3.2 Устойчивость дуги переменного тока, методы ее повышения
Для повышения устойчивого горения дуги необходимо уменьшать время пауз в ее горении – tп. Это возможно обеспечить за счет следующих мерооприятий:
1 – увеличением напряжения дуги;
2 – повышением индуктивности сварочной цепи;
3 – введением в дугу (в составе покрытия электродов, флюсов) элементов с низким потенциалом ионизации: калий, натрий кальций, которые уменьшают величину пика зажигания – UЗ,
4 – повышением частоты питающего дугу источника (дорогостоящие, но эффективное мероприятие).
Более подробно вопросы устойчивого горения дуги переменного тока, о процессах в дуге переменного тока, методах повышения устойчивости дуги переменного тока изложено в [1, с. 25-33].
Этот материал выносится на самостоятельную работу студентов (СРС). Кроме того, на СРС выносятся темы:
1. Динамическая характеристика сварочной дуги переменного тока [1, с. 34-35]; [2, с. 75-8].
2. Трехфазная сварочная дуга [1, с. 35-36].
Следует отметить, что для сварки дугу переменного тока целесообразно применять, поскольку стоимость источника (при равных режимах сварки) меньше, чем при сварке на постоянном токе, у трансформаторов выше к. п. д., чем у выпрямителей. Кроме того, при сварке дугой переменного тока, нет так называемого «магнитного дутья».
Однако, в этом случае покрытия электродов, либо сварочный флюс должны обеспечивать устойчивое горение дуги (прежде всего, иметь в своем составе элементы с низким потенциалом ионизации: калий, натрий, кальций и др.).
Контрольные вопросы
1) Каковы особенности горения дуги переменного тока?
2) Изобразите диаграммы токов и напряжения для дуги переменного тока в цепи только с активным сопротивлением.
3) Чем определяется устойчивость дуги переменного тока? (методы ее повышения)
4) Каковы особенности горения трехфазной дуги?
5) Изобразите динамическую характеристику дуги переменного тока.
Лекция 4. Технологические свойства и технико-экономические показатели источников питания. Режимы работы источников питания
План
4.1 Определение понятия технологические свойства и требования к ним. Технико-экономические показатели источников питания. Критерий выбора источников питания для сварки.
4.2 Виды режимов работы. Длительность цикла работы при разных режимах работы.
4.1 Определение понятия технологические свойства и требования к ним. Технико-экономические показатели источников питания. Критерий выбора источников питания для сварки.
При выборе источников питания для сварки учитывают технологические и технико-экономические их показатели.
Выбор источников в конечном итоге будет осуществляться на основе экономических расчетов, но этот экономический расчет будет выполняться из набора источников, которые удовлетворяют первым двум критериям. Поэтому необходимо знать об этих двух критериях.
Источник питания считают технологичным, если он обеспечивает:
1. устойчивость дуги (оценивается коэффициентом устойчивости – КУ);
2. эластичность дуги;
3. минимальный уровень разбрызгивания электродного металла.
Эластичность дуги – это способность устойчивого горения дуги без обрывов при ее удлинении.
Критерием эластичности дуги является максимальная длина дуги, зафиксированная в момент обрыва при ее удлинении. Это свойство дуги является весьма важным, и оно обеспечивается свойствами (параметрами) источника питания. Необходимо чтобы при горении когда имеют место случайные отклонения длины дуги, дуга не обрывалась.
Повысить эластичность дуги возможно увеличением напряжения холостого хода источника, введением в состав покрытия электродов и флюсы элементов с низким потенциалом ионизации (например, натрий, калий, кальций). Кроме того эластичность дуги повышается при повышении сварочного тока. Таким образом эластичность дуги определяется свойствами источника питания.
При ручной дуговой сварке покрытыми электродами, и особенно, при сварке в СО2 (полуавтоматической и автоматической) наблюдается значительное разбрызгивание электродного металла, учитываемое коэффициентом разбрызгивания – КР [%]. Уменьшить коэффициент КР выбором рациональных параметров режима сварки (IСВ,UД), а также величиной индуктивности сварочной цепи (L, Гн).
а)
б)
в)
Рисунок 4.1 – Зависимости коэффициента разбрызгивания (Кр) от сварочного тока (а), напряжение дуги (б), индуктивности сварочной цепи (в)
При сварке в СО2 имеется область сварочных токов (рис. …, а), В которой наблюдается значительное разбрызгивание электродного металла (до 20…25 %). При увеличении напряжения дуги ( Uф) коэффициент КР также увеличивается (рис. …, б). Таким образом, сварку лучше выполнять короткой дугой. При увеличении индуктивности сварочной цепи (L) коэффициент КР уменьшается (рис. 4.1в). Обычно оптимальными являются значения индукивности L = 0.25…0.4 мГн (дальнейшее повышение L бесполезно). С этой целью все сварочные выпрямители имеют в своем составе сглаживающие дроссели (ДС), которые представляют собой устройство, обеспечивающие заданный уровень индуктивности (L).
К технико-экономическим показателям источникам питания относятся:
1. косинус фи (cos φ);
2. к. п. д. – η;
3. коэффициент использования полной мощности – С; С = cos φ× η.
При выборе источников питания необходимо ориентироваться на такие, у которых отмеченные показатели максимальны.
Кроме того, необходимо учитывать, что эти показатели (для одного и того же источника) повышается при повышении степени загрузки до номинальных значений.
Следует отметить, что необходимо (если это возможно) применить для сварки многопостовые источники, централизованные системы питания постов, когда стоимость оборудования, приходящаяся на один пост уменьшается.
К режимам работы источников питания относят показатели:
– относительная продолжительность нагрузки – ПН [%] перемежающегося режима;
– продолжительность включения – ПВ [%] для повторно-кратковременного режима нагрузки.
Следует отметить, что сварочные источники питания имеют нагрузку циклического типа, иногда имеются паузы в работе. Необходимо соблюдать при работе значения ПН, ПВ, указанные в паспорте на источник питания. Более подробно материал изложен в [1, с. 37-40], который необходимо проработать самостоятельно.