Сварочные дуги переменного тока
ОСОБЕННОСТИ ДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
По сравнению с дугой постоянного тока дуга переменного тока имеет следующие главные особенности.
Каждый полупериод, т. е. 0,01 с при f= 50 Гц, электрический ток в дуге меняет свое направление, а напряжение — полярность. Катод и анод меняются местами, и каждый полупериод дуга возбуждается вновь. Кривые тока и напряжения дуги несинусоидальны.
Повторное возбуждение дуги облегчается остаточной термоэлектронной эмиссией электродов или остаточной ионизацией дугового промежутка. Если ионизация недостаточна, то в каждом полупериоде существует пик зажигания {Уз>{Уд. Дуга повторно возбуждается, если соблюдается соотношение UmU3.
Фазу ■vp, при которой возбуждается дуга, можно найти из соотношения
cos<p = (ji/2 )U3/Um. (2.98)
Поскольку амплитуда напряжения источников питания Um ограничена соображениями безопасности, уменьшать ф можно только путем снижения пика зажигания U3.
Дуга переменного тока может гореть не весь полупериод, а только часть его. Время перерыва в горении дуги обычно тем больше, чем меньше время существования остаточной термоэмиссии с электродов, чем быстрее происходит распад плазмы столба, чем длиннее дуга и хуже динамические свойства источника питания.
ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ
В связи с разными условиями существования дуги на электродах (различие в работах выхода <pi и <р2, разные температуры Тпл и Гкип, разные формы электродов и разный теплоотвод от них) возможна асимметрия токов и напряжений в разные полуперио - ды горения дуги — так называемый вентильный эффект (рис. 2.46).
Например, при аргонно-дуговой сварке алюминия вольфрамовым электродом относительная асимметрия токов Аі=і^ — ім может достигать 50% и более от значения iw. В этом случае стационарная термоэлектронная эмиссия с W-катода н его остаточная эмиссия значительно больше, чем с «холодного» АІ-като - да по трем основным причинам:
1) TZ « 4000 К » Щ = 950 К;
2) катодное падение напряжения Uзначительно больше, чем и™-,
|
|
|
Рис. 2 46 Асимметрия токов и напряжений в дуге W — А1 (вентильный эффект) а — схематизированная осциллограмма, б — схема питания электродов при смене полярности |
3) теплоотвод в массивное алюминиевое изделие больше, чем в W-стержень.
Вентильный эффект обычно ухудшает стабильность процесса, формирование шва, чистоту поверхности, прочностные свойства соединения. Кроме того, постоянная составляющая вредно сказывается на работе сварочных трансформаторов и уменьшает катодное распыление на алюминиевом изделии. Для уменьшения постоянной составляющей включают конденсаторы, аккумуляторы или другие устройства, компенсирующие вентильный эффект.
