Напряжение дуги сварочной: Электрическая дуга в процессе сварки

alexxlab | 01.06.1981 | 0 | Разное

Содержание

Влияние напряжения на дуге на форму шва

В понятие режим сварки под слоем флюса включают силу тока, напряжение на дуге и скорость сварки. Такие технологические факторы, как диаметр электродной проволоки и скорость подачи проволоки, устанавливают исходя из условий получения нужной силы тока.

Сила тока оказывает существенное влияние на глубину проплавления и незначительное влияние на ширину шва. С увеличением силы тока почти пропорционально увеличивается глубина проплавления. По данным Б. И. Медовара, увеличение силы тока на 100 а приводит к увеличению глубины проплавления в среднем на 1 мм в случае сварки стыковых швов без разделки.

На глубину проплавления оказывает влияние также род тока. Так, при сварке на постоянном токе глубина проплавления при обратной полярности больше, чем при прямой.

Фиг.72.Влияние напряжения на дуге на форму шва

На величину силы тока влияет диаметр электрода и скорость его подачи.

В свою очередь диаметр электрода оказывает влияние на глубину проплавления. Так, при одной и той же силе тока глубина проплавления увеличивается с уменьшением диаметра электродной проволоки. Последнее связано с увеличением плотности тока.

Напряжение на дуге оказывает существенное влияние на ширину шва и лишь незначительное на глубину проплавления. С увеличением напряжения значительно увеличивается ширина шва при некотором уменьшении глубины проплавления. Влияние напряжения на размеры шва представлено на фиг. 72.

Как и в случае ручной дуговой сварки, более чувствителен к режимам сварки металл небольшой толщины. В связи с этим при сварке такого металла следует применять постоянный ток, дающий более постоянное напряжение на дуге по сравнению с переменным током.

Для хорошего формирования шва при сварке под слоем флюса необходимо выдерживать определенное соотношение между напряжением и силой тока. Подобные соотношения приведены в табл. 60.

Скорость сварки также оказывает влияние на глубину проплавления и ширину шва

(8—25 м/час). Увеличение скорости сварки в интервале от 8 до 25м/час приводит к увеличению глубины проплавления с одновременным уменьшением ширины шва. Дальнейшее увеличение скорости сварки в интервале 20—30 м/час приводит к уменьшению глубины проплавления с одновременным уменьшением ширины шва.

Электрическая дуговая сварка

При зажигании дуги напряжение между электродами и свариваемым изделием обычно равно 60 В, для электродов отдельных промышленных марок напряжение холостого хода должно быть повышено до 70 В. При замыкании сварочной цепи напряжение падает почти до нуля и после возбуждения дуги поддерживается в пределах 16-30 В в зависимости от длины дуги и марки электрода. 


На рис. 1 приведена статическая характеристика дуги. Точка А соответствует моменту зажигания дуги; точка Б – точка устойчивого горения дуги.

Основными характеристиками процесса плавления электрода являются количество расплавленного металла gэ и относительные потери Ψ (коэффициент потерь) электродного металла в процессе сварки из-за разбрызгивания, испарения и окисления.

При установившемся процессе сварки плавление электрода под действием дуги происходит равномерно по следующей приближенной зависимости, установленной опытным путем при большой плотности тока: gэ=αрIt, где αр – коэффициент расплавления, определяемый опытным путем, r/A*ч; I –сила тока, А; t – время горения дуги, ч.

Коэффициент расплавления зависит от материала электродного стержня и состава обмазки, покрывающей его поверхность, от рода и полярности тока и колеблется в пределах 8-14 r/A*ч. При сварке на постоянном токе он несколько повышается.

Электрическая дуговая сварка обладает основными параметрами режима сварки: – силой сварочного тока; – напряжением дуги; – скоростью сварки.

Выбор электрода определяется в зависимости от химического состава свариваемого металла, согласно паспортным данным изготовителя электродов, руководствуясь каталогами на электроды.

При дуговой электрической сварке диаметр электрода выбирают в зависимости от – толщины свариваемого металла; – положения шва в пространстве; – размеров изделия.

По принятому диаметру электрода и положению шва в пространстве подбирают сварочный ток. 

 Толщина металла, мм          1-2          3-5            4-10            12-24          30-60    
 Диаметр электрода, мм            2-3     3-4       4-5        5-6        6-8

Зависимость силы тока от диаметра электрода показа на рис.2, где между штриховыми кривыми заключены допустимые отклонения силы тока. Сила тока увеличивается быстрее, чем диаметр электрода, и медленнее, чем площадь его сечения. 


Сварку швов в вертикальном и потолочном положениях выполняют, как правило, электродами диаметром не более 4 мм. При этом сила тока должна быть на 10-20% ниже, чем для сварки в нижнем положении. 


На рис. 3 показаны траектории движения конца электрода: а) при наплавке усиленного валика; б), в), г) – при выполнении углового шва с усиленным прогревом соответственно его краев, одного края и середины шва.

Для получения валика постоянной ширины необходимо, чтобы в процессе сварки поперечные колебания электрода и скорость его перемещения вдоль шва не менялись, при этом амплитуда поперечных колебаний не должна превышать 2-4 электрода.

Увеличение диаметра электрода ограничено возможностью возникновения прожогов свариваемого изделия, затруднением сварки швов в вертикальном и потолочном положениях, а также возникновением непровара при наложении первого слоя, который в многослойном шве обычно выполняют электродами диаметром 4-5 мм.

При укладке первого слоя многослойного шва электрод ведут без поперечных колебаний.

Особенности выполнения швов различных типов

Влияние магнитных полей на сварочную дугу. Столб сварочной дуги можно рассматривать как гибкий проводник, по которому проходит электрический ток. Собственное магнитное поле дуги и поле сварочного контура (ферромагнитных масс) вызывает явление, известное под названием «магнитного дутья».

На магнитное дутье влияют следующие факторы:
– место подвода тока и изделия;
– толщина свариваемого металла;
– конфигурация изделия и пр.

Под влиянием магнитных полей сварочная дуга может перемещаться и изменять форму.

Магнитное дутье может затруднять сварку дугой постоянного тока, особенно при повышении его значения, так как сила воздействия магнитного поля приблизительно пропорциональна квадрату тока. Продольное магнитное поле улучшает технологические свойства дуги; под действием поперечного магнитного поля сварочная дуга отклоняется.


На рис. 4 а), б), в) показаны схемы отклонений сварочной дуги под влиянием магнитного поля в зависимости от положения обратного сварочного провода на свариваемом металле.

На рис. 4 а) сварочный провод находится непосредственно под дугой. В этом случае дуга находится в равномерном магнитном поле, которое её уравновешивает; отклонений дуги не будет.

На рис. 4 б) сварочный провод присоединен слева от дуги. Магнитные поля, сконцентрированные внутри угла, образованного электродом и токоподводящей частью металла, будут отклонять дугу вправо, и, наоборот, – если переместить токопровод вправо от дуги, то магнитное поле будет отклонять дугу влево (рис. 4 в).

Угол наклона электрода к поверхности свариваемого металла также влияет на величину отклонения столба дуги. Чем больше угол наклона, тем сильнее дуга выдувается в сторону, противоположную наклону электроду (рис. 4 г) и д). Как видно из рисунка, изменением угла наклона электрода можно регулировать величину отклонения дуги под влиянием магнитного дутья. Наличие вблизи дуги значительных ферромагнитных масс (массивных стальных деталей) оказывает влияние на отклонение дуги.

С явлением магнитного дутья сварщик сталкивается при сварке угловых (рис. 4 е) и стыковых (рис.4 ж) швов, когда дуга отклоняется на одну из кромок и затрудняет сварку.

При сварке на переменном токе магнитное дутье влияет на дугу значительно слабее. Магнитный поток, создаваемый в сварочном контуре переменным током, индуктирует в массе основного металла токи Фуко (вихревые токи), которые порождают переменное поле, сдвинутое почти на 1800 по отношению к сварочному току. Результирующий магнитный поток, равный геометрической сумме магнитных потоков сварочного и вихревых токов, значительно меньше магнитного потока при постоянном токе; кроме того, он сдвинут по фазе относительно сварочного тока, что ослабляет электромагнитную силу взаимодействия магнитного поля с током.

Для ослабления нежелательного действия магнитного дутья при сварке рекомендуется применять следующие меры:
– изменять наклон электрода;
– изменять место подключения сварочного провода к изделию;
– применять переменный ток и т.п.

диаметр электрода, сила тока, напряжение, скорость работы

Под режимом сварки подразумевается такой набор условий, который обеспечит стабильное проведение сварочных работ. Режим сварки имеет основные и второстепенные характеристики.


Режимы ручной дуговой сварки

К основным характеристикам относятся:

  • диаметр электрода;
  • скорость работы;
  • уровень напряжения;
  • направление тока и его полярность;
  • сила тока.

К второстепенным характеристикам относят следующее:


  • состав и толщина покрытия электрода;
  • уровень подогрева заготовок;
  • положение изделия в пространстве;
  • наклон электрода.

Подбор диаметра электрода

При выборе толщины электрода учитывают множество факторов.

Если сварка проводится в нижнем положении, тогда ключевым критерием выступает толщина свариваемых деталей.

Существует определённое соотношение толщины металла к диаметру электрода при выполнении работы в нижнем положении.

Толщина свариваемых заготовок, ммДиаметр электрода, мм
1,41,5
22
32-3
4-53-4
6-83-4
9-124-5
13-154-5
16-205-6

Также выбор можно проводить, опираясь на марку свариваемого сплава. Например, для соединения изделий из чугуна рекомендуется использовать электроды диаметром 2-3 миллиметра. Это уменьшит уровень тепла, поступающего в свариваемую конструкцию, и гарантирует образование валика небольшого сечения.

Примерная стоимость 3-миллиметровых электродов на Яндекс.маркет

Ещё одним важным фактором является наличие разделки кромок. Если такая предварительная работа проводилась, тогда наложение первого слоя осуществляется 3-миллиметровыми электродами, невзирая на марку используемого металла. При таком подходе использование электродов большой толщины может привести к возникновению ряда трудностей: непровар заготовок, зашлаковывание сварочного шва. Дальнейшая работа проводится электродом большей толщины (4-5 мм).

Примерная стоимость 4-миллиметровых электродов на Яндекс.маркет

Необходимо учитывать тип свариваемого соединения. Если проводить стыковое соединение, тогда нужно руководствоваться описанными выше правилами подбора. Если необходимо сварить угловые, тавровые или нахлёсточные соединения, тогда возможны два варианта:

  • первый – сварку проводят в определённое количество слоёв, тогда для первого слоя берутся электроды толщиной 2-3 мм для более глубокой проварки и высокой крепости шва;
  • второй – работа проводится в один заход, толщина электрода будет зависеть от толщины заготовок и может варьироваться от 2 до 6 мм.

Сила сварочного тока

При расчёте силы сварочного тока необходимо брать в расчёт диаметр используемого электрода.

Для расчёта применяется формула:

I=K*D, где:

  • I – сила тока;
  • D – диаметр электрода;
  • K – специальный коэффициент.

Возможные изменения специального коэффициента представлены в таблице.

Диаметр электрода, ммЗначение коэффициента, А
1-225-30
3-430-45
5-645-60

Нужно помнить, что если установить слабый ток, тогда сварочная дуга не будет устойчивой, а сам шов проварится не полностью, что может привести к появлению трещин. В то же время повышенная мощность приведёт к ускоренной расплавке электрода и появлению брызг, что негативно отразится на качестве шва.

Напряжение на дуге

Напряжение дуги изменчиво и находится в зависимости от её длины. Чем больше длина дуги, тем больше её напряжение, соответственно, расходуется больше тепла для плавки электрода и металлических деталей. Из-за этого сварной шов получается шире, в то время как высота усиления и глубина провара сокращаются.

Кроме того, напряжение дуги может варьироваться от 18 до 45 В в зависимости от используемого электрода и заданной силы тока.

Рекомендуется проводить работу короткой дугой, напряжение в которой не превышает 20 В. При длинной дуге происходит сильное разбрызгивание расплавленного металла, возникает резкий звук с небольшими хлопками. По таким признакам опытные специалисты могут судить о длине дуги.

Чтобы избежать вышеперечисленных неудобств, необходимо скорее опускать вниз электродержатель с электродом.


Скорость сварки

Необходимо поддерживать оптимальную скорость сварки, чтобы избежать переполнения сварочной ванны, и не возникали натёки на основной металл.

Толщина образуемого шва должна быть шире электрода в 2 раза.

Слишком быстрое проведение работы приведёт к тому, что соединение не проварится, а после остывания на нём образуются трещины. А если двигаться слишком медленно, тогда расплавленный металл начнёт скапливаться перед сварочной дугой. Это приводит к тому, что шов выходит неровный, а металл проварится не полностью.

Идеальным считается шов шириной 9-14 мм с глубиной, не превышающей 6 мм. Для достижения такого результата необходимо проводить работу со скоростью 35-40 м/ч.

Род и полярность тока

Чаще всего при проведении сварочных работ используют постоянный ток. При таком токе прямой полярности возможно соединить крупные и толстые детали. Это возможно из-за того, что на свариваемый металл приходится большее количество тепла. Обратную полярность применяют для соединения тонкого металла, чтобы избежать прожога.

Сварка переменным током практически не применяется из-за её слабой мощности. При проведении работ таким способом производительность снижается на 15-20% по сравнению с постоянным током обратной полярности.


Сварочный инвертор, вольт-амперная характеристика, дуга

Для того чтобы разобраться в работе сварочного инвертора затронем немного тему возникновения сварочной дуги. Рассмотрим вольт – амперную характеристику электрической дуги, возникающей при сварке (далее ВАХ).

Ниже показана вольт – амперная характеристика дуги в общем виде:

Как мы можем наблюдать из графика при малых токах, до 80 А, характеристика имеет падающий характер. Этим свойством необходимо пользоваться, потому что, если посмотреть на график, чем выше напряжение, прикладываемое к искровому промежутку, тем легче будет возникать электрическая дуга. Это значит, что дуга загорится от меньшего значения тока, чем на прямолинейном участке ВАХ. Как раз с целью облегчения зажигания дуги в сварочных инверторах применяют осцилляторы и прочие устройства, повышающие напряжения сварочных аппаратов. Для сварочных аппаратов инверторного типа стандартное напряжение колеблется, как правило, в промежутке от 70 В до 95 В и зависят от вольтдобавочной конструкции.

Приблизительный график ВАХ инвертора должен выглядеть примерно так:

Стабильный поджиг, а также поддерживание стабильного горение электрической дуги обеспечивает высокое напряжение холостого хода (ХХ). При обеспечении такой ВАХ легко поджигаются и хорошо горят электроды всех марок, также электроды для сварки цветных металлов, нержавейки и чугуна. Конечно выше показанная идеализированная ВАХ, но нужно стремится к получению именно такой характеристики. Мы рассмотрели участок только до 100 А, но главное на этом участке добиться значения ВАХ похожей на характеристику сварочной дуги, так как от этого зависит устойчивость дуги и качество сварочного шва. В итоге можно сформулировать первое требование к работе сварочного инвертора – это крутопадающая ВАХ. Если это условие не выполнено, то сварочный аппарат с достойными параметрами не получится.

Теперь рассмотрим участок от 80 А до 800 А. На этом участке дуга будет являться стабилизатором напряжения. Этот участок является наиболее подходящем для переноса расплавленного металла к свариваемому изделию. На данном участке напряжение дуги не зависит от тока, а зависит от ее длины.

Величину данного напряжения можно вычислить по формуле:

Где: UД – напряжение, В;

а – коэффициент, он постоянен и выражает сумму падений напряжений на катоде и аноде и не зависим от длины дуги, В;

b –напряжение среднее на единицу длины, В/мм;

L – длина дуги, мм;

Для стальных электродов коэффициенты а и b можно принять а=10 В, b=2 В/мм, соответственно напряжение для дуги длиной L=4 мм будет равно:

U=10+2*4=18 В

При атмосферном давлении и при сварке металлическим электродом будет гореть устойчиво при напряжении 18 – 28 В. Это и будет вторым требованием к нормальной работе сварочного инвертора. Итак, во всем рабочем диапазоне от 80 А до максимального значения тока, рабочее напряжение не должно уменьшатся менее 18 В, а чтоб поддержать гарантированно стабильную работу не ниже чем 22 – 24 В.

Рассмотрим третий участок кривой работы сварочного инвертора. Этот отрезок очень важен для обеспечения бесперебойной работы инвертора, ограничения тока КЗ, безопасной работы силовых ключей и так далее. В разных конструкциях преобразовательных устройств он может формироваться по разному. В инверторах с ШИМ модуляцией, ограничения тока силовой цепи реализовывают через обратную связь (ОС). В качестве датчика ОС применяют трансформатор тока. При достижении максимального тока импульс с трансформатора тока поступает на вход блока ограничения тока (БОТ), который выдает команду на прерывание импульсов силовых ключей.

На осциллограмме это будет выглядеть как уменьшение скважности импульсов (длительность импульса в открытом состоянии уменьшится), что приведет к уменьшению напряжения, но ток будет расти. Крутизна такого участка будет зависеть от быстроты реакции контроллера на изменения в нагрузке. Для резонансных инверторов этот участок ВАХ имеет более пологий наклон. Это зависит от добротности L – C цепочки – чем она выше, тем более крутой угол наклона кривой. Поэтому при правильной настройке сварочного аппарата можно обойтись без токовой ОС. Как видим резонансные преобразователи не боятся режима КЗ. И это будет третье требование к сварочным инверторам.

Также нужно обратить внимание на такие виды защит как:

  • Безопасность сварщика. Он не должен попасть под опасное для жизни напряжение;
  • Защита от длительного КЗ и перегрева силовых частей инвертора;
  • Защиту от попадания влаги и пыли в устройство;
  • Система стабилизации горения дуги и поджига;

сила тока, диаметр электрода, скорость сварки и т. д.

Совокупность факторов которые влияют на качество получаемого шва и обеспечивают стабильное протекание процесса сварки называют параметрами режима сварки.

При выполнении сварки ручным дуговым способом выделяют следующие параметры режима сварки:

  • диаметр электрода;
  • сила сварочного тока;
  • тип и марка электрода;
  • напряжение на дуге;
  • род тока и полярность;
  • скорость сварки;
  • расположение шва в пространстве;
  • подогрев и термическая обработка;
  • температура окружающей среды.

Последние три параметра относят к дополнительным, остальные являются основными для данного вида сварки.

Диаметр электрода

Какой диаметр электрода выбрать зависит от толщины свариваемого металла, положения в котором будет выполняться сварка, типа соединения, размера детали и химического состава металла.

Таблица 1. Соотношение толщины металла и необходимого диаметра электрода
Толщина металла, мм1-234-56-89-1213-1516 и больше
Диаметр электрода, мм1,5-233-444-556

Во время сварки во всех положениях кроме нижнего жидкий металл скапывает вниз. Поэтому для сварки в вертикальном, горизонтальном и потолочном положении независимо от толщины металла нельзя использовать электроды диаметром свыше 4 мм. Электроды толстого диаметра формируют большую каплю жидкого металла с которой сила поверхностного натяжения не справляется.

Для корня шва при многослойной сварке используют электроды диаметром 3-4 мм, следующие слои можно выполнять электродами большего диаметра.

Сила тока

Силу тока устанавливают после выбора электрода в зависимости от его диаметра. Для расчета силы сварочного тока при сварке в нижнем положении существует формула:

Iсв = dелK

где Iсв — сила тока, А; К — коэффициент пропорциональности (изменяет свое значение в зависимости от типа и диаметра электрода).

Таблица 2. Значение коэффициента пропорциональности в зависимости от диаметра электрода
Диаметр электрода, мм1-23-45-6
Коэффициент пропорциональности (К), А/мм25-3030-4545-60

Можно использовать упрощенную формулу выбора сварочного тока для ручной дуговой сварки:

Iсв = (20 + 6 dел)dел

В целях избежания пропалов при сварке в нижнем положении металла толщиной менее 1,5 dел сварочный ток уменьшают на 10-15% от расчетного. Если толщина металла больше чем 3 dел ток устанавливают на 10-15% больше.

При сварке швов в вертикальном положении ток уменьшают на 10-15%, а в потолочном на 15-20% от выбранного для сварки в нижнем положении.

Если сварочные работы выполняются качественными, сертифицированными электродами следует установить силу тока в соответствии с рекомендованной на упаковке с электродами. Расчеты выше можно использовать при отсутствии рекомендаций от производителя как альтернативный метод.

Когда сила тока выбрана сварщик должен наложить несколько валиков на отдельной пластине металла. При этом оценивается ширина шва и глубина провара. В случае необходимости силу тока дополнительно регулируют.

Слишком маленькие режимы тока приводят к нестабильному горения сварочной дуги. В сварном соединении появляются непровары, а продуктивность труда снижается.

Повышенные значения силы тока сопровождаются его перегревом, высокой скоростю сгорания, непроварами, интенсивным разбрызгиванием металла и ухудшением внешнего вида шва.

Сбалансировано подобранная сила тока отличается умеренной скоростью плавления электрода, стойким горением дуги с незначительным разбрызгиванием металла.

Тип и марка электрода

Прежде всего необходимо выбирать электроды обеспечивающие однородность химического состава основного металла и металлического стержня электрода. Также тип и марку выбирают в зависимости от пространственного положения шва, необходимой плотности шва, температуры окружающей среды, прочности изделия и условий эксплуатации конструкции. При помощи электрода можно придавать шву необходимые свойства.

Выбрать тип и марку электрода можно воспользовавшись каталогом электродов на нашем сайте, где содержиться уже более 200 марок электродов. Все марки разделены по категориям согласно виду металла для которого они предназначены и дополнительно разделены на типы. Если электроды обозначаются по зарубежным стандартам в нашем каталоге можно найти их отечественные аналоги.

Напряжение на дуге

Напряжение на дуге сварщик может регулировать изменяя длину сварочной дуги. В зависимости от длины дуги при ручной дуговой сварке напряжение находится в диапазоне 16-40 V.

Согласно технологии сварки напряжение стоит удерживать в значении 16-20 V. Для этого сварку принято выполнять короткой дугой размером 0,5 -1 толщины диаметра электрода. Это значение может меняться в зависимости от марки электрода и положения шва в пространстве.

Род и полярность тока

Сварку на переменном токе используют для соединения низкоуглеродистых и низколегированных сталей (типа 09ГС) в строительно-монтажных условиях электродами с рутиловым покрытием. Для сварки толстых конструкций из низкоуглеродистых сталей. При возникновении магнитного дутья во время сварки источниками постоянного тока.

Сварку на постоянном токе можно условно разделить на два процесса — ручная дуговая сварка на прямой и обратной полярности.

На прямой полярности

Прямую полярность используют для сварки чугуна и глубокого проплавления основного металла. Для сварки низко-, среднеуглеродистых и низколегированных сталей толщиной 5 мм и более с использованием электродов с фтористо-кальциевым покрытием: УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др.

На обратной полярности

Обратную полярность используют для сварки листового металла невысокой толщины и сварки с повышенной скоростью плавления электрода. Для сварки низкоуглеродистых сталей (типа 16Г2АФ), низко-, средне- и высоколегированных сталей и сплавов.

Для указание на определенный род тока сегодня часто используют обозначение AC и DC.
Аббревиатуры AC и DC (сокр. от анг. alternative current и direct current) — означают переменный и постоянный ток соответственно.

Скорость сварки

Скорость сварки выбирает сварщик в зависимости от свойств основного металла, характеристик электрода, положения шва и т. д.

Скорость сварки должна быть такой чтобы жидкий металл сварочной ванны немного поднимался над поверхностью основного металла с плавным переходом к нему без подрезов и наплывов.

Для предотвращения перегрева металла высоколегированные стали сваривают с большей скоростью.

Расположение шва в пространстве

Расположение шва в пространстве влияет на выбор основных параметров режима ручной дуговой сварки. Ручную сварку используют для стыков во всех пространственных положениях, но наиболее удобным положением считается нижнее. Стоит учитывать положение шва в пространстве при расчете основных параметров и выборе электрода.

Предварительный подогрев и последующая термическая обработка

Предварительный подогрев основного металла и последующая обработка используются для сварки сталей склонных к образованию закалочных структур — средне- и высокоуглеродистые стали. Для сварки чугуна, цветных металлов и их сплавов. Температура и способ выполнения подогрева и обработки зависит от толщины основного металла, химического состава и размера конструкции.

Температура окружающей среды

Все стали можно разделить на четыре группы согласно степени их свариваемости. Стали II, III и IV группы нельзя сваривать при температуре ниже -5 °C.

Напряжение зажигания дуги – Справочник химика 21


    Из-за высокого сопротивления воздуха в аналитическом промежутке при подаче на него напряжения дуга не загорится. Для поджига дуги аналитический промежуток следует активизировать. Это достигается кратковременным сведением электродов либо с помощью ТОКОВ ВЫСОКОЙ частоты, как в генераторе активизированной дуги переменного тока. Зажигание дуги и поддерживание ее горения происходят за счет термоэлектронной эмиссии с электродов. [c.661]

    Напряжение холостого хода генераторов и трансформаторов для дуговой сварки должно быть не меньше напряжения зажигания дуги. При сварке постоянным током с металлическим электродом напряжение зажигания составляет 30—40 В, а с угольным электродом —45—55 В. [c.60]

    При сварке на переменном токе в схему включается осциллятор ДЛЯ облегчения зажигания дуги и для повышения ее устойчивости. Для аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом целесообразно применение сварочных трансформаторов с повышенным напряжением холостого хода (130—200 В). [c.294]

    Напряжение зажиГания дуги для стальных электродов в обычной атмосфере составляет 30—35 в, для угольных 45—55 в. [c.243]

    Напряжение холостого хода источника тока должно быть не меньше напряжения зажигания дуги. [c.343]

    При сварке постоянным током металлическим электродом напряжение зажигания дуги составляет 30—40 в для угольного электрода ото напряжение повышается до 45—55 в. При сварке переменным током напряжение зажигания составляет 50—60 в. [c.343]

    Генераторы и трансформаторы для дуговой сварки должны иметь напряжение холостого хода не меньше напряжения зажигания дуги. При сварке постоянным током с металлическим электродом напряжение зажигания составляет 30—40 в, а с угольным электродом — 45—55 а ири сварке переменным током — 50—60 в. Ток короткого замыкания (т.к.з.) в сварочной цепи должен незначительно превышать величину рабочего тока (в пределах 1,2—1,4 /р). При больших или меньших значениях т.к.з. качество сварки ухудшается. Источник тока в зависимости от толщины свариваемых деталей должен допускать регулирование тока сварочной дуги. [c.123]

    Опыт эксплуатации показал, что применение тиристоров в качестве коммутирующих элементов устройств снижения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов весьма эффективно. Это обусловлено практически мгновенным включением их в момент прикосновения электродом к свариваемой детали, что существенно облегчает зажигание дуги и повышает производительность труда сварщика, а также практически неограниченным числом включений, которое они выдерживают. [c.221]


    Надежное высоковольтное питание постоянным током является необходимым условием для работы электрофильтров, поскольку на промышленных установках применяются отрицательные потенциалы до 90 кВ, а для очистки окружающего воздуха применяются положительные потенциалы до 13 кВ. Ток, подаваемый на промышленные электрофильтры, в соответствии с размером и режимом работы электрофильтра изменяется между 30 и 500 мПа, поэтому необходимы трансформаторы и- выпрямители мощностью до 40 кВ-А. Поскольку скорость миграции зависит от зарядки н напряженности осадительного поля, необходимо прикладывать наибольшее возможное напряжение, не вызывающее зажигание дуги. [c.500]

    Однако потенциал зажигания дуги изменяется в зависимости от типа газа (его состава, влажности и температуры), концентрации пыли и физических размеров электрофильтра, на которые оказывают влияние слои пыли, осажденной на электроде и стряхивание. Зажигания дуги необходимо избегать еще и потому, что она способствует отделению осажденной пыли и повторному увлечению частиц газом. Кроме того, дуга оплавляет проволоку коронирующего электрода. Если же дуга создается, приложенный потенциал должен быть снижен до нуля, в свою очередь снижается и к.п.д. электрофильтра. Поэтому, все промышленные установки электрофильтров обычно оборудуются системами регулирования напряжения. [c.500]

    Из сравнения (1-57) и (1-58) видно, что должно быть меньше нулевого провода зажигание дуги происходит раньше, чем при его наличии. Аналогично можно показать, что и потухание дуги происходит позже без нулевого провода и, следовательно, в этом случае непрерывное горение дуги наступает при большем значении /д/ У и меньшем сдвиге фазы тока дуги по отношению к напряжению источника. Таким образом, отсутствие нулевого провода повышает устойчивость дуги и ту же устойчивость можно получить при меньшем индуктивном сопротивлении контура.  [c.41]

    Для определения абсолютной интенсивности излучения кратера дуги производится уравнивание освещенностей дуги и источника света. Зажигание дуги производится с помощью тонкой медной проволоки, натягиваемой между анодом и катодом, мгновенно сгорающей при включении напряжения. [c.105]

    Напряжение подается на аналитический промежуток через регулируемое балластное сопротивление. В зависимости от аналитической задачи поддерживают силу тока от 1 до 25 а. Для первоначального зажигания дуги применяют активизатор. Анод [c.185]

    Для получения непрерывного горения дуги последовательно с дугой включают индуктивность, благодаря которой в цепи возникает электродвижущая сила самоиндукции и ток в дуге сдвигается по фазе относительно напряжения источника питания на некоторый угол ф. Подбором индуктивности можно получить такой угол ф (рис. 24, б), при котором в момент появления тока в дуге напряжение источника питания будет достаточно для зажигания дуги. Это будет при [c.64]

    В атомно-водородной сварке используется дуга переменного тока, горящая между двумя нерасходуемыми электродами (рис. 2-20,г). Обычно ток дуги равен 20—60 а, рабочее напряжение зажигания около 400 в. Тепловая энергия выделяется дугой переменного тока, горящей между двумя вольфрамовыми электродами в среде водорода, и переносится на свариваемый [c.43]

    Высокочастотный контур состоит из повышающего трансформатора Тр, емкости Сг, самоиндукции 1 и искрового разрядника Р. Электроды питаются техническим переменным током напряжением в 220 в, который подводится по цепи, состоящей из реостата Я, амперметра А и катушки 1г-Конденсатор служит для блокировки токов высокой частоты. Через катушку связи высокочастотный контур генерирует между электродами небольшие искры. Эти искры проскакивают между электродами дуги в моменты, следующие за паузами технического переменного тока, питающего дугу. Ионизация, обусловленная этими искрами, является достаточной для зажигания дуги после каждого погасания ее при прохождении тока через нуль. Преимущество активизированной дуги переменного тока перед дугой постоянного тока заключается в том, что она питается непосредственно от сети технического переменного тока, значительно более распространенного, чем постоянный ток. Однако активизированная дуга переменного тока вследствие периодических пауз тока (100 раз в секунду) имеет значительно меньшую температуру нагрева электродов, чем дуга постоянного тока. Так, температура графитовых электродов в дуге переменного тока равняется приблизительно 2500° С, в то время как у электродов постоянного тока она равна 3800° С у анода (- -) и 3000° С у катода (—). [c.30]

    Испытания плазмотрона ЭДП-129 проводили при расходах плазменного теплоносителя (воздуха) 0,0бЧ-0,1 г/с и силах тока 4004-750 А. Расход воды через плазмотрон — 3,32 кг/с. Катод защищали потоком аргона с расходом 0,78 г/с в момент зажигания дуги между катодом и межэлектродной вставкой в катодный отсек подавали азот с расходом 6 г/с для того, чтобы перебросить дугу на промежуточный анод. Как только возникала основная дуга, подача азота прекращалась ток на промежуточный анод составлял 100 А. В момент зажигания дуги подавали напряжение на второй промежуточный анод через водоохлаждаемый реостат (рис. 3.12). Дугу инициировали импульсом от осциллятора. [c.155]


    Сварочные работы и резка металлов. Перед электросварочными работами проверяют надежность заземления сварочных трансформаторов, электросварочных генераторов и прочих свариваемых конструкций и изделий, а также исправность изоляции сварочных проводов и электрододержателей. Напряжение на зажимах сварочных трансформаторов или генераторов в момент зажигания дуги не должно превышать ПО в для генераторов постоянного тока в 70 в для сварочных трансформаторов переменного тока. Электрододержатели должны иметь надежную изоляцию. Запрещается применять сварочные провода с поврежденной изоляцией. При работе электросварщики должны пользоваться для защиты лица и глаз шлемом-маской или щитком с защитными стеклами. Последние от брызг расплавленного металла защищают простым стеклом. Слесари, работающие вместе с электросварщиком, также должны быть снабжены щитками или очками. [c.323]

    Под напряжением зажигания 7з дуги с раскалённым катодом следует понимать [c.317]

    Применение обычного способа зажигания дуги путём раздвигания электродов вызвано тем, что дуга горит при сравнительно низких напряжениях в десятки вольт, тогда как для зажигания тлеющего разряда нужно при атмосферном давлении напряжение норядка десятков киловольт. Процесс зажигания при раздвигании электродов объясняется местным нагреванием электродов вследствие образования между ними плохого контакта в момент разрыва цепи. [c.324]

    Точка пересечения прямой сопротивления с кривой вольтамперной характеристики установившейся дуги соответствует низшему пределу силы постоянного тока, при котором может возникнуть дуга при разрыве цепи (рис. 126, б). В случае размыкания рубильником дуги переменного тока, потухающей при каждом переходе напряжения через нуль, существенно, чтобы условия, имеющиеся налицо в разрядном промежутке при размыканий , не допускали нового зажигания дуги при последующем возраста ПИИ напряжения источника тока. Для этого требуется, чтобы при возрастании напряжения разрядный промежуток был достаточно деионизован. В выключателях сильных переменных токов искус- [c.325]

    Катод, не успевший ещё охладиться после разряда, имевшего место в предыдущем полупериоде тока, с самого начала полупериода, когда внешняя э.д.с. проходит через нуль, эмиттирует электроны. От точки О до точки А характеристика соответствует несамостоятельному разряду, источником которого являются эмиттируемые катодом электроны. В точке А происходит зажигание дуги. После точки А разрядный ток быстро увеличивается. При наличии сопротивления во внешней цепи напряжение между электродами дуги падает, хотя э.д.с. источника тока (пунктир на рис. 127), пробегая синусоиду, ещё увеличивается. С уменьшением напряжения и тока, даваемого внешним источником, разрядный ток начинает уменьшаться. [c.328]

    В качестве второго последовательно включенного источника питания использовался генератор ПСО-500 мощностью 20 кет с номинальным напряжением 40 в и током 500 а. Ток и напряжение в цепи генератор — плазмотрон замерялись амперметрами (самопишущим и показывающим) и вольтметрами. Зажигание дуги плазмотрона производилось искровым генератором ИГ-2 6 с пробивным напряжением до 10 кв. [c.129]

    Процесс разряда и заряда конденсатора повторяется и возникают периодические колебания тока и напряжения в виде высокочастотных импульсов с большой амплитудой высокого напряжения. Импульсный высокочастотный ток колебательного контура индуктирует в катушке Lb такие же импульсы напряжения высокой частоты, которые подводятся к дуговому промежутку, что облегчает зажигание дуги. [c.63]

    Второе требование заключается в том, что напряжение холостого хода источидолжно быть выше напряжения зажигания дуги. При сварке постоянным током металлическим электродом напряжение зажигания составляет 30—40 В, а ДЛЯ угольного электрода оно повышается до 45—55 В, При сварке переменным током напряжение зажигания составляет 50—60 В. [c.262]

    Изменение электрических и геометрических параметров дуги (разд. 2.2.—2.4 в [5а]) взаимосвязано с физическими и химиче-скими свойствами проб, испарившихся в источник излучения. Из электрических параметров (разд. 4.3.1) напряжение зажигания дуги очень чувствительно к изменениям в источнике излучения. Регистрация напряжения дуги — практический способ контроля стабильности дуги [4]. Кроме того, задавая определенные, согла-суюшиеся между собой параметры источника излучения, по изменению напряжения дуги можно сделать выводы о химической форме соединений в материале, помешенном в кратер электрода. Кривая зависимости напряжения дуги от времени горения дуги при силе тока 14 А для однородного вещества (не смеси веществ) характеризует испаряющееся соединение [6]. Хотя подобные изменения не отражаются на силе тока, дуга горит не стабильно, если сила тока дуги слишком низка (ниже 2—3 А). Устойчиво дуга горит при такой силе тока, при которой анодное пятно полностью покрывает края кратера электрода. В присутствии солей щелочных металлов при силе тока 6 А катодное пятно опирается на слой соли, которая оседает на графитовом противоэлектроде. При этом дуга горит не стабильно [4]. Стабильность дуги можно поддерживать даже при таких условиях, если использовать удлиненный противоэлектрод из угля с большим сопротивлением и низкой теплопроводностью (см. рис. 3.3, длина электрода 30 мм). Из-за высокого температурного градиента этого электрода электроны не покидают места, покрытые солью щелочного металла, и поэтому дуга все время остается на кончике электрода. Стабильность дуги повышается с увеличением силы тока. При силе тока больше 14 А независимо от формы электрода дуга не поднимается вверх по электроду. Однако для поддержания силы тока выше 10 А нужен стабилизированный и мощный генератор тока и необходимо охлаждение водой электрододержателей. В настоящее время такая сила тока является практически верхним пределом при возбуждении с помощью простой дуги постоянного тока. В противоположность этому существует тенденция создавать источники света с хорошими и контролируемыми аналитическими параметрами и, в частности, с непрерывным введением анализируемой пробы (разд. 3.3.7) на основе высокоэффективного дугового возбуждения. Экспериментальные результаты показали, что при увеличении силы тока обычно существует такая область силы тока, в которой одновременно достигаются максимальная чувствительность и минимальная погрешность определения [7]. Такой случай встречается нередко, он соответствует условиям оптимального возбуждения. В общем случае оптимальное возбуждение может быть получено при силе тока в области 15—20 и 30—40 А, хотя оно зависит также от других экспериментальных условий (поляр- [c.117]

    Из последнего уравнения следует, что время перерыва в горении дуги уменьшается с лонижением напряжения зажигания дуги и с увеличением напряжения источника тока. [c.246]

    На форму кривых тока и напряжения дуги сильно влияют параметры ее электрического контура и в, частности, его индуктивность. При отсутствии индуктивности (чисто активное сопротивление контура), как уже отмечалось, ток дуги /д дважды прерывается за ио-лупериод (рис. 4.4, а), так как дуга может гореть лишь в тот отрезок времени, когда напряжение источника /ист больше напряжения, требуемого для поддержания горения дуги /д. При наличии в цепи индуктивности между током и напряжением источника появляется сдвиг фаз, при переходе тока через нуль напряжение источника не равно нулю, и при достаточной индуктивности может произойти повторное зажигание дуги (без перерыва) (рис. 4.4,6). При переходе напряжения источника через нуль, напряжение на дуге поддержива- ется за счет накопленной в индуктивности электромагнитной энер-1ГИИ, препятствуюшей резкому уменьшению тока. В результате имеет место непрерывное протекание тока дуги в течение всего полуперио-.да. Такое непрерывное горение дуги более устойчиво расчеты пока-.зывают, что оно имеет место при коэффициенте мощности установки, равном или меньшем 0,85. [c.186]

    На рис. 1-11,а показаны характеристика маломощной дуги переменного тока на открытом воздухе, т. е. в условиях сильного охлаждения, а также ее осциллограмма. При каждом прохождении тока через нуль газовый промежуток охлаждается и деионизируется сопротивление его возрастает, возникновение тока требует повышенного напряжения — возникает пик напряжения (напряжение зажигания). По мере возрастания тока напряжение на дуге снижается и достигает минимума при максимуме тока. Снижение тока вызывает новый подъем напряжения, обычно меньший по величине, чем первый (напряжение потухания дуги). [c.36]

    Выражение (1-57) относится к случаю, когда имеется нулевой провод. Если нулевого провода нет, то при отсутствии тока в первой фазе две другие окажутся включенными последовательно на линейное напряжение и нулевая точка печи (рис. 1-14) сдвигается из (9 в О. Поэтому до тех пор, пока не загорится дуга в первой фазе, вектор ее напряжения О А равен I7 и условие зажигания дуги напишется так Usin ni =–=Uf . (1-58)  [c.40]

    Закрепите первую пару электродов в дуговом штативе. В качестве нижнего (положительного) электрода возьмите электрод, пропитанный наиболее концентрированным эталонным раствором. Верхний электрод с конусообразным концом не должен иметь углубления. Зажгите дугу с напряжением около 100 в и током 10 а и фотографируйте спектр в течение 1 мин, считая от момента зажигания дуги. Сфотографируйте на ту же пластинку спектры остальных эталонов и спектр образца. Проявите н отфиксируйте пластинку и затем промывайте в проточной воде в течение 2 мин. Осторожно удалите излишек воды с обеих сторон поверхности пластинки и опустите ее в спирт не более чем на 3 мин. Вынув из спирта, просушите перед вентилятором или инфракрасной лампой. [c.329]

    Золу испытуемых проб, а также сравниваемые эталоны смешивали и тщательно растирали с равным количеством спектрально чистого угольного порошка. Это обеспечивает более равномерное испарение пробы при ее сжигании в пламени дуги. Подготовленные таким образом к спектрографии пробы золы и эталоны помещали в кратер нижнего угольного электрода, имеющего канал диаметром 3,9 мм и глубиной 3 мм. Верхний электрод затачивался на усеченный конус. Зажигание дуги производили со сведенными электродами. Затем электроды разводились, и проба сжигалась в первые 30 сек. при силе тока 12 а. После этого сила тока повышалась до 28—30 а, и проба сжигалась до полного выгорания. Питание дуги осуществлялось током переменного напряжения 220 V. Фотографирование спектра пламени дуги выполняли на кварцевом спектрографе средней дисперсии марки ИСП-28, щель которого освещалась при помощи трехлинзовой конденсорной системы. Ширина щели калимато-ра была равна 0,005 мм. Для получения спектрограмм использовались пластинки типа I. Их обработка производилась по общепринятым рецептам. [c.80]

    Когда напряжение источника питания возрастает, пройдя нулевое значение, а катод разогрет и способен эмитировать электроны, то дуга возникает не сразу, а лишь при некотором напряжении иравном напряжению зажигания. С момента возникновения дуги ток возрастает, а напряжение на дуге уменьшается, так как проводимость столба дуги возрастает при увеличении тока. [c.63]

    При больших токах и раскаленных электродах, когда термическое состояние столба дуги практически не изменяется, напряжение погасания становится равным напряжению зажигания. В этом случае динамическая характеристика приобретаетвид кривой 5, а кривая напряжения на дуге утрачивает седлообразный характер, приближаясь к трапецеидальной форме. [c.64]

    Из других видов сварки следует отметить получившую распространение в последнее время дуговую сварку вольфрамовым электродом в защитном газе (аргоне) и применяемую в производстве изделий новой техники. Вольфрамовый электрод при нагревании энергично окисляется, поэтому сварку ведут в защитной среде, не содержащей кислорода. Возможно непрерывное вдувание в дугу инертного газа, в качестве которого используются аргон, гелий или водород, либо смеси этих газов. Наиболее часто используется аргон как наиболее дешевый. Дуга постоянного тока в аргоне при прямой полярности (минус на электроде) горит устойчиво и легко зал игается. Напряжение горения дуги составляет около 15 В, нагрев и расход электрода незначительны. Эта картина резко меняется при изменении полярности. При этом возникает катодное расаыление, приводящее к тому, что с поверхности основ юго металла в зоне сварки удаляются окислы и загрязнения. Очищающее действие дуги позволяет без применения флюсов сваривать спец-стали, алюминий, магний, различные легкие сплавы, тугоплавкие металлы, активные металлы с большим сродством к кислороду, а также металлы малых толщин. Для питания дуги используются обычные агрегаты постоянного тока и выпрямители для дуговой сварки. В некоторых случаях желательно применение дополнительных осцилляторов и специальных электродов с добавкой окиси тория или лантана (торированные или лантанированные электроды) с целью облегчения зажигания и повышения устойчивости дуги. [c.154]

    Анализ стали и чугуна методом расплавленного электрода затруднен из-за их высокой температуры плавления. Анализ не может выполняться на воздухе. Хотя предпринимались попытки анализировать жидкую сталь без пробоотбора (разд. 2.2.1), их результаты показали неперспективность для практики такого метода анализа сталей. Недавно было сконструировано устройство для плавления электродов, позволяющее проводить спектральный анализ железа и стали. Устройство работает в атмосфере инертного газа, спектры расплавленных металлов возбуждают в дуге или искре [5]. В индукционной печи, обеспечивающей полезную мощность 20 кВт, можно плавить образцы весом 2,7 кг (рис. 3.17). Погружной электрод с высоким сопротивлением (из металлокерамики) обеспечивает электрический контакт расплава с цепью источника излучения. Неконтролируемый газовый разряд возникает над высокотемпературным металлическим расплавом при напряжении зажигания, зависящем от природы газовой атмосферы при температуре расплава 1550°С в легко ионизирующем аргоне или гелии разряд зажигается уже при 300 В, в то время [c.109]

    Поскольку для всех газов Тс достаточно велика, экспериментально можно получить лищь несколько точек этой зависимости, близких к оси абсцисс и относящихся к участкам Л, В и С. При зажигании дуги возникает проблема создания высокотемпературной области в центре канала при низких температурах стенки. Если для данного газа и конкретного канала градиент потенциала мал, начало координат упомянутой выше зависимости смещается значительно ниже точки, в которой еще возможно существование дуги. Минимальное значение напряженности электрического поля, пр И котором уже возможно зажигание дуги, определяется по формуле [c.94]


Аргонодуговая сварка

Контакты

Поиск по сайту

      

Россия, г. Петропавловск-Камчатский, Северо-Восточное шоссе, 48 ст1 р-он “Лыжная база Лесная” 

г. Елизово ул. Магистральная 8а к1. р-он Кольца

Телефон:

Петропавловск-Камчатский +7 (4152) 49-51-79; 49-34-33

WhatsApp +79098904703

Елизово +7 (4152) 33-73-83

Сервисный Центр 8(9638) 315-063 

E-mail: [email protected]            [email protected] 

 

 


 

Дуговая сварка, при которой в качестве защитного газа используется аргон. Применяют аргонодуговую сварку неплавящимся вольфрамовым и плавящимся электродами. Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом может быть ручной и автоматической. Сварка возможна без подачи и с подачей присадочной проволоки. Этот процесс предназначен главным образом для металлов толщиной менее 3—4 мм. Большинство металлов сваривают на постоянном токе прямой полярности. Сварку алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе. При прямой полярности (плюс на изделии, минус на электроде) лучше условия термоэлектронной эмиссии, выше стойкость вольфрамового электрода и допускаемый предельный ток. Допускаемый ток при использовании вольфрамового электрода диаметром 3 мм составляет ориентировочно при прямой полярности 140″—280 А, обратной — только 2—4 А, при переменном токе — промежуточное значение lit—16 А. Дуга на прямой полярности легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10— 15 В в широком диапазоне плотностей тока.

При обратной полярности возрастает напряжение дуги, уменьшается устойчивость ее горения, резко уменьшается стойкость электрода, повышаются его нагрев и расход. Эти особенности дуги обратной полярности делают ее непригодной для непосредственного применения в сварочном процессе. Однако дуга обратной полярности обладает важным технологическим свойством: при ее действии с поверхности свариваемого металла удаляются окислы и загрязнения. Это явление объясняется тем, что при обратной полярности поверхность металла бомбардируется тяжелыми положительными ионами аргона, которые, перемещаясь под действием электрического поля от плюса (электрод) к минусу (изделие), разрушают окисные пленки на свариваемом металле, а выходящие с катода (поверхности изделия) электроны способствуют удалению разрушенных окисных пленок. Этот процесс удаления окислов называется катодным распылением. Указанное свойство дуги обратной полярности используют при сварке Al, Mg, Be и их сплавов, имеющих прочные окисные пленки. Но так как при постоянном токе обратной полярности стойкость вольфрамового электрода низка, то для этой цели используют переменный ток. При этом удаление пленки, т. е. катодное распыление, происходит, когда свариваемое изделие является катодом. Таким образом, при сварке неплавящимся электродом на переменном токе в определенной степени реализуются преимущества дуги прямой и обратной полярности, т. е. при этом обеспечивается и устойчивость электрода и разрушение окисных пленок. Простейшие электрические и газовые схемы для аргонодуговой сварки приведены на рис. 60, с, б.

Технология аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом. Характерная циклограмма процесса аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом. На циклограмме показано изменение основных параметров процесса ручной сварки: сварочного тока /св, напряжения дуги f/a, скорости подачи присадочной проволоки, скорости сварки, расхода аргона Qr и дополнительного параметра — напряжения осциллятора в течение цикла сварки t. Газ подают за 10—15 с до начала горения дуги, давление газа составляет (1,1—1,3) «105? Па, средний расход газа для защиты зоны сварки — 10—15 л/мин, для обратной стороны шва — 30—50% от основного расхода. Дуга возбуждается замыканием электрода и металла угольным стержнем или кратковременным разрядом высокой частоты и напряжения с помощью осциллятора. Ручную сварку выполняют наклонной горелкой углом вперед, угол наклона к поверхности изделия составляет 70—80°. Присадочную проволоку подают под углом 10— 15° (рис. 62). По окончании сварки дугу постепенно обрывают для заварки кратера, при ручной сварке — ее постепенным растяжением, при автоматической — специальным устройством заварки кратера, обеспечивающим постепенное уменьшение сварочного тока. Для защиты охлаждающегося металла подачу газа прекращают через 10—15 с после выключения тока. Примерный режим ручной аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом стыкового соединения из высоколегированной стали толщиной 3 мм: диаметр вольфрамового электрода 3—4 мм, диаметр присадочной проволоки 1,6— 2 мм, сварочный ток 120—160 А, напряжение на дуге 12— 16 В, расход аргона 6—7 л/мин. Аргонодуговой сваркой выполняют швы стыковых, тавровых и угловых соединений. При толщине листа до 2,5 мм целесообразно сваривать с отбортовкой кромок, при малой величине зазора (0,1—0,5 мм) можно сваривать тонколистовой металл толщиной от 0,4 до 4 мм без разделки кромок. Допустимый зазор тем меньше, чем меньше толщина свариваемого материала. Листы толщиной более 4 мм сваривают встык с разделкой, при этом допустимый зазор должен быть не более 1,0 мм. Разработано несколько разновидностей, аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, основанных на увеличении проплавляющей способности дуги за счет увеличения интенсивности теплового и силового воздействия дуги на свариваемый металл. К этим разновидностям относятся: сварка погруженной дугой, с применением флюса, при повышенном давлении защитной атмосферы, импульсно-дуговая, плазменная сварка. Сварка погруженной дугой. С увеличением диаметра электрода и силы тока увеличиваются давление дуги и удельное количество вводимой теплоты. Под давлением дуги происходит оттеснение под электродом жидкого металла. Дуга при этом погружается в сварочную ванну, а поддержание заданного напряжения (длины дуги) достигается опусканием электрода ниже поверхности свариваемого металла.

Глубина проплавления достигает 10— 12 мм и выше, расход аргона в сопло горелки составляет 15—20 л/мин, в приставку для защиты остывающего шва 15—30 л/мин и на обратную сторону шва 6—10 л/мин. Сварка с применением флюса. Нанесение на поверхность свариваемого металла слоя флюса не большой толщины (0,2—0,5 мм), состоящего из соединений фтора, хлора и некоторых окислов, способствует повышению сосредоточенности теплового потока в пятне нагрева и увеличению проплавляющей способности дуги. При этом благодаря концентрации тепловой энергии повышается эффективность проплавления и снижаются затраты погонной энергии при сварке. Сварка при повышенном давлении защитной атмосферы. Мощность дуги возрастает с увеличением давления защитной атмосферы при неизменном токе и длине дуги. Дуга при этом сжимается, благодаря чему увеличивается ее проплавляющая способность примерно на 25—60%. Этот способ можно использовать при сварке в камерах с контролируемой атмосферой. Импульсно-дуговая сварка вольфрамовым электродом заключается в применении в качестве источника теплоты импульсной (пульсирующей) дуги с целью концентрации во времени теплового и силового воздействия дуги на основной и электродный металл. При стесненном теплоотводе полнее используется теплота на расплавление основного металла, чем при сварке постоянной дугой. Дуга пульсирует с заданным соотношением импульса и паузы.

Сплошной шов получается расплавлением отдельных точек с определенным перекрытием. Повторные возбуждения и устойчивость дуги обеспечиваются благодаря горению маломощной дежурной дуги (10—15% от силы тока в импульсе). Наряду с силой тока, напряжением, скоростью сварки к основным параметрам импульсно-дуговой сварки относятся длительность импульса и паузы, длительность цикла сварки t=tCB+tn и шаг точек где vcb — скорость сварки. Отношение называется жесткостью режима. Жесткость режима при заданной энергии импульса и длительности цикла характеризует проплавляющую способность дуги. Изменяя параметры режима импульсно-дуговой сварки, можно в широких пределах изменять кристаллизацию металла и таким образом влиять на свойства сварных соединений. Технологические преимущества сварки импульсной дугой вольфрамовым электродом в наибольшей степени проявляются при сварке тонколистовых материалов: практически отсутствуют дефекты формирования шва, провисание и подрезы, улучшаются условия формирования шва в различных пространственных положениях, снижаются требования к квалификации сварщика при ручной сварке. Так как для сварки металла определенной толщины требуется значительно меньшая погонная энергия, существенно уменьшаются деформации и прожоги тонколистовых материалов. Таким образом, импульсно-дуговая сварка вольфрамовым электродом предназначена главным образом для регулирования проплавления основного металла и формирования шва при сварке тонколистового металла. Аргонодуговая сварка плавящимся электродом. Область применения этого вида — сварка цветных металлов (А1, Mg, Си, Ti и их сплавов) и легированных сталей. Сварка происходит с капельным и струйным переносом, С увеличением тока капельный перенос металла электрода сменяется струйным и глубина проплавления увеличивается. Критическая величина тока, при которой капельный перенос сменяется струйным, составляет: при сварке сталей — от 60 до 120 А на 1 мм2 сечения электродной проволоки, при сварке алюминия — 70 А. Например, для проволоки марки Св-12Х18Н9Т разных диаметров при горении дуги в среде аргона критический ток имеет следующие значения: диаметр электрода, мм 1,0 2,0 3,0 критический ток, А , ISO 280 350 При аргонодуговой сварке плавящимся электродом предъявляются более жесткие требования к сборке, чем при сварке вольфрамовым электродом, перед сваркой необходима тщательная очистка кромок свариваемых материалов и проволоки.

Энергии | Бесплатный полнотекстовый | Характеристики напряжения и тока дуги в низковольтном постоянном токе

Рисунок 1. Коммутационное устройство для эксперимента; ( a ) состояние ВКЛ, ( b ) состояние ВЫКЛ.

Рисунок 1. Коммутационное устройство для эксперимента; ( a ) состояние ВКЛ, ( b ) состояние ВЫКЛ.

Рисунок 2. Схема эксперимента с дугой постоянного тока (DC).

Рисунок 2. Схема эксперимента с дугой постоянного тока (DC).

Рисунок 3. Расстояние между электродами.

Рисунок 3. Расстояние между электродами.

Рисунок 4. Источник напряжения.

Рисунок 4. Источник напряжения.

Рисунок 5. Экспериментальные формы сигналов.

Рисунок 5. Экспериментальные формы сигналов.

Рисунок 6. Напряжение дуги между электродами.

Рисунок 6. Напряжение дуги между электродами.

Рисунок 7. Ток дуги.

Рисунок 8. Характеристики порогового напряжения зажигания дуги в виде напряжения источника и тока нагрузки.

Рисунок 8. Характеристики порогового напряжения зажигания дуги в виде напряжения источника и тока нагрузки.

Рисунок 9. Характеристики порогового тока зажигания дуги в виде напряжения источника и тока нагрузки.

Рисунок 9. Характеристики порогового тока зажигания дуги в виде напряжения источника и тока нагрузки.

Рисунок 10. Цепь постоянного тока в пределах длительности дуги.

Рисунок 10. Цепь постоянного тока в пределах длительности дуги.

Рисунок 11. График зависимости между сопротивлением дуги, напряжением источника, током дуги и сопротивлением нагрузки.

Рисунок 11. График зависимости между сопротивлением дуги, напряжением источника, током дуги и сопротивлением нагрузки.

Рисунок 12. Связь сопротивления дуги и тока дуги с параметром изменения напряжения источника.

Рисунок 12. Связь сопротивления дуги и тока дуги с параметром изменения напряжения источника.

Рисунок 13. Результаты экспериментов по сопротивлению дуги и току дуги (изменение напряжения источника).

Рисунок 13. Результаты экспериментов по сопротивлению дуги и току дуги (изменение напряжения источника).

Рисунок 14. Связь сопротивления дуги и тока дуги с параметром изменения тока нагрузки.

Рисунок 14. Связь сопротивления дуги и тока дуги с параметром изменения тока нагрузки.

Рисунок 15. Результаты экспериментов по сопротивлению дуги и току дуги (изменение тока нагрузки).

Рисунок 15. Результаты экспериментов по сопротивлению дуги и току дуги (изменение тока нагрузки).

Рисунок 16. График отношений parc, rarc, iarc.

Рисунок 16. График отношений parc, rarc, iarc.

Рисунок 17. Мощность между электродами при 200 В / 5 А.

Рисунок 17. Мощность между электродами при 200 В / 5 А.

Рисунок 18. 200 В / 5 График экспериментальных результатов (мощность дуги, напряжение дуги, ток дуги, сопротивление дуги).

Рисунок 18. 200 В / 5 График экспериментальных результатов (мощность дуги, напряжение дуги, ток дуги, сопротивление дуги).

Таблица 1. Условия эксперимента.

Таблица 1. Условия эксперимента.

Условия эксперимента
1 Состояние цепи: резистивная нагрузка
DC 50 В, 1/2 A
DC 100 V, 0.5 / 1/2 / 3/4/5 A
200 В пост. Тока, 0,5 / 1 / 1,5 / 2 / 2,5 / 5/10 A
400 В пост. Тока, 1/5/10 A
2 Разделение Скорость: 150 мм / с
3 Число операций: 3 раза при каждом условии

Таблица 2. Результаты экспериментов по пороговому напряжению зажигания дуги.

Таблица 2. Результаты экспериментов по пороговому напряжению зажигания дуги.

5
VS (напряжение источника) (В) IL (ток нагрузки) (A) Vth (varc (t1)) (пороговое напряжение возникновения дуги) (В)
50 1 9,56
50 2 9,77
100 0.5 9,92
100 1 9,55
100 2 9,60
100 3
100 3 9,84
100 5 9,60
200 0,5 10,28
200 1 9,80
200 10,09
200 2 9,78
200 2,5 9,63
200 5 5 9,66
300 10 9,76
400 1 10,40
400 5 9,65
400

Таблица 3. Результаты экспериментов по току порога зажигания дуги.

Таблица 3. Результаты экспериментов по току порога зажигания дуги.

100 901 200 200
VS (напряжение источника) (В) IL (ток нагрузки) (A) Ith (iarc (t0) −iarc (t1)) (пороговый ток возникновения дуги) (A)
50 1 0,18
50 2 0.36
100 0,5 0,05
100 1 0,10
100 2 0,18
4 0,37
100 5 0,42
200 0,5 0,03
200 1 005
200 1,5 0,07
200 2 0,10
200 2,5 0,11
0,11
10 0,42
300 10 0,25
400 1 0,03
400 0 010
400 10 0,24

Таблица 4. tmax (время при максимальной мощности дуги) при соотношении Pmax (максимальная мощность дуги) и текст (время гашения дуги).

Таблица 4. tmax (время при максимальной мощности дуги) при соотношении Pmax (максимальная мощность дуги) и текст (время гашения дуги).

11
Напряжение источника VS (В) Ток нагрузки IL (A) text Время гашения дуги (с) tmax Время при Pmax (с) tmax / text
50 0.0056 0,0048 0,86
50 2 0,0094 0,0072 0,77
100 0,5 0,0114 0,5 0,0114 0,0114 0,0147 0,0112 0,76
100 2 0,0275 0,0206 0,75
100 3 0.0389 0,0245 0,63
100 4 0,0437 0,0267 0,61
100 5 0,0701 0,0701 0,0701 0,0266 0,0229 0,86
200 1 0,0488 0,0432 0,89
200 1.5 0,0618 0,0538 0,87
200 2 0,0739 0,0598 0,81
200 2,5 0,090 5 0,0982 0,0862 0,88
200 10 0,1150 0,0968 0,84
300 101725 0,1557 0,90
400 1 0,0901 0,0854 0,95
400 5 0,1430 0,1230 0,86
Среднее значение tmax / tn 0,80

Разница между напряжением дуги, напряжением перезапуска и напряжением восстановления

Основным принципом работы выключателя является гашение дуги, образующейся при размыкании выключателя.Но это не означает, что искрение не возникает, когда выключатель замкнут, скорее это так. Продолжительность времени, в течение которого возникает дуга, когда выключатель замкнут, известна как время предварительной дуги, которое обычно составляет около 2 мс, а продолжительность, в течение которой дуга сохраняется, когда мы открываем выключатель, известна как период дуги, значение которого составляет около 6 мс. Итак, мы застряли в дуге, следовательно, каждое явление прерывателя должно быть каким-то образом связано с дугой.

В этом посте мы увидим, как напряжение дуги, напряжение повторного зажигания и напряжение восстановления связаны с дугой и каковы различия между ними.Внимательно изучите блок-схему для лучшего понимания.

Напряжение дуги:

Как только контакты выключателя размыкаются, между контактами автоматического выключателя образуется дуга. Напряжение, которое появляется на контактах выключателя во время этого периода дуги, называется напряжением дуги. Его значение низкое, но когда значение тока дуги достигает нуля, напряжение дуги возрастает до своего пикового значения, которое, в свою очередь, будет пытаться поддерживать дугу на контактах.

Итак, мы подошли к напряжению, которое достигает пика, когда ток достигает своего нуля. Фактически это возникновение напряжения перезапуска.

Напряжение перезапуска:

Когда ток дуги пересекает ноль, на контактах автоматического выключателя появляется высокочастотное переходное напряжение. Это переходное напряжение известно как напряжение перезапуска. Теперь два вопроса должны поразить ваш умный мозг. Во-первых, почему напряжение резко возрастает, когда ток дуги пересекает ноль?

Во-вторых, почему высокочастотное напряжение в переходный период?

Во-первых, поскольку система питания имеет значительную индуктивность, ток короткого замыкания должен отставать от напряжения системы на 90 °.Поэтому, когда ток дуги пересекает ноль, напряжение на контактах автоматического выключателя возрастает до своего пикового значения.

Во-вторых, когда напряжение достигает пика, он повторно зажигает дугу и пытается поддерживать дугу. Из-за этого ток дуги будет увеличиваться от нуля и, соответственно, должно уменьшаться и напряжение. Комбинированный эффект увеличения тока и уменьшения напряжения на контакте вернет напряжение к его нормальному значению в течение нескольких миллисекунд, как показано на рисунке ниже.Таким образом, мы видим, что у напряжения есть всего несколько миллисекунд, чтобы вернуться к нормальной форме волны от пика, и, следовательно, напряжение будет действовать быстрее и, следовательно, будет иметь высокую частоту, как показано на рисунке ниже.

Напряжение перезапуска играет очень важную роль в процессе гашения дуги. Если напряжение повторного зажигания растет быстрее, чем диэлектрическая прочность среды между контактами автоматического выключателя, дуга будет сохраняться в течение следующего полупериода, а после следующего полупериода ток дуги снова достигнет своего нуля, и мы снова получим шанс.Если на этот раз скорость нарастания диэлектрической прочности среды между контактами больше, чем скорость нарастания напряжения повторного зажигания, то дуга гаснет.

Следовательно, для гашения дуги

Скорость нарастания напряжения перезапуска <скорость нарастания диэлектрической прочности среды

Итак, наконец, дуга погасла. Таким образом, напряжение на контактах автоматического выключателя будет нормальным системным напряжением 50/60 Гц.

Напряжение восстановления:

Напряжение восстановления – это среднеквадратичное напряжение нормальной частоты, которое появляется на контактах автоматического выключателя после окончательного гашения дуги.Оно равно системному напряжению.

Спасибо!

Исследование характеристик напряжения короткой воздушной дуги с корнем дуги высокой плотности тока: AIP Advances: Vol 9, No 8

Согласно разделу III B, V arc увеличивается с шагом j root . Напряжение дуги В arc представляет собой сумму напряжения падения В электрода и напряжения столба дуги В colu . V arc может быть затронуто падением V или V colu . На основе определения значения j root в разделе III B, влияние j root на V fall и V colu 90 теоретический анализ и экспериментальные результаты.

A. Влияние средней плотности тока в корне дуги на напряжения падения электрода

Было проведено множество исследований по напряжениям падения электрода. 6,7,11–13 6. П. Г. Слейд, Электрические контакты: принципы и применение , 2-е изд. (CRC press, 2014) 7. R. Hemmi, Y. Yokomizu и T. Matsumura, «Анодные напряжения воздушных дуг между электродами из меди, серебра и вольфрама при токах до 1500 A», IEEJ Transactions on Power and Energy 124 (1) 2004. Т. 143–149.https://doi.org/10.1541/ieejpes.124.14311. Y. Yokomizuyx, T. Matsumuray, R. Henmiy и Y. Kito, «Полные падения напряжения в областях падения электродов, аргоновых и воздушных дуг в диапазоне тока от 10 до 20 000 A», Journal of Physics D: Applied Physics 29, , 1260–1267 (1996). https://doi.org/10.1088/0022-3727/29/5/02012. А. Э. Гайл, «Явление дугового электрода», IEE Review 118 , 1131 (1971). https://doi.org/10.1049/piee.1971.024613. Д. Дж. Диксон и А. В. Энгель, «Устранение зон падения электродов электрических дуг», Труды Лондонского королевского общества 300 (1462), 316–325 (1967).https://doi.org/10.1098/rspa.1967.0172 Для напряжения падения электрода В падения , напряжение падения анода В a намного ниже, чем напряжение падения катода В с . 6,12,13 6. П. Г. Слейд, Электрические контакты: принципы и применение , 2-е изд. (CRC press, 2014) 12. А. Э. Гайл, «Явление дугового электрода», IEE Review 118 , 1131 (1971). https: // doi.org / 10.1049 / piee.1971.024613. Д. Дж. Диксон и А. В. Энгель, «Устранение зон падения электродов электрических дуг», Труды Лондонского королевского общества 300 (1462), 316–325 (1967). https://doi.org/10.1098/rspa.1967.0172 Таким образом, в сумме напряжений падения электродов преобладает напряжение катодного падения. Здесь анализируется катодное падение напряжения. Для Cu-W электродов температура плавления (1358K) и температура кипения (2853K) меди значительно ниже, чем у вольфрама (точка плавления 3600K, точка кипения 6200K).Таким образом, пары меди доминируют в эффекте катодной области, 11 11. Y. Yokomizuyx, T. Matsumuray, R. Henmiy и Y. Kito, «Суммарные падения напряжения в областях падения электродов, аргоновой и воздушной дуг в диапазоне токов от 10 до 20 000 А », Journal of Physics D: Applied Physics 29 , 1260–1267 (1996). https://doi.org/10.1088/0022-3727/29/5/020 и катодный феномен можно объяснить теорией T-F. 14,15 14. Т. Х. Ли, «Теория T-F электронной эмиссии в сильноточных дугах», Журнал прикладной физики 30 (2), 166 (1959).https://doi.org/10.1063/1.173512715. В. В. Долан и В. П. Дайк, «Температурно-полевая эмиссия электронов из металла», Physical Review 95 , 327–332 (1954). https://doi.org/10.1103/physrev.95.327 Согласно теории T-F, напряженность электрического поля E в катодной области пропорциональна jroot0.5. Между тем толщина d катодной области пропорциональна 1 / jroot0,5. Тогда катодное падение напряжения В c = E * d не зависит от j root .

Экспериментальные результаты также подтвердили вывод о том, что V падение почти не меняется с j root :

Согласно данным V arc на рис. кривые В дуги в зависимости от длины межэлектродного зазора l при различных j корень представлены на рис. 4. Напряжения дуги при j корень > 50A / мм 2 получены из линий тренда на рис.3. Напряжение дуги при j root = 50A / мм 2 – среднее значение напряжения дуги при j elec 2 на рис. 3. Поскольку толщина область падения электрода чрезвычайно мала, 14,16 14. Т.Х. Ли, «Теория электронной эмиссии в сильноточных дугах», Журнал прикладной физики 30 (2), 166 (1959). https://doi.org/10.1063/1.173512716. Кесаев И. Г. Закономерности катодного падения и пороговые токи в дуговом разряде на чистых металлах // Докл.Phys. – Tech. Phys. 9 , 1146–1154 (1965). можно считать, что напряжение дуги при l = 0 мм является напряжением падения электрода В падением . Из рис. 4 видно, что при уменьшениях на l кривые V arc постепенно сходятся, хотя j корень отличается.

B. Влияние средней плотности тока в корне дуги на напряжение столба дуги

Как видно из анализа в разделе IV A, изменение В arc вызвано изменением V colu .Чтобы проанализировать В colu , мы используем принцип баланса энергии для качественного анализа характеристик напряжения столба дуги. Процесс анализа имеет следующие приближения и допущения: Вводятся предположения, что доля η энергии дуги, рассеиваемой излучением, 19,20 19.J. J. Shea, B. D. Vault и Y. Chien, «Силы размыкания при двойном размыкании контактов», IEEE Transactions on CPMT Part A 17 (1), 32–38 (1994). https://doi.org/10.1109/95.29636520. X. Чжоу и П. Тайзен, «Исследование эффектов искрения во время процесса размыкания контактов», IEEE Transactions on Components & Packaging Technologies 23 (2), 271–277 (2000). https://doi.org/10.1109/6144.846764 и коэффициент излучения ε дуги фиксированы.
1)

Столб дуги представляет собой однородную среду цилиндрической формы, а эквивалентная площадь поперечного сечения A colu кратна дуге. root area A root , что может быть выражено как A colu = aA root (Когда j elec больше, чем 50A / мм 2 , A корень примерно равен площади поперечного сечения электрода.Когда j elec меньше 50 A / мм 2 , A root получается делением тока I на плотность тока корня свободной дуги 50A / mm 2 ). Здесь a – коэффициент расширения столбца дуги, указывающий степень расширения столбца дуги относительно корня дуги. А длина цилиндра дуги колонны составляет л, л.

2) Излучение является основным методом рассеивания тепла дуги. 17,18 17. Дж. Дж. Лоук, «Простая теория свободно горящих дуг», Journal of Physics D: Applied Physics 12 (11), 1873 (1979). https://doi.org/10.1088/0022-3727/12/11/01618. Х. Йошиясу, М. Такахаши, Ю. Шибуя и др. , «Радиационные потери энергии от свободно горящей дуги с коротким промежутком в воздухе», Электротехника в Японии 109 (2), 10–17 (1989). https://doi.org/10.1002/eej.43910
3) Приблизительное соотношение проводимости воздушной дуги σ и температуры T считается как σ = 0.5 Т . Согласно данным по проводимости, приведенным в [5]. 2121. Ф. Ян, М. Ронг, Ю. Ву и др. , «Численный анализ влияния эрозии разделительной пластины на воздушную дугу в камере гашения низковольтного выключателя», Journal of Physics D: Applied Physics 43 (43), 434011 (2010). https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/43/434011, когда диапазон температур составляет 5000-25000 К, проводимость σ приблизительно линейна с температурой T .Как показано на рис. 5, выражение для линейной аппроксимации проводимости составляет: σ = 0,7738 T – 4247,6. Для удобства расчета σ = 0,5 T используется для упрощения приведенного выше выражения в следующем качественном анализе.
Излучение дуги подчиняется закону Стефана-Больцмана, и уравнение (1) может быть получено в соответствии с принципом баланса энергии: Где: I – ток, удовлетворяет I = j корень A корень ; ε – коэффициент излучения; σ b – постоянная Стефана-Больцмана; C – длина окружности дуги столбца, C = 2πaAroot.Преобразуя форму (1), можно получить следующее уравнение:
ηjroot2Arootaσ = εσbT4C (2)
Подставив σ = 0,5 T в (2), мы можем получить:
T = ηjroot2Aroot0.5aεσbC0.2 (3)
Вставив (3) в (1), напряжение столба дуги можно выразить как:
Vcolu = 2.24ε0.2σb0.2lη0.2⋅jroot0 .6a0.7Aroot0.1 (4)
Вставив A root = I / j root в (4), можно записать напряжение столбца дуги как:
Vcolu = 2.24ε0.2σb0.2lη0.2⋅jroot0.7a0.7I0.1 (5)
Согласно (4), (5), V colu в основном связано с j корень и коэффициент расширения столба дуги a . Изображения дуги при различных амплитудах тока можно наблюдать с помощью высокоскоростной камеры, как показано на рис. 6. При увеличении j elec отношение диаметр столба дуги к диаметру корня дуги увеличивается.Это означает, что коэффициент расширения a увеличивается. 7 показаны изображения дуги для электрода с разными диаметрами, когда j root (приблизительно равно j elec ). На рис. 7 (a) и рис. 7 (b) отношение диаметра столба дуги к диаметру основания дуги примерно одинаково. Это означает, что коэффициенты расширения a близки, когда j корень аналогичен.На основании приведенного выше качественного анализа и уравнений (4), (5) можно сделать вывод, что напряжение столба дуги В colu в основном связано с j корнем . С этим выводом согласуются экспериментальные результаты на рис. дуговая колонна.Для того же уровня плотности тока, как показано на рис. 8, степень расширения столба дуги уменьшается с уменьшением -1. Это означает, что коэффициент расширения уменьшается на . Следовательно, согласно (4) и (5), когда j корень одинаков, напряжение на единицу длины столба дуги будет увеличиваться с уменьшением на l (т. Е. Среднее электрическое поле интенсивность увеличивается). В соответствии с рис.4, V arc нелинейно изменяется с l .В то время как l меньше, наклон V arc по сравнению с l выше, что означает, что напряжение на единицу длины столба дуги выше. Это согласуется с выводом теоретического анализа.

Теория прерывания дуги | Electrical4U

Изоляционный материал (может быть жидким или воздушным), используемый в выключателе, должен выполнять две важные функции. Они записываются следующим образом:

  1. Должна обеспечивать достаточную изоляцию между контактами при размыкании выключателя.
  2. Он должен гасить дугу, возникающую между контактами при размыкании выключателя.

Второй момент требует дополнительных пояснений. Чтобы понять этот момент, давайте рассмотрим ситуацию, когда в системе есть какая-то неисправность или короткое замыкание, реле подает желаемые сигналы на автоматический выключатель, чтобы предотвратить продолжение неисправности системы. Теперь, когда автоматический выключатель размыкает свои контакты, из-за этого возникает дуга. Дуга прерывается подходящим изолятором и техникой.

Методы прерывания дуги

Есть два метода прерывания дуги.

  1. Метод высокого сопротивления,
  2. Метод низкого сопротивления или метод отключения при нулевом токе.

В методе сильного прерывания мы можем многократно увеличить электрическое сопротивление до такого высокого значения, что оно заставит ток достигнуть нуля и тем самым ограничит возможность повторного зажигания дуги. Должны быть предприняты соответствующие шаги, чтобы гарантировать, что скорость увеличения или уменьшения сопротивления не является ненормальной, поскольку это может привести к возникновению вредных наведенных напряжений в системе.Сопротивление дуги может быть увеличено различными методами, такими как удлинение или охлаждение дуги и т. Д.

Ограничения метода высокого сопротивления

Дуговый разряд имеет резистивную природу, поскольку большая часть энергии поступает на сам выключатель, поэтому следует соблюдать осторожность. Следует учитывать при производстве выключателя, например, механическую прочность и т. д. Поэтому этот метод применяется в выключателях питания постоянного тока, выключателях низкого и среднего переменного тока.
Метод низкого сопротивления применим только для цепи переменного тока и возможен там из-за наличия естественного нуля тока.Дуга гаснет при естественном нуле волны переменного тока, и предотвращается ее повторное ограничение за счет быстрого увеличения диэлектрической прочности контактного пространства.

Есть две теории, объясняющие явление гашения дуги:

  1. Теория баланса энергии,
  2. Теория гонки напряжений.

Прежде чем вдаваться в подробности этих теорий, мы должны знать следующие термины.

  • Напряжение повторного зажигания

    Его можно определить как напряжения, возникающие на размыкающем контакте в момент погасания дуги.

  • Напряжение восстановления

    Оно может быть определено как напряжение, которое появляется на контакте выключателя после полного устранения переходных колебаний и окончательного гашения дуги на всех полюсах.

  • Активное восстанавливающееся напряжение

    Может быть определено как мгновенное восстанавливающееся напряжение в момент гашения дуги.

  • Напряжение дуги

    Его можно определить как напряжения, которые появляются на контакте в течение периода дуги, когда ток поддерживается в форме дуги.Он принимает низкое значение, за исключением точки, в которой напряжение быстро возрастает до пикового значения, а ток достигает нуля.

  1. Теория энергетического баланса

    Когда контакт автоматического выключателя вот-вот откроется, напряжение повторного включения равно нулю, следовательно, выделяемое тепло будет равно нулю, а когда контакты полностью разомкнуты, возникает бесконечное сопротивление, которое снова не вызывает нагревать. Из этого можно сделать вывод, что максимальное количество выделяемого тепла находится между этими двумя случаями и может быть аппроксимировано, теперь эта теория основана на том факте, что скорость выделения тепла между контактами выключателя ниже, чем скорость, с которой тепло между контактами рассеивается.Таким образом, если возможно удалить выделяемое тепло путем охлаждения, удлинения и разделения дуги с высокой скоростью ее образования, дуга может быть погашена.

  2. Теория гонки напряжений

    Дуга возникает из-за ионизации зазора между контактами автоматического выключателя. Таким образом, сопротивление на начальном этапе очень мало, т.е. когда контакт замкнут и когда контакт разъединяется, сопротивление начинает увеличиваться. Если мы удалим ионы на начальном этапе, рекомбинируя их в нейтральные молекулы или вставив изоляцию со скоростью, превышающей скорость ионизации, дуга может прерваться.Ионизация при нулевом токе зависит от напряжений, известных как , напряжение перезапуска .

Определим выражение для напряжения перезапуска. Для идеальной системы без потерь мы имеем:

Здесь v = напряжение перезапуска.
В = значение напряжения в момент прерывания.
L и C – это последовательная индуктивность и шунтирующая емкость до точки повреждения.
Таким образом, из приведенного выше уравнения мы можем видеть, что чем ниже значение произведения L и C, тем выше значение напряжения повторного запуска.
График зависимости v от времени представлен ниже:

Теперь давайте рассмотрим практическую систему или предположим, что в системе есть конечные потери. Как показано на рисунке ниже, в этом случае напряжение перезапуска затухает из-за наличия некоторого конечного сопротивления. Здесь предполагается, что ток отстает от напряжения на угол (измеряемый в градусах), равный 90. Однако на практике угол может изменяться в зависимости от времени в цикле, при котором возникла неисправность.

Давайте рассмотрим влияние напряжения дуги, если напряжение дуги включено в систему, есть приращение напряжения повторного зажигания.Однако это компенсируется другим эффектом дугового напряжения, которое противодействует протеканию тока и изменяет фазу тока, тем самым приводя его в большее соответствие по фазе с приложенными напряжениями. Следовательно, ток не достигает своего пикового значения, когда напряжение проходит через нулевое значение.

Скорость нарастания напряжения перезапуска (RRRV)

Определяется как отношение пикового значения напряжения перезапуска ко времени, необходимому для достижения пикового значения. Это один из наиболее важных параметров, поскольку скорость, с которой электрическая прочность изоляции между контактами превышает RRRV, и тогда дуга гаснет.

КОНТРОЛЛЕР НАПРЯЖЕНИЯ ДУГОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ С УСТРОЙСТВОМ ДУГОВОГО ЗАЗОРА

Моторизованный слайд изображен установленным на
и БЕЗ защитного кожуха ходового винта.
Показано с дополнительным механизмом подачи проволоки.
Как показано в прикрепленном файле pdf.

Используется для сварки GTAW (TIG) или плазменной сварки (PAW)


процессы для поддержания постоянной длины дуги с помощью мониторинга
напряжение дуги и перемещение резака вверх или вниз для компенсации
для неровных поверхностей.Преимущества:
  • Повышение стабильности проплавления
  • Помощь в повторении процедур
  • Более высокая скорость движения
  • Автоматическая и повторяемая настройка дугового зазора
  • Простая установка
  • Простое программирование с помощью сенсорной панели


PF-AVC разработан для прецизионной сварки:

  • Максимальный сварочный ток 300 А
  • Доступен в версиях на 50 и 100 ампер для использовать самую широкую шкалу чувствительности при более низких значениях силы тока
  • Макс.Напряжение дуги 70 В
  • Шаговый двигатель для тяжелых условий эксплуатации, изготовленный в США
  • Ход резака 2,75 дюйма
  • Универсальный держатель резака с V-образным блоком
  • Диаметр горелки: ¾ “- 1 5/8” (19 – 42 мм)
  • Грузоподъемность 40 фунтов (18 кг)
  • ± 0,1В погрешность напряжения
  • ± 0.002 “Точность установки дугового зазора
  • Зона нечувствительности 1,5 В
  • 24 изобр. / Мин Макс. Скорость привода (600 мм / мин)
  • 0 – ¼ “Диапазон отвода касания (0 – 6 мм)
  • 0 – 2,75 дюйма Упор втягивания (0 – 89 мм
  • Толчковая ручка вверх / вниз
  • Задержка пуска AVC 0-20,0 секунд
  • Задержка втягивания AVC
  • Тревога истечения времени дуги 0-50 секунд
  • 2 независимых выходных реле для управления источником питания и устройство перемещения или механизм подачи проволоки
  • Таймер задержки ответа 0-10.0 секунд
  • Блокировка оператора с предварительно установленным напряжением
  • Вход 115/230 В
  • Дополнительное управление устройством подачи холодной проволоки
  • Дополнительный пульт дистанционного управления
  • Дополнительный элемент управления HMI может загружать настройки для токарного станка, AVC, механизм подачи проволоки и источник питания, до 100 рабочих мест напрямую через команды Modbus
  • СДЕЛАНО В АМЕРИКЕ

Напряжение дуги в зависимости от длины дуги и тока

В настоящее время хорошо известно, что уникальная плазменная среда с высокой плотностью энергии обеспечивает подходящие условия для диссоциации / атомизации молекул в системах восстановления, для преобразования отходов и биомассы в устойчивые источники энергии. для очистки воды, сборки наноструктур и т. д.Замечательный потенциал плазмы основан на ее способности одновременно обеспечивать высокие потоки заряженных частиц, химически активных молекул, радикалов (например, O, H, OH), тепла, высокоэнергетических фотонов (ультрафиолетовое и экстремальное ультрафиолетовое излучение) и сильные электрические поля в внутренние домены оболочки. Из-за этой сложности наука и инженерия низкотемпературной плазмы представляют собой огромную междисциплинарную область, охватывающую множество исследовательских дисциплин и приложений во многих областях нашей повседневной жизни и промышленной деятельности.По этой причине в данном обзоре рассматриваются только некоторые избранные аспекты применения низкотемпературной плазмы для обеспечения чистой и устойчивой окружающей среды. Это не исчерпывающий обзор, а просто выделение некоторых важных работ и достижений в конкретных областях. Отобранные выпуски демонстрируют разнообразие плазменных приложений, связанных с чистой и устойчивой атмосферой, а также демонстрируют единство фундаментальной науки. Фундаментальные плазменные явления / процессы / особенности – это обычные волокна, которые проходят через все эти области и объединяют все эти приложения.Просматривая различные темы, мы пытаемся выделить эти явления / процессы / особенности и их уникальность в попытке построить общий обзор. Представленный обзор недавно опубликованных работ демонстрирует, что плазменные процессы демонстрируют значительный потенциал в качестве решения проблем утилизации отходов / биомассы в энергию. Технологии риформинга, основанные на нетепловой плазменной обработке углеводородов, показывают многообещающие перспективы для производства водорода как будущего экологически чистого энергоносителя. Также показано, что плазма может обеспечивать множество агентов, влияющих на биологическую активность.Одновременное образование в воде выбросов интенсивного УФ-излучения, ударных волн и активных радикалов (OH, O, h3O2 и т. Д.), Которые являются эффективными агентами против многих биологических патогенов и вредных химикатов, делает эти выбросы пригодными для процессов дезактивации, стерилизации и очистки. . Более того, плазма оказывается бесценным инструментом для синтеза и разработки новых наноматериалов, в частности 2D-материалов. Краткий обзор углеродных наноструктур, синтезированных в плазме, показывает высокий потенциал таких материалов для преобразования и хранения энергии.

Что такое явление дуги в автоматических выключателях

Что такое дуга в автоматических выключателях?

Во время разъединения контактов из-за большого тока короткого замыкания и высокой плотности тока в области контакта окружающая среда ионизируется и, таким образом, образуется проводящая среда. Это называется Arc . Эта дуга в автоматических выключателях обеспечивает низкое сопротивление. Путь к току и ток в цепи остается непрерывным. Когда происходит короткое замыкание, сильный ток проходит через контакты автоматического выключателя, прежде чем они будут размыты защитной системой.

В момент, когда контакты начинают разъединяться, площадь контакта быстро уменьшается, и большой ток короткого замыкания вызывает увеличение плотности тока и, следовательно, повышение температуры. Тепла, выделяемого в среде между контактами (обычно это масло или воздух), достаточно для ионизации Воздух или пары испаряют и ионизируют масло. Ионизированный воздух или пар действуют как проводники, и между контактами возникает дуга . pd между контактами довольно мала и ее достаточно для поддержания дуги.Дуга обеспечивает путь с низким сопротивлением, и, следовательно, ток в цепи остается непрерывным, пока сохраняется дуга .

В течение периода дуги ток, протекающий между контактами, зависит от сопротивления дуги . Чем больше сопротивление дуги, тем меньше ток, протекающий между контактами. Сопротивление дуги зависит от следующих факторов:

(i) Степень ионизации – сопротивление дуги увеличивается с уменьшением количества ионизированных частиц между контактами.

(ii) Длина дуги – сопротивление дуги увеличивается с увеличением длины дуги, т. е. при разрыве контактов.

(iii) Поперечное сечение дуги – сопротивление дуги увеличивается с уменьшением площади X-сечения дуги.

Принципы гашения дуги:

Перед обсуждением методов гашения дуги необходимо изучить факторы, ответственные за поддержание дуги между контактами.Это:

(i) p.d между контактами

(ii) ионизированные частицы между контактами

Принимая их по очереди,

(i) Когда между контактами небольшое расстояние, p.d между ними достаточно для поддержания дуги . Один из способов погасить дугу – развести контакты на таком расстоянии, чтобы p.d не хватало для поддержания дуги. Однако этот метод неприменим в высоковольтной системе, где может потребоваться разделение нескольких счетчиков.

(ii) Ионизированные частицы между контактами стремятся поддерживать дугу . Если путь дуги деионизирован, гашение дуги будет облегчено. Это может быть достигнуто путем охлаждения дуги или путем физического удаления ионизированных частиц из пространства между контактами.

Методы гашения дуги:

1. Метод высокого сопротивления 2. Метод низкого сопротивления или нулевого тока

1. Метод высокого сопротивления:
В этом методе сопротивление дуги увеличивается со временем, так что ток снижается до значения, недостаточного для поддержания дуги.Следовательно, ток прерывается или дуга гаснет.Основным недостатком этого метода является то, что в дуге рассеивается огромная энергия, поэтому метод гашения дуги применяется только в автоматических выключателях постоянного тока и автоматических выключателях переменного тока малой мощности. .

Сопротивление дуги можно увеличить на:

(i) Удлинение дуги: сопротивление дуги прямо пропорционально ее длине. Длину дуги можно увеличить, увеличив зазор между контактами.

(ii) Охлаждение дуги: охлаждение способствует деионизации среды между контактами. Это увеличивает сопротивление дуги. Эффективное охлаждение может быть достигнуто за счет потока газа, направленного вдоль дуги.

(iii) Уменьшение X-сечения дуги: если площадь X-сечения дуги уменьшается, напряжение, необходимое для поддержания дуги, увеличивается. Другими словами, сопротивление пути дуги увеличивается. Поперечное сечение дуги можно уменьшить, пропустив дугу через узкое отверстие или уменьшив площадь контактов.

(iv) Разделение дуги: сопротивление дуги может быть увеличено путем последовательного разделения дуги на несколько меньших дуг. Каждая из этих дуг испытывает эффект удлинения и охлаждения. Дуга может быть разделена путем введения некоторой проводимости. пластины между контактами.

2. Низкое сопротивление или метод нулевого тока:
Этот метод используется для гашения дуги только в цепях переменного тока. В этом методе сопротивление дуги поддерживается на низком уровне до тех пор, пока ток не станет равным нулю, при этом дуга гаснет естественным образом и предотвращается повторное зажигание, несмотря на повышение напряжения на контактах.Все современные силовые выключатели переменного тока большой мощности используют этот метод гашения дуги.

В системе переменного тока ток падает до нуля после каждого полупериода. При каждом нулевом токе дуга на короткое время гаснет. Теперь среда между контактами содержит ионы и электроны, поэтому она имеет небольшую диэлектрическую прочность и может быть легко разрушена повышающимся контактным напряжением, известным как напряжение повторного зажигания. Если такой пробой все же произойдет, дуга будет сохраняться еще на половину цикла.Если сразу после нулевого тока диэлектрическая прочность среды между контактами нарастает быстрее, чем напряжение на контактах, дуга не зажигается повторно и ток прерывается. Быстрое увеличение диэлектрической прочности среды вблизи нулевого тока можно получить с помощью:

(а) заставляя ионизированные частицы в пространстве между контактами рекомбинировать в нейтральные молекулы.

(б) сметание ионизированных частиц и замена их неионизированными частицами

Таким образом, настоящая проблема в файле.c Прерывание дуги – это быстрая деионизация среды между контактами, как только ток становится равным нулю, чтобы возрастающее контактное напряжение или напряжение повторного зажигания не могли разрушить пространство между контактами. Деионизация среды может быть достигнута с помощью:

(i) Удлинение зазора: диэлектрическая прочность среды пропорциональна длине зазора между контактами. Следовательно, при быстром размыкании контактов может быть достигнута более высокая диэлектрическая прочность среды.

(ii) Высокое давление: если давление в непосредственной близости от дуги увеличивается, плотность частиц, составляющих разряд, также увеличивается. Повышенная плотность частиц вызывает более высокую скорость деионизации и, следовательно, диэлектрическую прочность среды. между контактами увеличивается.

(iii) Охлаждение: естественное сочетание ионизированных частиц происходит быстрее, если им дать остыть. Следовательно, диэлектрическая прочность среды между контактами может быть увеличена за счет охлаждения дуги.

(iv) Эффект взрыва: если ионизированные частицы между контактами уносятся и заменяются неионизированными частицами, диэлектрическая прочность среды может быть значительно увеличена. Этого можно достичь с помощью струи газа, направляемого вдоль разряда, или нагнетания масла внутрь. контактное пространство.

Следующие важные термины используются при анализе автоматического выключателя:

(i) Напряжение дуги: это напряжение, которое появляется на контактах автоматического выключателя во время периода горения дуги.Как только контакты выключателя разъединяются, образуется дуга. Напряжение, которое появляется на контактах во время дугового разряда, называется напряжением дуги. Его значение низкое, за исключением периода, когда ток короткого замыкания находится в точке нулевого тока или около нее. .При нулевом токе напряжение дуги быстро возрастает до пикового значения, и это пиковое напряжение имеет тенденцию поддерживать протекание тока в форме дуги.


(ii) Напряжение повторного зажигания: это переходное напряжение, которое появляется на контактах при нулевом токе или близком к нему во время периода горения дуги.При нулевом токе на контактах появляется высокочастотное переходное напряжение, вызванное быстрым распределением энергии между магнитным и электрическим полями, связанными с установкой и линиями передачи системы.

Это переходное напряжение известно как напряжение повторного зажигания. От этого напряжения зависит прерывание тока в цепи. Если напряжение повторного зажигания растет быстрее, чем электрическая прочность среды между контактами, дуга будет сохраняться в течение еще одного полупериода.С другой стороны, если диэлектрическая прочность среды нарастает быстрее, чем напряжение повторного зажигания, дуга не зажигается повторно, и ток прерывается.

(iii) Восстанавливающее напряжение: это среднеквадратичное напряжение нормальной частоты (50 Гц), которое появляется на контактах выключателя после окончательного гашения дуги . Оно приблизительно равно системному напряжению.

Когда контакты выключателя разомкнуты, ток падает до нуля после каждого полупериода.При некотором нулевом токе контакты достаточно разнесены друг от друга и диэлектрическая прочность среды между контактами достигает высокого значения из-за удаления ионизированных частиц. В такой момент среда между контактами достаточно прочна, чтобы предотвратить пробой из-за напряжение перезапуска.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.