ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Источники питания постоянного тока для дуговой электрической сварки из "Электросварочное оборудование и автоматизация сварочных работ в строительстве " Электрическая сварочная дуга является одной из разновидностей дугового разряда и характеризуется высокой температурой, достигающей порядка 6000°, большой плотностью тока и относительно низкой разностью потенциалов между электродами. [c.7] Процессы, протекающие при горении электрической дуги, являются довольно сложными, причем некоторые явления и закономерности остаются пока еще недостаточно изученными. [c.7] Таким образом, электрическая дуга является нелинейным элементом сварочной цепи, т. е. ее сопротивление не остается постоянным и зависит при прочих равных условиях от величин тока. [c.8] Дугу по ее длине принято разбивать на три области катодную, анодную, прилегающие непосредственно к электродам, и столб дуги, расположенный между этими двумя областями. Протяженность катодной области очень мала. Полагают, что ее длина вдоль оси дуги составляет около 10 см. Протяженность анодной области несколько больше и составляет около 10 см. [c.8] Напряжение дуги Ug складывается из падений напряжений в этих трех областях. На протяжении первого участка вольтам-перной характеристики дуги, соответствующего небольшим величинам тока, площади активных пятен как катодного, так и анодного растут почти пропорционально току. Поэтому падения напряжения в этих областях остаются практически постоянными в катодной области около 8—-12 в и в анодной около 2,5 в. С ростом тока на рассматриваемом участке характеристики дуги (площадь сечения столба дуги увеличивается быстрее тока, в результате чего сопротивление столба уменьшается. В среднем можно принять, что падение напряжения на столбе дуги составляет 20—30 в на 1 см. В итоге на пер(вом участке характеристики напряжение дуги при увеличении така уменьшается. [c.8] Жесткость характеристики дуги на втором ее участке (рис. 1) объясняется тем, что площадь сечения столба растет примерно пропорционально току, так же как анодного и катодного активных пятен. [c.8] Повышение плотности тока и падения напряжения в столбе дуги имеет также место при газоэлектрической сварке в результате охлаждающего действия потока защитного газа. [c.9] Таким образом, требования к наклону внешней характеристики источника питания с точки зрения устойчивого горения дуги зав исят от режимов сварки. Возвращаясь к трем рассмотренным участкам вольтамперной характеристики дуги можно сделать вывод, что при режимах, соответствующих первому участку кривой, т. е. падающей (отрицательной) части характеристики дуги и малым плотностям тока, характеристика источника питания должна быть крутопадающей. Для работы на втором (жестком) участке характеристики дуги крутизна наклона ха-1рактеристики источника питания может быть незначительной— пологопадающей. Устойчивое горение дуги на третьем (-положительном) участке характеристики дуги может быть обеспечено 1не только при жесткой (пологопадающей), но даже при слегка возрастающей внешней характеристике источника питания. [c.9] Эле1кт1рическая дуговая сварка на постоянном токе получила-за последние годы весьма широкое развитие. Постоянный ток. применяется для сварки в полевых условиях при отсутствии-электроэнергии, при шланговой сварке под флюсом, для сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа и аргона, для сварки легированных сталей а также во м.ногих случаях, где требуется особая стабильность процесса сварки. В результате за последние годы производство источников питания постоянного тока увеличилось с 15 до 22% от общего количества источников питания для дуговой сварки и в ближайшие годы это количество будет доведено до 30%. [c.9] Источники питания постоянного тока можно разбить на две-основные группы вращающиеся машинные агрегаты и преобразователи, состоящие из сварочных генераторов и двигателя, и статические источники постоянного тока—-сварочные выпрямители. [c.9] Сварочные выпрямители можно разбить на две основные группы на выпрямители с падающими и выпрямители с жесткими внеш ними характеристиками. Так же как и генераторы, разработаны универсальные выпрямители. Выпрямители выпускаются в основном с селеновыми вентилями. За последнее время начато производство выпрямителей с кремниевыми вентилями. [c.12] Прежде всего необходимо установить, какой должна быть форма внешней статической характеристики генератора, т. е. зависимость У=/ (/) напряжения генератора от тока нагрузки. [c.12] Нашряжение холостого хода генератора должно быть достаточно высоким для надежного возбуждения дуги, стабильного ее горения, а также для некоторого удлинения дугового промежутка без обрыва дуги. Последнее особенно важно при ручной сварке малоопытным сварщикам и при аварке в неудобных и труднодоступных местах. Ток короткого замыкания генератора не должен быть чрезмерно большим как по условиям работы машины, так и для удовлетворительного процесса сварки. При недопустимо больших токах короткого замыкания перегревается электрод, оплавляется покрытие и возрастает разбрызгивание. У сварочного генератора при этом перегреваются об.мотки и обгорают края пластин коллектора и угольные щетки. [c.12] Сравним колебания сварочного тока при различной крутизне внешних характеристик У и 2 источника питания в двух случаях при изменении длины дуги (рис. 4, а) и изменении при ручной сварке сопротивления сварочной цепи по мере сгорания электрода (рис. 4,6). Пусть линия 3 (рис. 4, а) —вольтамперная характеристика дуги при длине дугового промежутка /1. Рабочая точ ка А находится на пересечении характеристик / и 5. При уменьшении длины дуги до величины /г, соответствующей характеристике 4, значения напряжения и сварочного тока определяются новой точкой пересечения В. Сварочный ток, таким образом, возрастает до величины /2. Легко увидеть, что при более пологой внешней характеристике 2 генератора, при том же уменьшении длины дуги ток определяется точкой пересечения С и возрастает в значительно большей степени до величины /3. [c.13] Аналогичные выводы можно сделать при сравнении колебаний тока от изменения сопротивления сварочной цепи в результате сгорания электрода при неизменной длине дуги. На рис. 4,6 видно, что рабочая точка А лежит на пересечении крутопадающей внешней характеристики 1 генератора с прямой линией 3, соответствующей первоначальному сопротивлению сварочной цепи при полной длине электрода. По мере сгорания электрода сопротивление сварочной цепи уменьшается до конечного значения Я2, в результате чего прямая 3 постепенно перемещается до прямой 4. Сварочный ток, таким образом, к концу сгорания электрода возрастает до /2 при крутопадающей характеристике 1 и. до величины /3 при пологой внешней характеристике 2. [c.13] Следовательно, при уменьшении крутизны внешних характеристик источника питания, а тем более при пологопадающих, колебания сварочного тока возрастают. Для ручной сварки открытой дугой покрытыми электродами праетически применяются только генераторы с крутопадающими внешними характеристиками. [c.13] Для сварки под флюсом постоянным током также могут быть применены генераторы с падающими )сарактеристиками. Однако следует отметить, что при сварке под флюсом тонкими электродными проволоками, в частности при шланговой сварке, при постоянной, независимой от напряжения дуги скорости подачи электродной проволоки и высокой плотности тока успешно применяются генераторы с жесткими характеристиками, что является более экономичным. [c.14] Газоэлектрическая сварка производится короткой дугой, что уменьшает разбрызгивание металла и улучшает защиту дуги. Для этого процесса сварки применяется тонкая электродная проволока при высоких плотностях тока, когда вольтамперная характеристика дуги становится возрастающей. Наилучшим решением вопроса в этом случае является сварка при постоянной скорости подачи электродной проволоки и питании дуги от источника постоянного тока с жесткой характеристикой. Сочетание высокой плотности тока с жесткой внешней характеристикой источника питания обеспечивает интенсивный процесс саморегулирования длины дуги и устойчивый процесс сварки. [c.14] К сварочным генераторам предъявляются следующие основные требования. Сварочные генераторы должны обеспечивать достаточно большой диапазон сварочных работ, для чего необходимо иметь возможность регулировать сварочный ток в широких пределах. Чем шире этот диапазон сварочных токов, тем универсальнее генератор. Для однопостовых генераторов предусматривается четырехкратное регулирование сварочного тока, т. е. [c.14] Однопостовые генераторы предназначаются также для параллельной работы с однотипными машинами и рассчитаны на прерывистый режим. Прерывистый режим обозначается ПР и выражается в процентах как отношение периода работы под нагрузкой ко всему циклу. Длительность цикла равна сумме продолжительности работы и паузы и принимается равной 5 мин. За номинальный режим принимается ПР-65%. [c.14] Вернуться к основной статье