2.3 埋弧焊用焊接电源
埋弧焊用焊接电源按其输出电流的种类可分为直流电源和交流电源两大类。按控制电路的特性可分为模拟信号控制电源和数字信号控制电源两种。按焊接电源整流回路半导体器件的种类，可分为硅二极管整流电源、晶闸管整流电源和IGBT晶体管逆变整流电源三个系列。可同时输出直流和交流电的AC/DC波形控制新型埋弧焊焊接电源已批量生产并投放市场。
2.3.1 对埋弧焊焊接电源的基本要求
根据埋弧焊的工作特点，其焊接电源应满足以下基本要求：
（1）高的输出功率 埋弧焊大多数使用600A以上的大电流，以达到高的焊接效率，因此焊接电源应具有足够高的输出功率。
（2）持续稳定的输出特性 埋弧焊通常用于厚壁接头或长焊缝的焊接，连续焊接时间相当长。为确保焊缝质量的一致性，焊接电源应具有较强的抗干扰能力，对电网电压的波动应有较高补偿性能，使输出特性持续保持稳定。
（3）长期运行可靠且无故障焊接电源长期运行可靠不出故障，是焊接作业高效率的重要保证。现代大工业生产的连续性要求焊接电源在10年之内运行正常，不出现任何故障。一旦突然停机，将会造成很大的经济损失。
（4）合乎要求的外特性 为使电弧能持续稳定地燃烧，按送丝系统的控制方式（等速或变速），埋弧焊电源应具有图2-1所示的缓降和水平的外特性，当电弧长度受外因影响而变化时能产生有效的自调节作用。
图2-1 埋弧焊电源的外特性
a）陡降 b）缓降 c）水平 d）复合
2.3.2 交流埋弧焊电源
交流埋弧焊电源实际上是一种降压变压器，将电网电压降低到适于焊接的电压，其等效电路见图2-2。其中
，由此可获得图2-3所示的下降外特性曲线。
图2-2 弧焊变压器等效电路
U o—弧焊变压器空载电压 Uf—电弧电压 Xz—弧焊变压器内阻抗 If—电弧电流
图2-3 交流埋弧焊电源的下降外特性
下降外特性是利用弧焊变压器的内阻抗Xz实现的。为调节变压器的输出电流，Xz应在一定范围内可调。其调节方式有多种，最常用的有串联电抗器式（BX2型）和增强漏磁式（BX1型）。
串联电抗器式弧焊变压器的结构如图2-4所示。它是在二次回路中串联电抗器产生阻抗Xz，通过调节该电抗器中的活动铁心间隙δ来改变Xz值。
增强漏磁式弧焊变压器的结构如图2-5所示。它是在主变压器的磁通回路中产生较大的漏磁通，并在漏磁通回路中增加一活动铁心，移动该铁心的位置，即改变漏磁通回路的间隙δ，以调节漏磁通量，从而改变变压器的内阻抗Xz值。
图2-4 串联电抗器式弧焊变压器结构示意图
图2-5 增强漏磁式弧焊变压器结构示意图
这两种弧焊变压器均为动铁心结构，铁心可由电动机带动以调节焊接电流，同时也可对其进行遥控。
动铁心变压器工作时，铁心不可避免会产生振动，并发出噪声，同时振动也会造成间隙δ的变化而导致焊接电流的变动，因此应从铁心设计和制造工艺上采取措施，尽量减少振动。增强漏磁式弧焊变压器采用了梯形动铁心，使两个间隙的垂直分力相互抵消，起到了降低铁心振动的效果，如图2-6所示。
图2-6 增强漏磁式弧焊变压器梯形动铁心的电磁力分析
增强漏磁式弧焊变压器的另一个优点是，由于内部漏抗大，可省略外接电抗器，既节省了铁心原材料，又减小了变压器的体积和重量。
BX2-1000型串联电抗器式弧焊变压器和BX1-1000型增强漏磁式弧焊变压器的电气原理图分别示于图2-7和图2-8。其技术特性参数列于表2-1。
图2-7 BX2-1000 型弧焊变压器电气原理图
图2-8 BX1-1000 型弧焊变压器电气原理图
表2-1 国产交流埋弧焊电源技术特性数据
2.3.3 埋弧焊用整流电源
现代埋弧焊用整流电源主要有ZXG型磁放大器式硅整流电源、ZX5型晶闸管整流电源和ZX7型逆变式整流电源。
1．磁放大器式硅整流弧焊电源
磁放大器式硅整流弧焊电源结构框图如图2-9所示，主要由主变压器T、磁放大器AM、硅整流器组和输出电抗器LD四部分组成。
图2-9 磁放大器式硅整流弧焊电源结构框图
其中主变压器T的作用是将380V电网电压降到焊接所要求的空载电压（70～80V），磁放大器的功能是控制整流电源的输出特性和调节焊接电流，硅整流器组VD是将主变压器二次侧的交流电压整流成直流电压，输出电抗器LD起滤波和改善动特性的作用。
在这种硅整流弧焊电源中，磁放大器是核心部件，其电磁结构如图2-10所示。
图2-10 磁放大器基本电磁结构
在磁放大器两个独立铁心回路中，分别绕有工作绕组Wj1和Wj2，它们按电源的正负半周分别由二极管VD1、VD2导引交替串联在输出回路中，输出电流通过这两个绕组会在磁回路中产生磁通，磁化铁心，使输出电流增加，并形成正反馈过程。因工作绕组即为反馈绕组，故称为“全部内反馈”，其反馈作用很强，而产生水平的输出特性。
为了获得埋弧焊所要求的缓降外特性，可在磁放大器电路中设置内反馈电阻Rm，如图2-11所示。其作用是在交流电的负半周时引入反向电流，产生退磁磁通ϕn1、ϕn2，削弱了正反馈作用，使磁放大器变成部分内反馈，其输出特性变为下降曲线。减小Rn值，正反馈作用降低，外特性的陡度增加，如图2-12所示的曲线b和c。Rn=0时，磁放大器变为无反馈，则产生陡降的外特性（图2-12中的曲线d），R=∞时，则形成平特性（图2-12中的曲线a）。
为调节输出电流，磁放大器的回路中增设了两个控制绕组Wk1和Wk2，产生控制磁通ϕk1和ϕk2（图2-10中示出叠加后的磁通ϕk），用来改变磁回路的工作点，Wk1接入励磁电流，改变铁心的饱和度，以调节输出。Wk2为反偏绕组，磁通ϕk2与pk1方向相反，对铁心起去磁作用，确立磁通回路的起始工作点，以调节输出的最小值。
图2-11 磁放大器部分内反馈线路
图2-12 磁放大器式硅整流弧焊电源各种外特性
磁放大器式硅整流弧焊电源在我国早已定型生产。ZXG—1000R型埋弧焊硅整流电源的电气线路图如图2-13所示。
由图可见，该硅整流电源一次回路由三相变压器供电，整流回路使用6个硅二极管和6个工作绕组FD1～FD6。控制绕组共2只，其中主控制绕组FK1调节输出电流，励磁电流由稳压TS，整流器组UR1提供，电位器RP1调节输出电流。偏移绕组FK2除了偏置作用外，也有电网补偿作用，即电网电压越高，去磁作用越强。电阻R11～R13为内反馈电阻。
ZXG系列埋弧焊硅整流电源的技术特性数据见表2-2。
从表2-2中的数据可以看出，磁放大器式硅整流弧焊电源的一个重大缺点是体积大、重量大、耗材多。目前正逐步被晶闸管式弧焊整流电源所取代。
2．晶闸管式弧焊整流电源
晶闸管式弧焊整流电源是利用晶闸管可控整流的性能，通过改变晶闸管的导通角控制输出电流并产生不同的输出特性。
这种整流电源的内部电感量小，故电磁惯性小、动特性好。同时由于省去了一组笨重的磁放大器，降低了材料消耗，减轻了重量，缩小了体积。与上节所述的磁放大器式弧焊整流电源相比，具有明显的优越性。
图2-14是晶闸管式弧焊整流电源的结构框图。其中主变压器T和输出电抗器LD的作用与磁放大器式弧焊整流电源相同。而晶闸管整流器组VH代替磁放大器进行输出控制。晶闸管整流器组的导通角则由触发器电子线路AT控制。
图2-13 ZXG-1000R型埋弧焊硅整流电源电气线路图
表2-2 ZXG系列埋弧焊硅整流电源的技术特性数据
图2-14 晶闸管式弧焊整流电源的结构框图
晶闸管整流器组可接成三相全波半控整流桥、三相全波全控整流桥或带电抗器式双反星形全控整流桥。半控整流桥线路较简单，但触发间隔时间较长；而全控整流桥的触发间隔时间相对较短，因此动特性较好，有利于电弧稳定。
全波全控整流桥中每个晶闸管工作时的电流较大，为负载电流的1/3。而带电抗器式双反星形全控整流桥中，每个晶闸管的工作电流要小一半，为1/6负载电流。但需增加一只均衡电抗器，两者各有利弊。
触发器AT为晶闸管提供触发脉冲，使其导通。触发器通常由三只或六只完全相同的触发单元组成。它们按不同的相位依次输出触发脉冲。
图2-14中的Ugi和Ufi分别为电流的给定与电流反馈信号。Ugv和Ufv分别为电压的给定与电压反馈信号，它们分别进行比较，通过放大电路，实现闭环控制，可获得各种输出特性。
特性控制电路将整个弧焊电源电路连接成一个闭环系统。在电流的闭环控制中，反馈信号由电阻Ri提供，使电源产生恒流的陡降外特性；或者在电压的闭环控制中，反馈信号由电阻RP提供，可产生恒压的平特性。而将电压与电流的反馈进行不同的组合，则可获得如图2-15所示的多种外特性。
图2-15 晶闸管弧焊整流电源的各种外特性
国产埋弧焊用晶闸管整流电源大多数采用带平衡电抗器双反星全控整流。图2-16为ZX5—1000型晶闸管整流弧焊电源的电气线路图。其技术特性参数见表2-3。
表2-3 ZX5—1000型晶闸管整流弧焊电源技术特性参数
图2-16 ZX5—1000型晶闸管整流弧焊电源电气线路图
在国际上，输出电流1000A以上的大功率直流埋弧焊电源中，晶闸管整流弧焊电源仍占主导地位。国外著名焊接设备制造厂商生产的大功率晶闸管整流埋弧焊电源的技术特性数据见表2-4。LAF-1250/1600DC型埋弧焊电源采用三相半控整流桥主回路，而Idealarc DC 1500型和Subarc 1000/1250型埋弧焊电源则采取三相桥式全控整流主回路。但这些电源均能保证所要求的输出功率和特性。此外，由于选用了可靠性高的大功率晶闸管整流模块和硅二极管整流模块，保证了焊接电源工作的高度稳定性。
表2-4 国外大功率晶闸管整流埋弧焊电源技术特性数据
注：1．LAF100、LAF1250、LAF1600DC型晶闸管整流埋弧焊电源是瑞典ESAB公司产品。
2．Idealarc DC-1000、Idealarc DC-1500型晶闸管整流埋弧焊电源是美国Lincoln公司产品。
3．Sabarc DC1000、Sabarc DC1250型晶闸管整流埋弧焊电源是美国Miller公司产品。
为适应现代工业向数字化和网络化控制的快速发展，自21世纪初开始研发数字化控制的大功率晶闸管整流埋弧焊电源。一些焊接设备制造厂商已将数字控制埋弧焊电源投入商品化生产。例如瑞典ESAB公司已推出LAF631、LAF1001、LAF1251、LAF1601型数字控制晶闸管整流埋弧焊电源。其特点是可以配用PEK型数字系统控制器，并可通过局域网、Profibus总线与数字化焊接设备进行通信，也可直接与PLC通信，以实现与自动焊接系统的无缝集成。同时可进一步提高焊接电源本身的参数控制精度和工作可靠性。表2-5列出LAF1001、LAF1251、LAF1601型数字控制大功率埋弧焊电源的技术特性数据。
表2-5 数字控制晶闸管整流埋弧焊电源技术特性数据
（续）
3．逆变式弧焊整流电源
逆变式弧焊整流电源是先将工频交流电整流成直流，再由晶体管开关电路转变成20kHz以上的高频交流电，然后再进行降压整流及滤波，输出平稳的直流电，其结构框图如图2-17所示。
图2-17 逆变式弧焊整流电源基本结构框图
对于埋弧焊用大功率逆变整流电源，开关电路大多采用IGBT大功率晶体管。在高的工作频率下，通过调节导通占空比，以开关形式实现输出控制。控制电路可将整个系统实行电压、电流或混合闭环控制，可产生焊接工艺所要求的各种输出特性。
逆变式整流弧焊电源由于工作频率高，与前两种弧焊整流电源相比，具有以下优点：
（1）体积小、重量轻 因变压器的体积与工作频率成反比，频率越高，体积越小。逆变电源的工作频率在20kHz以上，相对于50Hz工频来说，主变压器等电感性部件的重量可明显降低，便于搬运和安装。
（2）制造成本降低 因主变压器和电抗器体积大幅度减小，节省了大量硅钢片和铜线。虽然IGBT大功率晶体管及其控制线路板的价格较高，但总的制造成本降低很多。
（3）提高功率因数，节能效果显著 逆变式整流弧焊电源与晶闸管整流弧焊电源相比，在相同容量下，铜、铁的电能消耗明显减小，节能效果显著。同时在逆变式整流弧焊电源的输入和输出电路中均接有起储能作用的电容器，可减少无功损耗，提高功率因数。
（4）响应速度快 因工作频率高，故控制速度很快。同时电路的电感小，惯性也小，因而动态响应速度相当快。可对电弧的能量参数实现精确控制，从根本上提高了焊接质量。
ZX7—630CC/CV、ZX7—1000CC/CV和ZX7—1250三种型号的逆变式弧焊整流电源的技术特性数据见表2-6。
表2-6 国产埋弧焊用逆变式整流弧焊电源技术特性数据
4．晶闸管交流埋弧焊电源
在多丝埋弧焊中，为避免电弧之间的相互干扰，防止电弧偏吹，除了主电弧（前置焊丝）采用直流电源供电外，其余各电弧都应由交流电源供电。某些特殊的埋弧焊工艺，例如厚壁接头窄间隙埋弧焊，为防止在深而窄的坡口内产生电弧磁偏吹，也需要采用交流电源。但普通的交流埋弧焊电源输出电流为交流正弦波，这种波形过零点的时间较长，使电弧不很稳定，故难以满足高质量的技术要求。改用矩形交流波形可以克服上述正弦交流波形的缺点。因为矩形波交流电过零点的时间极短，电弧仍能稳定燃烧，且不会产生磁偏吹。矩形波交流电源可采用晶闸管整流元件，其输出特性不亚于晶闸管整流弧焊电源。
晶闸管矩形波交流弧焊电源主回路原理图如图2-18所示。其中LS为一只电感量很大的电抗器，即所谓储能电抗器。它的作用是通过晶闸管VH1～VH4，将主变压器的能量进行吸收和释放。在主变压器二次电压的正负两个不同的周期内，晶闸管组成VH1、VH3与VH2、VH4两对，轮流进行触发导通，形成如图2-18所示的回路。
图2-18 矩形波交流弧焊电源主回路原理图
1）a点→VH1→LS→VH3→Uf→b点。
2）b点→Uf→VH2→LS→VH4→a点。
电抗器LS吸收和释放能量的作用可由图2-19所示的波形来说明。
图2-19 储能电抗器LS的作用
在图2-19a中，t1～t2期间，u2＞uf，LS储存能量；t2～t3期间，LS释放能量；t3～t4和t4～t5期间分别重复上述过程。这样使流过LS的电流基本恒定，而晶闸管VH1、VH4与VH2、VH3的交替导通，将全部电流“切换”到负载，使负载电流为图2-19b所示的矩形波。
国产SQW—1000型晶闸管矩形波交流埋弧焊电源的电气原理图如图2-20所示，其技术特性数据见表2-7。
表2-7 SQW—1000型晶闸管矩形波交流埋弧焊电源技术特性数据
图2-20 SQW—1000型晶闸管矩形波交流弧焊电源电气原理图
在国际焊接市场上的一些晶闸管交流矩形波埋弧焊电源的技术特性数据见表2-8。
表2-8 国外晶闸管交流矩形波埋弧焊电源技术特性数据
注：TAF 801、TAF1251AC型数控交流埋弧焊电源的技术特性基本相同于TAF800、TAF1250AC型电源。
埋弧焊参数和焊接程序的控制相应由PEH或PEK型系统控制器来完成。
2.3.4 AC/DC波形控制埋弧焊电源
1．AC/DC波控埋弧焊电源的特点
以美国林肯公司的Power Wave AC/DC 1000SD型电源为代表的波控埋弧焊电源是一种全数字控制晶体管逆变整流多功能电源，它全面引入了计算机软件控制、网络控制和焊接电流波形控制等先进技术，使其具有以下功能。
（1）焊接电流的波形控制 利用计算机软件可对焊接电流波形主要参数实行精确的数字控制，从而获得优异的电弧特性。图2-21所示为可控制的各种波形参数，并可取得以下效果。
图2-21 可控制的焊接电流波形参数
1—脉冲宽度 2—频率 3—正半波电流值 4—负半波电流值 5—跃迁率
1）电弧的终极控制。可按各种特定的技术要求，对焊接电流波形各参数进行精确的设定和控制，以获得最佳的电弧特性。
2）电源输出特性的动态控制。焊接过程可以自动调整焊接电流、电弧电压或电弧功率，可在其发生变化时瞬时修正，以保持稳定的输出特性。
3）恒压、恒流特性的控制。当波形参数和送丝速度发生变化时，可对其进行快速调制，以保持其恒定的状态。
（2）交流频率的控制 对于矩形波交流电，频率的增减改变了电弧在峰值电流的时间，即改变了电流的有效值。当频率降低时，电弧在峰值电流的时间增加，同时电流在正负半波转折区的时间缩短；而频率增高，则产生相反的变化。其总的趋势是，频率增加，电弧更加稳定，熔透深度则减小；频率降低，熔透深度加大，电弧稳定性变差。通常输出电流频率可在10～100Hz范围内调节，以满足各种埋弧焊工艺，包括多丝埋弧焊工艺的要求。
（3）电流波形对称度的控制 电流波形对称度是表征正、负半波幅值之比。正确设定电流波形的对称度，可以获得较高的熔敷率。图2-22所示为电流波形对称度对熔透深度和熔敷率的影响。增加对称度，可加大熔深，降低熔敷率；减小对称度，则增加熔敷率，减小熔深。图2-23所示为不同交流波形对称度下，熔敷率与焊接电流的关系。从图中可见，对称度为25%、直流负偏置20%、频率35Hz的条件下，焊丝的熔敷率最高。大多数交流波控埋弧焊电源的交流电波形对称度可在25%～75%范围内调节。
图2-22 电流波形对称度对熔透深度和熔敷率的影响
图2-23 不同波形对称度和偏置值下熔敷率与焊接电流的关系
1—对称度25%、直流负偏置20%、频率35Hz 2—对称度25%交流波 3—对称方波 4—对称度75%、直流正偏置10%、频率35Hz 5—直流反接
（4）直流偏置值的控制 直流偏置值是指正极性和反极性时的电流值。正极性时的电流值称为正偏置，反极性时的电流值称为负偏置。控制直流偏置值可以改变熔敷率和熔透深度。图2-24所示为直流正负偏置值对熔深和熔敷率的影响。加大正偏置可增加熔深，降低熔敷率；加大负偏置，则减小熔深，增加熔敷率。AC/DC埋弧焊电源通常可在-25%～25%范围内调节偏置值。在其他焊接参数相同的条件下，不同直流偏置值对熔深的影响如图2-25所示。
图2-24 直流偏置值对熔敷率和焊缝熔深的影响
（5）交流波形相位的控制 在传统的多丝多弧埋弧焊中，电弧的偏吹往往成为降低焊接质量的主要原因之一。采用AC/DC埋弧焊电源，可以通过移相技术避免电弧偏吹。图2-26所示为在多弧埋弧焊系统中，当两个电弧的交流波相位差为90°时，可以达到最稳定的状态。
图2-25 直流偏置值对熔透深度的影响
图2-26 在多弧埋弧焊系统中，利用交流波形移相平衡各电弧的相互作用
（6）多丝埋弧焊焊接参数的协同控制 在多丝多弧的工况下，对关键的焊接参数进行协同控制，可以获得最佳的焊缝成形和最高的焊接效率，如图2-27所示。
图2-27 多丝多弧工况下主要焊接参数的协同控制
厚板V形坡口对接焊中，根部焊道焊接时，前置电弧采用直流反接，以达到足够的熔深，焊接填充焊道时，则改用方波交流电，并按对焊道形状的要求，设置对称度、频率和相位差，以获得最佳的焊缝成形；焊接盖面层焊道时，后置电弧采用负偏置值较大的变极性直流电，提高熔敷率，以形成较平坦的焊道形状。
图2-28所示的数据表明，在多丝多弧焊系统中，调整前置电弧和尾随电弧交流波形的对称度和直流偏置值可进一步提高焊接效率。
图2-28 多丝多弧焊系统中不同焊接参数对焊接效率的影响
Ⅰ—前置电弧直流反接，尾随电弧对称交流波 Ⅱ—前置电弧、尾随电弧均为对称交流波 Ⅲ—前置电弧方波交流，负半波75%；尾随电弧方波交流，负半波75%，直流偏置值30% Ⅳ—前置电弧直流反接，第2、3丝对称交流波 Ⅴ—前置电弧方波交流，负半波75%，第2、3丝方波交流，负半波75%，直流负偏置值30%
表2-9列出不同波形参数下，双弧串列埋弧焊的对比数据。双弧交流波形对称度为25%，直流偏置值25%（焊丝接正极）的埋弧焊效率比常规的双丝串列埋弧焊提高了35%。
表2-9 不同波形参数下，双弧串列埋弧焊效率的对比
2．AC/DC波控埋弧焊电源的技术特性
目前在国际焊接设备市场上出售的三种AC/DC波形控制埋弧焊电源的技术特性数据见表2-10。数字控制AC/DC晶体管逆变整流埋弧焊电源的电气原理图如图2-29所示。
表2-10 三种AC/DC波控埋弧焊电源的技术特性数据
图2-29 数字控制AC/DC晶体管逆变埋弧焊电源电气原理图
1—主接触器 2—接主电源 3—一次逆变 4—一次整流器 5—电源线路板① 6—变压器 7—二次整流器 8—二次逆变和直流极性开关 9—电源线路板② 10—辅助变压器 11—启动接触器 12—接主接触器 13—网关电路板 14—主电源板 15—控制电路板 16—AC控制电路板 17—电源开关线路板
Power Wave AC/DC 1000SD型波控埋弧焊电源前面板上的接口设置如图2-30所示。焊接参数的设定、调节和显示，波形参数的调整，焊接程序设置以及焊接启动和停止等功能由与其相配的MAXsa10控制器来完成。MAXsa10控制器的外形及面板布局如图2-31所示。焊接电源、控制器与焊接机头的连接方式如图2-32所示。
图2-30 Power Wave AC/DC 1000SD型波控埋弧焊电源前面板接口设置
1—送丝机驱动电路断路器（10A）2—输出电源（10V）断路器 3—区域网接口 4—工件检测线接口 5—辅助电源输出接口 6—输出端子（接焊丝）7—输出端子（接工件）8—设备网接口 9—Arclink通信接口（5芯）10—并联输出 11—并联输入 12—主电源输出 13—主电源输入
图2-31 MAXsa 10 控制器外形及面板布局和接口
1—状态指示灯 2—遥控盒插座 3—MAXsa22或29送丝机控制电缆插座 4—Power Wave AC/DC 1000SD型焊接电源ARCLINK控制线插座 5—焊剂斗控制线插座 6—T6C-3小车控制线插座 7—备用插孔
图2-32 Power Wave AC/DC 1000SD焊接电源，MAXsa10控制器与焊接机头的连接方式
1—PowerWave AC/DC1000SD焊接电源 2—Arclink通信电缆 3—MAXsa控制器 4—14芯控制线 5—检测线 6—工件 7—MAXsa22焊接机头 8—67号导线 9—导电嘴 10—接导电嘴焊接电缆 11—接工件的焊接电缆
Aristo 1000AC/DC SAW型波控埋弧焊电源前面板接口和开关的设置如图2-33所示。焊接参数的设定、调整和显示，波形参数选择和调整，焊接程序的编制以及焊接启动和停止等功能则由PEK型系统控制器来完成。焊接电源、控制器和焊接机头（小车）的连接方式如图2-34所示。
图2-33 Aristo 1000 AC/DC SAW型波控埋弧焊电源前面板的设置
1—控制模式选择开关 2—故障指示灯（橙色）3—按钮开关（白色开）4—按钮开关（黑色关）5—PEK控制器接口 6—维修检测接口 7—工件检测线接口 8—熔断器 9—机头检测线接口 10—接工件的焊接电缆输出端子 11—接机头的焊接电缆输出端子 12—主电源输入电缆线接口 13—检测电缆线接口
Subarc AC/DC 1000型波控焊接电源控制面板的设置如图2-35所示。在面板上可直接调节焊接电流、电弧电压、交流方波对称度和频率等。焊接参数的数显和焊接程序的编制则由与其相配的HDC 1500DX控制器实施。焊接电源与控制器及焊接机头的连接方式如图2-36所示。
图2-34 Aristo 1000 AC/DC SAW型焊接电源、系统控制器和焊接机头连接方式
1—焊接机头 2—控制器 3—控制器电缆线 4—工件检测线 5—焊接电源 6—接机头焊接电缆 7—接工件的焊接电缆 8—工件 9—焊接速度检测线 10—电动机控制线 11—电弧电压检测线
图2-35 Sabarc AC/DC 1000 型焊接电源控制面板的设置
1—输出控制方式选择开关 2—输出电流指示灯 3—电流/电压调节方式选择开关 4—电流/电压调节旋钮 5—功率/对称度调节旋钮 6—电源开关及指示灯 7—过热指示灯 8—CC/CV（恒流/恒压）选择开关 9—接线端子TE1
图2-36 Subarc AC/DC 1000 型焊接电源与控制器及焊接机头连接方式
1—焊接电源 2—焊接电源控制电缆线 3—HDC 1500DX控制器 4—焊剂斗 5—电磁阀 6—焊接机头 7—10芯电动机控制电缆 8—工件 9—检测线（接端子板1T端子N）10—焊接电缆 11—检测线（接端线板1T端子P）
2.3.5 埋弧焊电源的选择原则
埋弧焊电源是埋弧焊设备中的关键部件，正确地选择埋弧焊电源直接关系到焊接生产过程的效率和经济性。原则上，埋弧焊电源可按拟采用的焊接电流的种类、埋弧焊工艺方法、电源容量和输出特性进行选择。
1．按焊接电流种类选择
在埋弧焊中，直流电弧总是比交流电弧稳定。但如果使用含有稳弧剂的酸性焊剂，交流电弧仍能保持持续稳定并能焊制出质量符合要求的焊缝。如果对焊缝质量无特殊要求，从经济性考虑应尽量选用交流埋弧焊电源，这种电源不仅价格低，而且工作可靠、维修方便。交流埋弧焊在焊接易产生磁偏吹的构件时更具有一定的优势。在焊接某些低合金铬钼钢时，为使焊缝金属的低温冲击韧度达到特定的高要求，往往必须使用交流埋弧焊电源。在这种情况下，为确保焊缝的高质量，应选用方波交流电源或AC/DC波控埋弧焊电源。
在低合金高强度钢，特别是厚壁接头埋弧焊时，为防止氢致冷裂纹的形成，必须使用低氢碱性埋弧焊焊剂。由于这种焊剂含有大量氟化钙组分而必须使用直流电，因此应选用晶闸管整流埋弧焊电源。
从以上分析可知，在选择埋弧焊电源时，满足焊接工艺要求是第一位，其次是考虑其经济性。
2．按焊接电源所需容量选择
焊接电源的所需容量主要取决于选定的埋弧焊工艺方法、接头的壁厚和连续焊接的时间。例如三丝串列单面焊双面成形埋弧焊工艺，当接头板厚超过30mm时，前置焊丝和中间焊丝的电流可能达到1300A以上，这就必须选用额定焊接电流1500A的直流和交流埋弧焊电源。厚壁接头环缝多层多道焊接时，连续焊接时间可能是几个小时，甚至几十个小时。为这种焊接作业选择焊接电源时，必须考虑焊接电源的负载持续率。但很多焊接电源生产厂的样本或产品说明书中只标明该焊接电源设计计算时假定的或相关标准规定的负载持续率，例如60%或80%。如果在实际的焊接生产中，负载持续率大于焊接电源的额定负载持续率，则应按下列公式计算许用焊接电流I。
式中 I——埋弧焊电源许用焊接电流（A）；
I e——埋弧焊电源的额定电流（A）；
F s——实际负载持续率（%）；
F es——额定负载持续率（%）。
如实际使用的焊接电流超过了许用焊接电流，则应选择额定电流大一挡的焊接电源。
3．按焊接电源的输出特性选择
埋弧焊机的送丝控制方式有等速和变速两种。对于等速送丝系统，弧长的恒定依靠电弧自身的调节作用，故应配用平特性或缓降特性的埋弧焊电源；变速送丝系统有弧压反馈和焊接电流反馈两种，对于弧压反馈送丝系统，由于电弧受强迫调节，可以选择略陡降特性的埋弧焊电源，以提高焊接电流的稳定性。如送丝系统的动态响应速度相当快，则可配特性陡降的埋弧焊电源。而焊接电流反馈的送丝系统，则应使用平特性的焊接电源，以保证弧长不变，送丝速度的强迫调节，使焊接电流保持稳定。同时，无论哪种送丝系统，均要求短路电流大些，以利引弧。