Статическая вольт амперная характеристика: Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)

Содержание

Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ) | Сварка и сварщик

Статическая вольт-амперная характеристика дуги показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине.

Первая область I характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.

Во второй области II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.

В третьей области III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд.

Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.

Род тока при сварке — постоянный или переменный, полярность на постоянном токе может быть прямой (минус от источника на электроде), или обратной (минус от источника присоединяется к детали).

Ток обратной полярности применяют при сварке тонкого металла легкоплавких сплавов, легированных, специальных и высокоуглеродистых сталей, чувствительных к перегреву, при полуавтоматической сварке арматуры и металлоконструкций легированной проволокой сплошного сечения, при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием.

При сварке на переменном токе полярность электродов и условия существования дуги периодически изменяются в соответствии с частотой тока.

В каждом полупериоде ток и напряжение меняют полярности при переходе синусоиды через нулевое значение.

Дуга при этом угасает, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Повторное зажигание дуги в новом полупериоде происходит при повышенном напряжении — пике зажигания, которое выше напряжения на дуге.

Для повышения устойчивости дуги переменного тока добавляют в покрытия электродов и сварочные флюсы такие материалы, как мел, мрамор, полевой шпат и др., содержащие калий, натрий, кальций и другие элементы.

Газы, вводимые в зону горения дуги для защиты расплавленного металла, оказывают влияние на зажигание дуги переменного тока. При сварке с инертными газами (гелий, аргон) зажигание дуги затруднено, но возбужденная дуга горит устойчиво.

При сварке вольфрамовым электродом в среде аргона происходит испарение частиц металла с поверхности сварочной ванны и ближайших холодных зон, вместе с которыми удаляются и окисные пленки, что улучшает условия сварки и качество шва.

Углекислый газ при сварке на переменном токе действует отрицательно, поэтому сварка в углекислом газе применяется преимущественно на постоянном токе обратной полярности.

Источники питания сварочной дуги имеют также свои вольт-амперные характеристики, которые могут быть падающими, жесткими и возрастающими.


возрастающая	жесткая	падающая

Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги (Uд, Iд) и источника питания (Uп, Iп).

Источники питания с падающей и жесткой характеристиками применяют при ручной дуговой сварке, с возрастающей характеристикой — при полуавтоматической сварке, с жесткой и возрастающей — при автоматической сварке под флюсом и для наплавки.

Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.

Работу сварочной цепи и дуги нужно рассматривать при наложении статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) сварочной дуги на статическую вольт-амперную характеристику источника питания (называемую также внешней характеристикой источника питания) .

Ручная электросварка обычно сопровождается значительными колебаниями длины дуги. При этом дуга должна гореть устойчиво, а ток дуги не должен сильно изменяться. Также часто требуется увеличить длину дуги, поэтому дуга должна иметь достаточный запас эластичности при удлинении, т. е. не обрываться.

Статическая характеристика сварочной дуги при ручной сварке обычно является жесткой, и отклонение тока при изменении длины дуги зависит только от типа внешней характеристики источника питания. При прочих равных условиях эластичность дуги тем выше, а отклонение тока дуги тем меньше, чем больше наклон внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной электросварки применяются источники питания с падающими внешними характеристиками. Это дает возможность сварщику удлинять дугу, не опасаясь ее обрыва, или уменьшать длину дуги без чрезмерного увеличения тока. Также обеспечиваются высокая устойчивость горения дуги и ее эластичность, стабильный режим сварки, надежное первоначальное и повторное зажигание дуги благодаря повышенному напряжению холостого хода, ограниченный ток короткого замыкания.

Ограничение этого тока имеет большое значение, так как при ручной дуговой сварке происходит переход капли расплавленного металла электрода на изделие, и при этом возможно короткое замыкание.

При больших значениях тока короткого замыкания происходят прожоги металла, прилипание электрода, осыпание покрытия электрода и разбрызгивание расплавленного металла. Обычно значение тока короткого замыкания больше тока дуги в 1,2-1,5 раз.

Основными данными технических характеристик источников питания сварочной дуги являются напряжение холостого хода, номинальный сварочный ток, пределы регулирования сварочного тока.

Напряжение холостого хода источника сварочного тока — напряжение на его зажимах при отсутствии дуги, номинальный сварочный ток — допустимый по условиям нагрева источника питания ток при номинальном напряжении на дуге.

В процессе сварки непрерывно меняются значения тока и напряжения на дуге в зависимости от способа первоначального возбуждения дуги и при горении дуги — характера переноса электродного металла в сварочную ванну.

При сварке капли расплавленного металла замыкают дуговой промежуток, периодически изменяя силу тока и длину дуги, происходит переход от холостого хода к короткому замыканию, затем к горению дуги с образованием капли расплавленного металла, которая вновь замыкает дуговой промежуток. При этом ток возрастает до величины тока короткого замыкания, что приводит к сжатию и перегоранию мостика между каплей и электродом. Напряжение возрастает, дуга вновь возбуждается, и процесс периодически повторяется.

Изменения тока и напряжения на дуге происходят в доли секунды, поэтому источник питания сварочной дуги должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. быстро реагировать на все изменения в дуге.

Статическая вольт-амперная характеристика дуги

Статическая ВАХ дуги

При различных величинах скорости сварки, в зависимости от напряжения зависимость сварочного тока будет различной.

1 область: — РДС

2 область: — сварка под слоем флюса

3 область: — сварке в среде защитных газов

Такие плотности тока характерны для определенных видов сварки. Чем больше температура катодного пятна, тем больше электронов и больше сварочный ток.

Когда увеличиваем ток, температура пятна растет. Количество электронов тоже резко возрастает и проводимость столба дуги растет быстрее, чем падение напряжения.

При дальнейшем увеличении тока в области 1, растет и площадь пятна катода.

Во 2 области вся площадь торца превращается в катодное пятно. Увеличение тока возможно только за счет увеличения температуры катода, проводимость растет пропорционально току, напряжение постоянно.

В 3 области при сварке в среде углекислого газа вынуждены применять сварочную проволоку значительно меньшего сечения, чем при сварке под флюсом, т.к. горелку сварщик держит в руках.

Металл закипает, повышение температуры на торце электрода невозможно, вся площадь занята площадью катода. Увеличить количество электронов за счет повышение температуры катода невозможно.

Чтобы возрастало количество энергии в дуге, возрастает падение напряжения и автоэлектронная эмиссия преволирует над термоэлектронной за счет увеличения напряжения на дуге.

В связи с наличием 3-х областей статической характеристик дуги и их соответствия определенным способам сварка каждому из этих способов необходимо формировать специальную характеристику источника питания для того чтобы дуга горела стабильно и условия возбуждения были доступны.

Статическая устойчивость системы
«источник питания-сварочная дуга»

В устойчивом состоянии дуговой разряд происходит непрерывно в течении заданного периода времени при заданном токе и напряжении дуги.

Устойчивость горения и стабильность режима сварки зависит как от физико-химических условий существования дугового разряда, так и от свойств и параметров источника питания.

Рассмотрим влияние свойств и параметров источника питания на устойчивость дуги и определим требования к характеристикам источника питания с учетом свойств дуги.

Для случая когда в системе « ИП-дуга» происходит незначительное отклонение от состояния равновесия.

Для анализа примем, что источник питания обладает электромагнитной инерцией, обусловленной только индуктивностью сварочной цепи и не будем учитывать явление саморегулирования дуги с плавящимся электродом.

Запишем для этой схемы динамическое уравнение равновесия. Источник питания является генератором энергии, которая расходуется на горение дуги и плавления металла.

(1)

Так как в процессе горения дуги сварочный ток меняется от величины короткого замыкания до рабочего и даже более меньших значений, то на индуктивность сварочной цепи будет падение напряжения.

Допустим , что в момент времени t=0 произойдет отклонение тока от рабочего:

и величина тока станет равной

— текущее отклонение величины сварочного тока , которая является функцией времени.

Подставим в уравнение (1) текущее отклонение тока, тогда

, (2)

Из графика видно. что уравнение (1) можно записать

, (3)

,
Выражение (3) подставим в формулу (2)

С учетом, что в левой и правой части уравнения сократятся значение получим в левой части:

Перенесем все в левую часть и получим:

Обозначим выражение в скобках

— коэффициент устойчивости системы

(5)

Это нелинейное уравнение при условии, что рассматриваем очень небольшое изменение и на этом участке функции линейные, тогда корнями уравнения являются:

, тогда

Это требование является абсолютным, но не достаточным.

Выражение графически определяется как касательная к графику функции, проведенной через точку пересечения.

Абсолютные значения равны тангенсу угла наклона касательной

Представим себе что функция и и на рассматриваемом очень малом отрезке, эти функции линейны

Источник напряжения – источник питания ИП (U)

Источник питания выдает напряжения на величину большую, чем нужное необходимое для горения дуги:

, где R – сопротивление дуги

Из-за разницы в напряжении, ток в системе будет прирастать на и это будет до тех пор, пока разница между напряжениями не выравнивается и система не придет в исходное состояние.

Допустим, что ток в дуге возрос и стал

В этом случае источник питания выдает напряжение меньше, чем нужно для поддержания горения дуги

дуге не хватает напряжения и она начинает угасать, т.е. ток дуги изменяется в сторону уменьшения и это будет пока , т.е. пока система не придет в точку А0.

Поэтому инженеры для РДС проектируют источники питания именно с характеристикой падающей формы.

Если рассмотрим т. А1- в случае уменьшения величины тока Ш источник питания будет выдавать напряжения, меньше. чем нужно для поддержания горения дуги.

В случае увеличения тока относительно т. А1, он будет возрастать. пока система не придет в точку А0.

Условие является абсолютным для всех способов сварки и областей статической характеристики дуги, но не достаточным.

Также по теме:

Дуга переменного тока. Горение дуги на переменном токе.

Режимы работы источника питания. Режимы ИП для РДС.

Статическая вольт-амперная характеристика диода

Статическая вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного p—n-перехода описывается формулой Шокли и имеет вид

, (3)

где – тепловой токp—n-перехода (ток насыщения). Значение зависит от материала кристалла, концентрации атомов примесей вp— и n-областях и температуры.

Формула (3) получена с учётом только процессов диффузии (экстракции) основных (неосновных) свободных носителей электрического заряда через p—n-переход при U > 0 (U < 0).

График ВАХ идеализированной p—n-структуры имеет вид кривой 1 на рис. 2.

При увеличении модуля отрицательного внешнего напряжения (U < 0) обратный ток через p—n—структуру достигает наибольшего возможного значения, равного , уже при. ПриU

> 0 и U > 0,1 В в выражении (3) можно пренебречь единицей по сравнению с экспоненциальным слагаемым. Следовательно, прямой ток (при U > 0) значительно больше обратного тока (при U < 0). Это означает, что p—n-переход обладает свойством односторонней проводимости (вентильным свойством).

ВАХ идеализированного p—n-перехода в соответствии с (3) может быть представлена также в виде

. (4)

Рис. 2

Идеальная

Реальная

Идеализированная

I₀

Электрический пробой

Тепловой пробой

Рис. 2

Из (4) следует, что дифференциальное сопротивление идеализированного p—n-перехода при

. (5)

Отличие прямой ветви графика ВАХ реальных структур (рис. 2, кривая 2) от характеристики, описываемой (3), обусловлено в основном наличием составляющей тока, возникающей в результате рекомбинации свободных носителей электрического заряда в p—n-переходе, и возникновением падения напряжения на сопротивлении базовой области кристалла. С учетомвыражение (4) можно представить в следующем виде:

. (6)

По мере увеличения прямого тока происходит уменьшениевследствие увеличения концентрации свободных носителей электрического заряда в базе, что обусловлено явлением инжекции в базу свободных носителей электрического заряда из эмиттера.

Отличие

обратной ветви графика реальной ВАХ от характеристики, описываемой (3), обусловлено наличием составляющей тока, создаваемой процессом термогенерации свободных носителей заряда в области p—n-перехода (), и существованием поверхностного тока утечки () в областиp—n-перехода кристалла.

У германиевой структуры обратный ток определяется в основном токами и. У кремниевой структуры обратный ток определяется в основном токамии.

График обратной ветви реальной p—n—структуры имеет три характерных участка: ОА, АВ, ВС. На участке AB при сравнительно малом увеличении напряжения наблюдается резкое увеличение обратного тока p—n-перехода. Этот режим работы p—n-перехода называется электрическим пробоем. При электрическом пробое изменения химической структуры кристалла не происходит. Различают два вида электрического пробоя: туннельный и лавинный.

В основе туннельного пробоя лежит туннельный эффект, т.е. «просачивание» электронов без изменения своей энергии сквозь потенциальный барьер p—n-перехода. Вероятность туннельного эффекта возрастает при уменьшении толщины потенциального барьера (толщины p—n—перехода). Поэтому туннельный пробой присущ сильнолегированным p—n-структурам.

Лавинный пробой заключается в том, что под действием сильного электрического поля в p—n-переходе свободные носители электрического заряда на длине свободного пробега приобретают энергию, достаточную для ионизации атомов кристалла. При этом возникает явление ударной ионизации атомов кристалла, что приводит к лавинообразному нарастанию концентрации свободных носителей заряда. Лавинный пробой характерен для слаболегированных p—n-структур.

Рис. 2

В процессе увеличения обратного напряжения на p—n-переходе и соответствующего возрастания обратного тока происходит нарастание нагрева кристалла, что сопровождается усилением процесса термогенерации свободных носителей заряда. По этой причине при некотором значении этого напряжения происходит лавинообразное увеличение обратного тока, завершающееся явлением теплового пробоя p—n-перехода. При тепловом пробое происходит разрушение структуры кристалла (участок ВС кривой 2 на рис. 2).

Из формулы (4) видно, что меньшим значениям тока соответствуют большие значения прямого падения напряжения U. У кремниевых (Si) диодов прямое падение напряжения больше, чем у германиевых (Ge), т.к. тепловой ток у них на несколько порядков меньше (рис. 3).

Рис. 3 Рис. 4

С ростом температуры ток возрастает, поэтому в соответствии с формулой (4) значение прямого падения напряжения уменьшается (рис. 4).

Электрическая емкость p-n-структуры. При изменении напряжения , приложенного кp—n-структуре, заряд в ООЗ, согласно (2), меняется в соответствии с изменением . Как известно, связь между зарядом электрической системы и приложенным к ней напряжением характеризуется физическим параметром – электрической ёмкостью этой системы.

При изменении приложенного к p—n-структуре напряжения происходит изменение количества как пространственно разделенного электрического заряда в ООЗ, так и количества положительного и отрицательного зарядов квазинейтральных p— и n-областей вблизи ООЗ. Поэтому емкость p—n-структуры состоит из двух составляющих , где–барьерная составляющая ёмкости, обусловленная изменением заряда в ООЗ; –диффузионная составляющая ёмкости, обусловленная изменением заряда в квазинейтральной области кристалла вблизи ООЗ в результате явлений инжекции в эту область или экстракции из этой области неосновных свободных носителей электрического заряда. Инжекция происходит при , а экстракция – при.

Значение барьерной дифференциальной составляющей ёмкости резкого p—n-перехода определяется формулой

, (7)

где S – площадь поверхности границы раздела p— и n—областей; – толщина ООЗ при;– значение разделенного заряда в ООЗ.

Значение диффузионной дифференциальной составляющей емкости при приложении прямого напряжения определяется

, (8)

где – среднее время жизни неосновных свободных носителей заряда (дырок) в базовойn—области p—n-структуры; – прямой токp—n-структуры.

При выполняется условие, а при– условие.

Вольт амперная характеристика для ручной дуговой сварки

В начальный момент для возбуждения дуги необходимо несколько большее напряжение, чем при ее последующем горении. Это объясняется тем, что при возбуждении дуги воздушный зазор недостаточно нагрет, степень ионизации невысокая и необходимо напряжение, способное сообщить свободным электронам такую энергию, чтобы при их столкновении с атомами газового промежутка могла произойти ионизация. Увеличение концентрации свободных электронов в объеме дуги приводит к интенсивной ионизации дугового промежутка, а отсюда к повышению его электропроводности. Вследствие этого напряжение падает до значения, необходимого для устойчивого горения дуги.

Зависимость напряжения дуги от тока и сварочной цепи называют статической вольт-амперной характеристикой дуги.

Вольт-амперная характеристика дуги (рис. 8, а) имеет три области: падающую 1, жесткую 2 и возрастающую 3. В области 1 (до 100 А) с увеличением тока напряжение значительно уменьшается. Это происходит в связи с тем, что при повышении тока увеличивается поперечное сечение, а следовательно, и проводимость столба дуги. В области 2 (100. 1000 А) при увеличении тока напряжение сохраняется постоянным, так как сечение столба дуги и площади анодного и катодного пятен увеличиваются пропорционально току. Область характеризуется постоянством плотности тока. В области 3 напряжение возрастает вследствие того, что увеличение плотности тока выше определенного значения не сопровождается увеличением катодного пятна ввиду ограниченности сечения электрода. Дуга области 1 горит неустойчиво и поэтому имеет ограниченное применение. Дуга области 2 горит устойчиво и обеспечивает нормальный процесс сварки.

Вольт-амперная характеристика дуги при ручной дуговой сварке низкоуглеродистой стали (рис. 8, б) представлена в виде кривых а (длина дуги 2 мм) и б (длина дуги 4 мм). Кривые в (длина дуги 2 мм) и г (длина дуги 4 мм) относятся к автоматической сварке под флюсом при высоких плотностях тока.

Напряжение, необходимое для возбуждения дуги, зависит: от рода тока (постоянный или переменный), длины дугового промежутка, материала электрода и свариваемых кромок, покрытия электродов и ряда других факторов. Значения напряжений, обеспечивающих возникновение дуги в дуговых промежутках, равных 2. 4 мм, находятся в пределах 40. 70 В.

Длиной дуги называется расстояние между торцом электрода и поверхностью сварочной ванны. «Короткой» называют дугу длиной 2. 4 мм. Длина «нормальной» дуги — 4. в мм. Дугу длиной более в мм называют «длинной».

Оптимальный режим сварки обеспечивается при короткой дуге. При длинной дуге процесс протекает неравномерно, дуга горит неустойчиво, металл, проходя через дуговой промежуток, больше окисляется и азотируется, увеличиваются угар и разбрызгивание металла.

Электрическая сварочная дуга может отклоняться от своего нормального положения при действии магнитных полей, неравномерно и несимметрично расположенных вокруг дуги и в свариваемой детали. Эти поля действуют на движущиеся заряженные частицы и тем самым оказывают воздействие на всю дугу. Такое явление называется магнитным дутьем. Воздействие магнитных полей на дугу прямо пропорционально квадрату силы тока и становится заметным при сварочных токах более 300 А.

На отклонение дуги влияют место подвода тока к свариваемой детали (рис. 9, а, б, в) и наклон электрода (рис. 9, г). Наличие вблизи сварочной дуги значительных ферромагнитных масс также нарушает симметричность магнитного поля дуги и вызывает отклонение дуги в сторону этих масс.

Магнитное дутье в некоторых случаях затрудняет процесс сварки, и поэтому принимаются меры по снижению его действия на дугу. К таким мерам относятся: сварка короткой дугой, подвод сварочного тока в точке, максимально близкой к дуге, наклон электрода в сторону действия магнитного дутья, размещение у места сварки ферромагнитных масс.

При использовании переменного тока анодное и катодное пятна меняются местами с частотой, равной частоте тока. С течением времени напряжение и ток периодически изменяются от нулевого значения до наибольшего, как показано на рис. 10. При переходе значения тока через нуль и перемене полярности в начале и в конце каждого полупериода дуга гаснет, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Вследствие этого происходит деионизация газов и уменьшение электропроводности столба дуги. Интенсивнее падает температура активного пятна, расположенного на поверхности сварочной ванны в связи с отводом теплоты в массу основного металла. Повторное зажигание дуги в начале каждого полупериода возможно только при повышенном напряжении, называемом пиком зажигания. При этом установлено, что пик зажигания несколько выше, когда катодное пятно находится на основном металле. Для снижения пика зажигания, облегчения повторного зажигания дуги и повышения устойчивости ее горения применяют меры, снижающие эффективный потенциал ионизации газов в дуге. При этом электропроводность дуги после ее угасания сохраняется дольше, пик зажигания снижается, дуга легче возбуждается и горит устойчивее.

К этим мерам относится применение различных стабилизирующих элементов (калий, натрий, кальций и др.), вводимых в зону дуги в виде электродных покрытий или в виде флюсов.

Важное значение имеет сдвиг фаз между напряжением и током: необходимо, чтобы при переходе тока через нулевое значение напряжение было достаточным для возбуждения дуги.

Соответствие выбранного источника питания

Вольтамперная характеристика дуги	Внешняя вольтамперная характеристика источника питания
Крутопадающая	Пологопадающая	Жесткая	Возрастающая
Падающая	соответствует	соответствует	не соответствует	не соответствует
Жесткая	соответствует	соответствует	не соответствует	не соответствует
Возрастающая	не соответствует	не соответствует	соответствует	соответствует

Статической вольтамперной характеристикой дуги называют зависимость электрического напряжения от тока при постоянной длине дуги.

Напряжение дуги при малых плотностях тока в электроде падает при увеличении тока (падающая статическая характеристика), далее при увеличении плотности тока в определенном интервале остается практически постоянным (жесткая характеристика), а затем увеличивается с ростом тока в дуге (возрастающая характеристика).

Падение напряжения с ростом тока наблюдается только при малых токах (порядка до 50 А) и может быть отнесено за счет улучшения условий термической ионизации. После возбуждения дуги возникает большее число носителей заряда, проводимость столба дуги увеличивается и ток возрастает при уменьшении напряжения.

Дальнейшее увеличение тока приводит к росту поперечного сечения столба дуги без изменения его проводимости, поэтому напряжение на дуге остается практически постоянным.

Внешней вольтамперной характеристикой источника питания дуги называется зависимость напряжения источника питания (U_ип) от величины сварочного тока (I_св).

Источники питания дуги имеют следующие виды внешних характеристик: крутопадающую, пологопадающую, жесткую и возрастающую. Крутопадающая характеристика применяется для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, пологопадающая и особенно жесткая — для механизированной сварки плавящимся электродом с постоянной скоростью подачи сварочной проволоки в зону дуги, возрастающая – для механизированной сварки под флюсом.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Зависимость напряжения дуги при постоянной ее длине от силы сварочного тока называется ее волып-ампер- ной характеристикой.

В вольт-амперной характеристике различают три области (рис. 5.13). Область / — это область малых токов (

Рис. 5.13. Статическая вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Ей соответствует падающая характеристика, поскольку с увеличением тока увеличивается объем разогретого газа (увеличивается площадь сечения столба дуги) и степень его ионизации, электрическая проводимость дуги при этом возрастает, а сопротивление столба дуги уменьшается. В результате падает нужное для поддержания дугового разряда напряжение. Сварочная дуга, имеющая падающую вольт-ам- перную характеристику, обладает малой устойчивостью.

В области II при дальнейшем увеличении тока столб дуги несколько сжимается и объем газа, участвующего в переносе зарядов, уменьшается. Это приводит к уменьшению скорости образования заряженных частиц. Напряжение дуги становится мало зависящим от тока, а вольт- амперная характеристика — жесткая.

Падающая и жесткая характеристики соответствуют ручной дуговой сварке покрытыми электродами и сварке неплавящимся электродом в защитных газах.

Область III — это область больших токов, и степень ионизации здесь очень высока. С увеличением силы тока происходит интенсивное сжатие столба дуги, его напряжение увеличивается, а вольт-амперная характеристика становится возрастающей. Такая характеристика соответствует дуговой сварке под флюсом и сварке в защитных газах тонкой проволокой токами большой плотности.

Зависимость напряжения в сварочной дуге от ее длины описывается уравнением

где а — сумма напряжений на аноде и катоде, В; Ъ — падение напряжения в столбе дуги на 1 мм ее длины, В/мм; 1_А — длина дуги, мм.

С увеличением длины дуги ее напряжение увеличивается, и кривая вольт-амперной характеристики дуги поднимается выше, сохраняя свою форму.

Дополнительный материал Вольт-амперная характеристика дуги

Статическая вольт амперная характеристика дуги. Внешняя характеристика источника питания.

Статическая характеристика дуги – это зависимость напряжения дуги от тока Uд = f(Icв) при постоянной её длине (lд = сonst).

Многочисленными исследованиями было установлено, что, хотя и есть отличия для различных дуг (несущественных), общим для всех дуг является то, что зависимость для дуги Uд = f(Icв), – т.е. статическая характеристика дуги, – является нелинейной (рис. 1). Это отличает дугу от других потребителей энергии, например, резистора, который обладает линейной характеристикой (зависимость U = f(I)в соответствии с законом Ома линейна). Это связано с другим механизмом электропроводности в дуге, чем в металлах.

Лесков Г. И., например (см. рис.1.), показал, что характеристика Uд = f(Icв) зависит от диаметра электрода. Однако, если перестроить этот график так, чтобы по оси абсцисс отложить значение плотности тока в электроде: j=Iсв/(πd2/4),

(где d – диаметр электрода), тогда зависимостьUд = f(j) для всех значений диаметра электрода одна и та же. По данным других исследователей для других дуг (сварка в СО2, Ar и т.д.) имеет место аналогичная зависимость Uд = f(j) (см. рис. 2).

Вольт амперная статическая характеристика для всех дуг является U-образной. Такая форма характеристики дуги обусловлена, в основном, явлениями в столбе дуги и связана с размерами диаметра дуги (столба её), температуры и проводимости.

На участке I – падающая статическая характеристика дуги – по мере роста тока (точнее j). Темп роста числа носителей электричества в дуге опережает темп роста тока (интенсивнее возрастает). На участке II с ростом Icв(j) пропорционально росту Iувеличивается проводимость дуги. На участке III – возрастающая статическая характеристика дуги – дуга ведёт себя как обычный резистивный элемент. Это связано с тем, что на участке III число носителей электричества не возрастает, т.е. образовались все возможные носители электричества и для увеличения тока (I) необходимо увеличивать энергию электрического поля между электродами, т.е. увеличивать напряжение дуги.

Статическую вольтамперную характеристику дуги снимают при установившемся горении дуги (длительном горении при заданных параметрах режима) при постоянной её длине. Строят характеристику по точкам, фиксируя значения Icв, Uд (изменяя Icв за счет регулировки источника питания). Вольтамперная характеристика дуги характеризует энергетические потребности дуги. На единицу тока в области I – уменьшается, в II – const, в III – растут.

Внешняя характеристика источника питания дуги (тоже вольтамперная) снимается при изменении активного или индуктивного сопротивления нагрузки, включаемой вместо дуги. При этом измеряют напряжение на клеммах источника питания и ток в сварочной цепи. Внешние характеристики источников питания дуги могут быть возрастающими, жесткими, пологопадающими, крутопадающими и вертикальными (рис.3). Внешние характеристики источников питания дуги отражают энергетические возможности источников. При жесткой внешней характеристике эти возможности ограничиваются только расчётными параметрами сварочной цепи. При падающей внешней характеристике эти возможности источника с ростом I сначала возрастают, а при дальнейшем росте I снижаются.

Поделитесь этим материалом:

Вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Главная » Статьи » Профессионально о сварке » Основы сварки

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!

Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!

Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!

Электрическая дуга как элемент цепи тока обладает ярко выраженной нелинейностью, т. е. между ее током I и напряжением U нет пропорциональной связи. Зависимости U = f (I) при прочих неизменных условиях для таких элементов чаще всего изображаются в виде кривых, называемых вольт-амперными характеристиками. Если величины U измерены в состояниях устойчивого равновесия разряда при разных токах, то характеристики называются статическими. Построение вольт-амперных характеристик связано с большими трудностями не только из-за сложности измерения длины дуги между плавящимися электродами, но и поддержания неизменными прочих условий.

Обычно с изменением тока меняются скорости струй паров, истекающих из активных пятен электродов, расположение пятен на поверхности последних, размеры областей столба, затененных электродами от воздействия струй защитных газов, давление газа в полости закрытых дуг и т. д. Поэтому в чистом виде зависимости Ud = f (Id) Для сварочных дуг построить практически не удается. Пока приходится довольствоваться измерениями Ud в условиях изменения всего комплекса параметров, связанных с током. Поскольку в различных сварочных дугах с током связаны различные параметры, то можно говорить о вольт-амперных характеристиках дуг с неплавящимися или плавящимися, обмазанными или голыми электродами, дуг под флюсом или в защитных газах, дуг в плазмотронах и т. д.

Наиболее простой зависимостью Ud от Id должны характеризоваться свободные дуги с неплавящимися электродами. Как показывают многочисленные измерения, эти зависимости являются падающими. Получение достоверных характеристик дуг с плавящимися электродами связано, прежде всего, с трудностями измерения длин дуг.

Однако метод регистрации параметров дуги в начальной стадии ее существования после возбуждения прибором, изображенным на рис. 4, позволяет свести их к минимуму.

Рис. 4. Прибор для возбуждения дуги с заданным расстоянием между электродами

Для построения характеристик достаточно иметь осциллограммы Ud и Id при Ido = δ = const и различных токах. Чтобы повысить стабильность маломощных дуг, применялись источники питания с Uxx = 100 в. Дуги большой мощности питались от многопостового генератора ПСМ-1000.

Характеристики открытых дуг в воздухе между стальными электродами различных диаметров и пластиной приведены на рис 8. Длина дуги ld = 5 мм, полярность тока прямая. При токах до 220 а все характеристики, несмотря на различие диаметров электродов, практически совпадают и являются сначала падающими, потом независимыми. При больших токах дуге с большим диаметром электрода d1 = 10 мм по-прежнему свойственна независимая или даже пологопадающая характеристика.

Рис. 8. Вольт-амперные характеристики открытой дуги

В дугах с катодами d2 = 4 мм и d3 = 2 мм происходит рост напряжения. Чем меньше диаметр электрода, тем при меньших токах наблюдается этот рост. К сожалению, построить характеристики Ud=f (Id) для тонких электродов во всем диапазоне применяемых токов не удается: при плотности тока j ≥ 6000 а/см2 уже во время подъема электрода 6 прибором (рис. 4) он начинает заметно оплавляться, поэтому длина дуги в момент регистрации установившегося Ud не может быть установлена с необходимой точностью.

Однако и полученные данные позволяют утверждать, что причиной увеличения Ud с ростом Id является малый диаметр катода. По-видимому, после перекрытия катодным пятном всего торца электрода дальнейшее расширение пятна в пространстве становится невозможным и дуга переходит в режим «сжатой дуги» у катода с возрастающей вольт-амперной характеристикой. Изменение длины дуги приводит к изменению абсолютных значений Ud, но его зависимость от тока остается прежней.

В исследованном диапазоне токов и диаметров электродов не обнаружено принципиальных изменений вольт-амперных характеристик дуг под флюсом за исключением абсолютных значений Uk + Ua и Е (см. табл. 2). По-видимому, образующаяся под флюсом газовая полость достаточна по размеру, чтобы не ограничивать свободное развитие дуги, а ее сжатие происходит только в связи с недостатком места для развития пятна на тонком электроде.

Таблица 2. Распределение напряжения в сварочных дугах

Лесков Г.И. «Электрическая сварочная дуга».

См. также:

Основные сведения о дуге

Динамическая вольт-амперная характеристика дуги — Студопедия

Поделись

В реальных установках ток может меняться довольно быстро. Вследствие тепловой инерции дугового столба изменение сопротивления дуги отстает от изменения тока.

Зависимость напряжения на дуге от тока при быстром его изменении называется динамической вольт-амперной характеристикой.

При возрастании тока динамическая характеристика идет выше статической (кривая В на рис. 1.4), так как при быстром росте тока сопротивление дуги падает медленнее, чем растет ток. При уменьшении — ниже, поскольку в этом режиме сопротивление дуги меньше, чем при медленном изменении тока (кривая С на рис.1.4).

Рисунок 1.4. — Динамическая вольт-амперная характеристика

Динамическая характеристика в значительной степени определяется скоростью изменения тока в дуге. Если в цепь ввести очень большое сопротивление за время, бесконечно малое по сравнению с тепловой постоянной времени дуги, то в течение времени спада тока до нуля сопротивление дуги остается постоянным. В этом случае динамическая характеристика изобразится прямой проходящей из точки 2 в начало координат (прямая Д), т.е. дуга ведет себя как металлический проводник, так как напряжение на дуге пропорционально току.

Падение напряжения на дуговом промежутке:

U_d = U_з + E_dI_d, (1.4)

где U_з = U_к + U_а — околоэлектродное падение напряжения, E_d — продольный градиент напряжения в дуге, I_d — длина дуги.

Из формулы следует, что с увеличением длины дуги падение напряжения на дуге будет увеличиваться, и ВАХ будет располагаться выше.

Чем быстрее уменьшать ток, тем ниже будут лежать динамические ВАХ. Это объясняется тем, что при снижении тока такие параметры дуги, как сечение ствола, температура, не успевают быстро измениться и приобрести значения, соответствующие меньшему значению тока при установившемся режиме.

Тема 1.3. Характеристики и свойства источника питания

Система «источник-дуга». Статические характеристики источников. Внешняя ВАХ источника. Графическое представление ВАХ источника: пологопадающие, крутопадающие, жесткие. Динамические свойства источников. Сварочные свойства источников питания. Надежность зажигания дуги. Устойчивость и стабильность процесса сварки. Начальное зажигание дуги. Схема зажигания дуги высоковольтным разрядом. Осциляторы. Влияние длины дуги на устойчивость системы. Влияние колебаний напряжения сети. Настройка режимов сварки. Эффективность регулирования параметров режима. Принцип саморегулирования. Системы управления сварочными источниками: АРДС и АРНД. Управление переносом электродного металла. Управление формированием сварного шва. Оценка сварочных свойств источников. Параметры источников питания. Основные требования к источникам питания.

Источники питания сварочной дуги имеют также свои вольт-амперные характеристики, которые могут быть падающими (рис. 1.4,а), жесткими (рис. 1.4,б,) и возрастающими (рис. 1.4,в).

а б в

Рисунок 1.4. — Вольт-амперные характеристики источников питания

Для стабильного горения дугинеобходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги (Uд, Iд) и источника питания (Uп, In).

В реальном аппарате после размыкания контактов расстояние между ними меняется и дуга имеет переменную длину. В этом случае процесс отключения можно представить следующим образом.

Разобьем путь, который проходит контакт, на участки и нанесем статические вольт-амперные характеристики, соответствующие концу каждого участка (рис. 1.5). Если индуктивность цепи мала, то по мере увеличения длины дуги ток будет быстро принимать значения, соответствующие точке пересечения статических характеристик с прямой U-iR. В точке 0 ток достигнет критического значения. При дальнейшем увеличении длины дуги наступят условия для гашения.

Длина дуги, при которой статическая характеристика касается прямой U-iR, называется критической длиной дуги. После точки 0 ток быстро уменьшается до нуля, дута гаснет.

Рисунок 1.5. — Динамическая вольт-амперная характеристика с участками

В цепи с большой индуктивностью спадание тока из-за большой величины индуктивности замедляется; вольт-амперная характеристика дуги сразу же после расхождения контактов поднимается выше прямой U-iR. В момент гашения дуги возможны большие перенапряжения.

При отключении активной нагрузки гашение происходит быстро, никаких перенапряжений не происходит.

Характеристики источника сварочного тока

Прочитав эту статью, вы узнаете о характеристиках источника сварочного тока: 1. Вольт-амперные характеристики источника сварочного тока 2. Внешние статические вольт-амперные характеристики источника сварочного тока 3. Характеристики постоянного тока 4. Постоянные характеристики Характеристики напряжения 5. Динамические вольт-амперные характеристики.

Вольт-амперные характеристики источника сварочного тока:

Все источники сварочного тока имеют два типа рабочих характеристик, а именно статическую характеристику и динамическую характеристику. Статическую выходную характеристику можно легко установить, измерив установившееся выходное напряжение и ток обычным методом нагрузки переменными резисторами. Таким образом, кривая зависимости выходного тока от выходного напряжения для данного источника питания представляет собой его статическую характеристику.

Динамическая характеристика источника питания для дуговой сварки определяется путем регистрации переходных процессов, происходящих в течение короткого интервала времени в сварочном токе и напряжении дуги. Таким образом, он описывает мгновенные изменения, происходящие в течение короткого интервала времени, скажем, миллисекунды. Стабильность дуги определяется совместным взаимодействием статической и динамической вольт-амперных (ВАХ) характеристик источника сварочного тока.

Внутренний переходный характер сварочной дуги является основной причиной большого значения динамической характеристики источника питания для дуговой сварки. Большинство сварочных дуг имеют постоянно меняющиеся условия, которые в основном связаны с зажиганием дуги, переносом металла с электрода в сварочную ванну, а также гашением и повторным зажиганием дуги в течение каждого полупериода сварки на переменном токе. Переходный характер сварочной дуги также обусловлен изменением длины дуги, температуры дуги и характеристики электронной эмиссии катода.

Скорость изменения напряжения и тока в процессах дуговой сварки настолько велика, что статическая вольт-амперная характеристика источника питания вряд ли может иметь какое-либо значение для прогнозирования динамической характеристики сварочной дуги.

Однако изготовитель предоставляет только статические вольт-амперные характеристики источника сварочного тока. Хотя они и не могут дать характер поведения источника питания относительно его динамической характеристики, но имеют большое значение для определения общей суммарной реакции при управлении параметрами процесса.

Внешние статические вольт-амперные характеристики источника сварочного тока:

Очень важной характеристикой любого источника питания для дуговой сварки является его внешняя статическая вольт-амперная характеристика. Это кривая, связывающая напряжение источника со сварочным током. Вольт-амперную характеристику источника сварочного тока получают путем измерения выходного напряжения и тока при статической нагрузке чисто резистивной нагрузкой, которая изменяется от минимальной или без нагрузки до максимальной или в условиях короткого замыкания. Внешняя статическая характеристика источника сварочного тока зависит от области применения, для которой он предназначен.

На рис. 4.1 показаны различные типы вольт-амперных характеристик, используемых для источников сварочного тока. Как правило, все эти характеристики V-I классифицируются по четырем категориям, а именно: резко падающие, постепенно падающие, плоские и восходящие характеристики, которые используются соответственно для ручной дуговой сварки, сварки под флюсом, полуавтоматической дуговой сварки металлическим электродом и автоматической дуговой сварки металлическим электродом. сварочные процессы.

Рис. 4.1 Статические вольт-амперные характеристики различных типов источников сварочного тока

Другие процессы дуговой сварки также охватываются этими четырьмя типами. Однако довольно часто источник сварочного тока с падающими вольт-амперными характеристиками рассматривается как обычные машины или машины постоянного тока, а источники сварочного тока с плоскими или почти плоскими вольт-амперными характеристиками — как машины постоянного напряжения или постоянного потенциала.

Дальнейшее их обсуждение следует под этими двумя заголовками:

Характеристики постоянного тока источника сварочного тока:

Обычный источник питания для дуговой сварки известен как аппарат постоянного тока (СС). Он имеет падающую вольт-амперную характеристику и популярен для использования в дуговой сварке защищенным металлом.

Кривая постоянного тока показывает, что источник сварочного тока выдает максимальное выходное напряжение без нагрузки, а по мере увеличения нагрузки выходное напряжение уменьшается. Максимальное напряжение без нагрузки или разомкнутой цепи обычно составляет 100 вольт.

Источник постоянного тока может иметь выход постоянного или переменного тока. Помимо SMAW, он используется для угольной дуговой сварки, сварки вольфрамовым электродом в среде защитного газа, плазменной дуговой сварки и приварки шпилек. Его также можно использовать для непрерывных процессов с проволокой, когда используется проволока относительно большого диаметра, например, при дуговой сварке под флюсом.

Источники сварочного тока постоянного тока также могут использоваться для некоторых процессов автоматической сварки. Это требует использования механизма подачи проволоки и элементов управления для дублирования движений сварщика для инициирования и поддержания дуги, что обычно достигается сложной системой обратной связи для контроля напряжения дуги для управления длиной дуги.

До недавнего времени источники постоянного тока редко использовались для сварки проволокой очень малого диаметра. Однако в настоящее время разработаны источники питания для дуговой сварки с реальной статической вольт-амперной характеристикой постоянного тока, как показано на рис. 4.2, которые можно использовать с проволокой малого диаметра в пределах обычно используемого диапазона напряжения дуги.

Сварщик, использующий этот тип аппарата, почти не контролирует сварочный ток за счет изменения длины дуги, поскольку на него это изменение не влияет. Это является хорошим преимуществом для дуговой сварки вольфрамовым электродом, поскольку изменение длины дуги в этом процессе ограничено. Он также широко используется при дуговой сварке металлическим электродом в среде защитного газа, где он используется для обеспечения струйного режима переноса металла с низким средним током.

Это делается с помощью источника питания, который можно запрограммировать на изменение низкого или фонового тока на пиковый или импульсный ток, чтобы воздействовать на отделение капель за счет увеличения скорости плавления в сочетании с усиленным эффектом зажима. Это известно как импульсная сварка.

При сварке импульсным током два уровня тока, как показано на рис. 4.3, с желаемыми периодами времени можно установить для достижения требуемого среднего сварочного тока. Сварка импульсным током набирает популярность как при дуговой сварке вольфрамовым электродом, так и при дуговой сварке металлическим электродом в среде защитного газа.

Характеристики постоянного напряжения источника сварочного тока :

Источник сварочного тока с постоянным напряжением (CV) имеет по существу плоскую вольт-амперную характеристику, хотя обычно с небольшим спадом. Кривая может быть смещена вверх или вниз для изменения напряжения, как показано на рис. 4.4. Однако напряжение никогда не поднимется до такого высокого значения OCV, как в источнике сварочного тока постоянного тока.

Рис. 4-4 Различные вольтамперные характеристики источников постоянного напряжения

Это одна из причин, по которой источник сварочного тока с постоянным напряжением не используется для ручной дуговой сварки металлическим электродом с покрытием, так как для возбуждения дуги требуется более высокое значение OCV. Источники сварочного тока с постоянным напряжением вольт-амперной характеристики фактически используются только для сварки непрерывной электродной проволокой, такой как дуговая сварка металлическим электродом.

Вольт-амперная характеристика источника питания CV рассчитана на получение практически одинакового напряжения на холостом ходу и при номинальной или полной нагрузке. Он имеет V-I характеристику, аналогичную стандартному коммерческому электрогенератору. Если нагрузка в цепи изменяется, источник питания автоматически регулирует свой выходной ток, чтобы удовлетворить требования, и поддерживает практически одинаковое напряжение на выходных клеммах. Таким образом, эта система обеспечивает саморегулирующуюся дугу на основе заданной скорости подачи проволоки и источника постоянного напряжения.

Упрощенные элементы управления исключают сложную схему и реверс двигателя привода подачи проволоки для запуска или поддержания стабильной сварочной дуги.

Источник сварочного тока постоянного напряжения обеспечивает надлежащий ток, чтобы скорость плавления электрода была равна скорости подачи проволоки. Длина дуги предварительно устанавливается путем настройки напряжения на источнике питания, а сварочный ток регулируется путем регулировки скорости подачи проволоки.

Вольт-амперная характеристика источника сварочного тока должна быть рассчитана на обеспечение стабильной дуги для GMAW с проволокой разного диаметра и металлом в сочетании с разными защитными газами. Большинство источников сварочного тока с постоянным напряжением снабжены средствами регулировки наклона кривой V-I.

Было обнаружено, что кривые V-I с наклоном от 1-5 до 2 вольт/1004 лучше всего подходят для GMAW цветных металлов, дуговой сварки под флюсом и для дуговой сварки с флюсовой проволокой электродными проволоками большего диаметра. Кривая со средним наклоном от 2 до 3 В/100 А предпочтительна для СО ₂, дуговой сварки металлическим электродом в среде защитных газов и для электродной проволоки с флюсовой сердцевиной малого диаметра. Более крутой наклон от 3 до 4 вольт/100 А полезен для передачи с коротким замыканием. Эти три типа склонов показаны на рис. 4.5. При одинаковом изменении напряжения дуги чем пологее кривая, тем больше изменение сварочного тока.

Рис. 4-5 Различные наклоны, используемые в источниках питания постоянного напряжения

Необходимо тщательно спланировать динамическую характеристику источника постоянного напряжения. Из-за резкого изменения напряжения при коротком замыкании ток имеет тенденцию к быстрому увеличению до очень высокого значения. Это преимущество при инициализации дуги, но это может привести к нежелательному разбрызгиванию.

Однако им можно управлять, добавляя реактивное сопротивление или индуктивность в цепь. Это приводит к изменению фактора времени или времени отклика и приводит к стабильной дуге. В большинстве источников сварочного тока в цепь включена разная величина индуктивности для различных наклонов. Это достигается за счет наличия в системе переменного реактора.

Сварочная система с постоянным напряжением имеет наибольшее преимущество при высокой плотности тока электродной проволоки. Принцип сварки постоянным напряжением обычно не используется с переменным током. Хотя его можно использовать для дуговой сварки под флюсом и электрошлаковой сварки, он не пользуется популярностью в этих процессах. Его не следует использовать для дуговой сварки защищенным металлом, так как это может привести к перегрузке и повреждению источника питания из-за слишком большого тока в течение слишком долгого времени.

Выбор статической вольт-амперной характеристики для процесса сварки:

В основном существует четыре типа статических вольт-амперных характеристик, которые могут быть включены в источник сварочного тока, в зависимости от процесса, для которого они должны использоваться.

Эти четыре типа характеристик V-I:

1. Круто ниспадающий тип,

2. Постепенно опускающийся тип,

3. Fiat или тип постоянного напряжения, и

4. Тип повышения напряжения.

Все эти виды характеристик источника питания с наложенными на них вольт-амперными характеристиками сварочной дуги показаны на рис. 4.6.

Рис. 4.6 Вольт-амперные характеристики различных источников сварочного тока и сварочной дуги

1. Круто падающая V-I характеристика:

Источник сварочного тока с крутопадающей вольт-амперной характеристикой имеет высокое напряжение холостого хода и низкий ток короткого замыкания, как показано кривой 1 на рис. 4.6. Очевидно, что при изменении длины дуги между L – δ L и L + δ L изменение тока очень мало.

Этот тип вольт-амперной характеристики лучше всего подходит для SMAW, то есть ручной дуговой сварки металлическим электродом с покрытием, поскольку небольшое изменение длины дуги из-за собственного движения руки человека во время сварки не повлияет на скорость плавления электрода. . Кроме того, высокое напряжение холостого хода обеспечивает простоту зажигания и поддержания сварочной дуги.

2. Постепенно снижающаяся характеристика V-I:

Источник питания с плавно падающей статической вольт-амперной характеристикой, как показано кривой 2 на рис. 4.6, может обеспечить высокий ток короткого замыкания, необходимый для сварки под флюсом толстыми электродами, особенно при диаметре электрода более 3,5 мин. Источник питания с такой вольт-амперной характеристикой требует некоторого метода инициирования дуги, аналогичного методу прикосновения и вытягивания, используемого для SMAW, или, в качестве альтернативы, может использоваться стальная вата для мгновенного короткого замыкания между электродом и заготовкой.

Напряжение холостого хода может быть несколько ниже, чем в случае крутопадающей вольт-амперной характеристики. Эта особенность помогает обеспечить некоторую саморегуляцию длины дуги при сварке, так как при одном и том же изменении длины дуги изменение тока дуги значительно больше, чем в случае крутопадающей вольт-амперной характеристики.

3. Плоский V-I Характеристика:

В источнике питания постоянного напряжения для небольшого изменения длины дуги происходит большое изменение сварочного тока, что делает его достаточно чувствительным и, следовательно, помогает поддерживать постоянную длину дуги с последующим постоянным качеством сварных швов. Это обычно называется саморегулированием длины дуги и является важным требованием для успешной дуговой сварки металлическим электродом в среде защитного газа.

Изменение длины дуги неизбежно, особенно в полуавтоматической сварке GMAW, поэтому статическая вольт-амперная характеристика с постоянным напряжением очень полезна для процессов сварки тонкой проволокой. Однако плоская вольтамперная характеристика, показанная кривой 3 на рис. 4.6, не совсем плоская, а обычно падает до 1-3 вольт на 100 ампер. Все сварочные источники питания с плоскими вольт-амперными характеристиками почти всегда относятся к типу трансформатора с выпрямителем, и обычно используется установка положительной полярности электрода (ep).

4. Восходящая характеристика V-I :

В источнике сварочного тока с возрастающей вольт-амперной характеристикой происходит увеличение тока с увеличением напряжения, как показано кривой 4 на рис. 4.6. Эта вольт-амперная характеристика основана на небольшой модификации характеристики постоянного напряжения. Преимущество повышающейся вольт-амперной характеристики по сравнению с плоской характеристикой заключается в том, что при увеличении скорости подачи проволоки увеличивается требуемая сила тока, а также автоматически увеличивается напряжение. Эта функция помогает поддерживать постоянную длину дуги, даже если имеет место короткое замыкание. Восходящая характеристика V-I адаптируется в основном к полностью автоматическим процессам.

Динамические вольтамперные характеристики источника сварочного тока :

Динамическая характеристика источника сварочного тока представляет собой соотношение между напряжением дуги и соответствующим сварочным током при их изменении от одного момента к другому, как показано на рис. 4.7.

Необходимо знать характер динамической характеристики для определения скорости нарастания тока после короткого замыкания, влияющей на скорость плавления электрода и на сварочные брызги.

Динамические вольт-амперные характеристики получают путем регистрации переходных процессов вольтамперного напряжения во время фактической работы источника питания. По динамическим ВАХ можно определить режим переноса металла при заданном наборе параметров сварки.

Задача 1:

Характеристика длины дуги и напряжения дуги постоянного тока определяется уравнением V = 24 + 41, где V — напряжение дуги, а I — длина дуги в мм. Статическая вольт-амперная характеристика источника питания аппроксимируется прямой линией при напряжении холостого хода 80 вольт и токе короткого замыкания 600 ампер. Определите оптимальную длину дуги для максимальной мощности.

Решение :

Задача 2:

Статическая вольт-амперная характеристика источника сварочного тока определяется параболическим уравнением

I ² = – 500 (В – 80)

, а характеристика дуги представлена уравнением прямой линии

I = 23 (V-18).

Определить,

(а) мощность стабильной дуги,

(б) Если длина дуги (I) и напряжение дуги (V) связаны выражением V = 20 + 4-5 I, определить оптимальную длину дуги для максимальной мощности.

(c) Если конвективные и радиационные потери для дуги в (b) составляют 15 % мощности дуги, то определите, будет ли выгодно иметь длину дуги 4 мм, при которой эти потери составляют только 20 % потерь для дуги. дуга в (б). Кратко прокомментируйте эти два случая.

Решение:

(а) Для дуги:

(б) Для дуги:

Из сравнения (v) и (vi) видно, что полезная мощность при длине дуги 4 мм будет выше, чем при длине дуги 7-4 мм. Следовательно, следует отдать предпочтение I = 4 мм.

Задача 3:

Определить изменение сварочного тока при изменении длины дуги от 4 мм до 5 мм для источников питания со следующими статическими вольт-амперными характеристиками,

(и) I ² = – 400 (В – 100)

(ii) I ² = – 8000 (V – 80)

(iii) V = 48 – (I ^1,05/50)

(iv) V = 30 + (l ^1,05/50)

Предположим, что длина дуги (l) и напряжение дуги (В) связаны выражением V= 20 + 4l.

Решение :

О вольт-амперной характеристике симметричного ККТ

DOI:10. 1063/1.5122957
Corpus ID: 213972579

 @article{Godyak2020OnVC,
  title={О вольтамперной характеристике симметричного ПГУ},
  автор={Валерий Годяк},
  journal={Физика плазмы},
  год = {2020},
  объем = {27},
  страницы={013504}
}

В. Годяк
Опубликовано 16 января 2020 г.
Физика
Физика плазмы

Динамические и статические вольтамперные характеристики I(V) являются фундаментальными параметрами ВЧ разрядов. Разрядные вольт-амперные характеристики или импеданс и их законы масштабирования важны для проверки моделей разряда и при проектировании ВЧ-схем согласования-настройки, которые связывают плазму с ВЧ-источником питания. Отмечается, что эксперименты с симметричной емкостно-связанной плазмой, выполненные в широком диапазоне частот возбуждения, типов и давлений газа, разряда…

Посмотреть через издатель

osti.gov

Диагностика разряда RF: некоторые проблемы и их разрешение

V. Godyak
Physics
2021
2021

. литература, связанная с экспериментальными измерениями электрических и плазменных параметров ВЧ-разряда с помощью различных электромагнитных зондов.…
ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 16 ССЫЛОК
0003
Электрические характеристики плоскопараллельных ВЧ-разрядов в аргоне
Годяк В., Пьежак Р., Александрович Б.
Физика
1991
E-type), симметричный высокочастотный разряд низкого давления с частотой 13,56 МГц. Напряжение, ток и фаза разряда…
Динамическая модель электродных оболочек в симметрично возбужденных ВЧ-разрядах.
Годяк, Штернберг
Физика
Физическое обозрение. A, Атомная, молекулярная и оптическая физика
1990
Найденные соотношения между характеристиками оболочки показывают, что емкость ВЧ оболочки и эквивалентное сопротивление оболочки, соответствующие потерям на ускорение ионов, практически не зависят от ВЧ напряжения и разрядный ток.
Аналитический раствор для емкостной радиочастотной оболочки
М. Либерман
Физика
1988
Самосогласованное решение для динамики высоковольтной емкостной радиочастотной (ВЧ) оболочки, управляемой источником синусоидального тока, получено в предположении, что ,…
Резонансные последовательные разряды электронов: сравнение моделирования и эксперимента
W. Qiu, K. Bowers, C. Birdsall
Физика
2003
Последовательный разряд электронов в плазменном резонансе частоты обладают многими желаемыми свойствами. Входное сопротивление мало, а напряжение и ток возбуждения совпадают по фазе. Кроме того, привод…
Сравнение моделей ВЧ-оболочек электродов
В. Годяк, Р. Б. Пейяк, Н. Штернберг
Физика
1993
Аналитические выражения для усредненных во времени моделей электродов и динамических оболочек найдены ширина в емкостном ВЧ-разряде. Ширина оболочки, предсказанная из всех…
Моделирование частиц радиочастотных тлеющих разрядов
М. Сурендра, Д. Грейвс
Физика
1991
Моделирование частиц в ячейках (PIC) используется для изучения структуры высокочастотных (RF) тлеющих разрядов в гелии между электродами с параллельными пластинами. Авторы исследовали ряд условий…
Динамика столкновительной, емкостной радиочастотной оболочки
М. Либерман
Физика
1989
Самосогласованное решение для динамики высокого напряжения емкостная ВЧ-оболочка, управляемая источником синусоидального тока, получена в предположении, что столкновение ионов не зависит от времени…
Переход между различными режимами ВЧ тлеющих разрядов.
Беленгер, Бёф
Физика
Физический обзор. A, Атомная, молекулярная и оптическая физика
1990
Самосогласованная жидкостная модель радиочастотного тлеющего разряда была использована для анализа существования двух различных режимов разряда и перехода между ними, а также реалистичного описание кинетики электронов получено путем рассмотрения по отдельности двух электронных групп, представляющих соответственно хвост и основную часть функции распределения электронов.
Мощность, рассеиваемая в плазме ВЧ разряда низкого давления
Попов О.В., Годяк В.В. пара при низких давлениях (10–4–10–2 Торр) и приложенном ВЧ-напряжении ниже 200 В. Было обнаружено, что при…
Емкостные ВЧ-разряды, смоделированные методом Монте-Карло методом частиц в ячейках. II. Сравнение с лабораторными измерениями функций распределения электронов по энергиям
V. Vahedi, C. Birdsall, M. Lieberman, G. Dipeso, T.D. Ronhlien
Physics
1993
Для pt. 261-72 (1993). Бимаксвелловские функции распределения электронов по энергии (EEDFS) были экспериментально измерены в аргоновых ВЧ-разрядах на частоте 13,56 МГц Godyak et al.…
Источник питания постоянного напряжения — обзор
ScienceDirect
RegisterSign in процессы сварки, которые являются саморегулирующимися и используют электрод с постоянной подачей, в основном в виде проволоки.
Из: Applied Welding Engineering, 2012
PlusAdd to Mendeley

Рамеш Сингх, в Applied Welding Engineering, 2012

Источник питания постоянного напряжения
Источники питания постоянного напряжения используются в саморегулирующихся и сварочных процессах. используют электрод постоянной подачи, в основном в виде проволоки. Система стабилизирует дугу при постоянном изменении положения горелки. Ток дуги поддерживается в почти фиксированной пропорции к скорости подачи проволоки. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) в своей публикации «Источники питания для электродуговой сварки» определяет источник постоянного напряжения как «трансформаторный выпрямитель переменного/постоянного тока постоянного тока».
На рис. 2-3-3 показано типичное соотношение вольт-ампер на выходе для источника питания с постоянным напряжением. Из-за внутреннего электрического сопротивления наблюдается незначительное падение наклона. Обратите внимание, что от точки Y на наклоне, соответствующей 200 амперам по оси X, любое изменение напряжения (по оси Y) до точек X или Z имеет соответствующее изменение тока. Вольт-амперные характеристики, показанные на этой кривой, подходят для любого из процессов сварки с постоянной подачей электрода, включая процессы GMAW, SAW и FCAW. Хорошо известно, что для этих сварочных процессов небольшое изменение длины дуги (напряжения) вызывает большое изменение сварочного тока.
Рис. 2-3-3. Выходное соотношение вольт-ампер для источника постоянного напряжения.
Наклон также объясняет разницу между статическими и динамическими характеристиками источника питания. Например, в процессе GMAW с коротким замыканием, когда кончик электрода касается сварочной ванны, электрическая цепь замыкается, и напряжение дуги приближается к нулю. В этот момент именно индуктивность ограничивает быстрое увеличение сварочного тока. Динамические характеристики, заложенные в источнике питания, компенсируют воздействие скоростью изменения тока и предотвращают взрывное рассеивание расплавленного металла сварного шва.
Просмотр Глава Черта
Читать полная глава
URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b978012391
00157

Рамэш Сингх Сингх Сингх, в приложении.
Источник питания постоянного напряжения
Источники питания постоянного напряжения используются в процессах сварки, которые являются саморегулирующимися и используют электроды с постоянной подачей, в основном в виде проволоки. Система стабилизирует дугу при постоянном изменении положения горелки. Ток дуги поддерживается в почти фиксированной пропорции к скорости подачи проволоки. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) в своей публикации Источники питания для электродуговой сварки определяет источник постоянного напряжения как «Источник питания постоянного напряжения для дуговой сварки — это источник питания, который имеет средства для регулировки напряжения нагрузки и который имеет статическую вольтамперную характеристику, которая имеет тенденцию производить относительно постоянное напряжение нагрузки. Ток нагрузки при заданном напряжении зависит от скорости, с которой расходуемый электрод подается в дугу».
На рис. 2-3-5 показано типичное соотношение вольт-ампер на выходе для источника питания постоянного напряжения; из-за внутреннего электрического импеданса наблюдается незначительное падение наклона. Можно отметить, что от точки Y на наклоне, которая соответствует 200 А по оси X, любое изменение напряжения (по оси Y) в направлении точек X или Z на наклоне имеет соответствующие изменения в амперах. Вольт-амперные характеристики, показанные на этой кривой, подходят для любого из процессов сварки с постоянной подачей электрода, включая процессы GMAW, SAW и FCAW. Об этих сварочных процессах очень хорошо известно, что небольшое изменение длины дуги (напряжения) вызывает большое изменение сварочного тока.
Рис. 2-3-5. Выходное соотношение вольт-ампер для источника постоянного напряжения.
Наклон также объясняет разницу между статическими и динамическими характеристиками источника питания. Например, в процессе GMAW с коротким замыканием, когда кончик электрода касается сварочной ванны, электрическая цепь замыкается, и напряжение дуги приближается к нулю. В этот момент именно индуктивность ограничивает быстрое увеличение сварочного тока. Динамические характеристики, разработанные в источнике питания, компенсируют действие скоростью изменения тока, предотвращая взрывное рассеивание расплавленного металла сварного шва.
Просмотр книги Глава Чика
Читать полная глава
URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b978012821348300015x

Джон Норрир. контроль.
Использование источников питания постоянного напряжения в обычных GMAW было оправдано необходимостью саморегулировки. Нежелательность флуктуаций тока и необходимость задания тока при импульсном и управляемом проваленном переносе привели к использованию для этих режимов процесса источников питания постоянного тока. В идеальных условиях регулярное прожигание, достигаемое с помощью этих усовершенствованных методов управления, должно обеспечивать постоянную длину дуги, но кратковременные колебания скорости подачи проволоки, электрического контакта в наконечнике, состояния поверхности заготовки и движения горелки могут вызывать отклонения от идеального поведения. . Некоторое естественное регулирование длины дуги все еще достигается с резистивными проводами, такими как сталь, работающими в условиях постоянного тока, из-за изменений сопротивления, которые сопровождают любое изменение удлинения электрода. Для фиксированных тока и скорости подачи проволоки существует единственное (равновесное) значение длины вылета, определяемое уравнением (7.7). Увеличение удлинения вызывает увеличение сопротивления, что, в свою очередь, увеличивает скорость выгорания и возвращает удлинение к исходной длине. К сожалению, поскольку для проволоки с низким удельным сопротивлением, такой как алюминий, вклад члена сопротивления в скорость плавления незначителен, этот механизм не работает, и переходные колебания длины дуги могут вызвать короткое замыкание или чрезмерную длину дуги. Чтобы преодолеть эту проблему, были приняты различные подходы к динамическому управлению. Обычно они основаны на измерении падения напряжения в системе и называются системами контроля дугового напряжения или системами AVC. При использовании источника питания постоянного тока значение напряжения будет изменяться в зависимости от длины дуги, даже для нерезистивной проволоки, и скорость плавления может быть изменена, чтобы скорректировать изменение, изменив один из следующих параметров: скорость подачи проволоки, частоту импульсов или высота или продолжительность пульса.
Регулировка скорости подачи проволоки может быть эффективной, но из-за механической инерции в системе подачи ее скорость отклика низкая и может быть склонна к перекомпенсации.
Частота импульсов может регулироваться в пределах одного импульсного цикла с большей точностью, чем скорость подачи проволоки, и используется во многих системах. В некоторых системах фоновый ток увеличивается синхронно с частотой импульсов для достижения более эффективного управления.
Изменение амплитуды импульса в ответ на напряжение дуги может быть достигнуто за счет использования электронно генерируемой характеристики постоянного напряжения во время импульса и постоянного тока в течение фонового периода. В этом методе используется тот же механизм самонастройки, что и в традиционных системах, описанных выше. В этом режиме наилучшие условия обычно получаются при использовании сильноточных кратковременных параметров, определяемых уравнением (7.9), поскольку они менее чувствительны к изменению тока (рис. 7.31). Некоторое изменение среднего тока при использовании этих систем неизбежно, но, поскольку период постоянного напряжения составляет лишь небольшую часть общего импульсного цикла, ток будет оставаться относительно постоянным при низких средних токах.
7.31. Рабочий диапазон для импульсного источника питания GMAW.
Посмотреть главуКнига покупок
Прочитать всю главу
URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B97818456
500070

M.A. Wahab, в Комплексной обработке материалов, 2014 г.

6.03.3.5 Основное оборудование
Основное оборудование и принадлежности, используемые в GMAW, указаны ниже. При полумеханизированной сварке оператор держит сварочную горелку, контролируя ее положение, выдвижение и скорость перемещения по стыку. Как вариант, орудие можно установить на лафете с регулируемой скоростью и перемещать по стыку с нужной скоростью.
Базовое оборудование для типичной полуавтоматической установки GMAW включает следующее:
1.
Источник сварочного тока – обеспечивает сварочное питание;
2.
Электрод – механизм подачи проволоки (постоянная скорость и чувствительность к напряжению) – управляет подачей проволоки к сварочной горелке.
(a) Устройство подачи с постоянной скоростью – Используйте только с источником питания CV. Этот тип фидера имеет кабель управления, который подключается к источнику питания. Кабель управления подает питание на фидер и обеспечивает возможность дистанционного управления напряжением с определенными комбинациями источника питания/фидера. Скорость подачи проволоки (WFS) устанавливается на механизме подачи и всегда будет постоянной для заданного заданного значения.
(b) Фидер с измерением напряжения — может использоваться с источником питания CV, CC или постоянного тока. Этот тип фидера отключается от АВ и не имеет шнура управления. При установке на CV питатель похож на питатель с постоянной скоростью. Если установлено значение CC, WFS зависит от имеющегося напряжения. Фидер изменяет WFS при изменении напряжения. Фидер с измерением напряжения не имеет возможности дистанционного управления напряжением.
3.
Поставка электродной проволоки.
4.
Сварочный пистолет – подает электродную проволоку и защитный газ в сварочную ванну. Это может быть воздушное или водяное охлаждение.
5.
Баллон с защитным газом – обеспечивает подачу защитного газа к дуге.
6.
Прочие элементы включают блок управления сваркой, кабели и шланги, систему циркуляции воды и т. д.
На рис. сварочная ванна.
Рис. 12. Показаны капли расплава от кончика электрода до сварочной ванны.
Просмотреть главуКнига покупок
Прочитать всю главу
URL: https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/B9780080965321006105

W Lucas PhD, EIMWE, FIMWE, CEngd Westgate BSc (с отличием), в Справочнике инженера-электрика (шестнадцатое издание), 2003 г.

10.1.5 Дуговая сварка под флюсом
10.1.5.1 Принципы работы
Процесс сварки под флюсом представляет собой сильноточный процесс с электродом из неизолированной проволоки, в котором дуга работает под слоем порошкообразного флюса. Принципы процесса показаны на Рис. 10.28 . Флюс имеет ту же функцию, что и при сварке MMA и FCA, генерируя газы для защиты дуги и сварочной ванны от атмосферы, а также добавляя легирующие элементы для достижения желаемых механических свойств металла шва. Однако, в отличие от процессов MMA и FCA, откладывается избыток флюса, который необходимо повторно использовать через бункер. Шлак, образующийся при ММА, после сварки необходимо удалить и выбросить.
Рисунок 10.28. Принципы процесса под флюсом
Электрод обычно представляет собой проволоку (диаметром 1,6–6,0 мм), но для наплавки больших площадей поверхности можно использовать ленточный электрод шириной до 130 мм и толщиной 0,5 мм. Нормальный диапазон сварочного тока составляет 200–2000 А, а соответствующий уровень напряжения дуги составляет 25–45 В.
Степень восстановления металла шва составляет почти 100 %, так как из-за разбрызгивания теряется очень мало металла. Флюс, израсходованный на образование шлака, примерно равен массе наплавленной проволоки. Поскольку потери тепла от дуги исключительно малы из-за изолирующего эффекта флюсового слоя, термический КПД процесса может достигать 60 % по сравнению с примерно 25 % при сварке ММА.
10.1.5.2 Источник питания
Источники питания могут быть переменного тока. или постоянный ток но поскольку этот процесс используется для проволочных или ленточных электродов большого диаметра, обеспечивающих высокую скорость наплавки, емкость может достигать 2000 А.
Одиночная проволока во время работы источник питания имеет характеристику постоянного тока (падение В/I на выходе ) или напряжение холостого хода должно быть не менее 80 В, чтобы обеспечить надежное повторное зажигание дуги при обратной полярности. постоянный ток источники питания имеют либо характеристики постоянного тока (падающий выход), либо характеристики постоянного напряжения (плоские). Для источника питания постоянного тока длину дуги необходимо задавать, балансируя подачу проволоки для заданного значения тока, т. е. в соответствии со скоростью выгорания. Длину дуги можно регулировать автоматически, используя напряжение дуги для изменения скорости подачи проволоки. В источнике питания с постоянным напряжением обычная саморегулировка длины дуги достигается с использованием напряжения дуги в качестве управляющего параметра для данной настройки скорости подачи проволоки/сварочного тока.
Источник питания постоянного напряжения обычно используется для сварки тонких листов, но источник питания постоянного тока предпочтительнее для сварки более толстых листов. Дуга постоянного тока более стабильна при глубоком проплавлении, где эффект самонастройки источника питания постоянного напряжения может привести к нестабильности дуги.
10.1.5.3 Полярность электрода
Полярность электрода может быть либо постоянной, либо постоянной. (электродепозитивный или отрицательный) или переменный ток. Округ Колумбия. электрод-положительный дает самое глубокое проникновение, постоянный ток. электрод-отрицательный имеет большую скорость осаждения, а переменный ток. имеет промежуточную характеристику. Влияние полярности электрода на скорость осаждения показано на рис. 9.0515 Рисунок 10.29 . постоянный ток Положительная полярность электрода приведет к увеличению проникновения примерно на 20-25% по сравнению с постоянным током. электрод-отрицательный. По этой причине d.c. Положительная полярность электрода обычно используется для корневого прохода в сварных швах, чтобы гарантировать достижение адекватного провара. Однако для наплавки, где требуется низкое проникновение и разбавление основного металла, d.c. электрод-отрицательный предпочтительнее.
Рисунок 10.29. Влияние полярности электрода на скорость осаждения (стандартное удлинение электрода 32 мм, диаметр проволоки 4 мм, 32 В). ЭП, электрод-положительный; EN, электрод-отрицательный
Скорость выгорания проволоки можно значительно увеличить, увеличив вылет электрода (расстояние между контактным наконечником и дугой). Эффект заключается в предварительном нагреве проволоки в соответствии с соотношением
Выделенное тепло=I2LRd
, где I — ток, L — вылет электрода, R — удельное сопротивление проволоки, а d — это диаметр провода.
Предварительный нагрев проволоки можно использовать для значительного увеличения скорости наплавки (см. Рисунок 10.30 ). Поскольку проволока размягчается в результате резистивного нагрева, вылет должен быть ограничен или поддержан, чтобы избежать блуждания дуги под действием высоких электромагнитных сил. Обычно проволоку поддерживают с помощью изолированной направляющей трубки на расстоянии 25 мм от поверхности заготовки. Даже с направляющей трубкой обычно рекомендуется, чтобы максимальный вылет был ограничен, как правило, 76 мм для проволоки диаметром 3,2 мм, но может быть увеличен до 130 мм для проволоки диаметром 4 мм.
Рисунок 10.30. Влияние вылета на скорость осаждения (положительный электрод постоянного тока; проволока диаметром 4,75 мм). ESO, увеличенный вылет
10.1.5.4 Сварка горячей проволокой
Резистивный нагрев проволоки можно использовать для увеличения скорости наплавки металла шва путем подачи отдельной ( I ² R нагретой) проволоки в сварочная ванна. Провод нагревается с помощью низкого напряжения, обычно 8–15 В, от отдельной сети переменного тока. источник питания. Проволока, диаметр которой обычно составляет 1,6 мм, попадает в сварочную ванну при температуре чуть ниже ее точки плавления, и искрения не возникает. Скорости осаждения превышают таковые, достигаемые при однопроволочной сварке постоянного тока. электрод-отрицательная полярность, даже с увеличенным вылетом электрода.
10.1.5.5 Последовательная дуговая сварка — один источник питания
Поскольку серийная дуговая сварка используется для сварки с высокой скоростью наплавки, специальные методы были разработаны специально для увеличения скорости наплавки и скорости сварки. Поскольку максимальный сварочный ток на одной проволоке ограничивается ухудшением качества сварки из-за чрезмерного усилия дуги, методы основаны на использовании нескольких дуг.
В простейшем случае два провода подсоединены к одному и тому же источнику питания для подачи постоянного тока. электрод-положительный и постоянный ток дуги с отрицательным электродом или, альтернативно, две дуги переменного тока. дуги ( Рисунок 10.31 ). При использовании в тандеме (электрод постоянного тока с положительным подводом) может быть достигнуто значительное увеличение скорости сварки, обычно в 1,5 раза по сравнению с процессом с одной проволокой, без ухудшения формы наплавленного валика.
Рисунок 10.31. Последовательная дуговая сварка
Две дуги работают в одной сварочной ванне, и из-за их близкого расположения происходит значительное взаимодействие дуг. При постоянном токе дуги будут расходиться, т.е. отталкиваться друг от друга, а при двух переменном токе. дуги практически не будут затронуты.
10.1.5.6 Серия arc — multipower
В системах Multipower используются отдельные системы подачи проволоки и источники питания. Повышенная гибкость полярности электродов и количества дуг позволяет существенно увеличить скорость наплавки и скорость сварки, а также улучшить форму сварного шва. Из возможных комбинаций несколько d.c. дуги обычно избегают, чтобы снизить риск возникновения дуги, вызванной большими магнитными полями, связанными с высокими уровнями тока. Таким образом, сильноточные многомощные системы обычно представляют собой комбинацию постоянного тока. и переменный ток дуги.
Чаще всего используется двухпроводная система с постоянным током. электродно-положительная опережающая дуга и переменный ток. замыкающая дуга ( рис. 10.32 ). При работе при высоком токе и низком напряжении постоянный ток. дуга с положительным электродом обеспечивает глубокое проплавление, в то время как меньшая мощность (меньший ток/более высокое напряжение) переменного тока. Дуга обеспечивает заполнение шва с минимальным нарушением сварочной ванны и гладким конечным профилем поверхности сварного шва. Нормальное расстояние между дугами составляет 30–50 мм. Источники питания, как правило, постоянного тока. выпрямитель с тиристорным управлением и однофазный трансформатор для сети переменного тока. дуга.
Рисунок 10.32. Двухпроводная сварка
Для трехпроводных систем ведущей дугой является постоянный ток. электроды положительны, но средняя и задняя дуги обычно имеют переменный ток. как показано схематично на Рисунок 10.33 . Фазирование двух переменного тока напряжения дуги важно для сведения к минимуму взаимодействия дуги. Чтобы получить разность фаз, разделите переменный ток. источники питания предпочтительнее, но трансформатор типа Скотта даст разницу в сдвиге фаз между двумя выходами на 90°. Поскольку скорость наплавки может быть существенно увеличена с помощью процессов сварки несколькими проволоками, эти методы используются в таких отраслях, как судостроение, где необходимо сваривать большие плоские листы. Типичные скорости сварки для листов различной толщины приведены в 9.0515 Рисунок 10.34 , где видно, что скорость выполнения стыка для пластины толщиной 20 мм удваивается для двухпроводной системы и утраивается для трехпроводной системы.
Рисунок 10.33. Трехпроводная многоэлектродная сварка
Рисунок 10.34. Влияние количества электродов на скорость выполнения соединения (скорость/сторона)0003

Джон Норриш, Advanced Welding Processes, 2006

Тактильные датчики.
Простейший тактильный датчик представляет собой подпружиненное направляющее колесо, которое поддерживает фиксированное положение между сварочной головкой и обрабатываемым соединением, как показано на рис. 10.12. Эта недорогая система может быть очень эффективно использована на простых механизированных тракторах и обеспечивает сокращение времени настройки и улучшенную стабильность. В более сложном тактильном датчике используется датчик, который преобразует перемещение в электрический сигнал, который возвращается к моторизованной сварочной головке, заставляя горелку перемещаться в соответствии со швом.
10.12. Тактильная регулировка высоты фонаря.
Несмотря на то, что эти системы по своей сути просты, ошибки отслеживания могут возникать, если состояние поверхности пластины плохое, или в многопроходных ситуациях, когда датчик должен отслеживать выпуклый наплавленный металл. Эти проблемы можно свести к минимуму, используя специальные наконечники зонда (например, для работы с прихваточными швами).
Контроль перед сваркой/местоположение стыка.
В полностью автоматизированных и роботизированных сварочных камерах место шва перед сваркой может быть определено с помощью тактильных или бесконтактных датчиков. Обычный метод заключается в использовании конца электрода GMAW в качестве контактного зонда. [239] В роботизированных приложениях резак перемещается в заданную точку вблизи соединения (рис. 10.13), затем головка перемещается из заданной точки вдоль оси z до тех пор, пока не войдет в контакт с заготовкой (контакт обнаруживаются с помощью высоковольтного слаботочного сигнала постоянного тока). Точка контакта подтверждается коротким медленным движением по оси x от точки контакта и обратно. Затем резак перемещается вдоль оси 90 515 x 90 516 до тех пор, пока не коснется другой пластины, и снова выполняется короткое медленное перемещение от второй точки контакта и обратно. Из измеренных данных рассчитывается точка пересечения стыка, и резак перемещается в соответствующую начальную точку.
10.13. Тактильное ощущение – расположение шва.
Подобные системы использовались для применения портативных роботов в судостроении. В этом случае робот использует программу тактильного поиска для проверки своего положения в сварочной ячейке и корректирует исходную точку программы для исправления любых ошибок. [240]
Оптические датчики перед сваркой применялись к крупным алюминиевым конструкциям, изготовленным GMAW, [241] где из-за сложности компонента могут возникать значительные допуски. В этом случае для отслеживания и корректировки траектории сварки перед сваркой использовалась система лазерного зрения (см. «Структурированные датчики света/видео» ниже).
Дуговые датчики.
Методы измерения сквозной дуги используют изменение одного или нескольких электрических параметров дуги во время колебаний наконечника горелки для определения положения соединения. Эти методы обычно используются при угловой сварке, V-образной стыковой сварке тяжелых сечений и сварке в узкий зазор. Если сварочная головка или дуга совершают боковые колебания поперек шва, длина дуги или расстояние от электрода до заготовки будут уменьшаться по мере достижения краев соединения (рис. 10.14). При GTAW с источником питания постоянного тока напряжение будет уменьшаться на внешних краях сварного шва, тогда как при использовании источника питания постоянного напряжения для GMAW или SAW ток будет увеличиваться. Предел перемещения горелки можно контролировать путем изменения параметров таким образом, чтобы центр колебаний всегда находился на оси соединения. При сварке в среде защитного газа и плазменной сварке дуга может колебаться под действием магнитного поля, чтобы обеспечить сканирование стыка, необходимое для отслеживания шва через дугу. [242]
10.14. Зондирование через дугу.
Эти системы слежения за дугой в настоящее время широко используются на сварочных роботах, а также применяются для орбитальной GTAW трубопроводов. [243]
Индуктивные датчики.
Индуктивные бесконтактные датчики могут использоваться для отслеживания угловых сварных швов, тогда как вихретоковые датчики могут использоваться для отслеживания квадратных стыковых соединений. Индуктивные датчики относительно компактны, надежны и не подвержены влиянию видимого излучения дуги, но ложные сигналы могут генерироваться магнитными полями в заготовке или удерживающем приспособлении. Они успешно используются для отслеживания стыковых, нахлесточных и угловых швов GMAW в роботизированных приложениях.
Фотоэлектронные датчики.
В простейших фотоэлектронных датчиках слежения за швом используются фотоэмиттер и коллектор, направленные на четко определенную линию шва. В некоторых случаях необходимо использовать ленту, уложенную параллельно шву, чтобы обеспечить получение четкого сигнала. Эти системы относительно недороги, но требуют четко определенной линии стыка и могут подвергаться воздействию бликов от дуги. Описана система, включающая сканирование стыка перед сварочной горелкой с помощью инфракрасного передатчика/приемника [244], что дает улучшенное разрешение линии стыка без необходимости предварительно накладывать ленту. Альтернативная система освещает зону стыка на расстоянии 30 мм от фонарика обычными лампами, инфракрасными диодами или лазерными диодами; отраженный свет измеряется матрицей фотодиодов или линейным преобразователем, состоящим из 256 диодов. [245]
Структурированные датчики света/зрения.
В большинстве структурированных систем освещения/видеосъемки небольшая видеокамера CCD ⁹ используется для захвата изображения линии структурированного света, которая проецируется на сварной шов в поперечном направлении. Принцип проиллюстрирован на рис. 10.15. Структурированный свет можно получить от обычной лампы и проекционных линз, но чаще используется маломощный гелий: неоновый или диодный лазер. Лазерная полоса может быть создана с помощью оптических технологий (цилиндрическая линза) или с использованием зеркала для возбуждения лазера поперек шва. Профиль стыка будет воспроизводиться на видеоизображении, и эта информация может быть оцифрована, а разница между реальным и эталонным изображением может использоваться для генерации сигнала ошибки, который используется системой управления для корректировки поперечного положения резака. Во избежание помех от дуги используется полосовой фильтр, соответствующий длине волны источника света; в большинстве случаев это будет красная или инфракрасная часть спектра, где уровни излучения дуги ниже. Этот тип системы успешно используется в роботизированных и автоматических приложениях для отслеживания сварных швов внахлест, углов, угловых швов, V-образных стыков и многопроходных швов. Приложения включают в себя:
10.15. Принцип лазерной системы сопровождения шва структурированным светом: А – источник лазерного излучения; Б – ПЗС-видеокамера; С – сустав; Д – анализ изображения; Е – система позиционирования горелки.
•
Штампованные стальные детали автомобильной подвески со сложными трехмерными швами. Сварка погружением методом GMAW. Размещение сварных швов выдерживается с точностью до 0,5 мм.
•
Сварка инконелевых труб толщиной 0,4 мм методом GTAW для аэрокосмических применений (точность отслеживания 0,1 мм).
•
Сварка многопроходных соединений толстолистовой стали методом FCAW.
Первоначальные лазерные/визуальные системы были относительно громоздкими и дорогими, но последние разработки позволили сделать эти системы слежения более компактными, а также повысить скорость отклика. Этот метод также можно использовать для проверки перед сваркой и адаптивного управления параметрами сварки [246], как описано ниже в разделе «Прогнозирование геометрии сварного шва».
Датчики прямого обзора.
Зону сварки можно осматривать с помощью видеокамеры без использования структурированного света. С помощью одной камеры трудно получить трехмерную информацию о профиле стыка, но с помощью оптических систем наблюдения, расположенных концентрично с горелкой, можно определить относительное положение стыка, как показано на рис. 10.16. [247] Анализируя положение линии стыка в окне видеоизображения, можно определить поперечную ошибку положения горелки. Несмотря на то, что узел горелки довольно сложен, этот подход имеет то преимущество, что излучение дуги эффективно блокируется электродом, а путем измерения ширины сварного шва по видеоизображению можно получить дополнительный сигнал обратной связи для управления скоростью сварки. Система изначально разрабатывалась для GTAW; сообщалось [248], что этот метод в принципе можно использовать с GMAW.
10.16. Концентрическая система видеонаблюдения для GTAW.
Ультразвуковые датчики.
Ультразвуковые датчики могут использоваться для обнаружения непроплавленной линии соединения в исходной пластине. Основная проблема, связанная с использованием этих методов, заключалась в необходимости тесного контакта между ультразвуковыми преобразователями и пластиной, но недавняя разработка [249] с использованием псевдоиммерсионных датчиков позволяет определять линию стыка с точностью до 0,2 мм с точностью до 0,2 мм. нормальное состояние поверхности пластины.
Датчик химического состава.
Новый подход к отслеживанию шва заключается в использовании компонента спектра дуги для обнаружения присутствия определенных химических соединений. [250] Эмиссия дуги собирается по оптоволоконному кабелю и передается на устройство оперативного анализа, которое отслеживает уровень сигнала, создаваемого конкретным элементом. В соединении из разнородного металла этот сигнал указывает боковое положение дуги и может сравниваться с эталонным уровнем для генерации сигнала ошибки для корректировки положения горелки. В соединениях однородного состава трассеры могут вводиться в виде плавких вставок.
Просмотр книги Глава Чита
Читать полная глава
URL: https://www.sciendirect.com/science/article/pii/b97818456
500100

Bappa Acherjee, in optics и LASER и LAMER и LASERSERY & LAMER и LASER. Модуляция мощности системы дуговой сварки
Из-за динамического поведения дуги во время дуговой сварки ток и напряжение постоянно изменяются. Мощность дуги регулируется сварочным током и напряжением. Ток положительно влияет на скорость плавления расходуемого электрода, присадочного и основного материалов [111]. Напряжение влияет на длину дуги и сварочный ток [72]. Источник питания постоянного тока обычно используется для GTAW или PAW, тогда как источник питания постоянного напряжения используется для процесса GMAW. В GTAW или PAW ток предустановлен, и любые изменения сварочного тока из-за изменения длины дуги не критичны из-за использования неплавящегося электрода и отдельно используемого присадочного материала. В GMAW напряжение и скорость подачи проволоки задаются заранее, а сварочный ток регулируется скоростью подачи проволоки [72]. Изменение скорости подачи проволоки изменяет длину дуги и напряжение дуги, что, в свою очередь, изменяет ток дуги и скорость плавления электрода для поддержания равновесной длины дуги.
Обычная GTAW обычно выполняется с источником питания переменного тока, поскольку он предотвращает перегрев электрода, удаляет оксиды во время положительной фазы и глубоко нагревает заготовку во время отрицательной фазы. Источник питания переменного тока также используется в гибридном лазерном процессе GTAW [86, 111]. Использование источника постоянного тока в гибридном CO ₂ лазере GTAW приводит к более высокому подводу энергии и увеличению срока службы электрода [56]. Источник питания постоянного тока с положительным электродом используется в обычном процессе GMAW, а также в гибридном лазерном процессе GMAW, который увеличивает скорость осаждения [112]. Использование импульсного режима как в гибридных лазерных процессах GTAW, так и в гибридных лазерных GMAW процессах уменьшает количество разбрызгивания и зоны термического влияния. Ширина и частота импульсов являются дополнительными параметрами, которые необходимо контролировать при использовании импульсного тока [70]. Ширина импульса определяет длительность импульса (пиковый ток), а также влияет на размер капли металла и ширину конуса дуги [113]. Частота импульсов регулирует общий подвод тепла к зоне сварки [34]. Импульсная дуговая сварка в сочетании с импульсным лазером также может использоваться для гибридной лазерной дуговой сварки [51].
Способ переноса металла является важным фактором, на который влияют мощность дуги, вылет и диаметр электрода, расстояние между лазером и дугой, а также состав и давление защитного газа [39,106]. Существует три различных режима переноса металла, наблюдаемых во время дуговой сварки: выбрасываемый/распылительный перенос, гравитационный/шаровидный перенос и перенос короткого замыкания [12]. Величины и направления электромагнитной силы и силы сопротивления плазмы, действующие на каплю, влияют на поведение капель [114,115]. Температурное поле, схема течения жидкости и геометрия сварочной ванны сильно зависят от процесса удара капли из-за передачи массы, энергии и импульса в сварочную ванну [116]. Распылительный перенос предпочтительнее при гибридной лазерно-дуговой сварке для обеспечения глубокого проплавления из-за высокого подвода тепла на единицу длины при сохранении высокой скорости сварки [9].8]. Меньшая турбулентность сварочной ванны наблюдается при использовании струйного переноса металла за счет выброса мелких капель приполнителя в сварочную ванну [117]. Использование импульсного тока усиливает передачу режима распыления металла, поскольку использование пикового тока при малой длительности импульса и частоте импульсов влияет на образование капель металла и частое их отрыв, что снижает вероятность образования более крупных капель, что является характерной чертой гравитационного переноса. 70]. Глобулярный режим переноса металла наблюдается при малом расстоянии между лазером и электродом, в то время как спрей-режим достигается при увеличении расстояния [118].
Отношение мощности лазера к мощности дуги также является важным фактором для гибридной лазерно-дуговой сварки, который влияет на геометрию сварного шва, металлургические свойства сварного шва, остаточное напряжение и характер деформации [9,59,83]. Это уравновешивает воздействие лазерного луча и дуги на общую сварочную ванну. Более высокий коэффициент энергии обеспечивает узкий и глубокий шов и увеличивает скорость сварки [83]. Размер валика сварного шва увеличивается с увеличением мощности дуги до тех пор, пока не будет достигнуто установившееся состояние. Однако очень высокая мощность дуги вызывает уменьшение глубины проплавления из-за изменения переноса моды металла с переноса распылением на перенос шариков.
Просмотреть статью
Прочитать статью полностью
URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003039
12410
Экспериментальное и численное исследование вольт-амперных характеристик насадочной трубки, нагретой джоулевым нагревом | Дж. Энергетический ресурс. Технол.
Пропустить пункт назначения навигации
Научно-исследовательские работы
Йи Ран Лу,
Дипак Пудасаини,
Мд Хан,
Раджендер Гупта,
Никритюк Петр Алексеевич
Информация об авторе и статье
Электронная почта: yiran4@ualberta. ca
Электронная почта: [email protected]
Электронная почта: [email protected]
Электронная почта: [email protected]
¹ Автор, ответственный за переписку. Электронная почта: [email protected]
Предоставлено Отделом передовых энергетических систем ASME для публикации в Journal of Energy Resources Technology.
Дж. Энергетический ресурс. Технол . Май 2022 г., 144(5): 052105 (12 страниц)
Номер статьи: JERT-21-1979 https://doi.org/10.1115/1.4053303
Опубликовано в Интернете: 13 января 2022 г.
История статьи
Получен:
27 ноября, 2021
Пересмотренный Просмотры
Делиться
Иконка Цитировать Цитировать
Разрешения
Поиск по сайту
Citation
Лу, Ю. Р., Пудасаини, Д., Хан, М., Гупта, Р. и Никритюк, П. А. (13 января 2022 г.). «Экспериментальное и численное исследование вольт-амперных характеристик насадочной трубки, нагреваемой джоулевым нагревом». КАК Я. Дж. Энергетический ресурс. Технол . май 2022 г.; 144(5): 052105. https://doi.org/10.1115/1.4053303
Скачать файл цитаты:
Рис (Зотеро)
Менеджер ссылок
EasyBib
Подставки для книг
Менделей
Бумаги
Конечная примечание
RefWorks
Бибтекс
Процит
Медларс
панель инструментов поиска
Расширенный поиск
Abstract
Работа посвящена экспериментальным и численным исследованиям вольт-амперных характеристик неподвижного слоя, нагреваемого джоулевым нагревом. Основной особенностью стационарного слоя этого типа является внутреннее выделение тепла с использованием тепла Джоуля. Применение состоит в том, чтобы нагревать химически реагирующие газы, протекающие через слой реактора. Для проверки нашей модели рассматривается цилиндрический уплотненный слой высотой 11 см и внутренним диаметром 4,8 см. Эта кровать заполнена 86 шариками из углеродистой стали диаметром 1/2 дюйма (1,27 см). Для численного моделирования используется программное обеспечение dem с открытым исходным кодом для создания цилиндрического уплотненного слоя. Распределение электрического поля рассчитывается с использованием новой модели, основанной на моделировании дискретных элементов с неразрешенными частицами, в сочетании с дискретной моделью теплопередачи для учета температурной зависимости электропроводности стальных частиц. Результаты моделирования оказались в хорошем согласии с экспериментальными данными.
Раздел выпуска:
Анализ энергетических систем
Ключевые слова:
системы накопления энергии, производство/хранение/передача тепловой энергии, возобновляемая энергия
Темы:
Тепло, Теплопередача, Обогрев, Джоули, Твердые частицы, Температура, Моделирование, Ампер, Электрический ток, Стали, электрические поля, Методы дискретных элементов, Вычислительная гидродинамика
Ссылки
1.
Койтсумпа
,
E.I.
,
Bergins
,
3
Ch.
,
Buddenberg
,
T.
,
Wu
,
S.
,
Sigurbjörnsson
,
O.
,
Tran
,
К. С.
и
Какарас
,
E.
,
2016
, «
Проблема хранения энергии в Европе: акцент на преобразование энергии в топливо
»,
ASME J. Energy Resour. Технол.
,
138
(
4
), с.
042002
.
2.
Вюрт
,
М.
,
Беккер
,
М.
03
000003
,
P.
,
Gleis
,
St.
, and
Spliethoff
,
H.
,
2019
, “
Development of a Continuous Реактор с псевдоожиженным слоем для термохимического хранения энергии
»,
ASME J. Energy Resour. Технол.
,
141
(
7
), с.
070710
.
3.
Zhang
,
Q.
,
Nakaya
,
M.
,
Ootani
,
T.
,
Takahashi
,
H.
,
Sakurai
,
M.
и
Kameyama
,
H.
,
2007
, «
,
2007
,«
,
2007
, «
,
2007
». коаксиальная цилиндрическая установка парового риформинга метана с использованием алюмитного катализатора с электрическим нагревом
”,
Междунар. J. Hydrogen Energy
,
32
(
16
), стр.
3870
–
60002 3039 9.
4.
Labrecque
,
R.
, and
Lavoie
,
J. M.
,
2011
, “
Dry Reforming of Methane With CO ₂ on an Электронно-активированное железо каталитического слоя
»,
Биоресурс. Технол.
,
102
(
24
), стр.
11244
–
11248 90.
5.
Lu
,
Y. R.
, and
Nikrityuk
,
P. A.
,
2018
, “
A Fixed-Bed Reactor for Energy Storage in Chemicals (E2C ): Подтверждение концепции
,
Заявл. Энергия
,
228
, стр.
593
–
607
.
6.
Glaser
,
M. B.
, and
Thodos
,
G.
,
1958
, “
Heat and Momentum Transfer in the Flow of Gases Through Packed Кровати
»,
AICHE J.
,
4
(
1
), стр.
63
–
68
.
7.
Holladay
,
J. D.
,
Hu
,
J.
,
King
,
D. L.
, and
Wang
,
Y.
,
2009
, «
Обзор технологий производства водорода
»,
Катал. Сегодня
,
139
, стр.
244
–
260
.
8.
Rieks
,
M.
,
Bellinghausen
,
R.
,
Kockmann
,
N.
, and
Mleczko
,
Л.
,
2015
, “
Экспериментальное исследование сухой конверсии метана в электрореакторе
”,
Междунар. J. Hydrogen Energy
,
40
, стр.
15940
–
15951
.
9.
Wismann
,
S. T.
,
Engbak
,
J. S.
,
Vendelbo
,
,
3.9000.333333.333333 9000.3333 9000.3 9000.3 9000.3 9000.3 9000.3 9000. 9000.
.33333333 9000. 9000.
9000.9000.
,
Эриксен
,
В. и
Mortensen
,
P. M.
,
2019
, «
Электрифицированный риформинг метана: компактный подход к более экологичному промышленному производству водорода», 9 60
03
Наука
,
364
(
6442
), стр.
756
–
90
10.
Ariöz
,
E.
,
Kurtul
,
B.
и
Kockar
,
ö. М.
,
2022
, «
Каталитический быстрый пиролиз биомассы сафлора для производства синтетического биомасла»
”,
Междунар. J. Энергетическая чистая среда.
,
23
, стр.
53
–
62
.
11.
Peng
,
Z.
,
Doroodchi
,
E.
, and
Moghtaderi
,
B.
,
2020
, “
Моделирование теплопередачи в моделировании тепловых процессов на основе метода дискретных элементов (DEM): теория и разработка моделей
”,
Прог. Энергетическое сгорание. науч.
,
79
, с.
100847
.
12.
Zhou
,
Z. Y.
,
Yu
,
A. B.
, and
Zulli
,
P.
,
2009
, “
Исследование теплопередачи в уплотненных и барботирующих псевдоожиженных слоях
,
,
Айше Дж.
,
55
, стр.
868
–
884
.
13.
Cheng
,
G. J.
,
Yu
,
A. B.
, and
Zulli
,
P.
,
1999
, “
Оценка эффективной теплопроводности по структуре уплотненного слоя
»,
Хим. англ. науч.
,
54
, стр.
4199
–
4209
.
14.
Batchelor
,
G. K.
, and
O’Brien
,
R. W.
,
1977
, “
Thermal or Electrical Conduction Through a Granular Material
”,
Proc. Р. Соц. Лонд. А
,
355
, стр.
313
–
333
.
15.
Morris
,
A. B.
,
Pannala
,
S.
,
Ma
,
Z.
, and
Hrenya
,
C. M.
,
2016
, “
Разработка контактных моделей мягких сфер для теплопроводности в гранулированных потоках
»,
Айше Дж.
,
62
, стр.
4526
–
4533
5
16.
Oschmann
,
T.
, and
Kruggel-Emden
,
H.
,
2018
, “
A Novel Method for the Calculation of Particle Теплопроводность и теплопередача при стенках в трехмерном пространстве для подхода CFD/DEM
»,
Порошковая технология.
,
338
, стр.
289
–
303
.
17.
Tsuji
,
Y.
,
Tanaka
,
T.
, and
Ishida
,
T.
,
1992
, “
Лагранжево численное моделирование вытеснительного течения несвязных частиц в горизонтальной трубе
»,
Порошковая технология.
,
71
, стр.
239
–
250
.
18.
Golshan
,
S.
,
Sotudeh-Gharebagh
,
R.
,
Zarghami
,
R.
,
Mostoufi
,
Н.
,
Блейс
,
B.
, and
Kuipers
,
J. A. M.
,
2020
, “
Review and Implementation of CFD-DEM Applied to Chemical Process Systems
,”
Chem. англ. науч.
,
221
, с.
115646
.
19.
Бергман
,
Т. Л.
,
Лавин
,
А. С.
,
Incropera
,
F. P.
, и
Dewitt
,
D. P.
,
2011
,
,
2011
,
.
John Wiley & Sons
,
Хобокен, Нью-Джерси
.
20.
Сенкара
,
Дж.
, и
Чжан
,
Х.
,
2011
,
Сварка сопротивлением.
21.
Kobe
,
K. A.
и
Lynn
,
R. E.
,
1953
, «
,
1953
,«
».
Хим. Откр.
,
52
, стр.
117
–
236
.
22.
Kozicki
,
J.
, and
Donzé
,
F.
,
2009
, “
Yade-Open DEM: An Open-Source Software Использование метода дискретных элементов для моделирования гранулированного материала
»,
Eng. вычисл.
,
26
(
7
), стр.
786
–
805
.
23.
Yade—Open Source Software for DEM, 2009, https://yade-dem.org/doc/
24.
Dintwa
,
E.
,
Tijskens
,
E.
и
Ramon
,
H.
,
2008
, «
О точности Hertz модели для описания нормального контакта Soft Elastic Spheres
0003
»,
Вещество зернистое
,
10
, стр.
209
–
2213 .
25.
Govender
,
N.
,
Cleary
,
P. W.
,
Kiani-Oshtorjani
,
M.
,
Wilke
,
Д. Н.
,
Ву
,
C. Y.
и
Kureck
,
H.
,
2020
, «
Влияние формы частиц на упакованную термопроводность, основанную на DEM с полиэкредными частицами на GP
»,
Хим. англ. науч.
,
219
, с.
115584
.
26.
Лу
,
Ю. Р.
и
Никритюк
,
П.А.
,
2022
, “
Модель паровой конверсии метана на основе ЦМР 9.0002
90 англ. науч.
,
247
, с.
116903
.
27.
Schulze
,
S.
, и
Nikrityuk
,
P.
,
2016
, «
,
2016
,«
9
,
2016
, «
9
. 0002 Новая модель подсетки для тепло- и массообмена между горячим газом и частицами полукокса в реакторах с плотным слоем
”,
ASME J. Energy Resour. Технол.
,
138
(
4
), с.
042206
.
28.
Churchill
,
S. W.
, и
Chu
,
H. H. S.
,
1975
, «
,
1975
,«
9
.0002 Корреляционные уравнения для ламинарной и турбулентной свободной конвекции от вертикальной пластины
”,
Междунар. J. Тепломассообмен
,
18
, стр.
1323
–
1329
.
29.
TETSU
,
F.
и
Haruo
,
U.
,
1970
, «
LameinaR Natural-Con-Con-Convive Contive-Convive-Con-Convive-Con-Convive-Convive-Con-Convive-Convive-Con-Con-Convive-Convive-Convive-Con-Con-Con-Con-Con-Con-Conn-Con-Convive-Con-Con-Con-Con-Con-Con-Con-Con-Con-Con-ConIn вертикального цилиндра
”,
Междунар. К. Тепломассообмен
,
13
(
3
), стр.
607
–
613
615
30.
Churchill
,
S. W.
,
2002
,
«Бесплатная конвекция вокруг погруженных костей
,»
Heat Exchang.
Hewitt
, изд.,
Begell House
,
Нью-Йорк, штат Нью-Йорк
, сек. 2.5.7.
31.
Schulze
,
S.
,
Kestel
,
M.
,
Safronov
,
D.
, and
Nikrityuk
,
P. A.
,
2013
, “
От подробного описания угольных частиц, реагирующих химически, к подсеточным моделям для CFD: разработка и проверка моделей
»,
Науки о нефти и газе. Технол.
,
68
(
6
), стр.
1007
–
10263 .
32.
Bansal
,
H.
, and
Nikrityuk
,
P. A.
,
2017
, “
Arbitrary Shaped Ice Particle Melting Under the Influence of Natural Convection
»,
Aiche J.
,
63
(
7
), стр.
3158
—
3176
.
33.
Bansal
,
H.
,
Ghaemi
,
S.
, and
Nikrityuk
,
P. A.
,
2017
, “
Масштабная модель для таяния частиц льда в воздухе
»,
Хим. англ. науч.
,
172
, стр.
66
–
78
.
34.
ANSYS Inc
.,
2020
, “
ansys-fluent™V 19.2—Commercially Available CFD Software Package Based on the Finite Volume Method
,”
Southpointe
, www .ansys.com
35.
Colpaert
,
H.
,
2018
,
Металлография сталей — интерпретация структуры и последствия обработки
,
ASM International
,
Material Park, OH
.
В настоящее время у вас нет доступа к этому содержимому.
$25,00
Покупка
Товар добавлен в корзину.
Проверить Продолжить просмотр Закрыть модальный
Е.
А. Якубайтис, “Аналитическое выражение для статической характеристики измерительного устройства дроссельного регулятора”, Автомат. и телемех., 18:3 (1957), 267–272
Автоматика и Телемеханика
РУС АНГ ЖУРНАЛЫ ЛЮДИ ОРГАНИЗАЦИИ КОНФЕРЕНЦИИ СЕМИНАРЫ ВИДЕО БИБЛИОТЕКА ПАКЕТ AMSBIB
В вашем браузере отключен JavaScript. Включите его, чтобы включить полную функциональность веб-сайта
Общая информация
Последний выпуск
Архив
Импакт-фактор
Руководство для авторов
Подать рукопись

Поисковые документы
Поиск ссылок

RSS
Последний выпуск
Текущие выпуски
Проблемы с архивом
Что такое RSS

Личный кабинет:
Логин:
Пароль:
Сохранить пароль
Введите
Забыли пароль?
Регистр

Автомат. и телемех., 1957, том 18, вып. 3, страницы 267–272 (Ми ат13120)
Аналитическое выражение для статической характеристики измерительного устройства дросселя-регулятора
Э. А. Якубайтис
Рига
Загрузить полный текст в формате PDF (734 КБ)
Реферат: На основе прямолинейной аппроксимации кривой намагничивания и вольт-амперной характеристики полупроводникового вентиля получено аналитическое выражение статической характеристики дозирующего устройства дроссельного регулятора.

Получено: 07.04.1956
Тип документа: Артикул
Язык: Русский
Ссылка: Е. А. Якубайтис, “Аналитическое выражение для статической характеристики измерительного устройства дроссельного регулятора”, Автомат. и телемех., 18:3 (1957), 267–272
Цитирование в формате AMSBIB
\RBibitem{1} \by Е. ~А.~Якубайтис \paper Аналитическое выражение для статической характеристики измерительного устройства дроссельного регулятора \jour Автомат. и Телемех. \год 1957 \том 18 \выпуск 3 \страниц 267--272 \mathnet{http://mi.mathnet.ru/at13120}
Варианты подключения:
http://mi.mathnet.ru/at13120
http://mi.mathnet.ru/eng/at/v18/i3/p267
Ссылки на статьи в Google Scholar: русские цитаты, английские цитаты
Статьи по теме в Google Scholar: русские статьи, английские статьи
QR-?

Свяжитесь с нами:
электронная почта Условия эксплуатации Регистрация на сайте Логотипы © Стеклова РАН, 2022
Терминальные характеристики переходных диодов
Вольт-амперная характеристика кремниевого переходного диода представлена на рис. 7.14. Те же терминальные характеристики переходных диодов изображены на рис. 7.15, причем некоторые масштабы увеличены, а другие сжаты, чтобы показать детали — изменения в масштабе привели к очевидной неоднородности в начале координат.
Как показано на рисунке, кривая выходных характеристик переходных диодов состоит из трех отдельных областей:
Область прямого смещения, определяемая V > 0.
Область обратного смещения, определяемая V < 0,
Область пробоя, определяемая по V < – V _ZK .
Вышеуказанные три области действия описаны ниже:
Область прямого смещения:
Положительное значение тока I означает ток, протекающий из P-области в N-область. Диод смещен в прямом направлении, если приложенное напряжение V положительно, т. е. сторона P подключена к положительной клемме, а сторона N подключена к отрицательной клемме, как показано на рис. 6.42.
Ток, протекающий через соединительный диод, определяется уравнением (7. 20).
В уравнении (7.20) I ₀ — постоянная для данного диода при данной температуре. Формула для I ₀ в пересчете на температуру будет приведен в ст. 7.10. Ток I ₀ обычно называют током насыщения, а иногда обозначают I _s . Другим названием тока насыщения является ток шкалы . Это название происходит от того, что I ₀ прямо пропорциональна площади поперечного сечения диода. Таким образом, удвоение площади перехода приводит к диоду с удвоенным значением I ₀ и, как показывает уравнение диода, удвоенным значением тока I для заданного прямого напряжения V. предназначен для маломощных приложений), I ₀ имеет порядок 10 ¹⁵ А. Однако значение I ₀ очень сильно зависит от температуры. Как правило, I ₀ примерно удваивается на каждые 5°C повышения температуры.
Напряжение В _T в формуле (7.20) — вольтовый эквивалент температуры, равный Т/11600. При комнатной температуре V _T принимают равным 26 мВ.
В ур. (7.20) постоянная η имеет значение от 1 до 2, в зависимости от материала и физической структуры диода. Диоды, изготовленные с использованием стандартного процесса изготовления ИС, имеют η = 1 при работе в нормальных условиях. Диоды, доступные в виде дискретных двухвыводных компонентов, обычно имеют η = 2,9.0003
Для заметного тока I в прямом направлении, особенно для I ≫ I ₀ , уравнение (7.20) можно аппроксимировать экспоненциальной зависимостью
Эту зависимость можно также выразить в логарифмической форме
можно найти целых семь десятилетий, т. е. коэффициент 10 ⁷). Это довольно замечательное свойство переходных диодов, которое также встречается в биполярных транзисторах и использовалось во многих интересных приложениях.
Из уравнения (7.22), токи I ₁ и I ₂ для напряжений В ₁ и В ₂ задаются соответственно уравнениями
Ур. (7.25) по уравнению (7.24) имеем
Приведенное выше уравнение показывает, что при десятикратном (в 10 раз) изменении тока диода падение напряжения на диоде изменяется на 23ηВ _T , что составляет около 60 мВ для η = 1 и 120 мВ при η = 2. Это также говорит о том, что ВАХ диода удобнее всего рисовать на полулогарифмической бумаге. Используя вертикальную линейную ось для V и горизонтальную логарифмическую ось для тока I, мы имеем прямую линию с наклоном 23ηV _Т за декаду тока. Наконец, следует отметить, что, не зная точного значения η, схемотехники используют удобную приблизительную величину 0,1 В/декаду для наклона логарифмической характеристики диода.
Вольт-амперная характеристика в прямой области (рис. 7.15) показывает, что ток пренебрежимо мал при напряжении менее примерно 0,5 В. Это значение обычно называют напряжением включения. Однако следует подчеркнуть, что этот кажущийся порог в характеристике является просто следствием экспоненциальной зависимости. Другим следствием этой экспоненциальной зависимости является быстрый рост тока I. Таким образом, для «полностью проводящего» диода среднее падение лежит в узком диапазоне, примерно от 0,6 В до 0,8 В. Это дает простую «модель» для диод, где предполагается, что проводящий диод имеет падение на диоде примерно 0,7 В. Диоды с разным номиналом тока (т.е. разной площадью и соответственно разным I ₀ ) будет демонстрировать падение на 0,7 В при различных токах.
Область обратного смещения:
Когда диод смещен в обратном направлении и V в несколько раз больше V _T по величине, ток, I = -I ₀ . Таким образом, обратный ток является постоянным и не зависит от приложенного обратного смещения, как показано на рис. 7.15. Следовательно, I ₀ называется обратным током насыщения .
Настоящие диоды имеют токи, которые хотя и очень малы, но намного больше, чем I ₀ . Например, диод со слабым сигналом, ток которого I ₀ имеет порядок от 10 ^-14 до 10 ^-15 А, может иметь обратный ток порядка 1 нА. Обратный ток также несколько увеличивается с увеличением величины обратного напряжения. Из-за очень малой величины тока эти детали нечетко видны на вольт-амперной характеристике диода, изображенной на рис. 7.14.
Большая составляющая обратного тока обусловлена эффектами утечки. Эти токи утечки пропорциональны площади перехода, как и I ₀ есть. Однако их зависимость от температуры иная, чем у I ₀ . Таким образом, в то время как I ₀ удваивается на каждые 5°C повышения температуры, соответствующее эмпирическое правило для температурной зависимости обратного тока состоит в том, что он удваивается на каждые 10°C повышения температуры.
Область пробоя:
Третьей отчетливой областью работы диода является область пробоя, которую легко определить по вольт-амперной характеристике, изображенной на рис. 7.15. Область пробоя наступает, когда величина обратного напряжения превышает пороговое значение, характерное для конкретного диода, называемое напряжение пробоя .

Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ) | Сварка и сварщик

Статическая вольт-амперная характеристика дуги

Статическая вольт-амперная характеристика диода

Вольт амперная характеристика для ручной дуговой сварки

Дополнительный материал Вольт-амперная характеристика дуги

Статическая вольт амперная характеристика дуги. Внешняя характеристика источника питания.

Вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Таблица 2. Распределение напряжения в сварочных дугах

Динамическая вольт-амперная характеристика дуги — Студопедия

Характеристики источника сварочного тока

О вольт-амперной характеристике симметричного ККТ

Диагностика разряда RF: некоторые проблемы и их разрешение

Электрические характеристики плоскопараллельных ВЧ-разрядов в аргоне

Динамическая модель электродных оболочек в симметрично возбужденных ВЧ-разрядах.

Аналитический раствор для емкостной радиочастотной оболочки

Резонансные последовательные разряды электронов: сравнение моделирования и эксперимента

Сравнение моделей ВЧ-оболочек электродов

Моделирование частиц радиочастотных тлеющих разрядов

Динамика столкновительной, емкостной радиочастотной оболочки

Переход между различными режимами ВЧ тлеющих разрядов.

Мощность, рассеиваемая в плазме ВЧ разряда низкого давления

Источник питания постоянного напряжения — обзор

Источник питания постоянного напряжения

Источник питания постоянного напряжения

6.03.3.5 Основное оборудование

10.1.5 Дуговая сварка под флюсом

10.1.5.1 Принципы работы

10.1.5.2 Источник питания

10.1.5.3 Полярность электрода

10.1.5.4 Сварка горячей проволокой

10.1.5.5 Последовательная дуговая сварка — один источник питания

10.1.5.6 Серия arc — multipower

Тактильные датчики.

Контроль перед сваркой/местоположение стыка.

Дуговые датчики.

Индуктивные датчики.

Фотоэлектронные датчики.

Структурированные датчики света/зрения.

Датчики прямого обзора.

Ультразвуковые датчики.

Датчик химического состава.

Экспериментальное и численное исследование вольт-амперных характеристик насадочной трубки, нагретой джоулевым нагревом | Дж. Энергетический ресурс. Технол.

Abstract

Ссылки

–

Товар добавлен в корзину.

Е.

Терминальные характеристики переходных диодов

Добавить комментарий Отменить ответ