电弧静特性

电弧静特性

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，焊接电流与电弧电压变化的关系，称为焊接电弧的静特性。（又称伏-安特性）

静特性曲线

整个静特性曲线可分为下降段、水平段和上升段三部分。

下降段：在小电流区间，因为电弧电流较小，弧柱的电流密度基本不变，弧柱断面将随电流的增加而增加，若电流增加4倍，弧柱断面也增加4倍，而弧柱周长只增加2倍，使电弧向周围空间散失热量只增加2倍。减少了散热，提高了电弧温度和电离程度，因电流密度不变，必然使电弧电场强度下降。因此，在此区段内，随着电弧电流的增加，电弧电压下降。

水平段：当电流稍大时，焊丝金属将产生金属蒸汽的发射，要消耗电弧的能量。此时电弧的能量不仅有周边上的散热损失，而且还有金属蒸汽能量的消耗。这些能量消耗将随电流的增加而增加，因此在某一电流区间可以保持电场强度不变，即电弧电压不变，使本区段基本呈水平直线。

上升段：当电流进一步增大，金属蒸汽的发射作用进一步加强。同时因电磁收缩力的作用，电弧断面不能随电流的增加成比例的增加，电弧的电导率将减小，要保证一定的电流则要求较大的电场强度。所以在大电流区间，随着电流的增加，电弧电压升高，本区段呈上升曲线。钨极氩弧焊时，在小电流区间电弧静特性为下降段；焊条电弧焊、埋弧焊和大电流钨极氩弧焊时，因电流密度不太大，电弧静特性为水平段；

CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊，因电流密度较大，电弧静特性为上升段。

电弧静特性曲线的形状，决定了它对焊接电源的要求。

外特性是指在规定范围内，弧焊电源的稳态输出电流与输出电压的关系。弧焊电源与电弧构成供电、用电系统。为了保证焊接电弧稳定燃烧和焊接参数稳定，系统必须有一个稳定工作点，见图所示。工作点是电源外特性曲线(曲线1)与电弧静特性曲线(曲线2)的交点。图中电源外特性与电弧静特性相交于A0、A1。如果弧长偶尔由l增加到l1，则工作点将由A0、A,移到A'o、A'1，一旦弧长恢复到原来的长度l，原来在A'0点的电源电压高于电弧电压，因此焊接电流将增加，而电源电压将下降，一直恢复到A0点为止。在A'1点，当弧长恢复到原来弧长l后，电源电压高于电弧电压，焊接电流将增加，工作点不可能回到A1点

而是移到A0点。因此说A0点是稳定工作点，A1点是不稳定工作点。

在A0点，电弧静特性的斜率为tana e，电源外特性斜率为tana P，可见

tuna。一tanaP>0

因此称上式为电源、电弧系统稳定工作条件。也就是在电源外特性与电弧静特性交点处电弧静特性斜率大于电源外特性斜率就是系统稳定工作条件。符合上述稳定条件的工作点称为稳定工作点。

焊条电弧焊的电弧静特性曲线一般小于0，根据上述稳定工作条件，焊条电弧焊电源外特性必须是下降特性(缓降或陡降特性)。

弧焊电源外特性曲线除稳定工作点外，还有两个特殊点，即当电流为零时的空载电压和当电极与工件短路时的稳态短路电流，对焊接电弧稳定燃烧具有很大影响，因此，也必须对它提出要求。

对于弧焊电源空载电压规定为:

对危险工作环境直流弧焊电源小于113 V

交流弧焊电源小于68 V(峰值)、

48 V(有效值)

对一般工作环境直流弧焊电源小于113 V

交流弧焊电源小于113 V(峰值)、

80 V(有效值)

弧焊电源稳态短路电流(Iss)为当焊条(或焊丝)与工件直接接触时的稳态电流，稳态短路电流Iss应稍大于焊接电流I，这将有利于引弧。但Iss太大会增大焊接飞溅。