第三章電弧特性曲線ppt課件

1、焊接物理焊接物理 主講教師：黃健康主講教師：黃健康電弧特性曲線電弧特性曲線3.1.1 3.1.1 電弧靜電弧靜( (伏安伏安) )特性特性 焊接電弧靜特性的定義是：在電極材料、氣體介焊接電弧靜特性的定義是：在電極材料、氣體介質(zhì)和弧長一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊接電流質(zhì)和弧長一定的情況下，電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)，焊接電流和電弧電壓之間關(guān)系的曲線，也稱伏和電弧電壓之間關(guān)系的曲線，也稱伏- -安特性。安特性。3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性含義：含義：焊接電流隨時(shí)間以一定形式變化時(shí)電弧焊接電流隨時(shí)間以一定形式變化時(shí)電弧電壓的表現(xiàn)；電壓的表現(xiàn)；反映電弧導(dǎo)電性能對電流時(shí)間變化的響反映

2、電弧導(dǎo)電性能對電流時(shí)間變化的響應(yīng)能力。應(yīng)能力。電弧特性曲線電弧特性曲線3.1.1 3.1.1 電弧靜電弧靜( (伏安伏安) )特性特性炭極電弧，電弧電壓與弧長及電流的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：炭極電弧，電弧電壓與弧長及電流的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性()/aVabLcdLI電弧特性曲線電弧特性曲線3.1.1 3.1.1 電弧靜電弧靜( (伏安伏安) )特性特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線3.1.1 3.1.1 電弧靜電弧靜( (伏安伏安) )特性特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電

3、弧特性曲線3.1.1 3.1.1 電弧靜電弧靜( (伏安伏安) )特性特性鐵電極電弧特性：鐵電極電弧特性：3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性小電流小電流大電流大電流電弧特性曲線電弧特性曲線3.1.1 3.1.1 電弧靜電弧靜( (伏安伏安) )特性特性鐵電極電弧特性：鐵電極電弧特性：3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性aVabl電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性焊電弧特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性焊電弧特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧

4、特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性焊電弧特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性/aVABIC I電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性焊電弧特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性保護(hù)氣不同）焊電弧特性保護(hù)氣不同）3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性保護(hù)氣不同）焊電弧特性保護(hù)氣不同）3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性電極尺寸）焊電弧特性電極尺寸）3.13.1、

5、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性電極尺寸）焊電弧特性電極尺寸）3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性氣壓不同）焊電弧特性氣壓不同）3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性氣壓不同）焊電弧特性氣壓不同）3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線TIGTIG焊電弧特性電弧形態(tài)類型）焊電弧特性電弧形態(tài)類型）3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性A A、暗點(diǎn)型電弧、暗

6、點(diǎn)型電弧B B、鐘裝無暗點(diǎn)電弧、鐘裝無暗點(diǎn)電弧C C、鐘裝無圓錐焰型電弧、鐘裝無圓錐焰型電弧D D、有圓錐焰的、有圓錐焰的N.M.N.M.電弧電弧E E、N.M.N.M.電弧電弧電弧特性曲線電弧特性曲線MIGMIG焊電弧特性焊電弧特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線MIGMIG焊電弧特性焊電弧特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線MIGMIG焊電弧特性焊電弧特性3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特

7、性曲線電弧特性曲線電弧特性曲線電弧特性曲線電弧特性曲線電弧特性曲線3.13.1、電弧靜、電弧靜( (伏安伏安) )特性特性電弧特性曲線電弧特性曲線3.23.2、交流電弧動(dòng)特性、交流電弧動(dòng)特性電弧特性曲線電弧特性曲線焊接電弧的動(dòng)特性，是指在一定弧長下，當(dāng)電弧電流很快變化焊接電弧的動(dòng)特性，是指在一定弧長下，當(dāng)電弧電流很快變化時(shí)，電弧電壓和電流之間的關(guān)系：時(shí)，電弧電壓和電流之間的關(guān)系：Uf=f(if)Uf=f(if)，由于熱慣性對電，由于熱慣性對電離度的影響，焊接電弧的動(dòng)特性曲線不同于靜特性曲線特性離度的影響，焊接電弧的動(dòng)特性曲線不同于靜特性曲線特性電流快速增加時(shí)，由于電弧電離電流快速增加時(shí)，由于電

8、弧電離度較低，電弧電壓高于靜態(tài)值，度較低，電弧電壓高于靜態(tài)值，V-A特性曲線高于靜特性曲線。特性曲線高于靜特性曲線。 電流快速減小時(shí)，由于電電流快速減小時(shí)，由于電弧電離度較高，電弧電壓弧電離度較高，電弧電壓低于靜態(tài)值，低于靜態(tài)值，V-A特性曲特性曲線地于靜特性曲線。線地于靜特性曲線。電弧特性曲線電弧特性曲線3.23.2、交流電弧動(dòng)特性、交流電弧動(dòng)特性電流增加過程中，動(dòng)態(tài)性曲線上的電弧電壓比靜特性曲電流增加過程中，動(dòng)態(tài)性曲線上的電弧電壓比靜特性曲線上的電弧電壓值高；電流下降時(shí)，每一瞬間電弧電壓線上的電弧電壓值高；電流下降時(shí)，每一瞬間電弧電壓低于靜特性曲線。低于靜特性曲線。 電流變化速度愈小，靜、

9、動(dòng)特性曲線就愈接近。電流變化速度愈小，靜、動(dòng)特性曲線就愈接近。電弧特性曲線電弧特性曲線3.23.2、交流電弧動(dòng)特性、交流電弧動(dòng)特性電弧特性曲線電弧特性曲線1 1、純電阻電路、純電阻電路平衡方程平衡方程RiutUhhmsin二、交流電弧連續(xù)燃燒的條件二、交流電弧連續(xù)燃燒的條件分析：電源電壓和電流同相位，電流過零后到下一周波電壓等于再引燃電壓之間，有一段間隔時(shí)間，造成熄弧，不能滿足電弧穩(wěn)定燃燒的要求。電弧特性曲線電弧特性曲線3.23.2、交流電弧動(dòng)特性、交流電弧動(dòng)特性u(píng)tu ifiUfUyh分析：要使交流電弧穩(wěn)定燃燒，應(yīng)保證焊接回路中有足夠大的電分析：要使交流電弧穩(wěn)定燃燒，應(yīng)保證焊接回路中有足夠大

10、的電感，從而使得電流滯后于電壓一個(gè)相位角，電流改變極性時(shí)另一感，從而使得電流滯后于電壓一個(gè)相位角，電流改變極性時(shí)另一半波的電壓已經(jīng)大于電弧再引燃電壓，電弧立即反向恢復(fù)燃燒。半波的電壓已經(jīng)大于電弧再引燃電壓，電弧立即反向恢復(fù)燃燒。電弧特性曲線電弧特性曲線3.23.2、交流電弧動(dòng)特性、交流電弧動(dòng)特性上面原理圖的電壓平衡方程上面原理圖的電壓平衡方程tddiLUtUffm )sin(交流電源供電原理圖交流電源供電原理圖電弧特性曲線電弧特性曲線求解求解(1)式式,代入初始條件代入初始條件:t=0時(shí)時(shí),if=0tXUtXUiLfLmfcoscos電弧穩(wěn)定燃燒條件一電弧穩(wěn)定燃燒條件一:0fit時(shí)，mfUU2

11、cos電弧穩(wěn)定燃燒條件二電弧穩(wěn)定燃燒條件二:大于引弧電壓時(shí)，ut0yhmUUsin(2)(3)電弧特性曲線電弧特性曲線 為了保證電弧連續(xù)燃燒，電源空載電壓為為了保證電弧連續(xù)燃燒，電源空載電壓為交流有效值交流有效值U0U0、電弧電壓、電弧電壓UfUf及引燃電壓及引燃電壓UyhUyh之間之間必須保持一定的關(guān)系。必須保持一定的關(guān)系。Uyh/ UfUo/ Uf不連續(xù)燃燒連續(xù)燃燒4212220fyhfUUUU(2)式和(3)式聯(lián)立:電弧特性曲線電弧特性曲線1 1空載電壓空載電壓 愈高，電弧就愈穩(wěn)定。愈高，電弧就愈穩(wěn)定。三、影響交流電弧穩(wěn)定燃燒的因素和提高電弧穩(wěn)定性的三、影響交流電弧穩(wěn)定燃燒的因素和提高電

12、弧穩(wěn)定性的措施措施（一影響交流電弧穩(wěn)定燃燒的因素（一影響交流電弧穩(wěn)定燃燒的因素4212220fyhfUUUU電弧特性曲線電弧特性曲線2 2引燃電壓引燃電壓 愈高，電弧愈不穩(wěn)定，引燃愈困難。愈高，電弧愈不穩(wěn)定，引燃愈困難。3 3電路參數(shù)電路參數(shù) 增大增大L L或減小或減小R R可使電弧趨向穩(wěn)定地連續(xù)燃燒?？墒闺娀≮呄蚍€(wěn)定地連續(xù)燃燒。4212220fyhfUUUU電弧特性曲線電弧特性曲線6 6電極的熱物理性能和尺寸電極的熱物理性能和尺寸4 4電弧電流電弧電流 電弧電流愈大，電弧的穩(wěn)定性愈高。電弧電流愈大，電弧的穩(wěn)定性愈高。5 5電源頻率電源頻率 f f提高有利于提高電弧的穩(wěn)定性。提高有利于提高電弧

13、的穩(wěn)定性。電弧特性曲線電弧特性曲線1 1提高弧焊電源頻率提高弧焊電源頻率 2 2提高電源的空載電壓提高電源的空載電壓 3 3改善電弧電流的波形改善電弧電流的波形 4 4疊加高壓電疊加高壓電（二提高交流電弧穩(wěn)定性的措施（二提高交流電弧穩(wěn)定性的措施電弧特性曲線電弧特性曲線四、交流電弧的功率和功率因數(shù)四、交流電弧的功率和功率因數(shù)（一）、交流電弧的功率（一）、交流電弧的功率PfPfm0.40.8PfK結(jié)論：為保持電弧的結(jié)論：為保持電弧的穩(wěn)定燃燒和電弧功率穩(wěn)定燃燒和電弧功率的穩(wěn)定，的穩(wěn)定，K K值最好取在值最好取在0.40.40.6370.637之間，即之間，即要求要求2.5(Uo/Uf)1.572.5(Uo/Uf)1.57LXUUKKXKUPLfLf；式中，0222081905. 0電弧特性曲線電弧特性曲線交流電弧的功率因數(shù)交流電弧的功率因數(shù)ff是指交流電弧的有效功率是指交流電弧的有效功率PfPf與電弧電壓和電弧電流有效值乘積之