Внешние характеристики источника питания

Рассмотрим сварочную цепь с однопостовым источником питания (рис. 1.3), где Z_л – сопротивление линии, соединяющей источник с потребителем.

Поскольку потребитель (дуга, шлаковая ванна) является активным, мощность, потребляемая им, в первом приближение равна произведению действующих значений тока и напряжения:

.

Обычно сопротивлением линии можно пренебречь, тогда напряжение на зажимах потребителя в установившемся режиме равно напряжению на зажимах источника, а мощность, отдаваемая потребителю,

.

Рис. 1.3. Общая схема сварочной цепи с источником питания

Таким образом, величина энергии, расходуемая при сварке, пропорциональна напряжению на зажимах источника и току, развиваемому им, в сварочной цепи.
В свою очередь ток и напряжение источника связаны между собой определенной зависимостью, называемой его внешней характеристикой.

Различают три вида внешних характеристик (рис. 1.4): возрастающие (1), жесткие и пологопадающие (2, 3), крутопадающие (4, 5).

Рис. 1.4. Виды внешних характеристик источников питания

Источники питания для сварки обычно имеют либо жесткие, или близкие к ним пологопадающие, либо крутопадающие характеристики. В первом случае напряжение на зажимах источника при увеличении тока остается неизменным или незначительно уменьшается. У источников с крутопадающими характеристиками рост тока сопровождается значительным снижением напряжения.

Напряжение на зажимах источника при разомкнутой цепи называется напряжением холостого хода (U₀), величина тока источника при замкнутых зажимах – током короткого замыкания (I_K). Таким образом, в источнике с падающей внешней характеристикой при увеличении тока от нуля до I_K напряжение снижается с U₀ до нуля.

В общем случае внешние характеристики источников являются нелинейными, поэтому полезно ввести понятие о дифференциальном сопротивлении.

Дифференциальным сопротивлением нелинейного элемента называют предел отношения приращений напряжения к соответствующему приращению тока. Применительно к источнику питания оно равно

. (1.1)

При возрастающей характеристике ρ_и>0, при жёсткой ρ_и=0 и при падающей ρ_и<0.

Дифференциальное сопротивление, являющееся математическим понятием, выводимым из внешней характеристики, следует отличать от внутреннего сопротивления источника, которое в зависимости от его конструкции может иметь различную физическую природу. Лишь в частном случае, когда внутреннее сопротивление источника является активным и линейным, оно численно равно абсолютной величине дифференциального сопротивления (рис. 1.4 , характеристика 5).