Внешняя характеристика источника питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) - это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольтамперной характеристикой дуги.
Внешние характеристики источников питания сварочной дуги показаны на рис 56. Внешние характеристики сварочных генераторов, показанные на рис. 56 (кривые 1 и 2), являются падающими.
Рис. 56. Внешние характеристики источников питания: 1 — крутопадающая внешняя харктеристика, 2 — пологопадающая, 3 — жесткая,4 - пологовозрастающая
Длина дуги связана с ее напряжением: чем длиннее сварочная дуга, тем выше напряжение. При одинаковом падении напряжения (изменении длины дуги) изменение сварочного тока неодинаково при неодинаковых внешних характеристиках источника. Чем круче характеристика, тем меньше влияет длина сварочной дуги на сварочный ток. При изменении напряжения на величину δ при крутопадающей характеристике изменение тока равно а1, при пологопадающей — а2.
Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересеклась с характеристикой источника питания (рис. 57).
Рис. 57. Внешние харктеристики источников питания и сварочной дуги: а — сплошная линия — генератора, штриховая — дуги в момент возбуждения, штрихпунктирная — дуги при горении, б — характеристика источников питания сварочной дуги.
В момент зажигания дуги (рис. 57,а) напряжение падает по кривой от точки 1 до точки 2 — до пересечения с характеристикой генератора, т. е. до положения, когда электрод отводится от поверхности основного металла. При удлинении дуги до 3—5 мм напряжение возрастает по кривой 2—3 (в точке 3 осуществляется устойчивое горение дуги). Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 с, этой величиной оцениваются динамические свойства источника.
На рис. 57, б показаны падающие характеристики 1 и 2 источника питания при жесткой характеристике дуги 3, наиболее приемлемой при ручной дуговой сварке.
Напряжение холостого хода (без нагрузки в сварочной цепи) при падающих внешних характеристиках всегда больше рабочего напряжения дуги, что способствует значительному облегчению первоначального и повторного зажигания дуги. Напряжение холостого хода не должно превышать 75 В при номинальном рабочем напряжении 30 В (повышение напряжения облегчает зажигание дуги, но одновременно увеличивается опасность поражения сварщика током). Для постоянного тока напряжение зажигания должно быть не менее 30—35 В, а для переменного тока 50—55 В. Согласно ГОСТ 7012—69* для трансформаторов, рассчитанных на сварочный ток 2000 А, напряжение холостого хода не должно превышать 80 В.
Повышение напряжения холостого хода источника переменного тока приводит к снижению косинуса «фи». Иначе говоря, увеличение напряжения холостого хода снижает коэффициент полезного действия источника питания.
Источник питания для ручной дуговой
сварки плавящимся электродом и
автоматической сварки под флюсом должен иметь падающую внешнюю характеристику.
Жесткая характеристика источников питания (рис. 56, кривая 3) необходима при
выполнении сварки в защитных газах (аргоне, углекислом газе, гелии) и некоторыми
видами порошковых проволок, например СП-2. Для сварки в
защитных газах применяются также источники питания с пологовозрастающими
внешними характеристиками (рис. 56, кривая 4).
