№134 Вольт-амперные характеристики

Вольт-амперные характеристики.

Статическая вольт-амперная характеристика дуги.

Зависимость электрического напряжения от тока при постоянной длине горящей дуги, называют статической вольт-амперной характеристикой. Напряжение дуги при малых плотностях тока в электроде падает при увеличении тока (падающая статическая характеристика 1), далее при увеличении плотности тока в определенном интервале остается практически постоянным (жесткая характеристика 2), а зачем увеличивается с ростом тока в дуге (возрастающая характеристика 3).

Рис. 1. Статические вольт-амперные характеристика дуги.

Падение напряжения с ростом тока наблюдается только при малых токах (порядка до 50А) и может быть отнесено за счет улучшения условий термической ионизации. После возбуждения дуги возникает большее число носителей заряда (электроны, ионы), проводимость столба дуги увеличивается и ток возрастает при уменьшении напряжения.

Дальнейшее увеличение тока приводит к росту поперечного сечения столба дуги без изменения его проводимости, поэтому напряжение на дуге остается практически постоянным.

И наконец, когда требуемое для повышения тока количество заряженных частиц не может быть получено за счет расширения столба (активное пятно занимает всю площадь электродной проволоки) и для увеличения их количества требуется повышенное напряжение, получается возрастающая вольт-амперная характеристика дуги.

Обычно падающая характеристика дуги наблюдается при сварке, если применяется плотность тока на электроде менее 10А/мм², жесткая 10 — 50А/мм², возрастающая 50 — 200А/мм². Для каждого вида сварки применяется своя оптимальная плотность тока на электроде: для сварки покрытыми электродами - 10 — 30А/мм², автоматической под флюсом —30 — 50А/мм², полуавтоматической шланговой — 50 — 200А/мм².

Внешние статические вольт-амперные характеристики источника питания дуги.

Внешней вольт-амперной характеристикой источника питания дуги называется зависимость напряжения на зажимах источника от величины сварочного тока (рис. 2).

Источники питания духи имеют следующие виды внешних характеристик: крутопадающую 1, пологопадающую 2. жесткую 3. Крутопадающая характеристика применяется для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, пологопадающая и особенно жесткая — для механизированной сварки плавящимся электродом с постоянной скоростью подачи сварочной проволоки в зону дуги.

Рис. 2. Виды внешних вольт-амперных характеристик источников питания дуги.

Устойчивое горение дуги при сварке возможно при условии пересечения статической характеристики дуги с внешней характеристикой источника в рабочей точке, с тем чтобы напряжение дуги равнялось напряжению источника питания дуги.

На рис. 3 показана крутопадающая внешняя характеристика источника питания и пересекающиеся с ней вольт-амперные характеристики дуги различных длин L₁, L₂, L₃. Рабочая точка А соответствует месту пересечения внешней характеристики источника питания с характеристикой дуги.

Во время горения дуги и переноса электродного металла на изделие длина дуги изменяется, вольт-амперная характеристика дуги меняет свое положение в интервале от В до С, вследствие чего будет изменяться значение напряжения и сварочного тока.

Рис. 3. Пересечение крутопадающей внешней характеристики с характеристиками дуг длиной L₁, L₂ и L₃ (L₂˃ L₁˃ L₃).

Устойчивое горение дуги будет тогда, когда при случайном отклонении от установившегося состояния (точка А) режим сварки быстрее восстановится. Например, при случайном уменьшении длины дуги до точки С ток возрастает до I₃, электрод быстро оплавится ввиду увеличенного тока и восстановится прежняя длина дуги. Подбор тока при сварке покрытыми электродами от источника с крутопадающей внешней характеристикой описан ранее.