Особенности плазменной дуги как электрической нагрузки.
Требования к источникам питания

Страницы: 1 2 3 4
  • Типы и схемы источников питания. Схема возбуждения плазменной дуги
  • Специальные типы схем источников питания
  • Промышленные образцы источников питания для плазменной обработки
  • При выборе и расчете источников питания определяющее значение имеет вид статической вольт-амперной характеристики нагрузки (ВАХ). Вид вольт-амперной характеристики плазменной дуги показан на рис. 11.
    На ВАХ имеется два участка: при малых токах дуги характеристика падающая; с увеличением тока она становится жесткой или слабовозрастающей. Из вольт-амперной характеристики видно, что плазменная дуга представляет собой нелинейную нагрузку. Обычно (за исключением микроплазменной сварки) рабочим является второй участок ВАХ. На этом участке плазменная дуга может быть представлена (для удобства расчетов) как нагрузка типа противоэдс (Uд = Eо) либо как сумма противоэдс и линейного активного сопротивления:
    Uд = Eо+RоIд .
    Исходя из вида рабочего участка ВАХ плазменной дуги и известного [17] условия устойчивости системы источник питания — дуга
    Kу=[dUд/di]-[dUип/dl]>0,
    источник питания должен иметь пологопадающие внешние статические характеристики (ВСХ).
    Однако выполнение условия устойчивости является необходимым, но недостаточным условием для определения формы ВСХ источника питания. От угла наклони
    ВСХ зависит также стабильность работы плазмотрона и протекания процесса плазменной обработки при колебаниях напряжения на дуге.
    Экспериментально установлено, что процесс горения плазменной дуги сопровождается колебаниями напряжения, имеющими различную природу. Во-первых, существуют спонтанные колебания напряжения, обусловленные процессами ионизации газа. Амплитуда этих колебаний определяется главным образом родом плазмообразующего газа. Во-вторых, имеются колебания напряжения, вызываемые внешними возмущениями — изменением длины дугового промежутка, расхода плазмообразующего газа и др. [2].
    Нетрудно убедиться (рис. 12), что при пологопадающих ВСХ источника питания колебания напряжения на дуге будут вызывать колебания тока дуги. Самопроизвольные колебания тока плазменной дуги — крайне нежелательное явление. Они вызывают, с одной стороны, нарушение технологических параметров процесса плазменной обработки, а с другой — нарушение нормальной работы плазмотрона — образование так называемой двойной дуги 1 [2]. Таким образом, ВСХ источников питания для плазменной обработки должны быть крутопадающими.
    Изложенное выше относится к установившимся режимам работы системы источник питания — дуга и соответственно к статическим характеристикам источника питания.   Особенности работы системы в переходных режимах во время возбуждения дуги определяют требования к динамическим характеристикам источника питания.
    Обычно процесс возбуждения плазменной дуги протекает следующим образом:
    с помощью высокочастотного высоковольтного напряжения осциллятора в промежутке электрод — сопло плазмотрона возбуждается искровой разряд. Под воздействием электрического поля источника питания искровой разряд переходит в дуговой. Возбуждается так называемая дежурная дуга между  электродом  и  соплом  плазмотрона;
    потоком плазмообразующего газа дежурная дуга выдувается из сопла в виде факела длиной 20—40 мм. Анодное (катодное) пятно дежурной дуги перемещается при этом с внутренней кромки сопла на его торцовую поверхность;
    при касании факела дежурной дуги обрабатываемого изделия происходит замыкание цепи электрод — изделие и возникает основная дуга. Ток дежурной дуги при этом падает до нуля.

    1. Двойная дуга — аварийный режим работы плазмотрона, при котором образуются две дуги — между электродом и соплом плазмотрона и между соплом и обрабатываемым изделием, при этом вследствие большого тепловыделения сопло оплавляется и разрушается.


    Плазменная технология