книги из ГПНТБ / Фридман, Л. Н. Источники питания сварочной дуги учеб. пособие
.pdfМинистерство высшего и среднего специального
'образования РСФСР
Алтайский политехнический институт им. И .И .Ползунова
Л.Н.ФРИДМАН
N.
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЙ-СВАРОЧНОЙ ДУГИ "
Учебное пособие
Барнаул
1973
'.SJ O W О
ПРЕДИСЛОВИЕ
Производство электросварочного оборудова
ния является одной из наиболее бурно раз
вивающихся отраслей электромашиностроения. Несмотря на то, что электросварочное
оборудование для договой и шлаковой сварки выпускается в большом количестве и сотни
тысяч единиц его находятся в эксплуатации,
литературы для студентов-сварщиков и инжене
ров экопдуатационников выпускается недос
таточно.
Наиболее полной является книга И.Я.Ра
биновича "Оборудование для дуговой электри
ческой сварки. Источники питания дуги"»выпу щенная в 1 9 5 8 г.
Однако в связи с давностью издания в кни
ге не нашел отражения опыт создания наиболее
современных источников питания. В частности
в книге И.Я.Рабиновича недостаточно полно >
рассмотрены выпрямители - наиболее перепек-*
тивный вид источников питания постоянным то
ком, источники |
питания |
с жесткими,пологопа |
|
дающими внешними |
характеристиками, |
нашедшие |
|
применение при сварке в |
защитных |
газах и |
|
* |
сааркѳ, |
современные конетрук- |
|
элпЕтрсшлаковой |
|||
I
2
ции трансформаторов и др. вопросы.
Цель настоящей книги восполнить указан ный пробел и послужить учебным пособием по
курсу "Источники питания сварочной дуги" для
студентов сварочных специальностей.
Книга содержит четыре раздела. В первом разделе сформулированы общие требования к источникам питания дуги и шлаковой ванны, описаиы области рационального применения сов
ременных типов источников питания. Во втором
разделе рассмотрены источники питания пере
менным током |
- трансформаторы. В третьем раз |
|||
деле |
описаны |
современные |
конструкции |
сва |
рочных генераторов. Последний раздел |
посвя |
|||
щен |
сварочным выпрямителям. |
|
||
'I
|
|
3 |
|
|
|
|
Р А З Д Е Л |
I |
|
|
ТРЕБОВАНИЯ |
К ИСТОЧНИКАМ Ш1ТАНЙЯ ДЛЯ ДУГОВОІІ |
||
|
И ШЛАКОВОЙ |
СВАРКИ, ЙХ ТИПЫ И ОБЛАСТИ ДРК-___ |
||
’ |
* |
.„ к ш ш . |
|
|
|
Глава I. Требования к статическим и динамичес |
|||
|
ким |
характеристикам источников |
пкта- |
|
|
ния_____________________________________ |
|||
§1. Статические характеристики сварочной |
дуги |
|||
На фиг.І показано распределение потенциала в дуге. Напряжение дуги складывается из падения напряжения в трех ее основных областях; на аноде,катоде и столбе дуги:
где : |
|
^ 3 = |
^ ^ |
+ |
I |
(і) |
||
- катодное падение напряжения.Его величина за |
||||||||
и -, |
||||||||
|
|
висит от материала электродов и среды, е ко |
||||||
|
|
торой |
Происходит разряд; |
|
||||
U s |
- |
анодное |
падение |
напряжения. Его |
величина мало |
|||
|
|
зависит |
ст |
материала |
электрода и |
среда; |
||
_ U C - |
падение^ налрл-'жения |
^в столбе дуги. |
||||||
Фиг. I.
Распределение .потен
циала до длине дуги. .
|
|
4 |
|
|
|
|
Д е я |
нахождения''формы |
статической |
характе |
|||
ристики |
дуги L t j - f f J a ) |
рассмотрим |
зависимость |
|||
каждого из слагаемых Ц ,( |
> LL& |
н Lie |
от тока. |
|||
Как |
показали исследования |
Сік |
в |
большом |
||
диапазоне |
изменения тока |
можно |
считать |
незави |
||
сящими |
от |
тока. Только |
при больших |
плотностях |
||
тока, когда катодное пятно покрывает всю поверх
ность торца |
электрода, общая плотность тока |
|||||||||
в |
катодном |
пятне |
начинает^ расти, |
а вместе с |
||||||
ним |
Е |
Ц.х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Величина |
(Ja |
от |
тока не зависит. |
||||||
|
Величина |
U e по |
закону |
Ома равна : |
||||||
|
|
|
|
U . С =J â |
6.9 |
|
|
(2 ) |
||
|
|
|
|
Sc Je ’ |
|
|||||
где: |
|
|
|
|
||||||
|
длина |
дуги, |
см; |
|
|
|
||||
|
і а - |
|
|
|
||||||
|
д |
|
площадь поперечного |
сечения столба |
||||||
|
|
|
дуги, |
см2 ; |
|
|
|
|
||
|
Je |
- |
электропроводность |
столба дуги,1 /ом см. |
||||||
|
Т.к. |
в формуле |
|
(2 ) |
^ |
- і с |
- п л о т н о с |
|||
ти |
тока |
|
в столбе |
дуги, |
|
|
а * |
|||
- |
градиенту |
потенциала-, |
Уравнение |
(2 J можно |
||||||
преобразовать |
|
к виду |
: |
|
|
|
||||
Теперь рассмотрим три случая, соответству
5
ющиѳ трем участкам на кривой статической ха
рактеристики дуги (фиг.2 ).
I.При малых значениях плотности тока сум
ма U L |
+ U * ) не |
зависит |
от тока. Падение на |
||
пряжения в |
столбе |
дуги Нс |
0 увеличением |
тока |
|
уменьшается |
за счет |
роста |
площади сечения |
стол |
|
ба дуги |
и проводимости. |
|
|
||
Статическая характеристика дуги в этом
случае будет падающая, т.к. напряжение уменьша
ется |
с увеличением тока. |
|
|
|
|
|
||||
|
2. При |
обычных сварочных режимах сумма |
||||||||
( da + U K |
) |
также может |
быть |
принята |
постоян |
|||||
ной. |
Что |
касается |
U e |
, то |
его |
величина |
||||
|
||||||||||
также |
не |
зависит |
от |
тока, т.к. |
площадь |
сече |
||||
ния |
столба |
в этих условиях увеличивается |
пропор |
|||||||
ционально |
току,а |
проводимость изменяется мало. |
||||||||
|
Напряжение |
дуги |
-в |
этом |
случае |
не зависит |
||||
от тока, |
причем (JLg и Ес |
достигают |
своего ми |
|||||||
нимального |
значения. |
|
|
|
|
|
|
|||
3.При большой плотности тока в электроде
катодное пятно и площадь сечения столба дуги не
могут увеличиваться |
пропорционально току. |
• |
||
'В |
этом случае |
градиент потенциала в |
стол |
|
бе дуги |
будет увеличиваться |
с увеличением |
тока, |
|
т.к. плотность тока |
растет |
пропорционально |
току, |
|
6
в электропроводность изменяется незначительно.
Кроме этого при больших плотностях тока
вэлектроде увеличивается также катодное паде
ние напряжения. Поэтову |
статическая характерис |
||
тика дуги будет на этом |
участке возрастающей, |
||
т .к. напряжение дуги Судет |
возрастать |
с уве |
|
личением тока. |
|
|
|
Таким образом в общем случае статическая |
|||
водьтампѳрная характеристика |
имеет форму, изобра- |
||
|
|
Обвдей |
вид стати |
|
|
ческой |
вольт-ам |
|
|
перной |
характе |
|
|
ристики дуги при |
|
|
|
tn — |
и |
I
і
жеиную на |
ф и г .2 , т.е. |
с |
изменением |
тока пе |
|||
реходит |
от |
падающей |
в |
не |
зависимую от |
тока- |
|
хесткую, |
и, |
наконец» |
при |
больших тохах |
ста |
||
новятся |
возрастающей. |
|
|
|
|
|
|
Изменения длины дуги |
смещает |
статичес- |
|||||
|
|
|
7 |
|
кую |
характеристику |
по |
оси ординат,а |
измене» |
ния |
диаметра - по |
оси |
абсцисс. |
|
|
Анализ статических характеристик |
показы |
||
вает, что сварочную дугу необходимо рассматри
вать как нелинейный элемент электрической
цепи. Для большинства режимов напряжение дуги
практически не зависит |
от |
тока |
(средний |
|
участок характеристики): |
|
|
|
|
Ui=Ua |
' й |
й |
• |
( 4) |
В этих случаях дуга рассматривается как
противоэдектродвижущая сила, величина которой
не зависит от тока.
§2. Общее условие устойчивости системы: источник питания - дуга и требова
ния к статическим характеристикам источников питания
Устойчивость горения дуги и стабильность
режима сварки определяются делым рядом факто ров, которые обычно подразделяются на две
группы.
К первой группе относятся факторы, обуслов
ливающие физичеекую устойчивость дуги. Эта
группа |
охватывает условия |
протекачия электричес |
|
ких и |
тепловых процессов |
в приэдектродных |
*• |