Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Фридман, Л. Н. Источники питания сварочной дуги учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.6 Mб
Скачать

58

Таким образом, устройство для мѳханиэиро» ванной сварки о постоянной (независимой) ско­ ростью подачи электродной проволоки поддержива­ ет с определенной точностью ток*дуги на задан­ ном уровне.

Это свойство дуги с плавящимся электродом поддерживать ток дуги автоматически без специаль­

ного регулятора называется саморегулированием.

Режим сварки определяется точками пересечения

статической характеристики системы саморегулиро­

вания н внешней характеристики источника пита­ ния (фиг. І і К ___________ _

^Статическиехарактеристики источника питания (кри­ вые 1*2,5.), дуги (кривые 5г6,7) и системы санооегу-

яирования дуги (кривая 4 ).

39

Рассмотрим далее , от чего зависит ско­

рость восстановления параметров режима при слу­

чайном отклонении длины дуги. Если в момент-

^

=

О

такая

дуга вотречаѳт

препятствие

высо­

той

& £ .т

(фиг.12),

то

длина

еѳ

изменится

на

величину л L ,

а

напряжение

 

и

ток

на

величи­

ну

А LL

и

â j

. В произвольный момент времени

Z;

отклонения

длины

дуги,

 

тока

и

напряжения

примут

текущие

значения

А і ,

 

, (/

и

LL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Согласно урав-

 

 

 

ѴС8

 

\

I

 

 

 

нениям

(33)

и

(39)

 

?

-

 

Ö

 

 

 

 

U = F C A £ ,

 

(43)

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

(44).

 

■V/j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JL __________

 

<3

 

 

 

 

д

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость

плав­

 

 

 

с>Cj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ca

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tто

 

 

 

I'

 

ления

электрода в

 

 

 

 

 

 

р

 

 

произвольный

момент

 

 

Сиг.12.

 

 

времени

В

будет

Li анализу

 

 

 

 

отличаться от

началь-

системы

саморегу­

 

ной

на

е ѳ личину дѴС

 

 

лирования. •

(43)>

 

которая с учетом

(41) ,

(44)

розна

 

 

 

 

d â B

р

а Е

 

 

 

 

 

 

 

*& *) (45)

или

= а Т = _ / с т 7 ~ E c - L & £ -

 

 

 

 

 

 

 

+4 d t -

 

 

 

(46)

 

T r e f f t

 

 

 

 

Интегрируя уравнение

(46),

получим:

 

(47)

 

 

 

 

 

+ L u f t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Постоянную интегрирования С находим из на-

40

чальных условий? при ^ = 0, а Е - а £п ?! а

С= . Подставив значение С в уравнение

(47)подучим :

 

 

 

 E ^ A EM

 

->І с н ) І] ,

(4 8 )

 

 

Возникшее отклонение ,$ти устраняется ,ес­

ли при zf-*-co^

• Из формулы

(48)

видео,

что

 

это условие выполняется только

в том случае,

если

величина

 

»

т.х. величины

£с ,

k сТ

 

и

$ сн

всегда

положительны.

 

 

 

 

 

Таким образом, саморегулирование дуги воз­

можно

 

только

в том

случае, если

выполняется об­

щее

условие устойчивости

системы

источник пита­

ния

-

 

дуга:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для анализа быстроты восстановления равно­

весия в

системе или

интенсивности

саморегулиро­

вания

 

запишем уравнение

(48) в виде:

 

 

 

 

й і = й ( т е Ж

р ( - £ - (4 9 )

где

 

7= £

 

постоянная

времени

систѳ-

мы

 

 

саморе гуліфования дуги.

 

 

 

 

 

 

Чем она меньше, тем быстрее.восстанавли­

ваются

случайные отклонения длины дуги.

 

 

 

 

Из выражения

(49)

следует,

что интенсив­

ность отработки возмущений за счет саморегулиро­

вания возрастает

с уменьшением положительной•ве­

личины

J

——M r ")

* т.е. с уменьше-

'<Г

U ч/ /

характеристики источ—

кием угла (наклона

внешней

41

ника питания. Таким образом, при использовании

устройств, подающих электродную проволоку с пос­

тоянной

(независимой)

скоростью

подачи, источник

питания

должен

иметь

возможно

более пологопада-

ющуЮ характеристику.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интенсивность

саморегулирования

можно

увеличить

и

за

счет

других факторов.

Так,

учи­

тывая

 

, что

коэффициент расплавления

$ п

равен

 

 

 

 

 

I

_ ѵ Л у ; / .

 

 

(50)

где

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

Сід -

диаметр

электродной проволоки,

 

 

J s

- удельный

вес

материала

электрода

можно

получить

значение

Іст

■■

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5I)

Из'Выражений (49) и (51) видно, что интенсив­

ность

саморегулирования увеличивается

с повыше­

нием плотности тока, увеличением длины вылета,

уменьшением диаметра

электрода.

 

 

 

Кроме

этого, интенсивность саморегулирования

увеличивается

с. ростом

градиента потенциала в

столбе

дуги

£ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так , например, интенсивность саморегули­

рования

подфлюсом

( £с

-

50-35 в/см) горардо

выше , чем при сварке

в

защитных газах

{£ с

- 7-

—15 в/см). По

 

этой причине

: сварка в

защитных

газах

ведется

в

основном

тонкой проволокой на

повышенных

ПЛОТНОСТЯХ, т о т

ОТ ИСТОЧНИКОВ .ПИТ.ТгІ-!ня

42

опологопадающими. характеристиками.

Систола принудительного

регулирования

напряжения

д у г и

Примером сварочного автомата с данным ре­

гулятором является трактор АДС-І000-2. У него

скорость подачи электродной проволоки пропорцио­

нальна напряжению дуги :

,

Ѵ

п = L /

U r

U 3 H ) ,

( 5 2 )

где

-

коэффициент усиления

регулятора,

'

 

см

 

 

 

 

сёк.з

 

 

 

U -^ ff

задающее

напряжение,

которое, срав­

 

 

нивается на выходе регулятора с на­

 

 

пряжением

дуги.

 

Условие равновесия системы будет по-прежнему

выражаться

уравнением

(40),а скорость плавления —

уравнением (4і). Решая совместно уравнения (40),

(41)

и (52)

относительно L L g . ,

получим уравнение

статической

характеристики системы

регулирования

дуги

с плавящимся

электродом

:

 

 

 

 

 

 

 

U f U

y +

j f

e g

. ’

(53)

где

І І Эр ~ І І з Иß

** Расчѳтное

значение

задающего

параметр а^с учетом влияния саморегули­

рования дуги .

 

 

 

 

 

 

 

Второй член

в уравнении

(53)

представляет

43

собой ошибку системы регулирования по току. Как видно из графика (фиг.13) данный регулятор с оп­ ределенной точностью поддерживает напряжение ду­

ги , н а за д а н н о м у р о в н е .

С т а ти ч еск и е х а р а к т е р и с ­ тики и сточ ­ н и ка л и та ­ ния (кривые 1 ,2 ,3 } ,* Дуги

(кривые 5,6,7} и системы р е г -у д и р о в а - .

кия напряже­ ния д уги (к р и вая 4 ) .

Посмотрим далее, чем определяется скорость отработки возмущения при работе данного регуля­ тора.

 

Допустим, в данный

момент

времени =0

дли­

на

дуги

изменится на

величину

â t m

» а напряже­

ние

и

ток соответственно

на

величины 6,11 и й О .

В

следующий момент времени

за

счет

работы

регу­

лятора

и саморегулирования двеличины

А С Alt-

начнут

изменяться. Обозначим текущие

значения

 

 

 

 

 

44-

 

 

’■д через

А

( і

» LL к

L

 

 

 

Тогда текущее значение изменения скорости

плавления

определится

по уравнению (45)

»а те*»

гуцеѳ

значение

скорости подачи

по уравнению:

 

ДѴп= і „ / ! -folEcit* i $ f)

( 5 4 )

или с

учетом

L ^ —^ ~ ß c

 

 

 

 

 

 

 

у

 

 

( 5 5 )

где

/ -ff**

 

 

 

 

 

Разность

текущих

значений

а Ѵя и а Ѵ „ пред­

ставляет собой скорость изменения длины дуги

dfiL

 

 

 

 

*LsL}(i-р 1 )]

(56)

Ж

 

 

 

 

Разделив переменные и проинтегрировав урав­

нение

(56),

получим

 

 

 

b d = M & + L + h / E - - k - ) ] l+£■

( 5 7 )

 

Постоянна интегрирования С находим из на­

чальных условии

: при

~Ь~ о

а і ^ а Ст,

и

С^ - LS, А umіт

 

. »

тогда

 

п

 

й

 

 

 

£

 

i J .

(58)

Для анализа быстроты обработки возцущения в

системе представим уравнение (58) в виде:

A t’ tfm e4* * * '* 1.

( 5 9 )

где (■ ( и К н - соответственно'коэффициенты

усиления систем саморегулирования и автоматичес­

кого оехулиооеаиия

определяются до формулам

:

'

,

(во)

N

45

 

К ,

4 - r ) .

 

(6 1 )

Из

 

■ *«л,

/

и*(58) следу­

уравнения уравнений

(48)

ет, что

интенсивность'отработки

возмущения

сис­

темой

принудительного

регулирования

выше,

чем .

у системы саморегулирования при безынерционном регуляторе и прочих равных условиях. Кроме это­ го, из уравнения (61) следует, что интенсивность

регулирования увеличивается с

.увеличением коэф­

фициента устойчивости

»т.е.

наиболее интенсивно процесс регулирования по на­ пряжению проходит при наличии крутопадающей и даже вертикальной характеристики источника пита­ ния.

С увеличением жесткости внешней характерис­

тики ухудшается работа автоматического регулятора,

а в случав

абсолютно

жесткой внешней характе­

ристики

и

Кн - О. При такой харак­

теристике

источника питания система регулировав

ния напряжения дуги не действует и отработка воз­

мущения по длине дуги цроисходит лишь благодаря саморегулированию.

Система принудительного регулирования

тока дуги Как было показано выше, при использовании

источников питания с жесткими и пологопадающими характеристиками интенсивность отработки возму­

щений регуляторами напряжения резко падает. В

46

то же зремя данные источники питания находят

зсе более широкое применение в сварочной техни­

ке при сварке в защитных газах, электрошлаковой

сварке' и т.д. При использовании таких источни­ ков питания целесообразно осуществлять принуди­ тельное регулирование по току.

Регулируемой величиной в таких системах яв­

ляется ток дуги. Скорость подачи проволоки про­

порциональна току дуги :

где

 

-

V/, ~ $ Tf

~ t y ) *

 

(&2 )

 

коэффициент усиления регулятора ,

 

 

Т/

см

 

 

 

 

 

 

сек.а

 

 

 

а.

 

Уз - приведенный задающий параметр,

 

Решая

совместно уравнения (40), (41)

и

(62)

относительно

, получим уравнение

стати­

ческой

характеристики

системы регулирования

тока

дуги

о плавящимся

электродом :

 

 

где

 

У зр*]Г*& г ''5 ” расчетное значение

(65)

 

задаю­

щего параметра с учетом саморегулирования дуги.

А второй

член

представляет собой ошибку

систе­

мы регулирования.

 

 

 

 

Статическая

характеристика системы регулиро­

вания

 

тока

дуги

аналогична статической

характе­

ристике

системы

саморегулирования ('фиг.

II). Дан­

ная система так же как и система саморегулярова-

Ш1Я поддертѵивает постоянным ток дуги ,но с

 

 

47

 

 

 

большей

точностью.

 

 

 

 

При наличии возмущения по длинеЛ^изме­

нение

скорости

плавления

& \!э

можно

определить

из уравнения (45)# а изменение

скорости подачи а Ѵп

из уравнения (62)

 

р

 

 

 

А 14 = -'/{-грАУ =z£c

а Е.

(64)

Тогда скорость изменения длины дуги

^ ■ ^ а Ѵэ

- а Ѵ/7* - а ß

 

 

+$*#). (65)

Проделав преобразования как и в случае C H C - J

темы

саморегулирования, подучим :

 

 

üß^üßm ехр[-Ес{& $ * * L ) t . ( 66)

Анализ уравнения (66) показывает, что быстродейстдае данной системы увеличивается при

уменьшении угла наклона внешней характеристики источника питания.

§7. Устойчивость электоошлакового

ігродеоса и требования к источникам питания

При элѳктрошлаковом процессе расплавление•

электродного и основного металла осуществляет­ ся за счет тепла шлаковой ванны, разогретой до

высоких температур. Электрический ток »протекаю­ щий между электродом и основным металлом, нагре­

вает шлаковую ванну и поддерживает в ней высс-

О