第三章电弧特性曲线资料教学课件

焊接物理焊接物理焊接物理焊接物理 主讲教师：黄健康主讲教师：黄健康电弧特性曲线电弧特性曲线3.1.1 3.1.1 电弧静电弧静(伏安伏安)特性特性 焊接电弧静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，也称伏系的曲线，也称伏-安特性。安特性。3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性含义：含义：焊接电流随时间以一定形式变化时电弧焊接电流随时间以一定形式变化时电弧电压的表现；电压的表现；反映电弧导电性能对电流时间变化的响反映电弧导电性能对电流时间变化的响应能力。应能力。电弧特性曲线电弧特性曲线3.1.1 3.1.1 电弧静电弧静(伏安伏安)特性特性炭极电弧，电弧电压与弧长及电流的经验关系：炭极电弧，电弧电压与弧长及电流的经验关系：3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线3.1.1 3.1.1 电弧静电弧静(伏安伏安)特性特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线3.1.1 3.1.1 电弧静电弧静(伏安伏安)特性特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线3.1.1 3.1.1 电弧静电弧静(伏安伏安)特性特性铁电极电弧特性：铁电极电弧特性：3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性小电流小电流大电流大电流电弧特性曲线电弧特性曲线3.1.1 3.1.1 电弧静电弧静(伏安伏安)特性特性铁电极电弧特性：铁电极电弧特性：3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性焊电弧特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性焊电弧特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性焊电弧特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性焊电弧特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性（保护气不同）焊电弧特性（保护气不同）3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性（保护气不同）焊电弧特性（保护气不同）3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性（电极尺寸）焊电弧特性（电极尺寸）3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性（电极尺寸）焊电弧特性（电极尺寸）3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性（气压不同）焊电弧特性（气压不同）3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性（气压不同）焊电弧特性（气压不同）3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线TIGTIG焊电弧特性（电弧形态类型）焊电弧特性（电弧形态类型）3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性A A、暗点型电弧、暗点型电弧B B、钟装无暗点电弧、钟装无暗点电弧C C、钟装无圆锥焰型电弧、钟装无圆锥焰型电弧D D、有圆锥焰的、有圆锥焰的N.M.N.M.电弧电弧E E、N.M.N.M.电弧电弧电弧特性曲线电弧特性曲线MIGMIG焊电弧特性焊电弧特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线MIGMIG焊电弧特性焊电弧特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线MIGMIG焊电弧特性焊电弧特性3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线电弧特性曲线电弧特性曲线电弧特性曲线电弧特性曲线3.13.1、电弧静、电弧静(伏安伏安)特性特性电弧特性曲线电弧特性曲线3.23.2、交流电弧动特性、交流电弧动特性电弧特性曲线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：时，电弧电压和电流之间的关系：U Uf f=f(i=f(if f)，由于热惯性对电离，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，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。特性曲线高于静特性曲线。电流快速减小时，由于电电流快速减小时，由于电弧电离度较高，电弧电压弧电离度较高，电弧电压低于静态值，低于静态值，V-A特性曲特性曲线地于静特性曲线。线地于静特性曲线。电弧特性曲线电弧特性曲线3.23.2、交流电弧动特性、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。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。电流变化速度愈小，静、动特性曲线就愈接近。电弧特性曲线电弧特性曲线3.23.2、交流电弧动特性、交流电弧动特性电弧特性曲线电弧特性曲线1 1、纯电阻电路、纯电阻电路平衡方程平衡方程二、交流电弧连续燃烧的条件二、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。电弧特性曲线电弧特性曲线3.23.2、交流电弧动特性、交流电弧动特性utu ifiUfUyh分析：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。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。电弧特性曲线电弧特性曲线3.23.2、交流电弧动特性、交流电弧动特性上面原理图的电压平衡方程上面原理图的电压平衡方程交流电源供电原理图交流电源供电原理图电弧特性曲线电弧特性曲线求解求解(1)式式,代入初始条件代入初始条件:t=0时时,if=0电弧稳定燃烧条件一电弧稳定燃烧条件一:电弧稳定燃烧条件二电弧稳定燃烧条件二:(2)(3)电弧特性曲线电弧特性曲线 为了保证电弧连续燃烧，电源空载电压（为交为了保证电弧连续燃烧，电源空载电压（为交流有效值）流有效值）U U0 0、电弧电压、电弧电压U Uf f及引燃电压及引燃电压U Uyhyh之间必须之间必须保持一定的关系。保持一定的关系。Uyh/UfUo/Uf不连续燃烧连续燃烧(2)式和(3)式联立:电弧特性曲线电弧特性曲线1 1空载电压空载电压 愈高，电弧就愈稳定。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措施（一）（一）影响交流电弧稳定燃烧的因素影响交流电弧稳定燃烧的因素电弧特性曲线电弧特性曲线2 2引燃电压引燃电压 愈高，电弧愈不稳定，引燃愈困难。愈高，电弧愈不稳定，引燃愈困难。3 3电路参数电路参数 增大增大L L或减小或减小R R可使电弧趋向稳定地连续燃烧。可使电弧趋向稳定地连续燃烧。电弧特性曲线电弧特性曲线6 6电极的热物理性能和尺寸电极的热物理性能和尺寸4 4电弧电流电弧电流 电弧电流愈大，电弧的稳定性愈高。电弧电流愈大，电弧的稳定性愈高。5 5电源频率电源频率 f f提高有利于提高电弧的稳定性。提高有利于提高电弧的稳定性。电弧特性曲线电弧特性曲线1 1提高弧焊电源频率提高弧焊电源频率 2 2提高电源的空载电压提高电源的空载电压 3 3改善电弧电流的波形改善电弧电流的波形 4 4叠加高压电叠加高压电（二）提高交流电弧稳定性的措施（二）提高交流电弧稳定性的措施电弧特性曲线电弧特性曲线四、交流电弧的功率和功率因数四、交流电弧的功率和功率因数（一）、交流电弧的功率（一）、交流电弧的功率P Pf fm0.40.8PfK结论：为保持电弧的结论：为保持电弧的稳定燃烧和电弧功率稳定燃烧和电弧功率的稳定，的稳定，K K值最好取在值最好取在0.40.40.6370.637之间，即之间，即要求要求2.5(U2.5(Uo o/U/Uf f)1.57)1.57电弧特性曲线电弧特性曲线交流电弧的功率因数交流电弧的功率因数f f是指交流电弧的有效功率是指交流电弧的有效功率P Pf f与与电弧电压和电弧电流有效值乘积之比值。即：电弧电压和电弧电流有效值乘积之比值。即：f f P Pf f/(U/(Uf f.I.If f)在焊接中，在焊接中，f f 0.890.890.900.90，总是小于，总是小于1 1的。的。（二）交流电弧的功率因数（二）交流电弧的功率因数电弧特性曲线电弧特性曲线3.23.2、交流电弧动特性、交流电弧动特性电弧特性曲线电弧特性曲线3.23.2、交流电弧动特性、交流电弧动特性谢谢！