡(jiǎn)介）6.8 逆變式交流方波弧焊電源（簡(jiǎn)介）復(fù)習(xí)思考題第7章 數(shù)字化弧焊電源7.1 數(shù)字化弧焊電源的概念和特點(diǎn)7.1.1 數(shù)字化弧焊電源的概念7.1.2 數(shù)字化弧焊電源的基本結(jié)構(gòu)7.1.3 數(shù)字化弧焊電源的特點(diǎn)7.2 DSP控制系統(tǒng)7.2.1 DSP的基礎(chǔ)知識(shí)7.2.2 DSP工作原理及最小硬件系統(tǒng)7.3 數(shù)字化弧焊電源的基本結(jié)構(gòu)7.3.1 電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)7.3.2 數(shù)字控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與功能7.4 弧焊電源的數(shù)字控制7.4.1 PWM信號(hào)的數(shù)字控制7.4.2 電源特性的數(shù)字控制7.4.3 人機(jī)交互系統(tǒng)7.4.4 通信功能復(fù)習(xí)思考題第8章 弧焊電源的選擇與使用8.1 弧焊電源的選擇8.1.1 弧焊電源電流種類的選擇8.1.2 弧焊電源特性的選擇8.1.3 弧焊電源功率的選擇8.1.4 根據(jù)工作條件和節(jié)能要求選擇弧焊電源8.2 弧焊電源的安裝和使用8.2.1 弧焊電源的安裝8.2.2 弧焊電源的使用8.2.3 弧焊電源的安全使用復(fù)習(xí)思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：焊接是指通過適當(dāng)?shù)氖侄?，使分離的物體（同種材料或異種材料）產(chǎn)生原子或分子間結(jié)合而成為一體的連接方法。在金屬連接中，往往采用加熱或者加壓，或者兩者并用，并且用或者不用填充材料，使分離金屬達(dá)到原子或分子間的結(jié)合，形成永固的連接。焊接是現(xiàn)代制造技術(shù)中的一種基本加工方法，廣泛應(yīng)用于造船、機(jī)械、冶金、石油化工、海洋工程、航空、航天以及國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。從幾十萬噸載重的巨輪到不足1克的微電子元件，在生產(chǎn)中都不同程度地依賴焊接。焊接已經(jīng)滲透到加工制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、效率和市場(chǎng)反應(yīng)速度。我國(guó)采用焊接加工的鋼材總量早已突破了1億噸，是世界上最大的焊接大國(guó)。由于焊接加工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著無可替代的重要作用，因此發(fā)展我國(guó)制造業(yè)，尤其是裝備制造業(yè)，必須高度重視焊接技術(shù)的同步提高。焊接技術(shù)的提高與焊接電源的發(fā)展是密切相關(guān)的。1.1 弧焊電源概述焊接有很多方法，電弧焊是目前應(yīng)用最廣泛的焊接方法。它是采用電極與工件之間的電弧作為熱源來加熱熔化工件進(jìn)行焊接的。電弧焊主要包括焊條電弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、鎢極氬弧焊（GTAW或TIG焊接）、等離子弧焊（PAW）和熔化極氣體保護(hù)電弧焊（GMAW或者M(jìn)I（焊接、M.AG焊接）等。不同的電弧焊方法需要相應(yīng)的電弧焊機(jī)。例如，焊條電弧焊，需要由弧焊電源和焊鉗組成的電弧焊機(jī)；熔化極氣體保護(hù)電弧焊需要由弧焊電源、焊接小車（自動(dòng)焊用）、送絲機(jī)構(gòu)、焊槍、氣路和冷卻水路系統(tǒng)等組成的電弧焊機(jī)?；『鸽娫词请娀『笝C(jī)中的核心部分，是供給焊接電弧電能（提供電流和電壓），并具有適宜于電弧焊工藝電氣特性的設(shè)備。性能良好、工作穩(wěn)定的弧焊電源是保證電弧穩(wěn)定燃燒和焊接過程順利進(jìn)行，并得到良好焊接接頭的必要條件之一。沒有先進(jìn)的弧焊電源，要實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的弧焊工藝是不可能的。只有熟知弧焊電源的基本理論、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和電氣特性，才能真正了解和正確使用弧焊電源；只有對(duì)弧焊電源及其控制技術(shù)進(jìn)行深入研究，才能創(chuàng)造出新型的弧焊電源。本課程將系統(tǒng)講述弧焊電源的基本理論、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和電氣特性，而對(duì)于電焊機(jī)的其他設(shè)備，將在有關(guān)課程中進(jìn)行講述。本章主要介紹弧焊電源的基本概念、弧焊電源的分類以及各種弧焊電源的主要特點(diǎn)。

編輯推薦

《普通高等教育材料成型及控制工程系列規(guī)劃教材?弧焊電源及控制》是普通高等教育材料成型及控制工程專業(yè)（焊接方向）、焊接專業(yè)主干課程的教材，亦可作為材料加工工程專業(yè)碩士研究生相關(guān)課程的參考教材，對(duì)于從事焊接加工的工程技術(shù)人員也具有一定的參考價(jià)值。

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