弧焊电源原理

不锈阳光

弧焊电源基本要求及原理
弧焊电源是为焊接电弧提供电能的一种装置。而焊接电弧的物理本质是一种气体导电现象，又是一种自持放电现象。电弧中的带电粒子主要是依靠电弧种气体介质的电离和电极的电子发射两个物理过程而产生的。弧焊电源要满足焊接电弧稳定工作﹝燃烧﹞，就必须要求自身的电气性能满足焊接电弧的电特性要求。为此，首先要了解焊接电源电气性能提出的基本要求。
1.1.1 焊接电弧的电特性
﹝1﹞ 焊接电弧的引燃
中性气体原来是不能导电的，要使其产生导电的物理现象，就要在两个电极之间施加一个电场，而且要足够强才能把电弧引燃起来。通常引燃电弧﹝引弧﹞用两种方式：接触式和非接触式。
接触式引弧是在弧焊电源接通之后，电极﹝焊条或焊丝﹞与工件之间短路接触，随后拉开，从而使电弧引燃起来。
非接触式引弧是指在电极与工件之间存在一定间隙，施以高电压﹝高频电压或高压脉冲﹞击穿间隙，使电弧引燃。
﹝2﹞ 焊接电弧电特性的形成
1﹞ 电弧电压
两电极之间产生电弧时，在电弧长度方向电场强度分布式不均匀的，通过实际测量得到的沿电弧长度方向的电压分布如图1-1所示。
图1-1 电弧各个电压分布
——阳极压降 ——阴极压降 ——弧柱压降 ——电弧电压
图中：
U ＝U +U +U
阳极区和阴极区在电弧中长度很小，分别约为10 和10 cm，因此可以认为两电极间距离即弧柱的长度。阳极区压降和阴极区压降与弧长无关。而弧柱压降又可写成：
U =IEl
式中 I—— 电弧电流；
E—— 弧柱电场强度；
L—— 弧柱长度。
于是电弧电压U 为
U =a+bl ﹝1-1﹞
式中 a——U +U ；
b——IE；
U —— 阳极压降；
U —— 阴极压降。
弧柱温度一般要求较高，约5000～50000K范围，因气体种类和电流大小而异。
2﹞ 最小电压原理
自由电弧时两个电极之间的气体导体，它可以自由扩大和缩小其导电断面，电流一定，气体介质条件一定是稳定燃烧的电弧将自动选择以适当的断面，以保证弧柱中具有最低的电场强度，即固定弧长上的电压为最小，这就是最小电压原理。
3﹞ 交流电弧
工频交流电弧每秒变换极性50次，电流每秒100此经过零点。电流经过零点瞬间，电弧中带电粒子进行复合，电弧熄灭。过零点后重新点燃。这种再点燃电弧的过程成为再引弧。再引弧所需电压成为再引弧电压。