弧焊变压器是一种最简单的弧焊电源，是将电网交流电（220V、380V）转换成适宜于电弧焊的交流电，即低电压（约80V）、大电流（100A以上），也称交流弧焊机，是目前焊接工程中应用最广的弧焊电源之一。

图2-25示出弧焊变压器的基本构成，其主要由一次绕组、二次绕组和铁心组成。变压器一次和二次绕组的匝数与输入电压和输出电压及电流之间的关系为：

式中 N₁——变压器一次绕组匝数；

N₂——变压器二次绕组匝数；

E₁——输入电压；

E₂——输出电压；

I₁——输入电流；

I₂——输出（负载）电流。

由上式可知，一次电流/二次电流之比与一次电压/二次电压之比互成反比关系，即从较低的网路电流获取较大的二次焊接电流。

为使变压器具有焊条电弧焊所要求的伏安特性，在变压器的二次回路中必须串联电感值足够大的感抗器，如图2-26所示。

图2-25 弧焊变压器的基本构成

图2-26 串联电感的弧焊变压器结构及电路原理图

a）结构示意图 b）电路原理图 c）输出矢量图

在弧焊变压器中，串联电感同时又起到调节电流的作用。由图2-26b、c的电路原理图和矢量图可以得出输出电流与串联电感值的关系：

式中 I_f——输出电流；

U_o——空载电压；

U_f——负载电压（电弧电压）；

ω——电源角频率；

L——电感值。

在恒流电源中，电感两端的压降U_x（ωLI_f），随着负载电流的升高而大大增加。压降U_x的增加引起负载电压U_f的大幅下降。因此调整电感值可以控制压降U_x和负载电流与负载电压的关系，即可改变弧焊变压器的外特性曲线斜率，如图2-27所示。由此可见，调节电感值L可以改变电源的输出电流。同时，电源外特性的斜率，随输出电流的大小而改变。输出电流越小，外特性曲线越陡。因为电感值增大，相当于电源的内阻增大，使外特性曲线变陡。相反，输出电流越大，外特性曲线越平缓，因为电感值减小，相当于电源内阻越小，使外特性曲线趋于平缓。

由图2-26a的结构示意图可见，弧焊变压器中的串联电感由线圈和间隙可调的铁心组成。设电感线圈匝数为N，铁心与线圈磁路的磁阻为R_m，则电感值L为：

由上式可知，调整电感值的方法可以通过改变线圈匝数N或调节磁路的磁阻R_m。在弧焊变压器中，通常利用改变铁心的磁路，调节磁阻R_m，从而改变电感值。例如改变铁心的间隙δ，很容易调节磁路的磁阻R_m，达到调节焊接电流的目的。如减小铁心间隙δ，则电感值增加，焊接电流下降；而增大铁心间隙δ，则电感值降低，焊接电流增加。

图2-27 由电感值增减引起的外特性曲线斜率的变化

为获得焊条电弧焊所要求的陡降外特性，往往需串联较大的电感。这种电感器的体积和重量几乎与变压器相当，这显然是不经济的，为节省材料，减少交流弧焊电源体积和重量。现代设计的弧焊变压器已不再使用独立的串联电感器，而是采用特殊的结构设计，利用变压器一次与二次之间较大的漏感，产生与串联电感器相同的作用。

现代弧焊变压器的调节方式有三种：移动铁心、移动绕组和改变绕组的匝数，分别称为动铁心式、动圈式和抽头式弧焊变压器。

1.动铁心式弧焊变压器

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图2-28 动铁心式弧焊变压器结构示意图

动铁心式弧焊变压器的结构示于图2-28。变压器的一次绕组和二次绕组分别绕在铁心的两侧，并在铁心的中间装上一个可以移动的梯形铁心，即所谓动铁心。

当动铁心全部插入变压器铁心的磁路，即移到一次绕组和二次绕组之间，形成较大的漏磁磁路，即产生较大的漏感，其作用等效于较大的串联电感，此时输出电流最小。当动铁心全部移出变压器的磁路时，在一次绕组和二次绕组之间形成较小的漏磁磁路，即产生较小的漏感，其作用等效于较小的串联电感，此时输出电流最大。

动铁心通常制成梯形，以使在铁心移动时产生足够大的漏感变化量，保证所要求的焊接电流调节范围。动铁心式弧焊变压器的优点是，结构紧凑、省材料。小电流范围内，空载电压较高，引弧容易。缺点是工作时由于动铁心受交变电磁力的作用，噪声较大。此外，动铁心还会因振动而产生位移而改变已调定的焊接电流。因此在设计上应采取相应的措施，如对移动铁心的滑动侧面进行精加工，并加适量润滑油脂，另外再加顶紧压块，基本上可消除移动铁心的振动和噪声。为防止铁心在焊接过程中移位，应在调节机构上加装自锁装置，图2-29示出这些改进设计的示意图。

图2-29 动铁心式弧焊变压器的改进设计

1—外壳 2—动铁心 3—噪声调节螺钉

动铁心弧焊变压器在我国已进入标准化生产，产量较大。表2-6列出国产常用动铁心式弧焊变压器的主要技术特性参数。表2-7列出国外典型动铁心式弧焊变压器的技术特性参数，以资比较。

表2-6 国产动铁心式弧焊变压器的技术特性参数

表2-7 国外典型动铁心式弧焊变压器的技术特性参数

（续）

2.动圈式弧焊变压器

动圈式弧焊变压器的结构及线圈的布置如图2-30所示。变压器的一次绕组和二次绕组都分成两组：W₁₁/W₁₂和W₂₁/W₂₂。动圈式结构可通过调整一次绕组与二次绕组之间的距离改变其耦合程度。当一次绕组与二次绕组的间距变化时，变压器的漏感随之变化，即等效于串联电感值的变化。两者之间的距离越近，漏感越小，电感值越小；反之，则越大。

图2-30 动圈式弧焊变压器的结构示意图

动圈式弧焊变压器设计时，为使一次绕组和二次绕组可在较大的范围调整其间距，以获得较宽的焊接电流调节范围，必须加大变压器铁心的高度。但这受到变压器铁心结构对称性和耗材量的限制，因此将一次绕组和二次绕组分挡连接：即将W₁₁与W₁₂串联，W₂₁与W₂₂串联，构成小电流调节挡。在这种情况下，当一次绕组与二次绕组距离最近时，电源的输出电流最小，当此距离最远时，电源的输出电流处于中限。如将W₁₁与W₁₂并联，W₂₁与W₂₂并联，则构成大电流调节挡。当一次绕组与二次绕组的距离最近时，变压器的输出电流处于中限；当这一距离最远时，变压器的输出电流达到最大，为保证电流调节范围的连续性，通常将大、小两挡的调节范围始末端重叠。这种分挡调节的原理是基于漏感与电感一样正比于线圈匝数的平方，通过串联与并联的切换，可以改变漏感值，同时不改变变压器的空载电压。

在动圈式弧焊变压器中，通常固定二次绕组，移动一次绕组。这显然是因为一次绕组的电流较小，导线的截面积相应减小，易于移动。动圈式弧焊变压器的体积和重量与相同功率的动铁心式弧焊变压器相比显得较大。

动圈式弧焊变压器的优点是，铁心固定安装，焊接时不产生振动、噪声低、动圈的质量小，调定后位置固定不变，输出焊接电流较稳定。表2-8列出国产动圈式弧焊变压器的技术特性参数。

表2-8 国产动圈式弧焊变压器的技术特性参数

（续）

3.抽头式弧焊变压器

抽头式弧焊变压器是一种改变变压器一次和二次绕组匝数分配调节焊接电流的弧焊电源，为获得下降的外特性，这种变压器装有固定漏磁旁路的铁心，如图2-31所示。一次绕组分为W₁₁和W₁₂两部分，一次绕组W₁₂与二次绕组W₂紧密耦合，而一次绕组W₁₁与二次绕组W₂之间有较大的漏磁。通过开关S₁、S₂转接绕组W₁₁和W₁₂的抽头位置，调节一次绕组匝数在W₁₁和W₁₂之间的分配，而不改变绕组匝数之和，从而实现不改变输出电压调节焊接电流的目的。开关在位置“1”上焊接电流最小，在位置“5”上焊接电流最大。

抽头式弧焊变压器的特点是结构简单，无铁心或绕组移动机构，与前二种弧焊变压器相比，铁心的体积和重量较小。其特点是焊接电流只能分级调节，一般用于要求不高的焊接工程。表2-9列出国产抽头式弧焊变压器的技术特性参数。在国外目前已不再生产这类弧焊变压器。

图2-31 抽头式弧焊变压器结构示意图

表2-9 国产抽头式弧焊变压器的技术特性参数