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弧焊电源动特性的概念解析

【摘要】:所谓电弧的稳态,是指电弧长度、电弧电压和电流在较长时间内不改变数值,处在相对稳定的状态。因此,就要求弧焊电源在焊接中,当电弧长度、电弧电压和电流变化时,必须具有满足动态电弧负载要求的特性,该特性就是弧焊电源的动特性。弧焊电源的动特性对电弧焊中的引弧、燃弧和熔滴过渡状态具有重要的影响,它是能否获得满意焊缝质量的重要因素之一。

无论是弧焊电源的外特性还是调节特性,必须满足电弧稳态燃烧的要求。所谓电弧的稳态,是指电弧长度、电弧电压和电流在较长时间内不改变数值,处在相对稳定的状态。但是,在实际焊接过程中,电弧处于稳态的时间是相对的、短暂的,尤其是在熔化极电弧焊中,电极(焊条或焊丝)被加热形成金属熔滴,熔滴从小到大,电弧长度也要随之变化;当熔滴向熔池过渡时,经常会出现短路现象,所以电弧长度、电弧电压和电流不断地变化,甚至会出现瞬间较大的变化,也就是说,焊接电弧是电源的一个动态负载。

由于焊接电弧是动态负载,所以其焊接电源-电弧系统的状态是时刻变化的。引弧过程中,系统经历了空载→短路→燃弧→电弧稳定燃烧等状态;焊接过程中,系统是在电弧稳定燃烧→短路→电弧重燃等几个状态之间交替变化。可见,系统不断从一种状态过渡到另一种状态。由于各种弧焊电源都具有一定的电磁惯性,因此,系统各种状态之间的过渡不是突变的,而是逐渐变化的。如果弧焊电源的电磁惯性过大,系统各状态之间的过渡就缓慢,若焊接参数选择不当,则焊接电弧就可能在状态变动中熄灭。因此,就要求弧焊电源在焊接中,当电弧长度、电弧电压和电流变化时,必须具有满足动态电弧负载要求的特性,该特性就是弧焊电源的动特性。

弧焊电源的动特性是指当电弧负载状态发生瞬态变化时,弧焊电源输出电压和输出电流与时间的关系,用以表征对负载瞬变的反应能力,即uy=ft)、iy=ft)[或u2=ft)、i2=ft)]。

弧焊电源的动特性对电弧焊中的引弧、燃弧和熔滴过渡状态(即电弧稳定性、飞溅等)具有重要的影响,它是能否获得满意焊缝质量的重要因素之一。

通常,对弧焊电源动特性的要求主要包括三个方面:对瞬时短路电流峰值(IsdIfd)的要求;对短路电流上升速率(di/dt)的要求;对恢复电压最低值(U2min)的要求。