Статическая вольтамперная характеристика дуги
Связь общего падения напряжения Uд на дуге с падением напряжения на отдельных ее элементах в области малых токов устанавливает формула
Г. Айртон:
(8.7)
где α - суммарное анодно-катодное падение напряжения, В; β- градиент потенциала в столбе дуги, В/м; l - длина дуги, м; γ и δ - мощности, затрачиваемые на вырывание электродов из катодного пятна, Вт/А, и на продвижение электронов в межэлектродном промежутке на единицу расстояния, Вт/(А.м); Iд - сила тока дуги, А.
В формуле (8.7) падение напряжения 
зависит от силы тока, что соответствует падающему характеру ВАХ. Для средних токов это слагаемое мало:
(8.8)
Среда, в которой дуга горит, влияет на форму статической ВАХ. Так, в среде инертных газов даже при небольших токах характеристика дуги возрастающая. Ее применяют при сварке в среде защитных газов, плазменно-дуговых процессах.
Статическая ВАХ на переменном токе соответствует действующим значениям тока и напряжения. При этом катодная и анодная области дуги меняются местами в зависимости от полярности приложенного напряжения.
Устойчивость горения дуги
Основная характеристика источника - внешняя, представляющая собой зависимость между напряжением на клеммах и током, протекающим через сварочную цепь при нагрузке. Внешняя вольтамперная характеристика (рис. 8.4) может быть крутопадающей 1, пологопадающей 2, жесткой 3 и возрастающей 4. Важным параметром источника наряду с напряжением Uо холостого хода является ток Iк короткого замыкания, который по отношению к номинальному току Iн источника обычно находится в следующих пределах:
|
|
|
1,25< Iк/ Iн<2 (8.9)
Таким образом, короткое замыкание - один из рабочих режимов при зажигании электрической дуги. Источник питания при этом должен надежно работать.
Рис. 8.4 Внешние характеристики источников питания сварочной дуги:
1 и 2 - круто- и пологопадающая; 3 - жесткая; 4-возрастающая.
Для обеспечения длительного устойчивого горения электрической дуги необходимо согласовать статические ВАХ дуги и источника питания. Очевидно, что ток дуги устанавливается в соответствии с точкой пересечения этих ВАХ (рис. 8.5).
Рис. 8.5 К анализу устойчивости горения дуги: 1 - внешняя характеристика источника питания, 2 - ВАХ дуги.
При падающей статической ВАХ дуги 2 источник питания должен иметь еще более крутопадающую внешнюю характеристику 1. Равенство токов и напряжений дуги и источника в этом случае будет в точках А и В. Из них только точка А соответствует устойчивому горению дуги.
|
|
|
В статическом состоянии баланс напряжений в сварочной цепи имеет вид
(8.10)
где: U0 - напряжение холостого хода источника питания, В; Iд - сила тока сварочной цепи, А; Rи - сопротивление источника питания, Ом; Uд - напряжение дуги, В.
При изменении тока в сварочной цепи баланс мгновенных напряжений выглядит следующим образом:
(8.11)
где L - индуктивность контура сварочной цепи, Гн; di/dt - изменение мгновенного значения сварочного тока, А/с,
ЭДС самоиндукции контура с дугой
(8.12)
В точке В при увеличении тока I1 на ΔI производная (di/dt)>0. Так как L>0, то di/dt >0, то в результате ток в цепи будет продолжать расти до значения I2. При уменьшении тока на ΔI производная di/dt<0, вследствие чего ток будет уменьшаться до нуля и дуга погаснет. Следовательно, режим в точке В неустойчив.
Иначе обстоит дело в точке А. Если ток I2 возрастет на ΔI то в соответствии с уравнением (8.6) производная di/dt<0. В результате ток будет уменьшаться до значения I2. При снижении тока I2 на ΔI производная di/dt>0, вследствие чего ток возрастает до прежнего значения I2, т.е. дуга горит устойчиво.
|
|
|
При работе в областях падающей и жесткой статической ВАХ дуги устойчивое горение обеспечивается при использовании источников питания с крутопадающей и пологопадающей внешними характеристиками. При возрастающей статической ВАХ дуги применяют источники с жесткими внешними характеристиками.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 122; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!