什麼是電弧及其電特性?


電弧

電弧是在兩個稱為電極的點之間透過電流產生的氣體放電。電弧最早由*英國化學家漢弗萊·戴維於 1808 年*發現。電弧是兩個電極之間由於電流使氣體電離而產生的可見等離子體。電弧通常用於焊接、照明和等離子切割。

電弧的電特性

電弧的電特性或特徵如下所示。

電弧的穩定性

電弧具有負阻特性,即隨著電弧電流的增加,電弧的電阻減小。根據歐姆定律,可以看出

$$\mathrm{\mathit{R}\:=\:\frac{\mathit{V}}{\mathit{I}}}$$

電弧的伏安特性如圖所示。

在手工電弧焊中,焊工很難保持恆定的電弧長度。如果電弧長度減小,則會導致電弧電阻減小,從而導致電弧電流增加。這將進一步降低電弧電阻。這樣,因果關係將持續相互作用,直到電弧失去控制。

同樣,電弧長度的增加會導致電弧電阻增加,從而降低電弧電流和電弧直徑,導致電弧電阻進一步增加。在這裡,同樣會達到接近電弧熄滅的條件。因此,可以看出,焊工要保持穩定的電弧是一項非常困難的任務。

在交流電弧焊的情況下,透過在電源線上放置一個扼流圈來實現電弧穩定性,該扼流圈提供下降特性。

電弧吹偏

電弧可以被認為是一種非常靈活的導體,可以被各種因素偏轉。電弧周圍的空間始終受磁場的影響,這些磁場傾向於偏轉電弧。這種電弧偏轉現象稱為**電弧吹偏**。

電弧吹偏在直流電弧焊中更為常見。電弧吹偏會導致很大的干擾,尤其是在使用大電流時,因為磁場強度與電流的平方成正比。當磁場相對於電弧不均勻分佈時,磁場會偏轉電弧。磁場的分佈取決於氣隙、工件的位置和形狀等。電弧吹偏的影響是在需要的地方熱量穿透不當。這會導致焊接質量差。

為了避免電弧吹偏並獲得良好的焊接質量,使用交流電弧焊機。因為在交流電弧焊機的情況下,電流的方向快速變化,因此磁場的方向也快速變化,這種磁場方向的變化將抵消電弧吹偏的影響並穩定電弧。

使用直流電弧焊機,可以透過遠離接地焊接或改變工件的位置來避免電弧吹偏。

極性

當電子離開陰極時,它們在達到一定速度後撞擊陽極,在那裡它們的動量被破壞。這就是在陽極產生比陰極更多熱量的途徑。由於我們必須在要焊接的工件上產生更多的熱量,因此它始終連線到直流電源的正極,而焊條連線到電源的負極。

電壓

產生電弧並維持電弧需要足夠的電壓。這是因為需要一定的電壓來電離氣隙。

電位梯度

電弧包括電極之間相對較低的電位梯度和較高的電流密度。

更新於:2022 年 2 月 23 日

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