|
|
|
Stabilitatea statica a arcului electric si caracteristicile externe ale surselor de sudare
Se considera sistemul format dintr-o sursa de alimentare (S.A.) si un arc electric (fig. 3.1). Pentru fiecare valoare a curentului debitat Is, la bornele sursei va fi o anumita tensiune Us. Regimul stationar al sistemului este determinat de egalitatea tensiunilor si curentilor. Prin urmare, la o astfel de stare se poate scrie:
Ua = Us = Ur
(3.1)
Ia= Is = Ir
unde Ur si Ir reprezinta tensiunea si curentul in punctul de functionare (de regim).
Figura 3.1. Sursa de alimentare si arcul electric.
Prin caracteristica externa a sursei de sudare se intelege curba de variatie a tensiunii la borne in functie de intensitatea curentului debitat. Intre caracteristica externa a sursei si caracteristica statica a arcului trebuie sa existe o corelatie care sa asigure un proces de sudare stabil si uniform.
Pentru determinarea stabilitatii statice a sistemului din figura 3.1, se va analiza comportarea lui la abateri mici de la starea de echilibru.
Cele doua curbe (fig. 3.2), caracteristica externa a sursei (1) si caracteristica statica a arcului (2), se intersecteaza in punctele A si B, ce reprezinta punctele de ardere stationara a sistemului, puncte in care sunt satisfacute relatiile (3.1).
Figura 3.2. Caracteristica statica a arcului; caracteristica externa a sursei de sudare.
In punctul A - daca va creste curentul cu DI, tensiunea sursei devine mai mare decat a arcului si curentul creste pana ajunge in punctul B. Rezulta ca punctul A este un punct instabil de functionare.
In punctul B - daca va creste curentul cu DI, tensiunea sursei devine mai mica decat tensiunea arcului, curentul scade, revenindu-se astfel in punctul B. Punctul B va fi deci un punct stabil de functionare.
Caracteristicile externe trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:
1. La mers in gol, sursa trebuie sa asigure o tensiune suficienta pentru aprinderea arcului electric;
2. Dupa aprindere, tensiunea sursei trebuie sa fie acordata cu aceea a arcului, ceea ce impune caracteristicii sursei sa varieze dupa cum cere caracteristica statica a arcului;
3. Intensitatea curentului de sudare trebuie sa fie cat mai constanta la variatii ale tensiunii in arc, deoarece la sudare lungimea arcului nu se poate mentine riguros exacta;
4. Raportul dintre curentul de scurtcircuit (Ik) si curentul de sudare (Is), trebuie sa varieze intre anumite limite. Daca Ik este prea mare, vor apare stropiri intense, iar daca Ik este mic in raport cu Is, apare fenomenul de lipire a electrodului de piesa. Valorile optime sunt date de intervalul Ik/Is = (1,21,4).
In general, o sursa de curent poate avea o caracteristica externa de forma curbelor (1), (2) sau (3) (fig. 3.3a). Analizand stabilitatea sistemului energetic format din sursele cu caracteristicile (1) si (2) si arcul electric, se constata ca punctele A si B sunt puncte instabile de functionare, deci singurele caracteristici utilizabile sunt cele coboratoare.
Figura 3.3.Caracteristica externa a sursei.
Diferitele caracteristici coboratoare posibile sunt prezentate in figura 3.3b. Se observa ca in cele trei puncte de functionare A1, A2 si A3, curentii de sudare au valori apropiate. Ceea ce variaza in limite mari, este raportul Ik/Is. Pentru caracteristica (1), raportul Ik/ Iseste supraunitar, dar apropiat de valoarea 1. In cazul caracteristicilor de tipul (3) se observa ca sursa este improprie pentru sudare, punctul A3 fiind un punct de functionare in regim instabil.
In figura 3.4 sunt reprezentate variatiile caracteristicilor arcului cand lungimea arcului se modifica.
Figura 3.4. Modificarea caracteristicilorFigura 3.5 Variatia intensitatii
arcului cu lungimea acestuia.pentru doua caracteristici externe.
In cazul a doua caracteristici coboratoare de forma (1) si (2) s-a reprezentat in figura 3.5, variatia intensitatii curentului cu lungimea arcului pentru cele doua caracteristici externe. In aceasta figura se observa ca variatiile mai mici de curent, la modificarea lungimii arcului, se obtin pentru caracteristici de tipul (1), mai coboratoare. Rezulta ca acest tip de caracteristici sunt convenabile la sudarea manuala, deoarece variatii mari ale lungimii arcului curentul ramane aproape constant.
In concluzie, caracteristicile externe brusc coboratoare, asigura o limitare a variatiilor curentului la sudare si prin urmare un regim de functionare constant. Tensiunea de mers in gol trebuie sa fie suficient de mare pentru aprinderea arcului, dar nu va depasi tensiunea periculoasa prescrisa de N.T.S.M. Reglarea curentului de sudare pentru diferite diametre de electrozi si grosimi de material se realizeaza prin modificarea formei caracteristicii externe a sursei.
In figura 3.6 sunt prezentate diferite posibilitati de modificare a caracteristicii externe a surselor.
Figura 3.6. Variante de modificare a caracteristicii externe.
In figura 3.6a, sursele au caracteristici convenabile, deoarece tensiunea de mers in gol nu se schimba la variatia curentului de sudare. Sursele din figura 3.6b nu corespund, deoarece la curenti de sudare mici, cand ionizarea gazelor din coloana arcului este redusa, tensiunea de mers in gol este coborata.
Cazul ideal il reprezinta sursele avand caracteristici de tipul celor din figura 3.6c. In acest caz se observa ca la curenti mici, cand ionizarea gazelor din coloana arcului este mai redusa, tensiunile de mers in gol sunt ridicate, asigurand amorsarea si stabilitatea arcului.
