焊接电源

焊接电源是提供或调制的一个装置的电流进行电弧焊接。有多种常用的电弧焊工艺，从相对简单的金属保护电弧焊(SMAW)到使用惰性保护气体的更复杂的焊接工艺，如气体保护金属电弧焊(GMAW)或气体钨极电弧焊(GTAW)。焊接电源主要用作允许焊工控制电流是交流电(AC)还是直流电(DC)的设备，以及安培数和电压。使用保护气体的焊接工艺电源还提供气体连接和控制气体流量的方法。操作员可以根据要使用的金属类型、厚度和技术的需要将这些因素设置在参数范围内。大多数焊接电源不发电，而是用作可控变压器，允许操作员根据需要调整电气特性。然而，在一些焊接应用中，特别是在与电网隔离的区域使用的SMAW，焊接电源被用于将发电和电流调制功能结合到安装在车辆或拖车上的单个移动单元中。

焊机通常分为恒流（CC）或恒压（CV）；恒流机改变其输出电压以保持稳定的电流，而恒压机将波动其输出电流以保持设定电压。保护金属电弧焊和气体保护钨极电弧焊将使用恒流源，气体保护金属电弧焊和药芯电弧焊通常使用恒压源，但使用电压感应送丝机也可以实现恒流。

气体保护金属电弧焊和药芯电弧焊需要CV机的性质，因为焊工无法手动控制电弧长度。如果焊工尝试使用CV机器进行屏蔽金属电弧焊(SMAW)任务，电弧距离的微小波动会导致机器电流输出的显着波动。使用CC机器，焊工可以依靠固定数量的电流到达材料，而不管电弧有多短或多长。

最常见的焊接电源可分为以下类型：

变压器式的焊接电源转换从所述中等电压和电流适中电力公用事业电源（通常为230或115伏交流）转换成高电流和低电压电源，一般17和45（开路）伏特和55之间，以590安培。一个整流器将交流电转化为直流电转换更昂贵的机器。

这种设计通常允许焊工通过将初级绕组靠近或远离次级绕组、将磁分流器移入和移出变压器铁芯、使用具有可变饱和技术的串联饱和电抗器来选择输出电流。与次级电流输出串联，或者简单地允许焊工从变压器次级绕组上的一组抽头中选择输出电压。这些变压器式机器通常是最便宜的。

降低费用的代价是纯变压器设计通常体积庞大，因为它们以50或60Hz的市电频率运行。这种低频变压器必须具有高磁化电感以避免浪费的分流电流。如果焊条粘在工件上，变压器也可能具有显着的漏感，用于短路保护。漏电感可能是可变的，因此操作员可以设置输出电流。

焊接电源还可以使用发电机或交流发电机将机械能转换为电能。现代设计通常由内燃机驱动但较旧的机器可能使用电动机来驱动交流发电机或发电机。在这种配置中，市电首先转换为机械能，然后再转换回电能，以实现类似于变压器的降压效果。因为发电机的输出可以是直流电，甚至是更高频率的交流电，这些旧机器可以从交流电产生直流电而无需任何类型的整流器，或者也可以用于实现以前使用的所谓的变体。heliarc（现在通常称为TIG）焊机，其中交流发电机只需直接产生更高频率的交流电流，就可以避免对更高频率附加模块盒的需求。

由于绝缘栅双极晶体管(IGBT)等大功率半导体的出现，现在可以构建开关模式电源能够应对电弧焊的高负荷。这些设计被称为逆变焊接单元。他们通常首先将市电交流电整流为直流电；然后他们将直流电源切换（反转）到降压变压器中，以产生所需的焊接电压或电流。开关频率通常为10kHz或更高。虽然高开关频率需要复杂的元件和电路，但它xxx减少了降压变压器的体积，因为实现给定功率水平所需的磁性元件（变压器和电感器）的质量随着操作（开关)频率增加。逆变器电路还可以提供电源控制和过载保护等功能。

基于逆变器的机器中的IGBT由微控制器控制，因此焊接电源的电气特性可以通过软件实时更改，甚至在一个循环的基础上，而不是在数百甚至数千个循环中缓慢改变。通常，控制器软件将实现诸如脉冲焊接电流、通过焊接循环提供可变比率和电流密度、启用扫频或步进可变频率以及提供实现自动点焊所需的时间等功能；将所有这些功能设计到基于变压器的机器中将非常昂贵，但在软件控制的逆变器机器中只需要程序存储空间。同样，如果需要，可以通过软件更新向软件控制的逆变器机器添加新功能，而不必购买更现代的焊机。

除了使用变压器、电动机/发电机和逆变器的类型之外，还存在其他类型的焊机。例如，激光焊机也存在，它们需要一种完全不同类型的焊接电源设计，不属于前面讨论的任何类型的焊接电源。同样，点焊机需要不同类型的焊接电源，通常包含复杂的计时电路和大型电容器组，这些都是其他类型的焊接电源所不常见的。