4. Внешние вольтамперные характеристики источников питания.
Источники питания электрической дуги должны обеспечивать зажигание дуги, устойчивое её горение, регулирование тока дуги, безопасность обслуживания.
Основные параметры: напряжение холостого хода, внешние вольт-амперные характеристики, способ регулирования.
Напряжение холостого хода выбирают из условия надёжного зажигания дуги и безопасности обслуживания. Повышение напряжения облегчает зажигание и увеличивает опасность поражения электрическим током. Верхний предел 60-75 В. Зажигание дуги постоянного тока происходит при более низких напряжениях.
Внешние характеристики источников – это зависимость напряжения на его выходных зажимах от силы тока.
Uи = f (I)
Рис. 4. Внешние ВАХ источников питания сварочной дуги:
1 – крутопадающая, 2 – пологопадающая; 3 – жёсткая; 4 – возрастающая
Ток короткого замыкания –один из рабочих режимов: 1,25 < Iк / Iн < 2
Регулирование сварочного тока – необходимо при сварке деталей различной толщины.
Iр = (Uo – Uи) / Zэ
Ступенчатое (плавное) регулирование тока изменение напряжения холостого хода и внешнего эквивалентного сопротивления.
Рис. 5. Регулирование тока изменение напряжения холостого хода Uo:
Uo1>Uo2>Uo3
Рис. 6. Регулирование тока изменение сопротивления Zэ:
Zo1>Zo2>Zo3
5. Совмещение внешней вах источники вах дуги.
Выбор типа источника питания и типа дуги осуществляется с помощью совмещения динамических ВАХ друг относительно друга. Таким образом устанавливается пригодность выбранного источника для питания данной дуги.
Рис. 5. Совмещенные внешняя характеристика питания и вольт-амперная характеристика дуги.
Условие выбора: Ри = Рд; если Uи = Uд ; Iи = Iд точка А и В
Из них точка В соответствует устойчивому горению, а точка А - неустойчивому горению.
Условие устойчивого горения
Ку = [(dUд\ dI) - (dUи\ dI)] > 0
Ку – коэффициент устойчивости горения дуги
Разность производных напряжений по току ВАХ дуги и источника в рабочей точке была положительной
Ку = tg д - tg и > 0
При падающей ВАХ дуги источник питания должен иметь ещё более крутопадающую внешнюю характеристику.
При возрастающей ВАХ дуги внешняя характеристика источника – менее возрастающая.
Рассмотрим устойчивость системы «источники питания – дуга».
Точка А и точка В – равновесное состояние когда UИ=UД
Рассмотрим точку В.
Пусть под воздействием факторов напряжение дуги меняется. Пусть UД уменьшается (т. В1). В ней UД <UИ , а IД=IИ и из этого следует, что РИ>PД , поэтому напряжение на дуге будет увеличиваться, чтобы поглотить излишнюю мощность (точка В).
Пусть UД увеличивается (т. В2). UД >UИ , поэтому РИ<PД , следовательно напряжение дуги будет уменьшаться до точки В.
Рассмотрим точку А.
В точке А при отклонении процесса в любую сторону он будет продолжать развиваться (т. е. наоборот). Устойчивость характеризуется коэффициентом устойчивости, который меньше нуля:
Ку = tg д - tg и < 0
Рис. 6. Регулирование тока (а) изменением полного сопротивления цепи дуги, напряжения (б) холостого хода, длины (в) дуги