11.1.1. Требования к источникам питания сварочной дуги

Сварочная дуга питается от источников переменного и постоянного тока. Режим её горения характеризуют сила тока и напряжение, а также взаимосвязь между этими двумя параметрами.

Источники сварочного тока должны отвечать следующим основным требованиям:

- напряжение холостого тока источника питания U_{х. х}, т. е. напряжение на его зажимах (выходных клеммах) при разомкнутой сварочной цепи, должно быть достаточным для лёгкого возбуждения дуги и поддержания устойчивого её горения. В то же время это напряжение не должно превышать безопасных для человека значений (для ручной сварки не более 80…100 В в зависимости от рода используемого электрического тока);

- сила тока короткого замыкания I_{к. з} не должна превышать установленных пределов во избежание чрезмерного перегрева обмотки и других элементов аппаратуры;

- источники питания должны иметь специальную сварочную внешнюю характеристику – зависимость напряжения на зажимах источника питания от силы сварочного тока, т. е. от нагрузки. Внешняя характеристика может быть крутопадающей – с быстрым уменьшением выходного напряжения при увеличении тока; пологопадающей – с медленным уменьшением напряжения при увеличении силы тока; жёсткой – с практически неизменным напряжением при изменениях силы тока; возрастающей – с возрастанием напряжения при увеличении силы тока;

- источник питания должен обеспечивать быстрое нарастание напряжения от нулевого значения (в момент короткого замыкания сварочной цепи) до рабочего напряжения, т. е. обладать хорошими динамическими свойствами;

- источник питания должен иметь устройство для регулирования режимов сварки (силы тока, напряжения) в установленных пределах;

- электрическая мощность источника питания должна быть достаточной для нормального проведения работ на заданных режимах.

Исключительно большое непосредственное влияние на устойчивость горения сварочной дуги оказывает внешняя характеристика источника тока. Она должна строго соответствовать статической вольтамперной характеристике дуги. При ручной дуговой сварке, имеющей дугу с падающим и жёстким участками вольтамперной характеристики, наиболее приемлемым является источник питания с крупнопадающей внешней характеристикой. Он обеспечивает устойчивое горение дуги, надёжное первоначальное и повторное её возбуждение (благодаря повышенному напряжению холостого хода источника), ограниченную силу тока короткого замыкания, возможность изменения длины дуги в разумных пределах, не опасаясь её обрыва или чрезмерного увеличения силы тока.

Силу сварочного тока при дуговой сварке обычно регулируют с помощью источника питания. Все возможные способы регулирования силы тока можно свести к двум: изменению напряжения холостого хода источника U_{х. х} и изменению электрического сопротивления источника Z (рис. 11. 4).

Если увеличить напряжение холостого хода (рис. 11. 4а), то его характеристика смещается вправо и пересекается с вольтамперной характеристикой дуги при больших значениях силы тока. Если увеличить сопротивление источника, что соответствует смещению характеристики влево (рис. 11. 4б), то электрическая энергия, отдаваемая источником дуге, уменьшается, и сила тока соответственно снижается. На практике часто используют в одном источнике оба способа регулирования силы тока.

Рис. 11. 4. Регулирование сварочного тока:                                                                                           а – изменением напряжения холостого хода U_{х. х}; б – изменением электрического сопротивления источника             питания Z (1, 2, 3 – внешние характеристики источника питания; 4 – вольтамперная характеристика дуги)

При перемежающемся режиме работа источника с нагрузкой в течение времени t_н чередуется с работой на холостом ходу в течение t_х, когда источник от сети не отключается. Такой режим характеризует относительная продолжительность нагрузки ПН =t_н/(t_н + t_х)100%. На нём работают однопостовые источники питания для ручной дуговой сварки.

При повторно-кратковременном режиме работа источника с нагрузкой чередуется с его периодическими отключениями от питающей сети на время t_п. Такой режим характеризует продолжительность включения ПВ =t_н/(t_н + t_п)100%. На нём работают многие источники питания для механизированной сварки.

При продолжительном режиме работы источник питания непрерывно работает под нагрузкой в течение длительного времени (ПН = 100%). Такой режим работы характерен для многопостовых источников питания для ручной дуговой сварки.

Чем выше ПВ или ПН, тем больше может быть максимально допустимая сила сварочного тока. Значение силы тока, на которое рассчитан источник питания при работе на заданном режиме без нагрева выше установленной температуры, называют номинальным.

Источники питания сварочной дуги в основном различают:

- по роду сварочного тока – источники переменного и постоянного тока и универсальные;

- по количеству постов, питаемых от одного источника – однопостовые источники и многопостовые;

- по условиям эксплуатации – стационарные, передвижные и переносные.

В отдельную группу выделяют источники питания инверторного типа.