Подобные кривые называются характеристиками дуги, причём они относятся к установившемуся стационарному состоянию дуги, почему и называются статическими характеристиками.

На фиг 9, б показана примерная форма статической характеристики Ud=f (/) при длине L = const для дуги со стальным электродом.

Как видно из диаграммы, напряжение дуги зависит от силы тока в ней лишь при малых токах до 30- 40 а, для больших же токов, которыми обычно пользуется сварочная техника, можно принять, что напряжение дуги не завргсит от тока. Физически это можно объяснить тем, что площади сечения столба дуги и электродных пятен изменяются пропорционально току, поэтому плотность тока и падение напряжения во всех частях дугового разряда сохраняются постоянными.

Зависимость напряжения дуги от её длины U=f (L) при поддержании постоянства тока /=const показана на фиг. 9, в. Для сварочной дуги в первом приближении можно принять, что напряжение дуги связано линейной зависимостью с её длиной и может быть выражено эмпирической формулой

Фиг. 9 Характеристики дуги:

а - и = /(I, L); б - V = m\

в-и=пь).

где и - напряжение дуги в вольтах;

L - длина дуги; а и b - постоянные, определяемые опытным путём и зависящие от материала электродов, состава газовой среды и т. п.

Физическое значение постоянных а и b может быть истолковано следующим образом. Постоянная а представляет собой сумму падений напряжения в катодной и анодной областях дуги и не зависит от длины дуги. Для обычных стальных электродов в среднем

можно принять (2=10 в.

Постоянная b представляет собой среднее падение напряжения на единицу длины или среднюю напряжённость электрического поля столба. Для обычной сварочной дуги в воздухе можно при-

нять в среднем Ь = 2 в/мм или 20 в/см. Влиянием силы тока /, если / > 40 а, на напряжение дуги можно пренебречь.

Таким образом, напряжение сварочной дуги длиной 4 мм при стальном электроде с тонкой обмазкой, независимо от применяемой силы тока, будет

(/=10+2- 4=18 в.

3. источники ТОКА для ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ

Для питания сварочной дуги применяются специальные источники тока, отвечающие определённым техническим требованиям. Для оценки источников тока важное значение имеет так называемая внешняя характеристика, выражающая зависимость напряжения на зажимах источника тока от нагрузки, т. е. от силы тока, отдаваемой источником U = f (/). Эта зависимость обычно выражается графически. Источники тока для обычных целей, например питания освещения, электродвигателей и т. д. имеют внешнюю характеристику, более или менее приближающуюся к прямой, параллельной оси абсцисс, по которой откладываются токи (фиг. 10, а).

Такая форма внешней характеристики выбирается потому, что обычные потребители тока - лампы накаливания, электродвигатели, требуют для нормальной работы постоянства напряжения питающей сети, независимо от изменений нагрузки. Другие требования к источнику тока предъявляются при горении сварочной дуги. При постоянном напряжении питающего источника тока загоревшаяся дуга будет непрерывно разрастаться, сила тока в ней будет неограниченно увеличиваться, пока не произойдёт выключение его предохранительными устрой-Фиг. 10. Характеристики: ствами ИЛИ разрушение проводников цепи.

Устойчивое горение дуги возможно лишь при падающей форме внешней характеристики источника тока. При такой внешней характеристике напряжение на зажимах будет снижаться с увеличением нагрузки и возрастать с её уменьшением (фиг. 10,6). Наличие падающей внешней характеристики делает возможным устойчивое горение дуги при определённой постоянной силе тока.

На фиг. 11 нанесены внешняя характеристика источника тока / и статическая характеристика дуги 2, пересекающиеся в точке А, очевидно эта точка и изобразит режим устойчивого горения дуги при токе / и напряжении U.

Действительно, точка, изображающая режим устойчивого горения дуги (фиг. И), должна лежать на характеристике источника тока / и характеристике дуги 2. Удовлетворить обоим условиям

а - нормального нсточнина тока; б-сварочного источника тока.

одновременно может лишь точка пересечения характеристик, т. е. точка А. Характеристика дуги 2 относится к определённой длине дуги L = const. Если длина дуги будет меняться, например, вследствие обгорания электрода, то будет меняться и режим дуги, как показано на фиг. 12, где длинам дуги L, L, и L2 отвечают режимы дуги и, I; U\, 1\ и [/2, h, соответственно характеризуемые на диаграмме точками А, А\ VI А2. Режим дугн постоянной длины L = const можно менять, изменяя внешнюю характеристику источника тока (фиг. 13), к чему и сводится регулирование источников сварочного тока.

Процесс дуговой электросварки требует возможно большего постоянства установленного сварочного тока. Отклонения от нормы при колебаниях длины дуги и при коротком замыкании должны быть минимальными. Ток короткого замыкания, во всяком случае, не должен превышать рабочего тока более чем в 1,5 раза, т. е.

1кз<Л,5/р. Из диаграммы фиг. 12 видно, что колебания тока при изменениях длины дуги будут тем меньше, чем круче внешняя характеристика источника тока. Таким образом, для питания сварочной дуги более всего подходит источник тока с круто падающей внешней характеристикой, что можно признать основным и главным

Фиг. 11. Определение режима устойчивого горения дуги.

Фиг. 12. Изменение режима дуги с изменением её длины.

Фиг. 13. Регулирование режима дуги.

требованием к источнику сварочного тока. Источник тока должен обеспечивать достаточную устойчивость дуги, что зависит от его динамических свойств, для которых пока ещё не установлено вполне определённых технических требований.

Для обычных сварочных установок из соображений безопасности максимальное напряжение источника не должно превосходить 90 в для переменного и 100 в для постоянного тока. Источник сварочного тока должен иметь удобную и достаточную регулировку - плавную или ступенчатую с достаточным числом ступеней. Кроме