Дуга переменного тока в цепи с резистором

Рассмотрим работу источника переменного тока — трансформатора с резистором в цепи дуги (рис. 3.3,а). Трансформатор снижает сетевое напряжение до необходимого при сварке, резистор формирует падающую внешнюю характеристику и используется для настройки тока.

Рис.3.3. Дуга в цепи с резистором: а — электрическая схема, б — осциллограммы тока и напряжения

Поскольку электрическая цепь содержит нелинейный элемент — ду­гу, ведем анализ для мгновенных значений и_д, и₂, i₂. По второму правилу Кирхгофа для мгновенных значений напряжений имеем:

и₂=и_д+и_R , (3.1)

т. е. вторичное напряжение трансформатора уравновешивается падения­ми напряжения на дуге и резисторе.

На рис. 3.3, б приведены осциллограммы тока и напряжения для вторичной цепи с учетом следующих ограничений и упрощений.

Напряжение дуги и_д от момента зажигания t₃до момента угасания t_усчитаем постоянным:

и_д = U_д,

ав момент зажигания t₃ изображаем кратковременным импульсом:

и_д = U₃.

В интервалах 0-t₃ и t_у-π дуги нет.

Вторичное напряжение и₂ зависит от амплитудного значения U_2m и фазы его циклического изменения с частотой ω = 2nf:

и₂ = U_2m sin ωt.

Сварочный ток i₂ = i_д, если не учитывать преддуговой ток, получим из (3.1):

i₂ =(и₂ -и_д) /R.

Его кривая имеет вид отрезка синусоиды.

Длительность повторного зажигания t₃можно определить, если счи­тать, что до момента зажигания дуги i₂ = 0 и и_R = 0, т. е. все напряжение трансформатора приложено к межэлектродному промежутку (и₂ = и_д):

(3.2)

Как видно на рис. 3.3, б, сварочный ток i₂ появляется в момент t₃ при достижении напряжением и₂ значения напряжения повторного за­жигания U₃, после чего напряжение дуги устанавливается на постоянном уровне U_д, а ток изменяется по синусоидальному закону до момента уга­сания t_Упри снижении и₂ до U_д. В следующем интервале длительностью ωt_П , начинающимся в момент t_Уи заканчивающимся в следующем по­лупериоде при новом зажигании, сварочного тока нет, если не считать незначительного преддугового тока. Во втором полупериоде описанные процессы повторяются. Наличие бестоковой паузы ωt_П затрудняет по­вторное зажигание дуги и снижает общую устойчивость процесса. Поэто­му в современной сварочной технологии трансформатор с резистором не используется.