Меню

Повышение напряжения зажигания дуги

Основные параметры зажигания и горения дуги

При обычной дуговой электросварке зажигание дуги происходит в результате касания изделия электродом, выделения тепла в местах контакта и тепловой ионизации дугового промежутка при отрыве электрода от изделия. Моменту зажигания в этих условиях соответствует напряжение зажигания Uз . Последнее зависит от большого числа переменных, к важнейшим из которых относятся ионизационный потенциал газовой среды, в которой происходит зажигание, физические свойства электродов, сила тока и параметры источника питания.

Напряжение зажигания может быть равно или значительно отличаться от напряжения дуги Ud .

По сравнению с газами, составляющими воздух, гелий и аргон обладают наивысшими ионизационными потенциалами, что должно привести к высоким напряжениям зажигания дуг в этих газах. Но при сварке напряжение зажигания, повидимому, определяется, в известной мере, парами свариваемого металла и материала электрода. При этом все же наибольшее влияние на напряжение зажигания оказывает ионизационный потенциал газа, заполняющего дуговой промежуток; поэтому для зажигания дуги в гелии или аргоне необходимо применять либо посторонние ионизаторы (таковым является высокочастотный ток осциллятора), либо высокие отношения U хx/Ud (см. ниже).

Применение угля или вольфрама в качестве электродов ведет к снижению напряжения зажигания, так как по сравнению с другими материалами уголь и вольфрам обладают наиболее высокой температурой плавления.

В положительном столбе дуги напряженность поля зависит от давления, процессов теплопроводности и конвекции. Падение напряжения в положительном столбе увеличивается с ростом тепловых потерь. В связи с этим при горении дуги в различных газах меняется напряжение дуги.

По сравнению с газами, составляющими воздух, аргон обладает наименьшими удельной теплоемкостью и теплопроводностью; поэтому и напряжение дуги минимально при горении в аргоне. При этом напряжение дуги увеличивается с добавлением в аргон примесей двухатомных газов. Так, например, линия Uд = f(ld) вольфрамовой дуги в среде чистого аргона (1,95% N2; 0,9% O2 и 0,1% СO2) располагается на 1-2 в ниже соответствующей линии в среде технического аргона (12,7% N2, 0,6% O2 и 0,15% СO2). Причиной более высокого напряжения дуги в среде технического аргона является, повидимому, дополнительная затрата энергии на диссоциацию примесей в техническом аргоне, главным образом, на диссоциацию азота.

Так как ионизация газового промежутка происходит вследствие выделения тепла при коротком замыкании электрода на изделие, то, чем больше ток короткого замыкания 1КЗ, тем легче происходит зажигание дуги. Следовательно, ток короткого замыкания должен быть достаточным для достижения устойчивого зажигания дуги.

Ток короткого замыкания

где U2— напряжение вторичной цепи сварочного трансформатора;

z — полное сопротивление сварочной цепи.

Для надежного зажигания дуги источник питания должен обладать определенным напряжением во вторичной обмотке — напряжением холостого хода (Uxx = U2).

Различают дуги переменного тока «легко» и «трудно» поддерживаемые. Чем ближе напряжение зажигания U3 к напряжению дуги Uд , тем дуга легче зажигается, устойчивее горит и быстрее восстанавливается при случайных обрывах. На фиг. 14 схематически представлено несколько типов дуг. Дуга а наиболее легко поддерживается, так как потенциал зажигания этой дуги едва превышает рабочее напряжение дуги и для ее поддержания требуется относительно невысокое напряжение источника питания. В такой дуге дуговой промежуток остается хорошо ионизированным и в моменты перехода кривой тока через нулевые значения.

Читайте также:  Напряжение глаза как называется

Дуга б характеризуется сравнительно большим напряжением U3 — пиком зажигания на аноде и катоде при переходе кривой тока через нуль. Дуговой зазор продолжает проводить ток ввиду повышения напряжения почти до полного значения Uхх . Затем при переходе к дуговым условиям происходит снижение Uхх до Uд в связи с ростом тока. В этом случае для поддержания дуги требуется источник питания с более высоким Uxx. Дуга в отличается тем, что в течение определенного интервала времени, когда катод на изделии, по дуговому промежутку не протекает ток. Напряжение зажигания в течение этого полупериода очень велико, и если напряжение холостого хода источника питания Uхх недостаточно, то не происходит пробоя дугового зазора и дуга не зажигается.

Когда катод на электроде, дуга зажигается легко. К дугам последнего типа относится дуга в аргоне с вольфрамовым электродом.

Наименьшее значение отношения Uхх/Uд, обеспечивающее устойчивое непрерывное горение, может иметь источник питания для дуги, горящей под флюсом. В этом случае UххU д> 1,6. Для обычной дуговой ручной электросварки открытой дугой Uxx/Uд = 3. Ввиду высокого напряжения зажигания при аргоно-дуговой сварке это отношение при отсутствии осциллятора должно составлять больше 20.

Так, например, для повторного зажигания дуги W — АМг5 требуется

Uxx = 150 в: для дуги W — А1 требуется

Uxx = 200 в; для дуги W — Сu требуется

По причинам экономической целесообразности и по условиям техники безопасности напряжение холостого хода Uхх должно быть ограничено и быть меньше, чем это требуется для повторного зажигания дуги при аргоно-дуговой сварке. Поэтому для обеспечения стабильности дуги при аргоно-дуговой сварке применяются дополнительные устройства. Одним из таких устройств является осциллятор.

Внешние особенности дуги между вольфрамовыми электродами в аргоне, гелии и их смесях

При горении дуги постоянного тока между вольфрамовыми электродами диаметром 6,5 мм, концы которых очищены от окисных пленок, в аргоне и гелии чистотой 99,8%, а также в их смесях при атмосферном давлении в закрытой камере обнаружено следующее.

При относительно малой длине дугового промежутка (8 мм) на фотографиях, снятых с красным фильтром, видно лишь катодное пламя 1 (фиг. 15, а). При больших длинах дугового промежутка появляется два пламени: катодное 1 и анодное 2 (рис. 15,6). С ростом тока катодное пламя слегка удлиняется и расширяется. Его свечение усиливается.

С увеличением длины дугового промежутка при постоянном токе катодное пламя остается постоянным, а анодное удлиняется.

При горении дуги в аргоне катодное пламя имеет голубовато-белый цвет. При малых токах анодное пламя более широкое (фиг. 15, в) и менее яркое, чем катодное. Темный промежуток около 1 мм отделяет анодное пламя от электрода.

Из рассмотрения цветных снимков удалось установить, что катодное пламя состоит из двух частей: очень яркой внутренней части и внешней части большего диаметра. Небольшое яркое пятно видно на аноде. Основываясь на размерах ярких пятен на катоде и аноде, подсчитали плотность анодного и катодного тока при токе дуги, равном 35 а, и получили соответственно 10 4 и 450 а/см2.

Читайте также:  Электронный стабилизатор напряжения ресанта lux

При горении дуги в гелии и токе менее 30 а видно лишь катодное пламя (фиг. 16, а) яркокрасного цвета, размеры которого зависят от тока и обычно приблизительно находятся в пределах: длина 8 мм, а ширина 5 мм.

При увеличении тока до 40-50 а межэлектродный участок становится голубым и имеет симметричную форму (фиг. 16,б). При больших токах катодного пламени не видно (фиг. 16, в) и весь межэлектродный участок приобретает голубую окраску.

Исчезновение катодного пламени происходит либо постепенно, либо внезапно и сопровождается уменьшением падения напряжения на дуге на несколько вольт.

При горении вольфрамовой дуги в смеси аргона и гелия внешний вид дуги зависит от их относительных концентраций. Для смесей с переменной концентрацией аргона от 100 до 15%, при содержании гелия от 0 до 85%, вид и особенности дуги в основном такие же, как и дуги в аргоне.

Однако в присутствии гелия внутренняя часть катодного пятна скрашена вместо яркобелого в яркокрасный цвет. Длина этой яркокрасной внутренней части увеличивается с ростом концентрации гелия. Вообще же внешний вид дуги в смесях аргона и гелия зависит в большей степени от небольших количеств газа с меньшим ионизационным потенциалом, т. е. от аргона, чем от малых количеств гелия.

Внешние особенности дуги вольфрам — малоуглеродистая или нержавеющая сталь в среде аргона или гелия

Дуга, горящая между вольфрамовым электродом и малоуглеродистой сталью, имеет прозрачный столб с нежно-голубым оттенком в атмосфере гелия и почти белый — в аргоне. В результате действия дуги в основном материале образуется вогнутая ванночка расплавленного металла с зеркальной поверхностью.

Непосредственно под электродом находится характерное яркое анодное пламя дуги на расплавленном металле ванночки. Это яркое анодное пятно, несколько отставая, сопровождает электрод при самой высокой скорости его перемещения. При очень короткой дуге анодное пятно движется иногда непосредственно под электродом, что вызывает падение напряжения примерно на 2-3 в. Такое состояние дуги неустойчиво.

Вследствие непостоянства величины отставания анодного пятна происходят колебания длины дуги и, следовательно, напряжения ее горения. Поэтому, исследуя зависимость напряжения дуги от ее длины, за длину дуги условно принимают расстояние между кончиком электрода и изделием.

Внешний вид дуги между вольфрамом и нержавеющей сталью 18-8 в среде аргона чистотой 97% меняется в зависимости от полярности. В этом случае, когда вольфрамовый электрод является катодом, столб дуги имеет резкое очертание и форму усеченного конуса, лежащего большим основанием на аноде. Чем больше длина дуги и выше ток (конечно, до известного предела), тем правильнее форма конуса и резче границы столба. Когда вольфрам становится анодом, то форма столба не имеет определенных очертаний. Лишь очень длинная дуга имеет столб с достаточно заметными границами его очертания.

Дуга с положительным вольфрамовым электродом менее устойчива, а предельное значение тока ограничивается 100 а при диаметре электрода 3 мм. При отрицательной полярности на вольфрамовом электроде капли с него не стекают при увеличении тока до 190 а и устойчивость дуги повышается.

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Источник



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Напряжение — зажигание — дуга

Точка М называется точкой напряжения зажигания дуги . [17]

Читайте также:  Стабилизаторы напряжения для дома defender

На основании изложенного ясно, что напряжение зажигания дуги зависит от условий в самом разряде, теплофизических свойств и геометрии электродов и от параметров цепи. [18]

Напряжение холостого хода источника тока должно быть не меньше напряжения зажигания дуги . [20]

Напряжение U3, соответствующее началу дугового разряда, носит название напряжение зажигания дуги . С ростом тока напряжение на дуге уменьшается. Это означает, что сопротивление дугового промежутка падает быстрее, чем увеличивается ток. Электрическое сопротивление дугового промежутка и падение напряжения на нем станут величинами постоянными, не зависящими от времени. [21]

Напряжение U3, соответствующее началу дугового разряда, носит название напряжения зажигания дуги . С ростом тока напряжение на дуге уменьшается. Это означает, что сопротивление дугового промежутка падает быстрее, чем увеличивается ток. Для каждого значения тока в какой-то момент времени установится равновесное состояние, когда ионизация будет равна деионизации. Электрическое сопротивление дугового промежутка и падение напряжения на нем станут величинами постоянными, не зависящими от времени. Такой режим носит название статического, а кривая /, характеризующая этот режим — статической характеристики дуги. [22]

Напряжение U3, соответствующее началу дугового разряда, носит название напряжения зажигания дуги . С ростом тока напряжение на дуге уменьшается. Это означает, что сопротивление дугового промежутка падает быстрее, чем увеличивается ток. Для каждого значения тока в какой-то момент времени установится равновесное состояние, когда ионизация будет равна деионизации. Электрическое сопротивление дугового промежутка и падение напряжения на нем станут величинами постоянными, не зависящими от времени. Такой режим носит название статического, а кривая 1, характеризующая этот режим, — статической характеристики дуги. [23]

То напряжение, при котором происходит зажигание дуги, называют пробивным или напряжением зажигания дуги . [24]

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. [25]

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 в; при сварке переменным током — 50 — 60 в. 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. [27]

В начале полупериода оно быстро возрастает и достигает максимального значения Um, называемого напряжением зажигания дуги . Затем напряжение быстро падает до минимума иа, называемого минимальным напряжением дуги, при токе, немного перешедшем через амплитуду. [29]

Второе требование заключается в том, что напряжение холостого хода источника должно быть выше напряжения зажигания дуги . При сварке постоянным током металлическим электродом напряжение зажигания составляет 30 — 40 В, а ДЛЯ УГОЛЬНОГО ЗЛеКТрОДа ОНО повышается до 45 — 55 В. При сварке переменным током напряжение зажигания составляет 50 — 60 В. [30]

Источник