第三章 电弧特性曲线

焊接物理主讲教师：黄健康电弧特性曲线3.1.1电弧静(伏安)特性焊接电弧静特性的定义是：在电极材料、气体介质和弧长一定的情况下，电弧稳定燃烧时，焊接电流和电弧电压之间关系的曲线，也称伏-安特性。3.1、电弧静(伏安)特性含义：焊接电流随时间以一定形式变化时电弧电压的表现；反映电弧导电性能对电流时间变化的响应能力。电弧特性曲线3.1.1电弧静(伏安)特性炭极电弧，电弧电压与弧长及电流的经验关系：3.1、电弧静(伏安)特性()/aVabLcdLI电弧特性曲线3.1.1电弧静(伏安)特性3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线3.1.1电弧静(伏安)特性3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线3.1.1电弧静(伏安)特性铁电极电弧特性：3.1、电弧静(伏安)特性小电流大电流电弧特性曲线3.1.1电弧静(伏安)特性铁电极电弧特性：3.1、电弧静(伏安)特性''aVabl电弧特性曲线TIG焊电弧特性3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性3.1、电弧静(伏安)特性/aVABICI电弧特性曲线TIG焊电弧特性3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性（保护气不同）3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性（保护气不同）3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性（电极尺寸）3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性（电极尺寸）3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性（气压不同）3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性（气压不同）3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线TIG焊电弧特性（电弧形态类型）3.1、电弧静(伏安)特性A、暗点型电弧B、钟装无暗点电弧C、钟装无圆锥焰型电弧D、有圆锥焰的N.M.电弧E、N.M.电弧电弧特性曲线MIG焊电弧特性3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线MIG焊电弧特性3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线MIG焊电弧特性3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线电弧特性曲线电弧特性曲线3.1、电弧静(伏安)特性电弧特性曲线3.2、交流电弧动特性电弧特性曲线焊接电弧的动特性，是指在一定弧长下，当电弧电流很快变化时，电弧电压和电流之间的关系：Uf=f(if)，由于热惯性对电离度的影响，焊接电弧的动特性曲线不同于静特性曲线特性电流快速增加时，由于电弧电离度较低，电弧电压高于静态值，V-A特性曲线高于静特性曲线。电流快速减小时，由于电弧电离度较高，电弧电压低于静态值，V-A特性曲线地于静特性曲线。电弧特性曲线3.2、交流电弧动特性电流增加过程中，动态性曲线上的电弧电压比静特性曲线上的电弧电压值高；电流下降时，每一瞬间电弧电压低于静特性曲线。电流变化速度愈小，静、动特性曲线就愈接近。电弧特性曲线3.2、交流电弧动特性电弧特性曲线1、纯电阻电路平衡方程RiutUhhmsin二、交流电弧连续燃烧的条件分析：电源电压和电流同相位，电流过零后到下一周波电压等于再引燃电压之间，有一段间隔时间，造成熄弧，不能满足电弧稳定燃烧的要求。电弧特性曲线3.2、交流电弧动特性uωtuΦifiUfUyh分析：要使交流电弧稳定燃烧，应保证焊接回路中有足够大的电感，从而使得电流滞后于电压一个相位角，电流改变极性时另一半波的电压已经大于电弧再引燃电压，电弧立即反向恢复燃烧。电弧特性曲线3.2、交流电弧动特性上面原理图的电压平衡方程tddiLUtUffm)sin(交流电源供电原理图电弧特性曲线求解(1)式,代入初始条件:t=0时,if=0tXUtXUiLfLmfcoscos电弧稳定燃烧条件一:0fit时，mfUU2cos电弧稳定燃烧条件二:大于引弧电压时，ut0yhmUUsin(2)(3)电弧特性曲线为了保证电弧连续燃烧，电源空载电压（为交流有效值）U0、电弧电压Uf及引燃电压Uyh之间必须保持一定的关系。Uyh/Uf4212220fyhfUUUU(2)式和(3)式联立:电弧特性曲线1．空载电压愈高，电弧就愈稳定。三、影响交流电弧稳定燃烧的因素和提高电弧稳定性的措施（一）影响交流电弧稳定燃烧的因素4212220fyhfUUUU电弧特性曲线2．引燃电压愈高，电弧愈不稳定，引燃愈困难。3．电路参数增大L或减小R可使电弧趋向稳定地连续燃烧。4212220fyhfUUUU电弧特性曲线6．电极的热物理性能和尺寸4．电弧电流电弧电流愈大，电弧的稳定性愈高。5．电源频率f提高有利于提高电弧的稳定性。电弧特性曲线1．提高弧焊电源频率2．提高电源的空载电压3．改善电弧电流的波形4．叠加高压电（二）提高交流电弧稳定性的措施电弧特性曲线四、交流电弧的功率和功率因数（一）、交流电弧的功率Pfm0.40.8PfK结论：为保持电弧的稳定燃烧和电弧功率的稳定，K值最好取在0.4～0.637之间，即要求2.5(Uo/Uf)1.57LXUUKKXKUPLfLf；式中，0222081905.0电弧特性曲线交流电弧的功率因数λf是指交流电弧的有效功率Pf与电弧电压和电弧电流有效值乘积之比值。即：λf＝Pf/(Uf.If)在焊接中，λf＝0.89～0.90，总是小于1的。（二）交流电弧的功率因数22218.1181905.0KKf电弧特性曲线3.2、交流电弧动特性电弧特性曲线3.2、交流电弧动特性