Egyenáramú elektromos ív tulajdonságainak vizsgálata - студопедия
A DC ELECTRIC ARC TULAJDONSÁGAINAK VIZSGÁLATA.
A módszertani utasítások a GSTU "Berendezés és technológia hegesztési termelés" szakos hallgatók számára készültek, laboratóriumi munkát végeznek a "Tápforrások" fegyelem területén.
A DC ELECTRIC ARC TULAJDONSÁGAINAK VIZSGÁLATA.
A munka célja, hogy megismerje a DC ív fő elektromos tulajdonságait, amelyek meghatározzák annak jellemzőit az elektromos áramkör elemeként és a villamosenergia-fogyasztónak.
1. Vegye ki a kísérleti függését a statikus DC ív feszültsége az ív áramerősség Ud = f1 (Id) (statikus feszültség-áram jelleggörbe az ív) állandó ívhossza LD = const (ld érték beállítása 2, 4 és 6 mm.).
3. Távolítsa el kísérletesen, vagy hozzon létre az függést: Ud = f4 (Ld) a 2. tétel mérési eredményeivel
4. Kísérletileg eltávolítani a folytonos ívhossz Lp = f5 (Id) függését.
2. ÖSSZEFOGLALÓ ELMÉLETI INFORMÁCIÓK
A hegesztési ív a hegesztési körülmények között egy erős, állandó állapotú elektromos kisülés az ionizált gáz és gőzök keverékében, amely a védőkörnyezetbe, az elektróda vezetékbe és a főbe.
Az 1. ábra az elektromos ív és a tengely mentén lévő területek vázlatos ábrázolása. Jobbra: ekvivalens ekvivalens áramkör három soros kapcsolt aktív ellenállással.
A gázok közös jellemzője, hogy normál körülmények között nem elektromos áramvezetők. Azonban kedvező körülmények között (magas hőmérséklet és magas feszültségű külső elektromos tér jelenléte) a gázokat ionizálhatjuk, azaz az atomok vagy molekulák felszabadíthatják, vagy pedig az elektronegatív elemek ellenben képesek elfogni az elektronokat, pozitív vagy negatív ionokra transzformálva. E változások következtében a gázok a negyedik anyagállapotba kerülnek, amit plazmának neveznek. Nyilvánvaló, hogy a plazma elektromosan vezető. Az áramforrás feszültségének hatására az elektronok az anódra, és pozitív töltésű ionokra lépnek a katódra. Az elektromos térben lévő elektronok mobilitása 3 nagyságrenddel magasabb, mint az ionok, és az ívben lévő áram túlnyomórészt elektronikus. Elektromos tulajdonságok határozzák meg ív folyamatok annak három jellemző zónák - az oszlop, valamint az ív elektród régiók (katód és az anód), melyek között található az ív oszlopában egyrészt, és az elektród és a munkadarab között.
Az ívplazmának a hegesztés során történő fenntartása érdekében elégséges a 10-1000 amper áram áramellátása, és az elektróda és a termék közötti elektromos feszültség körülbelül 15-40 volt. Ebben az esetben a feszültségcsökkenés önmagában nem haladja meg a néhány feszültséget. A feszültség többi része az ív katód- és anódrészeire esik. A ívhossz oszlop átlagosan legfeljebb 10 mm, és a hossza a elektróda régiók sokkal alacsonyabb (körülbelül 10 -4 mm a katód, amely hasonló a szabad úthossza elektron, és 10 -3 mm az anód, amely körülbelül megegyezik az ion szabad úthossz), és nagyon nagy potenciális gradiens (max. 10 4 V / mm a katódterületre és legfeljebb 10 3 V / mm az anód esetében). Megállapítást nyert, kísérletileg, hogy a katód (Ukat) Case hegesztési feszültségesés meghalad egy feszültségesés az anód régió (UAN): 12-20 V és 2 - 8, ill.
Ábra. 1. Az elektromos ív szerkezete és a potenciál eloszlása a hosszúság mentén.
Az ív katód- és anódszakaszai az elektródák felületével kapcsolódnak az úgynevezett aktív foltokon keresztül, amelyeken keresztül az íváram áthalad. Néha a katód aktív folt 2-3 különböző foltra oszlik. A áramsűrűség a katód aktív folt között várható 1 × 10 - 3 × 10 2 A / mm 2, ami valamivel magasabb, mint az anód aktív folt, 1,5 · 10-3 · 10 A / mm 2. Ez tükröződik az aktív területeken foltok. Tehát az anód aktív folt területe általában meghaladja a katódhely foltját. Az aktuális sűrűség az aktív foltokban gyakorlatilag nem változik, ha az íváram változik (hegesztőáram); megváltoztatják a területüket, ami növekszik a hegesztési áram növelésével. Mindkét aktív folt véletlenszerűen mozog az elektródák felszínén, bár az anódhely stabilabb.
Az áramlás ezen övezeteken átfolyó áramát komplex elektronikai és kémiai reakciók áramlása kísérte, amelynek eredményeképpen nagy mennyiségű hő és fény szabadul fel. A hegesztési áram változása megfelelő változást okoz az aktív foltok területén: minél nagyobb az áram, annál nagyobb az aktív foltok területe, és ennek következtében annál nagyobb a hőkibocsátás ezen a területen. Ezt a jelenséget elektromos ívhegesztésként használják az alapfém és az elektród olvasztási folyamatának szabályozására, ideértve a megolvadt fém elektróda cseppméretének szabályozását, azaz E. fém átvitel
(GI Leskov, Elektromos hegesztőív, Gépészmérnök, 1970).
3. Az ív (VAC) statikus volt-amper karakterisztikája.
Az áramfeszültség jellemzője a feszültség csökkenése az íven az áramán (2.
A kísérleti adatokból az áramlás sima változása és a változatlan fizikai feltételek megőrzése az égés során (elektródátmérő, ívhossz stb.).
2. ábra. A ív és az egyes zónák áram-amper jellege.
Az ív VAC-e nemlineáris alakú, azaz az aktív ellenállása nem állandó, hanem változik az áram változásával. Sekély ívek (ívek beeső része CVC) növekvő áram segítségével a fejlődő termál ionizációs és emissziós elektronok a katód, az ív keresztmetszeti területe növekszik gyorsabb ütemben, mint a
A kísérleti adatokból az áramlás sima változása és a változatlan fizikai feltételek megőrzése az égés során (elektródátmérő, ívhossz stb.).
Az ív VAC-e nemlineáris alakú, azaz aktív ellenállása nem állandó, hanem változik az áram változásával. Sekély ívek (ívek beeső része CVC) növekvő áram segítségével a fejlődő termál ionizációs és emissziós elektronok a katód, az ív keresztmetszeti terület nő gyorsabban, mint az áramsűrűség ott, amely csökkenéséhez vezet a teljes ív feszültségesés. Az ívre jellemző ilyen incidens figyelhető meg hegesztés közben, nem fogyasztható elektródával.
A 2. zónában, az áram növelésével az íves feszültség gyakorlatilag változatlan marad. Következésképpen az áramsűrűség megközelítőleg állandó marad, így az ívfeszültség jelentéktelenül változik. Növekvő CVC ív rész figyelhető meg ez a jelenlegi, amikor az expanziós aktív foltok, és az ív oszlopában már nehéz és az áramsűrűség ezeken a területeken növekedni kezd a megfelelő növelésével a feszültségesést őket, és velük együtt, és az ívfeszültség. Ez az ív íves része megfelel a MIG / MAG hegesztési feltételeknek. Arc oszlop amely sugár erejét a jelenlegi hívják a szabad-bővülő, és a körív egy állandó sugarú legalább egy részén az úgynevezett kompressziós.
Az ív hossza (azaz elektromos ellenállása) erősen befolyásolja az alakot és különösen az ív VAC-helyzetét. A növekvő ívhosszúság miatt az I-V karakterisztikája felfelé mozog.
Az ív I-V karakterisztikájának kísérleti vizsgálata a függőség megteremtését jelenti
Ud = f1 (Id), amelyet a 10 és 150 A közötti hegesztési áram fokozatos növekedésével állítanak elő az Ud feszültség egyidejű rögzítésével. A tanulmány elkészítésének módját az 1. ábra mutatja. 3.
Ábra. 3. Telepítési séma az ív áram-feszültség jellemzőinek kísérleti meghatározására.
A mérési eredményeket az 1. táblázat tartalmazza.
4. A folytonos ívhossz meghatározása.
Az Lp ív nem folytonos hosszúsága az adott hegesztési feltételek maximális ívhossza, amelyen a törés veszélye nélkül megnyújtható.
4. ábra: A hegesztési ív megtörési hosszának vizsgálatára szolgáló séma.
A munka sorrendje.
A 3 bilincs mozgatásával helyezze az elektróda végét 2 mm-re az acéllemez felületétől.
Csatlakoztassa a feszültséget az elektródákhoz. Engedje ki az ívet az elektróda és az acéllemez között, rövidre zárva a köztük lévő rést egy élesített szénelektróddal. Miután az elektródát természetes szünetre égette, kapcsolja ki a feszültséget.
Az elektródákból származó feszültség kikapcsolása után mérje meg az elektróda és a hegesztési varrat végét. Salak jelenlétében el kell távolítani. A kísérleteket a 3. táblázat szerint végezzük.
3. táblázat - A folytonos ívhossz függése a különböző elektródák rövidzárlati áramerősségén, amikor a fordított polaritású állandó áramban történő hegesztés
A táblázat szerint határozza meg a nem folytonos ívhossz átlagos értékét, és ábrázolja az Lp = f5 (Id) gráfot.
5. Az ív paramétereinek meghatározása.
A kísérletek eredményei alapján meghatározzák az ív paramétereket. A függvény grafikonja szerint: Ud = f4 (Ld)
a közeli elektród feszültség összege Ua, k értéket és az Ec ív oszlop lehetséges gradiensét határozza meg. A közeli elektród feszültségének összege Ua, k az Ua anódra és a katódpotenciál csökkenésére
ahol # 966; - a katód felszínéről elektronok munkamódszere határozható meg, a katód anyagtól függően.
6. A munkával kapcsolatos következtetések.
Mérje meg a kísérletben kapott ív áram-feszültség jellemzőinek típusát és azok elektromos jellemzőit. Magyarázza meg a nem folytonos ívhossz Lp függését az áram és az elektróda besorolásáról.
Referenciák: G.I. Leskov. Elektromos hegesztési ív. Gépészet. 1970