Практикум / Э. Г. Бабенко [и др.]. Хабаровск : Изд-во двгупс

137
 
22. ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ  
            ИСТОЧНИКА  ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ 
 
 
Цель  работы:  снять  и  исследовать  внешнюю  характеристику  источ-
ника питания сварочной дуги. 
Приборы  и  оборудование:  сварочный  источник  питания,  балластный 
реостат, амперметр, вольтметр. 
 
22.1. Краткие теоретические сведения 
 
Для  нормального  протекания  процесса  электрической  дуговой  сварки 
ток и напряжение на дуге должны быть в определённой зависимости друг 
от друга, а система источник питания–дуга (рис. 22.1) должна находиться в 
установившемся  состоянии,  т.е.  должно  соблюдаться  условие:  U
д
 
=  U
ип
,  
где U
д
 – напряжение дуги; U
ип
 – напряжение источника питания. 
Зависимость (рис. 22.2) между установившимися значениями тока I
д
 и 
напряжением на дуге U
д
 при постоянной её длине называется статической 
вольт-амперной характеристикой дуги (ВАХ). 
На первом участке кривой 
(до  тока  70…80 А  или  плот-
ности  тока  13–16  А/мм
2
)  ста-
тическая характеристика дуги 
падающая, т. е. напряжение на 
дуге  уменьшается  с  увеличе-
нием  сварочного  тока.  Это 
происходит  по  той  причине, 
что  площадь  сечения  и  элек-
тропроводность  столба  дуги 
при  возрастании  тока  увели-
чиваются,  а  плотность  тока 
уменьшается. 
На  втором  участке  (I
св
  =  80…1000  А)  напряжение  на  дуге  зависит  от 
тока незначительно. Это объясняется тем, что при данных значениях тока 
площадь  сечения  столба  дуги  увеличивается  пропорционально  току,  по-
этому  плотность  тока  и  падение  напряжения  сохраняются  сравнительно 
постоянными. Статическая характеристика для этого случая жёсткая.  
U
ип
И.П.
I св
U
д
+
-
Д
Э
 
Рис. 22.1. Схема системы источник пита-
ния–дуга:  И.П.  –  источник  питания;  
Э  –  электрод;  Д  –  деталь;  U
ип
  –  нап-
ряжение на источнике питания; U
д
 – нап-
ряжение на дуге; I
св
 – ток сварки 

 
138 
Третий  участок  (при  токах  выше  1000  А  или  плотностях  тока  более 
80 А/мм
2
) характерен тем, что с увеличением силы тока растет напряжение 
на  дуге,  т. е.  форма  статической  характеристики  возрастающая.  Это  ре-
зультат того, что при большой плотности тока интенсивность увеличения 
площади  сечения  столба  дуги  с  возрастанием  тока  уменьшается,  сопро-
тивление  столба  дуги  будет  расти  незначительно,  а  напряжение  –  увели-
чиваться. 
Вольт-амперные  характе-
ристики  падающей  формы 
имеют  мало-амперные  дуги, 
горящие  в  воздухе  или  среде 
аргона.  
Характеристиками  жёсткой 
формы  обладают  дуги  при 
ручной  дуговой  и  механизи-
рованной сварке под флюсом. 
Если  сварка  ведётся  пла-
вящимся  электродом  в  среде 
углекислого  газа  или  сжатой 
дугой,  то  вольт-амперная  ха-
рактеристика  дуги  возрастаю-
щая.  Такая  же  характеристика 
соответствует  автоматической  сварке  под  флюсом  при  больших  плотно-
стях тока.  
Определённым техническим требованиям, непосредственно связанным 
с вольт-амперной характеристикой дуги, должны удовлетворять сварочные 
источники  питания.  Эти  источники  значительно  отличаются  от  электри-
ческих  аппаратов,  применяемых  для  питания  током  силовых  и  освети-
тельных установок, и имеют ряд отличительных особенностей: 
– ток короткого замыкания, возникающий  при соприкосновении элек-
трода и изделия в момент зажигания дуги, должен быть достаточным для 
быстрого разогрева торца электрода, ионизации межэлектродного проме-
жутка и возникновения дуги. В то же время такой ток не должен перегре-
вать аппарат и вызывать пережог обмоток; 
U
I
д
св
, В
, А
40
30
20
10
100
1000
13
80
j, А/мм
2
 
Рис. 22.2. Статическая характеристика дуги 

139
 
– напряжение холостого хода должно обеспечивать быстрое зажигание 
дуги, но не быть опасным для сварщика при соблюдении правил техники 
безопасности; 
– при  ручной  сварке  длина  дуги  может  колебаться  в  значительных 
пределах (3…7 мм), что ведёт к колебаниям напряжения дуги. Однако ус-
тановленный ток в этом случае должен отклоняться незначительно, обес-
печивая требуемый тепловой режим сварки; 
– источники  питания  должны 
позволять регулировать сварочный 
ток в широком диапазоне.  
Все 
указанные 
требования 
учитываются  внешней  вольт-ам-
перной  характеристикой  источни-
ка питания (ВВАХ), которой назы-
вается  зависимость  между  вели-
чиной  сварочного  тока  и  напря-
жением на его выходных клеммах. 
Существует  несколько  типов 
(рис.  22.3)  внешних  характери-
стик:  крутопадающая  1,  полого-
падающая  2,  жёсткая  3  и  возрас-
тающая 4.  
Крутопадающая ВВАХ используется, как правило, при ручной сварке и 
при сварке не плавящимся электродом в среде защитного газа. Источники с 
другими  типами  характеристик  типичны  для  сварки  под  флюсом,  сварки 
тонкой проволокой, электрошлаковой сварки и др.  
Как  отмечалось ранее, для  нормального  протекания процесса дуговой 
сварки  необходимо  равенство  напряжений  на  дуге  и  клеммах  источника 
питания  (U
д
  =  U
ип
),  что  соответствует  точкам  пересечения  (А  и  В) 
вольт-амперной характеристики дуги и внешней характеристики источника 
питания (рис. 22.4). 
В  этих  двух  точках  при  данной  внешней  характеристике  источника 
питания,  имеются  условия,  при  которых  дуга  может  гореть.  Однако  ус-
тойчивое её горение будет при токе I
в
. Ток, соответствующий точке А I
а
, 
является током зажигания дуги. После появления последней он автомати-
чески повысится до величины I
в
.  
I св, А
U ип, В
1
2
3
4
 
Рис.  22.3.  Внешние  характеристики 
сварочных  источников  питания:  
1 – крутопадающая, 2 – пологопадаю-
щая, 3 – жёсткая, 4 – возрастающая 

 
140 
Если  при  установившемся  режиме  сварки  по  какой-либо  причине  ток 
дуги  уменьшится  и  станет  меньше  I
в
,  то  напряжение  источника  питания 
превысит  установившееся  напряжение  на  дуге,  ток  дуги  увеличится  и 
достигнет  рабочего  значения  I
в
  и,  наоборот,  при  случайном  увеличении 
тока  сварки  напряжение  источника 
питания станет меньше напряжения 
на  дуге,  что  повлечёт  уменьшение 
тока сварки до величины I
в
.  
Таким  образом,  для  опреде-
лённого  вида  сварки  необходим 
подбор  источника  питания  с  такой 
внешней  характеристикой,  при  ко-
торой  система  дуга–источник  пи-
тания  в  рабочем  режиме  будет  ус-
тойчива.  Например,  если  статиче-
ская 
вольт-амперная 
характе-
ристика  дуги  будет  падающая,  то 
для  устойчивого  горения  дуги 
внешняя  характеристика  источника 
питания в рабочей точке должна быть более крутопадающей. 
 

жүктеу/скачать 4,3 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: