Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Критерии устойчивости дуги переменного тока





В качестве непосредственного критерия устойчивости можно принять частоту обрывов дуги. Поскольку устойчивость дуги переменного тока определяется надежностью повторного зажигания, то в качестве косвен­ных критериев обычно принимают напряжение U3, ток I3 и время t3 по­вторного зажигания. При испытании трансформатора для их определе­ния записывают начальный участок осциллограмм тока и напряжения (рис. 3.7). Типичные характеристики повторного зажигания при сварке покрытыми стальными электродами следующие. Напряжение повторно­го зажигания U3 = 15-90 В, максимальный преддуговой ток I3 = 2-30 А, время зажигания t3 составляет от 0,1 до 3 мс. Устойчивость повышает­ся с увеличением преддугового тока 13 и снижением напряжения U3 и времени t3.

Рис. 3.7. Начальные участки осциллограмм напряжения и тока дуги (электрод ОЗС-4, 3 мм, 100 А, трансформатор ТДМ-401)

Время повторного зажигания t3, чаще других принимаемое в каче­стве косвенного критерия устойчивости, зависит от параметров дуги и источника. Для цепи с резистором (рис. 3.3,б) время t3 определяется из (3.2). Для цепи с катушкой индуктивности (рис. 3.4,б) необходимо в этом уравнении учесть еще и угол φ сдвига фаз между напряжением и2 и током i2:

Угол φ зависит от величины сопротивления дуги Rд, а также индуктив­ного Xl = ωL и активного R сопротивления в цепи дуги:

Приемы повышения устойчивости проанализируем с помощью урав­нения (3.22). Чем меньше время зажигания, тем меньше охлаждение межэлектродного промежутка и тем вероятней повторное зажигание. Как уже отмечалось, в переходном периоде идут два встречных процесса — охлаждение и нагрев межэлектродного промежутка. Уменьшить t3, т. е. повысить устойчивость, можно либо технологическими приемами — за­медляя охлаждение и деионизацию межэлектродного промежутка, либо электротехническими приемами — ускоряя нагрев благодаря увеличе­нию скорости нарастания напряжения и тока дуги.

Все технологические приемы так или иначе направлены на сниже­ние напряжения зажигания U3. С этой целью для замедления охлажде­ния межэлектродного промежутка увеличивают температуру и массу на­гретых электродов, увеличивают ток, снижают теплопроводность элек­тродов, ограничивают теплоотвод газовыми потоками. Для увеличения эмиссионной способности электродов рекомендуется использовать неплавящиеся электроды с высокой температурой нагрева (вольфрамовые и угольные). Для увеличения ионизации остаточной плазмы вводят лег­ко ионизируемые вещества, содержащие К, Na, Ca, в состав покрытий и флюсов. Снижается напряжение зажигания и при уменьшении длины дуги.



Из электротехнических приемов простейшим является увеличение напряжения трансформатора U2m (или его напряжения холостого хо­да Uх), хотя он связан с ухудшением безопасности труда. Устойчивость повышается и при увеличении частоты f переменного тока. Однако за­метный эффект достигается лишь при увеличении частоты выше 300-500 Гц. Поскольку увеличение частоты связано с существенным услож­нением конструкции источника, такой прием на практике применяется редко. Таким образом, самым эффективным приемом является включе­ние в цепь дуги катушки индуктивности (см. раздел 3.1.4). Устойчивость дуги повышается при увеличении индуктивности L и снижении величи­ны активного сопротивления R в цепи дуги, приводящих к увеличению угла сдвига φ фазы сварочного тока относительно напряжения трансфор­матора. Полезно также последовательное включение конденсатора (см. раздел 3.1.5) или параллельное включение импульсного стабилизатора (см. раздел 3.1.6).

Скорость нарастания проводимости межэлектродного промежут­ка в преддуговом периоде

– это комплексный критерий устойчивости, учитывающий как значе­ния времени t3, так и напряжения U3 и тока 13 повторного зажигания, которые можно получить в эксперименте по начальным участкам осцил­лограмм (рис. 3.7). Единица измерения этого критерия – сименс в се­кунду (См/с = 1/(Ом·с)). Критерий обладает ясным физическим смыслом – понятно, что при высокой скорости восстановления проводимости В3 вы­ше и вероятность повторного зажигания. Так, у электродов с фтористо-кальциевым покрытием, известных низкой устойчивостью горения дуги, В3 = 40-3000 См/с, а у электродов с рутиловым покрытием, предназна­ченных для сварки на переменном токе, В3 = 700-8000 См/с. Обнаружено также, что при сварке покрытыми электродами скорость В3 в полуперио­де прямой полярности в 4-5 раз выше, чем при обратной полярности. По­этому и обрыв дуги переменного тока, как правило, происходит в начале полупериода обратной полярности. По этой же причине сварка вольфра­мовым электродом алюминия, как правило, невозможна без импульсной стабилизации в полупериоде обратной полярности (раздел 6.1.1).

Скорость нарастания тока (di2/dt)3 в интервале повторного зажи­гания также принимают в качестве критерия устойчивости. Ее можно вычислить по осциллограммам (рис. 3.7):

 

(di2/dt)3 = I3/t3.

Но более эффективно ее экспериментальное определение по осциллографической записи фазовой характеристики di2/dt = f(i2), которая получа­ется, если подать на горизонтальный вход осциллографа сигнал тока i2 с шунта в сварочной цепи, а на вертикальный вход — сигнал di2 /dt c диффе­ренцирующей RС-цепочки, подключенной к этому же шунту (рис. 3.8). Видно, что непосредственно перед переходом тока через нуль наблюда­ется пик скорости, соответствующий резкому спаду тока при угасании di2/dt)У, а после перехода — провал до значения, соответствующего ско­рости нарастания тока (di2/dt)3 в интервале повторного зажигания. Та­кой характер изменения тока при переходе через нуль отмечался ранее на осциллограммах (рис. 3.1 и 3.4). Типичные значения скоростей 15-150 кА/с. Чем выше скорость (di2/dt)3, тем надежней повторное зажи­гание и выше устойчивость процесса сварки. Разработан ряд специфических приемов, направленных на увеличение этой скорости. С этой целью снижают вихревые токи в магнитопроводе и кожухе трансформатора, не допускают насыщения железа магнитопровода. Иногда в цепь дуги включают дроссель насыщения, увеличивающий эту скорость в 2-4 раза и ограничивающий амплитуду тока, так что кривая сварочного тока вме­сто синусоидальной приобретает форму трапецеидальных импульсов. Но самым эффективным приемом увеличения скорости является использо­вание импульсного стабилизатора, подающего на дугу кратковременные импульсы тока после его перехода через нуль.



Для сравнения трансформаторов различной мощности удобно харак­теризовать их не абсолютной, а относительной скоростью

(di2/dt)3/(di2/dt)У,

которую желательно приближать к 1. У большинства сварочных транс­форматоров эта величина находится в интервале 0,3-0,8. Используется также комплексный критерий для оценки трансформаторов

 

который учитывает полезное влияние на устойчивость как увеличения напряжения холостого хода Ux, так и увеличения скорости (di2/dt)3. У трансформаторов промышленного назначения Fз = 20 – 60 В, у бытовых трансформаторов – 17 – 35 В.

 

 

Рис. 3.8. Фазовая характеристика di2/dt = f(i2) (электрод ОЗС-4, 5 мм, 200 А, трансформатор ТДМ-401)

 





Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 295; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.004 сек.