直流弧焊发电机的应用与特点

时间：2023-06-23 理论教育 版权反馈

【摘要】：直流弧焊发电机是最早用于焊接生产的直流弧焊电源。也称旋转型直流弧焊发电机。电动机驱动直流弧焊发电机因空载能耗大，电动机和发电机制造工艺复杂，耗材量多，工作时噪声大和维修成本高等缺点，目前已被完全淘汰。国内外已不再生产和使用这类直流弧焊发电机。这种弧焊发电机就是借助这两部分的去磁作用，获得下降外特性的。图2-38示出这种直流发电机的电路原理图。

直流弧焊发电机的应用与特点

直流弧焊发电机是最早用于焊接生产的直流弧焊电源。也称旋转型直流弧焊发电机。按驱动系统的种类可分为电动机驱动和内燃机驱动两大类。电动机驱动直流弧焊发电机因空载能耗大，电动机和发电机制造工艺复杂，耗材量多，工作时噪声大和维修成本高等缺点，目前已被完全淘汰。国内外已不再生产和使用这类直流弧焊发电机。内燃机（柴油和汽油发动机）驱动直流弧焊发电机可供无电网的野外作业使用，仍具有较高的实用价值。

直流弧焊发电机的工作原理与普通发电机相同，是通过电枢上的导体切割磁极与电枢之间的磁力线而感应出电动势E，其值为：

式中 Φ——每个主磁极的磁通量；

K——常数，取决于电枢转速及结构。

发电机的电枢电压U_a为：

式中 I_a、R_a——分别为电枢电流和电枢电阻。

由于电枢内阻一般都很小，R_a可以忽略不计，发电机的磁通量Φ一般与I_a无关，因此发电机的外特性实际上是平外特性。为获得下降的外特性可采取以下三种办法：

（1）差复励磁法差复励磁法的原理如图2-32所示。发电机负载时，其工作磁通是他励磁通Φ_i与串励去磁磁通Φ_s之差，负载电压，Φ_i恒定不变，Φ_s与负载电流成正比，故I增加，U随之下降，使外特性为下降特性，如图2-33所示。短路时，U＝0，I_s等于：

式中 I_i——他励电流；

N_i——他励绕组匝数；

N_s——串励去磁绕组匝数。

由上式可知，改变I_i可均匀调节输出电流I_s，但发电机空载电压变化较大，如图2-33所示。而改变串励去磁绕组W_s的匝数可粗调输出电流，且基本上不影响空载电压。

图2-32 差复励磁式弧焊发电机原理图

图2-33 AXF500型差复励磁式弧焊发电机的外特性曲线

（2）裂极式励磁法裂极式弧焊发电机的结构如图2-34所示。磁极沿电枢旋转方向的排列为。其中N_m、N_t两极仿佛由N级分裂而成，S_m、S_t则由S极分裂而成，故称其为裂极式。N_m、S_m为主极，极身开有缺口，易饱和。N_t、S_t为横极，也称交极。电枢上有三个电刷a、b、c。其中a、b为主电刷，接焊机的输出端，c为辅助电刷，工作原理示于图2-35。发电机负载时，电枢反应磁通水平分量Φ_am与Φ_m同向，使主极饱和U_ac不变；Φ_at与Φ_t方向相反，起去磁作用，以获得下降特性。如将a、b电刷位置从图2-35所示位置左右移动一个角度，即可分三挡粗调焊接电流。旋转励磁回路中的可调电阻R，可均匀细调焊接电流。这种弧焊发电机的典型外特性曲线如图2-36所示。

图2-34 裂极式弧焊发电机结构示意图

图2-35 裂极式弧焊发电机原理图(www.daowen.com)

图2-36 裂极式弧焊发电机典型外特性曲线

1、2—小电流挡 3、4—中电流挡 5、6—大电流挡

（3）换向极去磁法换向极去磁式弧焊发电机的磁路结构如图2-37所示。其特点是换向极极靴形状不对称，迎着电枢旋转方向为前极尖，其形状宽而长，后极尖窄而短，换向极前极尖与异名主磁极接近，后极尖与异名主磁极的间隙较大，且换向极与电枢表面的间隙并不均等，从前极尖到后极尖的间隙逐渐由小变大，以使换向极下面的磁通分布呈以下形式，即在换向极中心线前半部的磁通量大于后半部的磁通量。因换向极磁通与前极尖接近的主磁极磁通方向相反，加强了换向极磁通负载时的去磁作用。除此之外，因换向极前极尖靠近异名主磁极，以电刷a上面的磁极为例，原来由主极N经电枢而进入主极S的主磁通，负载时，在换向极磁势的作用下，一部分主磁通将不再进入电枢，而是直接进入靠近主极的换向极S_c的前极尖，这样就减少了N极下面电枢表面导线所切割的磁通，起到了去磁的作用。这种弧焊发电机就是借助这两部分的去磁作用，获得下降外特性的。

图2-38示出这种直流发电机的电路原理图。图中W_t为励磁绕组，W_c为换向极绕组，起去磁作用，图2-39为外特性曲线。发电机的电刷可在三个位置上移动，以分三挡粗调焊接电流。旋转励磁回路中R_i可无级调节焊接电流。