焊接电弧的电特性

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《焊接技术手册》第631页（1018字）

1．电弧电压

电弧放电时，两电极之间沿电弧轴线方向电压分布是不均匀的，如图11－2所示。电弧电压Ua由三部分组成。阳极压降U_A，阴极压降U_K，它们分布的区域很窄，分别在10^－4cm和10^－6cm，其数值与弧长无关。弧柱压降U_C=IEl，与电弧电流I(A)、弧柱电场强度E(V／cm)、弧柱长度1(cm)成正比。由图11－2可知：

U_a=U_A+U_K+U_C

令 a=U_A+U_K，b=IE

则 U_a=a+bl

图11－2 电弧各区域电压分布

U_A－阳极压降 U_K－阴极压降 U_C－弧柱压降 U_a－电弧电压

在其他条件不变时，a、b是常数，所以电弧电压U_a随电弧长度而变化。

电弧在两个电极之间自由燃烧时导电断面可以自由扩大和缩小。当电流一定、气体介质一定、稳定燃烧时，电弧将自动调节到一个适当的断面，以保证弧柱具有最低的电场强度，即在固定弧长上的电压为最小，这就是所谓的最小电压原理。最小电压原理原来是一种假设，近来已被实验证实。

2．电弧静特性

在弧长固定、电弧稳定燃烧时，电弧电压与电流之间的关系曲线称为电弧静特性曲线，如图11－3所示。图11－3(a)是电弧静特性曲线的整体，其A段是小电流密度区。随着电流增加，电弧电压急剧下降，称为负阻特性区，也称下降特性区。B段是中等电流密度区，电流增加，电弧电压几乎不变，称为水平特性区。C段是大电流密度区，随电流增加，电弧电压明显上升，称为上升特性区。图11－3(b)(c)(d)分别示出了不同焊接方法使用的电弧静特性区段。

图11－3 电弧静特性

(a)电弧静特性三个区域 (b)手弧焊电弧静特性 (c)W－W极氩气电弧静特性 (d)熔化极气体保护焊电弧静特性