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变速送丝弧长调节系统，是一个电弧电压反馈系统，这是一个闭环调节系统，其调节原理是：以电弧电压Ua为被调量，送丝速度Vf为操作量，即Vf=f（Ua），当弧长由于外界原因干扰而增长（缩短）时，Ua就增大（减少），闭环反馈系统使Vf增大（减少），从而使弧长重新回升到原来长度，保证了原焊接工艺参数稳定。这个系统中，执行机构是送丝机，系统的灵敏度主要取决于弧长变动时，送丝速度的变化量△Vf的大小。
△Vf=K·△Ua 3-5
由式3-5可见，K值越大，系统灵敏度就越高，但K值过大，就反映送丝电极的惯性大，时间常数大，这个系统就容易产生振荡。同样的道理，弧长变化后，引起的△Ua值越大，则调节灵敏度也越高。需要大的△Ua值，一方面焊接电源要具有陡降外特性，另一方面要求弧柱区的电场强度E值要大，调节效果才会好。例如埋弧焊弧柱区E值较大，因而埋弧焊就容易控制弧长。
由于电机惯性和系统时间常数的原因，在实用中电源的外特性并不要垂直陡降，要有一定的下降弧度，使电弧自身调节作用也同时存在，以便具有变速和变电流调节的综合性能，这样才能获得较好的焊接效果。参照图3-5说明其调节原理：
图3-5中，L1、L2代表弧长，即焊接的原工作点O1是电源特性，弧长L1和送丝速度特性曲线V送=f（Ua）的公共交点。当受到外界干扰后，弧长由L1变到L2，且L2＞L1，这时电弧燃烧的工作点由O1移动到O2，焊接电流由I1变为I2，且I2＜I1，焊丝熔化速度由V熔1变为V熔2，熔化速度减小。反馈调节后，V送=f（Ua）与L2的交点为O3，O3点的V送2＞V送1，即送丝加快，再加上V熔2变小，这两个因素的共同作用，使弧长变短，很快恢复到原来的弧长L1，电弧重新在O1点稳定燃烧。若外界干扰，使弧长变短，其作用过程相同，但调整方向相反，其结果仍保证原工作点Ol的稳定。
在熔化极电弧焊中，电弧的调节控制系统的基本要求是：
A、电弧燃烧连续稳定；
B、熔滴过渡均匀可靠无飞溅；
C、弧长具有较强的抗干扰能力，自调节作用强；
D、具有简单的操作和规范的调节。
在直流MIG/MAG焊中，电源是平特性、等速送丝、焊接电流大于临界值，熔滴呈喷射过渡，这时焊接电弧的稳定调节，要依靠平特性电源下的电弧自身调节作用。如果电流继续增加，就会出现旋转射流过渡，这时电弧就不能稳定，这是对直流MIG/MAG焊上限电流的限制。直流MIG/MAG焊又必须在临界电流以上，才能获得喷射过渡，因而其焊接电流又不能小，这就使直流MIG/MAG焊的应用范围受到了限制。采用脉冲熔化极氩弧焊（PMIG），解决了上述问题，获得了很宽的工艺范围。
四、PMIG焊的基本原理：
PMIG焊电源要产生周期性的脉冲电流，电流是受控量，不可能使用平特性电源，而必须是突降特性电源。在等速送丝下，焊接电弧的调节，要依靠改变脉冲电流平均值的方法来改变焊丝的熔化速度，调节弧长，使电弧稳定燃烧。这就要引入电弧电压反馈系统，用焊接电源的输出电压代表弧长。对该电压实行采样，作为负反馈系统的输入量，系统输出的执行量就是焊机的平均电流。
1、PMIG焊弧长调节原理：
改变脉冲电流的平均值，有两种方法，一种是固定频率，改变脉冲电流的宽度，即改变占空比的方法，这种方法不能用于焊机。另一种是固定脉宽下，改变脉冲频率的方法，即脉冲频率调整法。在脉冲电流熔化极气体保护焊中，为了获得稳定的熔滴过度，必须对每一个脉冲电流的能量进行选定。这实际上就是设定脉冲电流的峰值和脉冲持续时间，即脉冲的高和宽。在保持脉冲的高和宽不变的条件下，基值电流作为维弧用也不改变，要改变平均电流，只有通过改变两个脉冲之间的间隔的方法来实现。所以脉冲MIG焊，弧长调节的基本方案如图4-1所示：
图4-1中，电流控制系统几个给定量是Ip、Ib分别代表脉冲电流的峰值和基值，Tp代表脉冲电流的持续时间，这三个量是不变的。Tb是基值电流持续时间，是电弧电压反馈系统及Tb控制器的输出量，弧压Ua代表弧长。调节过程是：弧压反馈系统检测到弧压Ua（代表弧长）相对于弧压给定值U0有某种变化后，便立即调整，使下一个脉冲电流早到或晚到，这就改变了脉冲频率，其宏观效果是改变焊接的平均电流，调节焊丝的熔化速度与等速送丝相平衡。所以电弧电压反馈系统的调节原理是：以弧压给定值U0为参考，如果弧长变长（Ua↑），调节系统就加大Tb，降低脉冲频率，减小平均电流，使焊丝熔化速度变慢，其结果使弧长恢复到原来值；如果弧长变短，即减小Tb，加大平均电流、提高熔化速度、使弧长恢复到原来值。这一调节原理可以称其为陡降特性电源的电流自动调节。许多文献把这一过程叫做电压-频率（V-f）转换。在PMIG/PMAG焊的电弧电压反馈调节系统中V-f转换器的设计技术是反馈控制系统的关键问题。 |
