К статическим характеристикам источников питания.

Устойчивость горения дуги определяется целым рядом факторов: первая охватывает условия протекания электрических и тепловых процессов в приэлектродных областях и столбе дуги; вторая касается характеристик электрической цепи, в которую включена сварочная дуга и эту устойчивость должен обеспечить источник питания. Условия устойчивого горения дуги будут выполнены, если в течение длительного времени дуговой разряд существует непрерывно при заданных значениях напряжения и тока.

На рис.1.10 приведены ВАХ источника питания 1 и статическая характеристика дуги 2, равенство токов и напряжений имеет место в двух точках—А₁ и А₂.

Рис.1.10. Внешняя характеристика источника питания (1) и вольтамперная характеристика дуги (2).

Проанализируем поведение системы при малых отклонениях от состояния равновесия. Введем обозначения:

R_u = (¶U_u/¶I_d)_Id0 –динамическое сопротивление источника питания;

R_d = (¶U_d/¶I_d)_Id0—динамическое сопротивление дуги,

E = ¶U_d/¶L_d –градиент напряженности электрического поля в столбе дуги.

Увеличение длины дуги L_d на малую величину l_d сопровождается нарушением режима сварки и появлением отклонений сварочного тока i_d и напряжений источника питания:

u_u = R_u i_d

и дуги

u_d = R_d i_d + E l_d .

В переходном процессе разность напряжений U_u - U_d равна падению напряжения на индуктивности L источника питания и сварочной цепи:

(R_u – R_d) i_d – E l_d = L (di_d/dt)

или

L(di_d/dt) + (R_d – R_u) i_d + El_d = 0 .

Для устойчивости системы, описываемой данным дифференциальным уравнением, необходимо и достаточно, чтобы коэффициенты характеристического уравнения были положительными. Индуктивность L и напряженность Е всегда положительны, отсюда:

(R_d - R_u) > 0

или

R_d > R_u .

В точке 1 R_d < R_u и поэтому К_у < 0 (коэффициент устойчивости) и система неустойчива. В точке 2 динамическое сопротивление дуги больше динамического сопротивления источника питания и система источник – дуга устойчива. Таким образом для устойчивого горения дуги вольтамперная характеристика источника питания должна быть более крутопадающей, чем вольтамперная характеристика дуги.