焊接电弧是一个特殊的负载，其主要特点如下：1）非线性负载。除焊接电弧所具有的一般特点之外，焊接电弧负载与焊接方法、电弧状态、电弧周围的介质以及电极材料等有关。直流电弧最大的特点是电弧稳定性好。其电弧稳定燃烧的主要影响因素是焊接电流、电弧电压和电弧长度。由此可见，熔化极焊接电弧是一个变化极快的动态负载，由于熔滴短路使电弧变得更加不稳定，因此需要对弧焊电源的动特性提出更高的要求。......
2023-06-30
焊接电弧的结构特点
【摘要】：直流电弧是焊接电弧最基本的形式，下面以直流电弧为例，分析焊接电弧的结构及电压压降分布。电弧的温度较高，可达5000～50000K，其温度的高低主要与焊接电流的大小、电弧及其周围气体介质的种类以及电弧的形态等有关。
直流电弧是焊接电弧最基本的形式，下面以直流电弧（以下简称焊接电弧）为例，分析焊接电弧的结构及电压压降分布。
1.焊接电弧的结构
如图2-5所示，在两电极间产生电弧放电时，电弧长度方向的电场强度分布是不均匀的。在阴极和阳极附近很小的区域里电压变化比较大，电弧中间部分的电压变化小，而且比较均匀。由此可以把整个电弧分成三个区域：靠近阴极附近的区域称为阴极区，其电压降用UK表示；靠近阳极附近的区域称为阳极区，其电压降用UA表示；电弧中间的区域称为弧柱区，其电压降用UC表示。总的电弧电压Uf是这三部分压降之和，即
Uf=UA+UC+UK （2-1）
阴极区和阳极区在长度方向的尺寸均很小，分别为10-4cm和10-6cm左右，其余为弧柱区。由于弧柱区的长度占电弧长度的绝大部分，因此可以近似认为两极间的距离即为弧柱区的长度，也称为电弧的弧长。
由于阳极压降UA基本不变，可以认为是一常数；而阴极压降UK在一定条件下（焊接电流、电极材料和气体介质等一定的条件下）基本上也是固定的数值，即UA、UK与弧长无关。而弧柱压降UC在一定的气体介质下与弧柱长度成正比：
图2-5 电弧结构及压降分布
式中 UC——弧柱压降（V）；
If——焊接电流（A）；
RC——弧柱电阻（Ω）；
lC——弧柱长度（mm）；
SC——弧柱截面积（mm2）；
γC——弧柱的电导率（S·mm/mm2）；
JC——弧柱的电流密度（A/mm2）。
可见，总的电弧电压Uf与弧柱长度成正比。
电弧的温度较高，可达5000～50000K，其温度的高低主要与焊接电流的大小、电弧及其周围气体介质的种类以及电弧的形态等有关。
2.最小电压原理
焊接电弧是两个电极之间的气体放电现象，电弧的导电截面是变化的。最小电压原理是指，一个轴线对称的电弧，在给定电流和电弧边界条件下，稳定燃烧的电弧将自动选择一适当的截面，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。也就是说，焊接电弧具有保持最小能量消耗的特性，当电流一定时，电弧将自动选择一截面来保持最小的电弧电压。
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