54. Особенности сварочной дуги переменного тока в цепи с активным и сварочной цепи индуктивным сопротивлением.
Если дуга включена в цепь переменного тока низкой (промышленной) частоты, рабочая точка непрерывно перемещается по нисходящему и горизонтальному участкам характеристики. Так как в конце каждого полупериода ток прекращается, дуга гаснет. Однако в следующем полупериоде, благодаря термоэмиссии электронов с не успевших остыть участков металла и сохраняющейся некоторое время остаточной ионизации газового промежутка, дуга возникает вновь, как только напряжение между электродами достигнет значения, называемого напряжением зажигания. Чтобы добиться устойчивого горения дуги переменного тока, необходимы определенные меры. Применяют, например, специальные электроды, в состав покрытия которых добавлены вещества с низким потенциалом ионизации.
Устойчивость дуги улучшается с повышением напряжения холостого хода сварочного источника (его измеряют при отключенной нагрузке). Однако этот параметр ограничен требованиями безопасности обслуживающего персонала и, согласно ГОСТ95-77Е, не должен превышать 80 В.
Общепринятый способ получить стабильную дугу при сравнительно низком напряжении холостого хода источника тока — включить последовательно в сварочную цепь индуктивное сопротивление. В результате возникает фазовый сдвиг между током и напряжением. Нулевому мгновенному значению тока, при котором дуга гаснет, соответствует максимум напряжения, вновь ее поджигающего. В этом случае достаточно источника с напряжением холостого хода 60...65 В. К тому же изменением индуктивности можно регулировать сварочный ток.
При питании сварочной дуги переменным током полярность электродов, а также условия существования дугового разряда периодически изменяются. (Гаснет 100 раз/сек). Длительность перерывов в горении дуги при прочих равных условиях зависит от параметров сварочной цепи. Напряжение зажигания дуги после перехода тока через ноль носит название напряжения повторного зажигания. В зависимости от условий горения дуги напряжение повторного зажигания может быть в несколько раз выше, чем напряжение на дуге (рис. 1.3).
Рис.1.3. Напряжение на дуге при питании ее переменным током.
Экспериментальным путем выявлено два основных механизма повторного возбуждения дуги: возбуждение остаточной плазмой и током термоэлектронной эмиссии. В первом случае дуга возбуждается при напряжении, достаточном для возникновения в катодной области ионного тока минимальной величины, необходимой для формирования катодных процессов (4 –7а). Чем выше степень ионизации плазмы, тем ниже напряжение, при котором зажигается дуга. Во втором случае ток термоэлектронной эмиссии подогревает межэлектродный газ и создает плазму, необходимую для создания минимального преддугового тока.
При пониженной степени ионизации дугового промежутка и уменьшении температуры активных пятен повторное зажигание происходит при повышенном напряжении, называемом пиком зажигания Uз > Ud (рис.1.3). Из-за более интенсивного охлаждения активного пятна на свариваемом изделии величина пика зажигания больше в тех случаях, когда катодное пятно находится на изделии. Uз в 3—4 раза больше Ud .
Таким образом, повторному возбуждению дуги способствуют снижение эффективного потенциала ионизации (первый механизм), повышение температуры плавящегося электрода (второй механизм) и увеличение напряжения на дуговом промежутке.