分析电弧自调节作用的特点.docx
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分析电弧自调节作用的特点
1绪论
焊接是一种不可拆卸的连接方法，是金属加工方法之一。
焊接与铸造、锻压、热处理、金属切削等加工方法一样，是机械制造、石油加工、矿山、冶金、航空、航天等工业部门中的一种基本生产手段，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术。
1.1焊接在现代工业中的地位
在现代工业中，金属是不可缺少的重要材料。
高速行驶的汽车、火车、载重万吨至几十万吨的轮船=耐腐耐压的化工设备以至宇宙飞行器等都离不开金属材料。
在这些工业产品的制造中，需要把各种各样加工好的零件按设计要求连接起来制成产品，焊接就是将这些零件连接起来的一种加工方法。
在工业生产中采用的连接方法主要有可拆连接和不可拆连接两大类。
螺钉、键、销钉等连接方式属于可拆连接，它们通常不用于制造金属结构，而是用于零件的装配和定位工作中。
不可拆连接有铆接、焊接和粘接等几种方式，它们通常用于金属结构和零件的制造中。
其中铆接应用比较早，但它工序复杂、结构笨重、材料消耗比较大，因此，现代工业中已逐步被焊接所取代。
粘接虽然工艺简单，而且在粘接过程中对粘接材料的组织结合性能不产生任何不良影响，但其接头强度一般较低。
相反，焊接方法不但易于保证焊接结构等强度的要求，而且相对来说工艺比较简单，加工成本也比较低廉，所以焊接方法得到广泛应用和飞速发展。
据不完全统计，目前世界年产量45%的钢和大量有色金属，都是通过焊接加工形成产品的。
特别是焊接技术发展到今天，几乎所有部门都离不开焊接技术。
因此可以这样说，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天。
随着工业生产的发展，对焊接技术提出了多种多样的要求。
比如焊接产品的使用方面，提出了动载、强韧、高压、低温和耐蚀等多项要求；从焊接产品的结构形式上，提出了焊接厚壁零件到精密零件的要求。
总之，一方面由于工业生产的发展对焊接技术提出了高要求，另一方面由于科学技术的发展又为焊接技术的进步开拓了新的途径。
为适应我国现代化建设的需要，相信焊接技术必将得到更迅速的发展，并在工业生产中发挥更重要的作用。
1.2电弧焊在焊接中的广泛应用
目前，在工业生产中应用的焊接方法已达百余种。
根据他们的焊接过程特点可将其分为熔焊、压焊、钎焊三大类，电弧焊就是熔焊的一种。
电弧焊是焊接方法中应用最广泛的一种。
据一些发达国家统计，电弧焊在焊接生产总产量种所占的比例一般都在60%以上。
根据其工艺特点的不同，电弧焊可分为焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和等离子弧河内等多种。
2电弧的基础知识
2.1焊接的物理性能
焊接电弧并不是一般的燃烧现象，而是在一定条件下电荷通过两极间气体空间的一种导电过程，或者说是一种气体放电现象。
一般情况下，气体是良好的绝缘体，其分子和原子都处于电中性状态。
要使两电极之间的气体导电，必须具备两个条件：
1、两极之间有带电粒子；2、两极之间有电场。
因此，如能采用一定的物理方法，改变两电极间气体粒子的电中性状态，使之产生带电荷的粒子，这些带电粒子在电场作用下运动，既形成电流，使两电极之间的气体空间成为导体，从而产生了气体导电。
与其他气体放电形式相比，电弧放电的主要特点是电流最大、电压最低、温度最高、发光最强。
在两个电极之间产生佃电弧放电时，沿电弧长度方向的电场强度分布并不均匀。
按电场强度分布特点可将电弧分三个区域：
阴极附近区域为阴极区；中间部分为弧柱区；阳极附近区域为阳极区。
阳极区和阴极区占整个电弧长度的尺寸皆很小，0.01～0.000001CM，故可近似认为弧柱长度即为电弧长度，电弧的这种不均匀的电场强度分布，说明电弧各区域的电阻是不同的，即电弧电阻是非线性的。
电弧作为导体不同于金属导体，金属导电是通过内部自由电子的定向移动形成电流，而电弧导电时，电弧气氛中的电子、正离子、负离子都参与导电，过程要复杂的多。
电弧两极间带电粒子产生的来源有：
中性气体粒子的电离、金属电极发射电子、负离子形成等。
其中气体电离和阴极发射电子是电弧产生带电粒子的两个基本物理过程。
2.2焊接电弧的导电特性
焊接电弧的导电特性是指参与电荷的运动并形成电流的带电粒子在电弧中产生、运动和消失的过程。
在焊接电弧的弧柱区、阴极区和阳极区三个组成区域总，他们的导电特性是个不相同的。
2.2.1弧柱区的导电特性
弧柱的温度很高，且随电弧气体介质、电流大小的不同而异，大约在5000-50000K之间。
电弧稳定燃烧时，弧柱与周围气体介质处于平衡状态。
当弧柱温度很高时，可使其中大部分中性粒子电离成电子和正离子。
由于正离子和电子空间密度相同，两者总电荷量相等，所以宏观上看弧柱呈电中性。
由此可见，弧柱是包含大量电子、正离子等带电粒子和电中性粒子等聚合在一起的气体状态。
这种状态称为电弧等离子体。
电弧等离子体虽然对外呈现电中性，但是由于其内部有大量电子和正离子等带电粒子，所以具有良好的导电性能。
这些带电粒子在电场作用下运动，就形成了弧柱中的电流。
弧柱中负离子的数量很少，可以忽略不计。
因而，弧柱中电流由向阴极移动的正离子流和向阳极移动的电子流组成。
由于电子和正离子在同一电场中所受的电场力相同，而电子质量远比正离子的质量要小，即电子的移动速度比正离子的速度要大得多，因此弧柱中的电流主要由电子流构成。
弧柱单位长度上的电压降称为弧柱电场强度E。
E的大小表征弧柱的导电性能，弧柱的导电性能好，则所要求的E值小。
显然，当弧柱通过大电流时，电离度提高，E值将减少。
电场强度E和电流I的乘积EI，相当于电源供给每单位弧长的电功率，它将与弧柱的热损失平衡。
电弧在氢气、氦等气体介质中燃烧时，由于这些气体比空气轻，粒子运动速度大，带走的热量多，在电流一定时，为了平衡就需要增加电弧单位长度的电功率，即必须加大E值。
另外，多原子气体在分解成单原子时也要吸收热量，也会使E增大。
I一定，E变大，弧柱的产热功率提高，因而弧柱的温度也升高。
当弧柱外围有强迫气体冷却时，E也将变高，弧柱温度也会升高。
由此可见，气体强度E的大小与电弧的气体介质有关；E的大小也将随弧柱的热损失情况而自行调整。
故当弧柱稳定燃烧时，有一种使自身能量消耗最小的特性。
即最小电压原理。
2.2.2阴极区的导电特性
阴极区是指靠近阴极的很少的一个区域，在电弧中，它有两方面的作用：
一方面向弧柱提供所需的电子流；另一方面接受由弧柱传来的正离子流。
由于电极材料及工作条件不同，阴极区的导电形式和特性也不同。
1、热发射型
当采用热电极和较大电流时，阴极区可加热到很高温度，这时阴极主要靠发射电子流来满足弧柱的导电需要。
这种情况下，阴极斑点在电极表面十分稳定，其面积较大而且较均匀，紧挨阴极表面的弧柱不呈收缩状态。
阴极区的电流密度与弧柱区也相近，阴极区电压降很小。
2、电场发射型
当采用冷阴极或者采用热阴极但使用较小电流时，因为不能加热到很高温度，不足以产生较强的热发射来提供弧柱导电所需要的电极流，则在靠近阴极的区域，正电荷过剩形成较强的正电场，并使阴极和弧柱之间形成一个正电性区——阴极区。
这个正电场的存在，可使阴极产生场致发射，向弧柱提供所需要的电子流。
同时阴极发射来的电子被加速，使动能增加，在阴极区可能产生场致电离。
场致电离产生的电子与阴极发射出来的电子合在一起构成弧柱所需要的电子流，场致电离产生正离子与弧柱来的正离子，在电场作用下一起奔向阴极，使得阴极区保证正离子过剩，出现正电性，维持场致发射。
2.2.3阳极区导电特性
阳极区是指靠近阳极的很小一个区域，在电弧中，它的主要作用是接受弧柱中送来的电子流，同时向弧柱提供所需要的正离子流。
阳极不能发射正离子，弧柱所需要的正离子流是由阳极区的电离提供的。
阳极区的导电形式也有2种：
1.阳极区的场致电离
当电流较小时，阳极前面的电子数必将大于正离子数，形成负的空间电场，并使阳极与弧柱之间形成一个负电性区——阳极区。
只要弧柱的正离子等不到补充，这个负电场就继续增大。
阳极区内的带电离子被这个电场加速，使其在阳极区内与中性离子碰撞产生场致电离，直到这种电离生成的正离子能满足弧柱需要时，阳极区的电场强度才不再继续增大。
电离生成的正离子流向弧柱，产生的电子流向阳极。
这种导电方式中阳极区压降较大。
2.阳极区的电离
当电弧电流较大时，阳极的过热程度加剧，金属产生蒸发，阳极区温度也大大提高。
阳极区内的电离方式将由金属蒸气热电离取代高能量电子的碰撞产生的场致电离，完成阳极区向弧柱区提供正离子流的作用。
这种情况下阳极区压降较低。
2.3电弧的工艺特性
焊接电弧为能源，主要利用其热能及机械能。
焊接电弧与热能及机械能有关的工艺特性，主要包括电弧的热能特性、电弧的力学特性、电弧的稳定性等。
2.3.1电弧的热能特性
电弧可以看作一个把电能转换成热能的柔性导体，由于电弧三个区域的导电特性不同，因而产热特性也不相同。
1.弧柱是带电粒子的通道，在这个通道中带电粒子在外加电场的作用下运动，电能转换成热能和动能。
在电弧中，带电粒子不是直接向两极运动，而是在频繁而激烈的碰撞过程中沿电场方向运动，。
这种碰撞是无规则的紊乱运动，可能是带电粒子间的碰撞也可能是带电粒子与中性粒子间的碰撞。
碰撞过程中带电粒子达到高温状态，把电能转化成热能。
2.阴极区与弧柱区相比，长度很短，且靠近电极或者焊件，所以直接影响焊丝的加热和焊件的加热。
阴极区存在两种带电粒子：
电子和正离子。
这两种带电粒子不断产生、运动和消失，同时伴随着能量的转换和传递。
由于弧柱中正离子所占比例很小，可以认为它产热对阴极影响很小，可忽略不计。
影响阴极区能量状态的带电粒子全部在阴极产生并由阴极区提供足够数量的电子来满足弧柱导电需要，因此可从这些电子在阴极区的能量平衡过程来分析阴极区产热。
3.阳极区的电流由电子流和正离子流两部分组成，因正离子流所占比例很小，可忽略不计。
只考虑电子流能量转换效应。
弧各部分的温度分布受电弧产热特性的影响，电弧组成的三个区域产热特性不同，温度分布也有较大的区别。
电弧温度的分布特点可从轴向和径向两方面比较：
1.轴向阴极区和阳极区的温度较低，弧柱区温度较高。
造成这个结果的原因是：
电极受材料沸点的限制，加热温度一般不能超过沸点；而弧柱中的气体或金属蒸气不受这一限制，且气体介质的导热特性也不如金属电极的导热特性好，热量不易散失，故有较高的温度。
2.径向电弧径向温度分布的特点是：
弧柱轴线温度分布最高，沿径向由中心至周围温度逐渐降低。
2.3.2电弧的力学特
在焊接过程，电弧的机械能是以电弧力的形式表现出来，电弧力不仅直接影响焊件的熔深及熔滴过度，而且也影响到熔池的搅拌、焊缝成形及金属飞溅等，因此，对电弧力的利用和控制将直接影响焊缝的质量。
电弧力主要包括电磁收缩力、等离子流力、斑点力等。
1.电弧力及其应用
（1）电磁收缩力当电流流过相距不远的两平行导线时，如果电流方向相同则产生相互吸引力，方向向反则产生排斥力。
而当电流流过导体时，电流可看成许多相距很近的平行同向电流线组成，这些电流线之间产生相互吸引力。
如果是可变形导体，将使导体产生收缩，这种现象称为电磁收缩效应，产生电磁收缩效应的力称为电磁收缩力。
它往往是形成其他弧力的力源。
由电弧自身磁场引起的电磁收缩力，在焊接过程中具有重要的工艺性能。
它不仅使熔池下凹，同时也对熔池产生搅拌作用，有利于细化晶粒，排除气体夹渣，使焊缝的质量得到改善。
另外，电磁收缩力产生的轴向推力可在融化极电弧焊中促使熔滴过渡，并可束缚弧柱的扩展，使弧柱能量更集中，电弧更具挺直性。
（2）等离子流力因焊接电弧呈圆锥状，使电磁收缩力在各处分布不均，具有一定的压力差，形成了轴向推力。
在此推力的作用下，将把靠近电极处的高温气体推向焊件方向流动。
高温气体流动时要求从电极上方补充新的气体，形成有一定速度的连续气流进入弧区。
新加的气体被加热或部分电离后，受轴向推力作用继续冲向焊件，对熔池形成附加的压力。
熔池这部分附加压力是高温气流的高速运动引起的，所以称为等离子流力，也称为电弧的电磁压力等离子流力可增大电弧的挺直性，在熔化极电弧焊时促进熔滴轴过渡，增大熔深并对熔池形成搅拌作用。
（3）斑点力电极上形成斑点时，由于斑点受到带电粒子的撞击或金属蒸发的反作用而对斑点产生的压力，称为斑点压力或者斑点力。
不论阴极斑点力还是阳极斑点力，其方向总是与熔滴过渡方向相反，因而斑点力总是阻碍熔滴过渡的作用力。
但由于阴极斑点力大于阳极斑点力，所以在电流电弧焊时可通过采用反接法来减小这种影响。
融化极气体保护焊采用直流反接，可以减小熔滴过渡的阻碍作用，减小飞溅，钨极氩弧焊采用直流反接，由于阴极斑点位于焊件上，正离子的撞击使电弧具有阴极清理作用。
2.3.3电弧的稳定性
焊接电弧的稳定性是指电弧保持稳定燃烧的程度。
电弧焊过程中，当电弧电压和焊接电流为某一定植时，电弧放电可在长时间内稳定进行且稳定燃烧的性能称为电弧的稳定性。
电弧的稳定燃烧是保证焊接质量的一个重要因素，因此维持维持电弧稳定性是非常重要的。
3电弧自调节作用的特点
3.1对弧焊电源外特性的要求
电弧的稳定燃烧，一般是指电弧电压和电流给电时电弧放电可在长时间内连续进行。
弧焊时，弧焊电源与电弧组成一个供电和用电系统，在稳定状态下，弧焊电源的输出电压与输出电流之间的关系，称为弧焊电源的外特性，亦称弧焊电源的伏安特性。
但是，对于弧焊电源来说，它的供电对象不是电灯、电炉这样的线性电阻性负载，而是非线性的特殊负载——电弧。
那么它具有什么样的外特性才能确保其负载——电弧稳定燃烧呢？
下面就是要论的内容。
3.1.1电源——电弧系统的稳定性
在电弧焊接过程中，电源起供电作用，电弧作为供电对象而用电，从而构成电源——电弧系统。
电源——电弧系统的稳定性应包含两方面的含义：
1.系统的静态平衡
系统在无外界因素干扰时，能在给定电弧电压和电流下维持长时间的连续电弧放电，保持静态平衡。
如下图所示曲线1是弧焊电源外特性曲线Uy=f（Ih），曲线2是电弧静特性曲线Uh=f（Ih）。
为满足系统静态平衡，曲线1与曲线2必须能够相交，如图所示相交与A0、A1点，这两个交点确定了系统的工作点，此时系统处于供求平衡状态。
但在实际焊接过程中，由于操作的不稳定、工作表面的不平和电网电压的突变等外界干扰，产生工作点便移，使系统的平衡状态遭到破坏，出现供求不平衡。
2.系统对干扰的反映能力
当系统一旦受到瞬时的饿外界干扰，破坏了原来的静态平衡，造成了焊接工艺参数的变化，这时就必须考察系统的反映能力，即看系统能否自动地回到原平衡状态，保证电弧稳定燃烧。
当系统受到干扰时，能快速恢复到原平衡状态的工作点为稳定工作点，否则为不稳定工作点。
根据推导，推导出电源——电弧系统的静态稳定条件，也就是说，电弧静态特性在工作点处的斜率必须大于电源外特性在该工作点处的斜率时电源——电弧系统才能稳定。
因此A0点是系统的稳定工作点，A1不是稳定工作点。
对于A0点而言，当电弧电流由于某中因素的影响由I0减小到I2时，电源工作点移至I2与曲线2的交点，电弧工作点移至I2与曲线1的交点。
上面的结论是从直流焊接电弧与电源系统的情况得出的，但其系统的饿稳定条件也同样适合于交流弧焊电源。
图3—1“电源—电弧”系统静态稳定工作点分析
3.1.2弧焊电源外特性曲线的形状及其选择
图3—2各种电源特性
1—平特性2—恒流带外拖特性3—陡降外特性4—缓降外特性
5—垂直下降特性
弧焊电源的外特性一般为下降特性和平特性（包括稍有上升特性）两类，如上图所示,1—平特性2—恒流带外拖特性3—陡降外特性4—缓降外特性5—垂直下降特性。
根据不同的焊接方法，可以选择不同的外特性。
电源的外特性形状除了影响电源——电弧系统的稳定之外，还关系着焊接工艺的稳定。
在外界干扰使弧长变化的情况下，将引起系统工作点移动和焊接工艺参数出现静态偏差。
为获得良好的焊缝成型，要求这种焊接工艺参数的静态偏差越小越好，亦即要求焊接工艺参数稳定。
有时某中形状的电源外特性可满足电源——电弧系统的稳定条件，即系统静态工作点系数大于零，但却不能保证焊接工艺参数稳定。
因此，一定形状的电弧静特性需要选择适当形状的电源外特性与之匹配，才能满足系统的稳定条件，有能保证焊接工艺参数稳定。
当电弧工作在静特性曲线的下降段，为了满足系统静态稳定系数大于零，应使电源外特性曲线比电弧静特性曲线更为陡降。
当电弧工作在静特性曲线的水平段时，为满足系统静态稳定系数大于零，应使电源外特性曲线是下降的。
当电弧工作在静特性曲线的上升段时，为满足系统静态稳定系数大于零，电源外特性曲线可以是下降的，平的或微上升的。
下面结合具体焊接方法对电源外特性曲线的选择来具体分析：
1.焊条电弧焊在焊条电弧焊中，在工作于电弧静特性曲线的水平段，采用下降外特性的弧焊电源，便可满足系统稳定的要求。
但是，怎样的下降外特性曲线才合适，还得保证焊接工艺参数稳定和保证电弧的弹性好来考虑。
如下图所示，曲线1和曲线2是陡度不同的两条电源外特性曲线。
弧长从l1增至l2时，电弧静特性曲线与下降陡度大的电源外特性曲线1的交点由A0移到A1，电弧电流偏移了I11，而与下降陡度小的电源外特性曲线2交点由A0移至A2，电流偏差为I12，显然I12＞I11。
当弧长减小时，情况类同。
由此可见，当弧长变化时，电源外特性的陡度越大，则电流偏差就越小，这样不但使焊接工艺参数稳定，还可以增强电弧弹性。
因为弧长增大将使电流减小，当电流减小到一定限度就会导致熄弧。
若电源外特性下降陡度大，则允许弧长有较大程度的拉长都不致使电流小于这个限度而熄弧，即电弧弹性好。
如图曲线3所示的垂直下降外特性的电源，弧长变化时引起电流偏差L13最小，则焊接工艺参数最稳定，电弧弹性也最好。
但是外特性陡度大时的稳态短路电流Iwd过小，影响引弧和熔滴过渡；陡降度小的电源，其短路电流Iwd过大，焊接时产生的飞溅大，电弧不稳定。
因此，陡降度过大和过小的电源均不适合焊条电弧焊，故焊条电弧焊的外特性最好采用恒流带外拖特性的弧焊电源，它既可以体现恒流特性焊接工艺参数稳定的特点，又通过外拖增大短路电流，提高了引弧性能和电弧熔透能力。
图3—3弧长变化时引起的电流偏移
1、2—缓降外特性电源3—恒流外特性电源
L1、L2—电弧静特性
2.熔化极电弧焊熔化极电弧焊包括埋弧焊、熔化极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊和含有活性气体的混合气体保护焊等。
这些弧焊方法，不仅要根据其电弧静特性的形状，而且还要考虑送丝的方式来选择合适的弧焊电源外特性工作部分的形状。
根据送丝方式的不同，熔化极弧焊可分为两种：
（1）等速送丝控制系统的熔化极弧焊CO2/MAG、MIG焊或细丝的直流埋弧自动焊、电弧静特性均是上升的。
电源外特性为下降、平、微升都可以满足电源——电弧系统稳定条件。
对于这些焊接方法特别是半自动焊时，电弧的自身调节作用较强，原因在于电源电流的密度较大。
下图所示，从图中可以看出，当受外界干扰使弧长增加时，怎电弧静特性曲线由3变为曲线4，其稳定工作点由A变为B和C，即比A点对应的电流有所减小，于是焊丝熔化速度变慢，弧长变短，便恢复到A点。
反之，也很容易推出。
这种当弧长变化时，引起电流和焊丝熔化速度变化，使弧长恢复的作用，称为电源——电弧系统的自调节作用，简称自调节作用。
在焊丝中电流密度较大，电弧静特性为上升的条件下，应尽可能选择平外特性的电源，使其自身调节作用足够强烈，焊接工艺参数稳定。
图3—4电弧静特性为上升形状时，电源外特性对电流偏差的影响
（2）变速送丝控制系统的熔化极弧焊通常的埋弧焊（焊丝直径大于3毫米）和一部分MIG焊，它们的电弧静特性是平的，为了满足系统静态稳定系数大于零，只能选择下降外特性的电源。
因为这类焊接方法焊丝中的饿电流密度较小，自身调节作用不强，不能在弧长变化时维持焊接工艺参数稳定。
应该采用变速送丝控制系统或称为电弧电压反馈自动调节系统，即利用电弧电压作为反馈量来调节送丝速度的。
当弧长增加时，电弧电压增大，电压反馈迫使送丝速度加快，因而弧长得以恢复；当弧长减小时，电弧电压减小，电压反馈迫使送丝速度减慢，使弧长得以恢复。
这种调节作用与电源外特性形状无关，通常所以要选择较陡的下降外特性，为的饿是在弧长变化时引起的电流偏差较小，有利于焊接工艺参数的稳定。
（3）非熔化极弧焊这种弧焊方法包括钨极压弧焊（TIG）、非熔化极等离子弧以及非熔化极脉冲弧焊等。
它们的电弧静特性工作部分呈平或微上升的形状，影响电弧稳定燃烧的主要参数是电流，而弧长变化不象熔化极电弧那么大，应尽量减小由于外界干扰引起的电流变化，故采用具有陡降外特性或恒流特性的电源。
3.1.3对弧焊电源调节特性的要求
焊接时，要根据被焊工件的材质、厚度和坡口形式等选用不同的焊接工艺参数，即选择不同的电弧电压和焊接电流等。
为满足上述要求，电源必须具备可以调节的特性。
如前所述，电弧电压和电流是由电弧静特性曲线和电源外特性曲线相交的一个稳定工作点决定的。
对于一定的弧长，只对应一个稳定工作点。
因此，为了在某一弧长下获得一定范围的所需电弧电压和焊接电流，即获得许多个稳定工作点，那么，弧焊电源就要有许多条均匀可调节的外特性曲线，以便与电弧静特性曲线相交。
因此，把弧焊电源这种外特性可调节的性能称为弧焊电源的调节特性，它是通过电源外特性的调节来实现的。
不同的焊接方法对弧焊电源的调节特性也不相同，比如：
1.焊条电弧焊焊条电弧焊的焊接电流Ih的调节范围不大，通常在100~400A之间，即使电弧电压Uh不定，也能保证得到所要求的焊缝成型，所以在焊接不同厚度的工件时，电弧电压Uh一般是保持不变的，只需要调节焊接电流。
一般要求交流弧焊电源空载电压U0=（1.8~2.25）Uh。
但是，当使用小电流焊接时，由于电流小，电子热发射能力弱，需要靠强电场作用才容易引燃电弧，这时就要求电源应有较高的空载电压，当使用大电流焊接时，空载电压可以降低，一提高功率因数，节约电能。
通常把能这种改变外特性的弧焊电源称为具有理想调节特性的弧焊电源。
2.埋弧焊在埋弧焊中，焊缝成型与焊接工艺参数关系密切，即当焊接电流增加时，则焊缝熔深随着增大；当电弧电压增大，则熔宽增加。
所以在焊接时，要求焊接电流增加时，电弧电压也随之增加，以保持熔深与熔宽之间合适的焊缝几何尺寸。
3.等速送丝气体保护焊等速送丝气体保护焊为上升电弧静特性时，可选用平外特性的电源，因而可选用平特性调节方式来调节电弧电压。
4电弧自调节的应用
4.1焊条电弧焊
4.1.1焊条电弧焊的基本原理
焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。
它利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使得焊条和焊件熔化，从而获得牢固的焊接接头。
焊接过程中药皮不断的分解、熔化而生成气体及熔渣，保护焊条的端部、电弧、熔池及其附近区域，防止大气对熔化金属的有害污染。
焊条芯也在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，成为焊缝的填充金属。
4.1.2焊条电弧焊的特点
焊条电弧焊与其他焊接方法相比，具有以下特点：
1、操作灵活
2、待焊接头装配要求低
3、可焊金属材料广
4、焊接生产率低
5、焊缝质量依赖性强
4.1.3焊条电弧焊对弧焊电源外特性的要求
焊条电弧焊电极尺寸较大，电流密度低。
在电弧稳定燃烧条件下，其负载特性处于U形曲线的水平段，故首先要求电弧外特性曲线与电弧静特性曲线的水平段相交，即要求焊条电弧焊的电源应具有下降外特性。
再从焊接参数稳定性考虑，要求电源外特性形状陡降一些为好，因为对相同的弧长变化，陡降外特性电源所引起的焊接电流变化比缓降外特性所引起的焊接电流变化小得多。
焊条电弧焊过程中，弧长的变化是经常发生的。
为了保证焊接参数的稳定，从而获得均匀一致的焊缝，显然要求电源具有陡降特性。
垂降外特性能克服由于弧长波动所引起的焊接焊接电流变化，但其短路电流过小，不利于引弧。
在正常电弧电压范围内，弧长变化时焊接电流保持不变。
当电弧电压低于拐点电压值时，外特性
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