Основные требования, предъявляемые к источникам питания

Важным  условием получения  сварного  шва  высокого качества  является устойчивость процесса сварки. Для этого источники питания дуги должны обеспечить хорошее возбуждение и стабильное горение дуги. 

Возбуждение  сварочной  дуги  начинается  с  короткого  замыкания сварочной цепи – контакта между электродом и деталью. При этом происходит выделение теплоты и быстрое разогревание места контакта. Эта начальная стадия требует повышенного напряжения сварочного тока.

В  дальнейшем  происходит  некоторое  уменьшение  сопротивления дугового промежутка (вследствие эмиссии электронов с катода и появления  объемной  ионизации  газов  в  дуге),  что  вызывает  снижение  напряжения  до предела,  необходимого  для  поддержания  устойчивого  горения  дуги.  В  процессе  сварки  при  переходе  капель  электродного  металла в сварочную ванну происходят очень частые короткие замыкания сварочной  цепи.  Вместе  с  этим  изменяется  длина  сварочной  дуги.      При каждом  коротком  замыкании напряжение  падает  до нулевого  значения. Для последующего восстановления дуги необходимо напряжение порядка 25...30 В.

Такое напряжение должно быть обеспечено за время не более 0,05 с, чтобы поддержать горение дуги в период между короткими замыканиями. Следует учесть, что при коротких замыканиях сварочной  цепи  развиваются  большие  токи  (токи  короткого  замыкания), которые могут вызвать перегрев в проводке и обмотках источника тока. 

Эти условия процесса сварки в основном и определили требования, предъявляемые к источникам питания сварочной дуги.  Для обеспечения устойчивого процесса сварки источники питания дуги должны удовлетворять следующим требованиям: 

1)  напряжение холостого хода должно быть достаточным для легкого  возбуждения  дуги  и  в  то  же  время  не  должно  превышать  норм безопасности. Максимально допустимое напряжение холостого хода установлено для источников постоянного тока – 90 В, для источников переменного тока – 80 В; 

2)  напряжение  устойчивого  горения  дуги  (рабочее  напряжение) должно  быстро  устанавливаться  и  изменяться  в  зависимости  от  длины дуги.  С  увеличением  длины  дуги  напряжение  должно  быстро  возрастать, а с уменьшением – быстро падать. Время восстановления рабочего напряжения от 0 до 30 В после каждого короткого замыкания (при капельном переносе металла от электрода к свариваемой детали) должно быть менее 0,05 с; 

3)  ток короткого  замыкания не  должен превышать сварочный  ток более  чем  на  40...50  %.  При  этом  источник  тока  должен  выдерживать продолжительные  короткие  замыкания  сварочной  цепи.  Это  условие необходимо для предохранения обмоток источника тока от перегрева и повреждения; 

4)  мощность источника тока должна быть достаточной для выполнения сварочных работ; 

5)  иметь устройства для плавного регулирования силы сварочного тока; 

6)  обладать заданной внешней характеристикой.  

Таким образом, можно сказать, что источник питания должен при определенных режимах работы удовлетворять двум группам требований: технологическим и технико-экономическим.

Технологические требования. Эти требования определяются техническими возможностями достижения технологических свойств, которые определяются, в свою очередь, статическими и динамическими свойствами источника питания и свойствами нелинейных участков - разрядного промежутка и ванны.

Статические свойства источника отражены в его внешней статической характеристике и ее соответствии вольт-амперной характеристике дуги, так как способность энергетической системы источник - ду - ванна поддерживать устойчивое горение дуги и заданный режим зависит от видов и взаимного расположения этих характеристик.

О динамических свойствах источника можно судить по характеру и скорости протекания переходных процессов в системе источник - дуга - ванна, сопровождающихся резкими изменениями сварочного тока при ступенчатых изменениях проводимости разрядного промежутка, которые вызываются резкими переходами из одного установившегося режима в другой (например, при переходе от холостого хода к короткому замыканию при первоначальном возбуждении дуги). Кроме того, при сварке могут наблюдаться относительно небольшие колебания напряжения на дуге и тока дуги, вызываемые процессами в разрядном промежутке (изменением длины дуги, переносом капель расплавленного металла, перемещением активных пятен на поверхностях электрода и изделия, возникновением в столбе дуги потоков нонизнроваййого газа, колебаниями напряжения сети, неравномерностью .скорости подачи сварочной проволоки и т. д.).

Технико-экономические показатели. К этим показателям относятся коэффициент полезного действия (к.п.д.), коэффициент мощности (cos φ), габаритные размеры, массы, показатели надежности, эргономические и технологические показатели конструкции источников, соответствие правилам безопасности и т. п.