Статическая вольтамперная характеристика дуги

Статической вольтамперной характеристикой дуги называют зави­симость падения напряжения на дуге U_д от силы сварочного тока I при постоянной длине дуги l_д и прочих постоянных условиях горения дуги.

Вольтамперные характеристики дуги снимаются в лаборатор­ных условиях, от специального источника с регулируемыми пара­метрами. Проведение данного эксперимента связано со значительны­ми трудностями из-за сложности измерения и поддержания длины дуги, а также поддержания неизменными других физических усло­вий. Трудности особенно усугубляются при проведении эксперимен­та с плавящимися электродами, длина дуги в процессе плавления ко­торых постоянно меняется, кроме того, происходит влияние на дугу капель переносимого расплавленного металла вплоть до замыкания в некоторых случаях этими каплями дугового промежутка. Однако эм­пирические результаты для такого рода дуг были давно получены и исследованы (рисунок 4), их форма сохраняет свой вид и в случае руч­ной электросварки.

Рисунок 4 - Статическая вольтамперная характеристика дуги

Статическую вольтамперную характеристику дуги условно мож­но разделить на три участка.

При малых значениях силы тока менее 100 А (участок I) дуга имеет падающую статическую характеристику. Падение напряжения с возрастанием силы тока объясняется увеличением катодного пятна, поперечного сечения дуги и, следовательно, ее проводимости. На этом участке дуга неустойчива.

При средних значениях силы тока когда ток в дуге превышает 100 А (ручная и автоматическая сварка под флюсом, газоэлектрической сварке неплавящимся электродом) напряжение на дуге не зависит от силы тока (участок II), так как сечение столба дуги увеличивается пропорционально силе тока. На участке II характеристика называется жесткой и может быть выражена следующим уравнением

U_д= a+bL_д,

где а — постоянный коэффициент, равный U_a+U_к; (для открытой дуги при стальных электродах а = (10–12) В);

b — падение напряжения на 1 мм длины дуги, (для условий воздушной

среды b = (1–2) В/мм).

Из уравнения следует, что напряжение на дуге зависит только от длины дуги.

При большой силе тока (автоматическая сварка под флюсом и сварка в защитных газах, газоэлектрической сварке плавящимся электродом, где обычно применяют малый диаметр электрода при сжатой дуге) дуга имеет возрастающую характеристику (участок III). Увеличение напряжения дуги объясняется тем, что плотность тока возрастает с повышением его силы, так как сечение столба уже не может увеличиваться, и проводимость дуги остается постоянной.

Зажигание дуги происхо­дит при напряжениях от 40 до 50 В. По мере увеличения тока дуги на­пряжение на ней падает до 20-30 В, уменьшение напряжения пре­кращается при достижении тока 70-80 А. При дальнейшем росте тока напряжение дуги стабилизируется.

Из приведенной зависимости (U_д= a+bL_д) следует, что для сохранения напряжения дуги длину дуги следует поддерживать постоянной.

По­ложение вольтамперных характеристик различно для дуг различной длины. При увеличении длины дуги график вольтамперной зависи­мости сдвигается вверх, в сторону возрастания напряжения (рисунок 5). Так, вольтамперная характеристика (l_д3) соответствует длинной дуге; зависимость (l_д1) − короткой дуге для того же элек­трода и источника питания.

Рисунок 5- Зависимость напряжения дуги от ее длины

Ни в коем случае не стоит путать вольтамперные характери­стики источника питания и дуги, так как они обу­словлены совершенно разными, по сути, физическими процессами.

Дата добавления: 2014-10-15