Улучшение свойств горения дуги

Дуга переменного тока. При питании сварочной дуги от обычного трансформатора - пе­ременным током - полярность электродов, а также условия горения дугового разряда периодически изменяются. Сварочная дуга может загореться только при достижении в начале синусоидального полупе­риода уровня напряжения, соответствующего напряжению зажига­ния дугового разряда - _Uзаж, точка А (рис. 1.14). В конце полуперио­да, когда амплитуда напряжения опустится несколько ниже _Uзаж, дуга погаснет, точка В. Ситуация повторится в следующем полупериоде, при повторном зажигании и потухании дуги, точки A1, В1, как и в ка­ждом следующем полупериоде. То есть сварочная дуга переменного тока зажигается и гаснет 100 раз в секунду и горит отдельными вспышками. Протекание сварочного тока возможно только между точками А-В, А1-В1 и т. д. В промежутке В-А1 дуга гаснет, ток не течет. На устойчивость и скорость повторного зажигания дуги суще­ственное влияние оказывают параметры источников питания. К та­ким параметрам прежде всего относятся напряжение холостого хода и скорость его восстановления после обрыва тока дуги, фазовый сдвиг между напряжением холостого хода источника и током дуги.

Естественно, временные простои в горении дуги оказывают не­благоприятное влияние на процесс электросваривания. По возмож­ности разрывы в горении стараются уменьшить или же избавиться от них вообще. Сократить разрывы в горении сварочной дуги можно путем повышения напряжения холостого хода источника питания. Однако напряжение холостого хода для переменного тока не может быть выше 80 В с точки зрения безопасности. К тому же повышенное напряжение приводит к падению КПД трансформатора, расходу ма­териала и удорожанию конструкции.

Другим путем повышения непрерывности в горении дуги являет­ся включение в сварочную цепь дросселя (рис. 1.15), приводящего к сдвигу фаз между током и напряжением (рис. 1.16). Сварочная дуга, горящая на переменном токе со значительной индуктивностью в це­пи, может не иметь перерывов вообще, так как ее горение поддержи­вает теперь ЭДС самоиндукции. Для того чтобы величина ЭДС само­индукции была достаточной для поддержания горения дуги в момент снижения напряжения источника, необходим определенный угол сдвига фаз φ между током и напряжением. Устойчивое горение дуги на любых сварочных токах обеспечивается при cosφ = 0,35...0,6. В результате сдвига фаз ток продолжает протекать и после снижения напряжения на клеммах трансформатора ниже уровня U₃ (рис. 1.17).

Указанные выше меры широко применяются в промышленных стационарных сварочных аппаратах. В переносных и самодельных конструкциях подобные способы улучшения горения дуги не нашли применения из-за громоздкости оборудования (дросселя во вторич­ной цепи), резкого увеличения веса и усложнения конструкции. В случае необходимости дроссель может использоваться в свароч­ном оборудовании как съемный дополнительный элемент - такие дросселя выпускаются промышленностью и могут изготовляться са­мостоятельно. В компактных сварочных аппаратах также не стремят­ся к увеличению напряжения холостого хода, ограничиваясь, как правило, величиной в пределах 47.. .60 В.