2020-05-21
446
Устойчивость горения сварочной дуги переменного тока, ниже, чем дуги постоянного тока. Это связано с тем, что переменный ток частотой 50 Гц в дуге 100 раз в секунду (через каждые 0,01 с) проходит через нуль (рис. 1.3). В процессе перехода тока через нуль и изменения полярности в начале и конце каждого полупериода дуга угасает. При этом снижается температура дуги, снижается ионизация газовой смеси в приэлектродных областях и в столбе дуги, уменьшается проводимость дугового промежутка. До тех пор, пока напряжение источника тока U и меньше напряжения повторного зажигания U з (пика зажигания), дуга загореться не может. При синусоидальной кривой напряжения источника питания загорание дуги произойдёт через промежуток времени t в в точке А, когда величина напряжения источника U и достигнет напряжения зажигания U з. После зажигания дуги будет происхо-дить изменение напряжения на дуге U д и в точке В, в которой напряжение источника станет ниже напряжения горения дуги, дуга погаснет. Синусоидальность напряжения приводит к тому, что при смене полярности дуга переменного тока загорается не сразу, а спустя некоторое время, соответствующее времени возбуждения дуги t в, пока синусоидальное напряжение источника U и не достигнет значения зажигания дуги U з в точке А 1 (см. рис. 1.3).
|
|
|
Интервал времени от времени угасания τу до времени возбужде-ния τв называется временем перерыва t п в горении сварочной дуги. В этот интервал времени ток I д, протекающий по сварочному контуру, не равен нулю. Это объясняется тем, что в дуговом промежутке в данный момент времени активное пятно катода еще способно излучать электроны, а также наличием плазменных потоков в столбе дуги. В дуговом промежутке в течение времени t п наблюдается тлеющий разряд, а не дуговой. В момент времени τ = τ внапряжение дуги U д достигает необходимого значения напряжения повторного возбуждения сварочной дуги Uз и в дуговом промежутке создается напряженность электрического поля такого значения, при котором начинается интенсивное зарождение свободных электронов, приводящее к восстановлению дугового разряда.
Для повышения стабильности горения дуги переменного тока необходимо, чтобы время перерыва (τ в +τ у) было по возможности меньше. Значение времени перерыва можно определить из закона синусоидальности переменного тока:
U 3= U T ∙ sin (ω τ в), (1.5)
отсюда sin (ω τ в)= U 3 / U T,
где ω – угловая частота тока, равная (ω = 2 π f).
Отсюда 
тогда время перерыва составит
τ в + τ у ≈ 2 τ в = 
(1.6)
|
|
|
Из выражения (1.6) следует, что повысить стабильность горения дуги переменного тока, т. е. уменьшить время перерыва τ в+ τ у в горе-нии сварочной дуги, можно осуществить:
1) увеличением амплитудного значения напряжения источ-ника питания U т, т. е. напряжения холостого хода U х сварочного трансформатора. Однако повышение напряжения холостого хода ограничено условиями электробезопасности при проведении свароч-ных работ и технико-экономическими показателями источников пита-ния (увеличение габаритных размеров источника питания, расход обмоточных материалов и т. д.). Поэтому для источников питания переменного тока принято отношение между напряжением холо-стого хода источника и напряжением дуги U х/ U д > 1,8…2,5. Напря-жение холостого хода не должно превышать 80…90 В;
2) увеличением частоты переменного тока, что требует допол-нительных устройств (см. работу № 2 – инверторные источники);
3) снижением напряжения зажигания дуги за счет введения в состав покрытия электродов веществ с низким потенциалом ионизации.
Наиболее приемлемым способом повышения стабильности горения дуги при ручной электродуговой сварке является использование электродов со специальными покрытиями, содержащими компоненты с низким потенциалом ионизации. При введении химических элементов с низким потенциалом ионизации в сварочную дугу снижается значение напряжения повторного возбуждения, улучшаются условия горения сварочной дуги. Это объясняется сохранением проводимости дугового промежутка в течение длительного времени после угасания дуги за счёт сохранения тлеющего разряда.
