Что представляет собой вольт амперная характеристика

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Что такое вольт-амперная характеристика (ВАХ)

ВАХ – это вольт-амперная характеристика, а если точнее, зависимость тока от напряжения в каком-либо радиоэлементе. Это может быть резистор, диод, транзистор и другие радиоэлементы. Так как транзистор имеет более двух выводов, то он имеет множество ВАХ.

Думаю, не все, кто читает эту статью, хорошо учились в школе. Поэтому, давайте разберемся, что представляет из себя зависимость одной величины от другой. Как вы помните из школы, мы строили графики зависимости игрек (У) от икс (Х). Та переменная, которая зависит от другой переменной, мы откладывали по вертикали, а та, которая независима – по горизонтали. В результате у нас получалась система отображения зависимости “У” от “Х”:

Так вот, мои дорогие читатели, в электронике, чтобы описать зависимость тока от напряжения, вместо “У” у нас будет сила тока, а вместо Х – напряжение. И система отображения у нас примет вот такой вид:

Именно в такой системе координат мы будет чертить вольт-амперную характеристику. И начнем с самого распространенного радиоэлемента – резистора.

ВАХ резистора

Для того, чтобы начертить этот график, нам потребуется пропускать через резистор напряжение и смотреть соответствующее значение силы тока тока. С помощью крутилки я добавляю напряжение и записываю значения силы тока для каждого значения напряжения. Для этого берем блок питания, резистор и начинаем делать замеры:

Вот у нас появилась первая точка на графике. U=0,I=0.

Вторая точка: U=2.6, I=0.01

Третья точка: U=4.4, I=0.02

Четвертая точка: U=6.2, I=0.03

Пятая точка: U=7.9, I=0.04

Шестая точка: U=9.6, I=0.05

Седьмая точка: U=11.3, I=0.06

Восьмая точка: U=13, I=0.07

Девятая точка: U=14.7, I=0.08

Давайте построим график по этим точкам:

Да у нас получилась почти прямая линия! То, что она чуть кривая, связана с погрешностью измерений и погрешностью самого прибора. Следовательно, так как у нас получилась прямая линия, то значит такие элементы, как резисторы называются элементами с линейной ВАХ.

ВАХ диода

Как вы знаете, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Это свойство диода мы используем в диодных мостах, а также для проверки диода мультиметром. Давайте построим ВАХ для диода. Берем блок питания, цепляем его к диоду (плюс на анод, минус на катод) и начинаем точно также делать замеры.

Первая точка: U=0,I=0.

Вторая точка: U=0.4, I=0.

Третья точка: U=0.6, I=0.01

Четвертая точка: U=0.7, I=0.03

Пятая точка: U=0.8,I=0.06

Шестая точка: U=0.9, I=0.13

Седьмая точка: U=1, I=0.37

Строим график по полученным значениям:

Ничего себе загибулина :-). Вот это и есть вольт-амперная характеристика диода. На графике мы не видим прямую линию, поэтому такая вольт-амперная характеристика называется НЕлинейной. Для кремниевых диодов она начинается со значения 0,5-0,7 Вольт. Для германиевых диодов ВАХ начинается со значения 0,3-0,4 Вольт.

ВАХ стабилитрона

Стабилитроны работают в режиме лавинного пробоя. Выглядят они также, как и диоды.

Мы подключаем стабилитрон как диод в обратном направлении: на анод минус, а на катод – плюс. В результате, напряжение на стабилитроне остается почти таким же, а сила тока может меняться в зависимости от подключаемой нагрузки на стабилитроне. Как говорят электронщики, мы используем в стабилитроне обратную ветвь ВАХ.

Рекомендуем посмотреть видео материал на эту тему:

Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)

Статическая вольт-амперная характеристика дуги показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине.

Характеристика имеет три области

Первая область I характеризуется резким падением напряжения Uд на дуге с увеличением тока сварки Iсв. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.

Во второй области II характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.

В третьей области III с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге Uд. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.

Род тока при сварке – постоянный или переменный, полярность на постоянном токе может быть прямой (минус от источника на электроде), или обратной (минус от источника присоединяется к детали).

Ток обратной полярности применяют при сварке тонкого металла легкоплавких сплавов, легированных, специальных и высокоуглеродистых сталей, чувствительных к перегреву, при полуавтоматической сварке арматуры и металлоконструкций легированной проволокой сплошного сечения, при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием.

При сварке на переменном токе полярность электродов и условия существования дуги периодически изменяются в соответствии с частотой тока.

В каждом полупериоде ток и напряжение меняют полярности при переходе синусоиды через нулевое значение. Дуга при этом угасает, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Повторное зажигание дуги в новом полупериоде происходит при повышенном напряжении – пике зажигания, которое выше напряжения на дуге.

Для повышения устойчивости дуги переменного тока добавляют в покрытия электродов и сварочные флюсы такие материалы, как мел, мрамор, полевой шпат и др., содержащие калий, натрий, кальций и другие элементы.

Газы, вводимые в зону горения дуги для защиты расплавленного металла, оказывают влияние на зажигание дуги переменного тока. При сварке с инертными газами (гелий, аргон) зажигание дуги затруднено, но возбужденная дуга горит устойчиво.

При сварке вольфрамовым электродом в среде аргона происходит испарение частиц металла с поверхности сварочной ванны и ближайших холодных зон, вместе с которыми удаляются и окисные пленки, что улучшает условия сварки и качество шва.

Углекислый газ при сварке на переменном токе действует отрицательно, поэтому сварка в углекислом газе применяется преимущественно на постоянном токе обратной полярности.

Источники питания сварочной дуги имеют также свои вольт-амперные характеристики, которые могут быть падающими, жесткими и возрастающими.

Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги (Uд, Iд) и источника питания (Uп, Iп).

Источники питания с падающей и жесткой характеристиками применяют при ручной дуговой сварке, с возрастающей характеристикой – при полуавтоматической сварке, с жесткой и возрастающей – при автоматической сварке под флюсом и для наплавки.

Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.

Работу сварочной цепи и дуги нужно рассматривать при наложении статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) сварочной дуги на статическую вольт-амперную характеристику источника питания (называемую также внешней характеристикой источника питания) .

Ручная электросварка обычно сопровождается значительными колебаниями длины дуги. При этом дуга должна гореть устойчиво, а ток дуги не должен сильно изменяться. Также часто требуется увеличить длину дуги, поэтому дуга должна иметь достаточный запас эластичности при удлинении, т. е. не обрываться.

Статическая характеристика сварочной дуги при ручной сварке обычно является жесткой, и отклонение тока при изменении длины дуги зависит только от типа внешней характеристики источника питания. При прочих равных условиях эластичность дуги тем выше, а отклонение тока дуги тем меньше, чем больше наклон внешней характеристики источника питания. Поэтому для ручной электросварки применяются источники питания с падающими внешними характеристиками. Это дает возможность сварщику удлинять дугу, не опасаясь ее обрыва, или уменьшать длину дуги без чрезмерного увеличения тока. Также обеспечиваются высокая устойчивость горения дуги и ее эластичность, стабильный режим сварки, надежное первоначальное и повторное зажигание дуги благодаря повышенному напряжению холостого хода, ограниченный ток короткого замыкания.

Ограничение этого тока имеет большое значение, так как при ручной дуговой сварке происходит переход капли расплавленного металла электрода на изделие, и при этом возможно короткое замыкание.

При больших значениях тока короткого замыкания происходят прожоги металла, прилипание электрода, осыпание покрытия электрода и разбрызгивание расплавленного металла. Обычно значение тока короткого замыкания больше тока дуги в 1,2-1,5 раз.

Основными данными технических характеристик источников питания сварочной дуги являются напряжение холостого хода, номинальный сварочный ток, пределы регулирования сварочного тока.

Напряжение холостого хода источника сварочного тока – напряжение на его зажимах при отсутствии дуги, номинальный сварочный ток – допустимый по условиям нагрева источника питания ток при номинальном напряжении на дуге.

В процессе сварки непрерывно меняются значения тока и напряжения на дуге в зависимости от способа первоначального возбуждения дуги и при горении дуги – характера переноса электродного металла в сварочную ванну.

При сварке капли расплавленного металла замыкают дуговой промежуток, периодически изменяя силу тока и длину дуги, происходит переход от холостого хода к короткому замыканию, затем к горению дуги с образованием капли расплавленного металла, которая вновь замыкает дуговой промежуток. При этом ток возрастает до величины тока короткого замыкания, что приводит к сжатию и перегоранию мостика между каплей и электродом. Напряжение возрастает, дуга вновь возбуждается, и процесс периодически повторяется.

Изменения тока и напряжения на дуге происходят в доли секунды, поэтому источник питания сварочной дуги должен обладать высокими динамическими свойствами, т. е. быстро реагировать на все изменения в дуге.

Вольт-амперная характеристика

Вольт-амперная характеристика – зависимость тока, протекающего через двухполюсник, от напряжения на этом двухполюснике. Описывает поведение двухполюсника на постоянном токе. Также ВАХ называют функцию, выражающую эту зависимость и график этой функции.
Обычно рассматривают ВАХ нелинейных элементов степень нелинейности определяется коэффициентом нелинейности β = U I ⋅ d I d U >cdot >>, поскольку для линейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию описывающуюся законом Ома и потому тривиальна.
Примеры элементов, обладающих существенно нелинейной ВАХ: диод, тиристор, стабилитрон.
Для трёхполюсных элементов с управляющим электродом часто строят семейства кривых, являющимися ВАХ для двухполюсника при заданном токе или напряжении на третьем управляющем электроде элемента.
Необходимо отметить, что в реальной схеме, особенно работающей с относительно высокими частотами близкими к границам рабочего частотного диапазона для данного устройства рабочая точка на ВАХ может пробегать по траекториям, отклоняющимся от ВАХ, измеренной на постоянном токе или низких частотах. Обычно такое отклонение связано с присущими инерционными свойствами прибора или ёмкостью и индуктивностью присоединённой к прибору цепи или паразитными ёмкостью и индуктивностью.
Форма ВАХ полупроводниковых приборов зависит от температуры его полупроводниковой структуры, например, от температуры p-n перехода. Для полупроводниковых диодов с p-n переходом при увеличении температуры угол наклона прямой и обратной ветвей ВАХ увеличивается.

Анализ и моделирование вольт амперной характеристики.

Вольт амперная характеристика исследовалась на постоянном токе в статическом Исследовались ВАХ тонких пленок в зависимости от площади и от. ЕГЭ−2020, физика: задания, ответы, решения. Обучающая. Вольт амперная характеристика двухполюсника. График ВАХ вольт ​амперной характеристики. Линейная ВАХ. Нелинейная ВАХ. Вольт амперная характеристика. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Вольт амперная характеристика имеет явно выраженную нелинейность, что предо пределяет зависимость сопротивления диода от положения.

Вольт амперные характеристики и электромагнитное излучение.

Статическая вольт амперная характеристика дуги напряжения Uд дуги от силы тока называется статической вольт амперной характеристикой рис. Характеристики ВАХ: вольт амперная характеристика зарядного. Внешней вольт амперной характеристикой источника питания называется зависимость Статическая вольт амперная характеристика дуги. ВОЛЬТ АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕВЫХ. Задача: 1. Построить вольт амперные характеристики германиевого и меднозакисного диодов. Оценить коэффициенты выпрямления и сопротивления. 1.3.1 Вольт амперная характеристика. Внешняя вольт амперная характеристика всех сварочных трансформаторов дающая. Что называют внешней вольт амперной характеристикой. Вольт амперная характеристика p n перехода Цифровая техника. Вольтамперная характеристика ВАХ – определяет зависимость функцию тока от приложенного к элементу электрической цепи напряжения.

ВОЛЬТ АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА это Что такое ВОЛЬТ.

Цель: Изучить ВАХ вольт амперные характеристики светодиодов, построить вольт амперные характеристики по измеренным. Вольт амперные характеристики и особенности возникновения. Зависимость тока от приложенного к элементу электрич. цепи напряжения или зависимость падения напряжения на элементе электрич. цепи от.

ВОЛЬТ АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВЕТОДИОДОВ.

ВОЛЬТ АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА вольт амперна характеристика. Русско украинский политехнический словарь. Вольт амперная характеристика Мегаэнциклопедия Кирилла. Анализ и моделирование вольт амперной характеристики туннельного диода. М. Н. Пиганов, В. Д. Дмитриев, С. В. Тюлевин, А. В. Кочкина. Анализ и моделирование вольт амперной характеристики. Зависимость тока, протекающего через сопротивление, от напряжения на этом сопротивлении, выраженная графически. Итак,.

1.11 Вольт амперная характеристика участка цепи с источником.

Перевод фраз, содержащих вольт амперная характеристика на английский язык. Вольтамперные характеристики полупроводников Школа для. Существует два типа сварочных аппаратов с разной конструкцией и принципами управления дугой. Это аппараты с падающей вольт амперной. Вольт амперная характеристика идеального диода. Какой из графиков, представленных на рисунке, соответствует вольт ​амперной характеристике полупроводникового диода, включенного в прямом​.

Результаты поиска по вольта амперная характеристика Руконт.

ВАХ устанавливает связь между приложенным к исследуемому прибору напряжением и током через него. В идеале вольт амперная характеристика​. Вольт амперная характеристика двухполюсника ВАХ Основы. Коэффициент заполнения вольт амперной характеристики. Коэффициент заполнения ВАХ солнечного элемента fill factor FF это отношение.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТ АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Вольт амперная характеристика диодного тиристора представлена на рис. 3. Участок OA соответствует выключенному закрытому состояний. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода 1. Закон Ома может быть применен к участку цепи с источниками, и для такого участка может быть построена вольт амперная характеристика. На рисунке​. Основные характеристики источника питания сварочной дуги. Вах это вольт амперная характеристика, которая показывает зависимость тока от напряжения. Строится для каждого отдельного радиоэлемента. Стабилитроны и стабисторы: Общая информация Club155.ru. Наиболее важной и вместе с тем наиболее легко измеряемой характеристикой джозефсоновского элемента является его вольт амперная​. Вольтамперная характеристика InGaTe 2 – тема научной статьи. Вольт амперная характеристика ВАХ график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Вольт амперная.

вольт амперная характеристика полупроводникового диода, вольт – амперная характеристика резистора, вольт – амперная характеристика трансформатора тока, вольт – амперная характеристика лампы накаливания, вольт – амперная характеристика металлов, вольт – амперная характеристика полупроводников, вольт – амперная характеристика формула

Что такое ВАХ диода, типы диодов

Сегодня диоды можно встретить практически в любом бытовом приборе. Многие даже собирают некоторые устройства в своей домашней лаборатории. Но, чтобы правильно использовать эти элементы электросхемы, нужно знать, что собой представляет ВАХ диода. Именно этой характеристики и будет посвящена данная статья.

Что это такое

ВАХ расшифровывается как вольт-амперная характеристика диодного полупроводника. Она отражает зависимость тока, который проходит через p-n переход диода. ВАХ определяет зависимость тока от величины, а также полярности приложенного напряжения. Вольт-амперная характеристика имеет вид графика (схема). Данный график имеет следующий вид:

Для каждого вида диода график ВАХ будет иметь свой конкретный вид. Как видим, график содержит кривую. По вертикали вверху здесь отмечены значения прямого тока (прямом включении), а внизу – в обратном. Но горизонтали схема и график отображают напряжение, аналогично в прямом и обратном направлении. Таким образом схема вольт-амперной характеристики будет состоять из двух частей:

  • верхняя и правая часть – элемент функционирует в прямом направлении. Она отражает пропускной ток. Линия в этой части идет резко вверх. Она характеризует значительный рост прямого напряжения;
  • нижняя левая часть – элемент действует в обратном направлении. Она соответствует закрытому (обратному) току через переход. Здесь линия идет практически параллельно горизонтальной оси. Она отражает медленное нарастание обратного тока.

Обратите внимание! Чем круче будет вертикальная верхняя часть графика, и ближе к горизонтальной оси нижняя линия, тем более лучше будут выпрямительные свойства полупроводника.

Стоит отметить, что ВАХ сильно зависит от температуры окружающей среды. К примеру, повышение температуры воздуха может привести резкому повышению обратного тока.
Построить своими руками ВАХ можно следующим образом:

  • берем блок питания;
  • подключаем его к любому диоду (минус на катод, а плюс на анод);
  • с помощью мультиметром делаем замеры.

Из полученных данных и строится вольт-амперная характеристика для конкретного элемента. Ее схема или график могут иметь следующий вид.

На графике видна ВАХ, которая в таком исполнении называется нелинейной.
Рассмотрим на примерах различных типов полупроводников. Для каждого отдельного случая данная характеристика буде иметь свой график, хотя они все будут носить единый характер лишь с небольшими изменениями.

ВАХ для шотки

Одним из наиболее распространенных диодов на сегодняшний день является шоттки. Этот полупроводник был назван в честь физика из Германии Вальтера Шоттки. Для шоттки вольт-амперная характеристика будет иметь следующий вид.

Как видим, для шоттки характерно малое падение напряжения в ситуации прямого подключения. Сам график носит явный ассиметричный характер. В зоне прямых смещений наблюдается экспоненциальное увеличение тока и напряжения. При обратном и прямом смещении для данного элемента ток в барьере обусловлен электронами. В результате этого такие элементы характеризуется быстрым действием, поскольку у нет диффузных и рекомбинационных процессов. При этом несимметричность ВАХ будет типичной для структур барьерного типа. Здесь зависимость тока от напряжения определена изменением количества носителей, которые берут участие в зарядопереносных процессах.

Кремниевый диод и его ВАХ

Кроме шоттки, большой популярностью на данный момент пользуются кремниевые полупроводники. Для кремниевого типа диода вольт-амперная характеристика выгляди следующим образом.

ВАХ кремниевого и германиевого диода

Для таких полупроводников данная характеристика начинается примерно со значения 0,5-0,7 Вольт. Очень часто кремниевые полупроводники сравнивают с германиевыми. Если температуры окружающей среды равны, то оба устройства будут демонстрировать ширину запрещённой зоны. При этом кремниевый элемент будут иметь меньший прямой ток, чем из германия. Это же правило касается и обратного тока. Поэтому у германиевых полупроводников обычно сразу наступает тепловой пробой, если имеются обратное большое напряжение.
В итоге, при наличии одинаковой температуры и прямого напряжения, потенциальный барьер у кремниевых полупроводников будет выше, а ток инжекции ниже.

ВАХ и выпрямительный диод

В завершении хотелось бы рассмотреть данную характеристику для выпрямительного диода. Выпрямительный диод – одна из разновидностей полупроводника, который применятся для преобразования переменного в постоянный ток.

ВАХ для выпрямительного диода

На схеме показана экспериментальная ВАХ и теоретическая (пунктирная линия). Как видим, они не совпадают. Причина этого кроется в том, для теоретических расчетов не учитывались некоторые факторы:

  • наличие омического сопротивления базовой и эмиттерной областей у кристалла;
  • его выводов и контактов;
  • наличие возможности токов утечки по кристальной поверхности;
  • протекание процессов рекомбинации и генерации в переходе для носителей;
  • различные типы пробоев и т. д.

Все эти факторы могут оказывать различное влияние, приводя к отливающейся от теоретической реальной вольт-амперной характеристики. Причем значительное влияние на внешний вид графика в данной ситуации оказывает температура окружающей среды.
ВАХ для выпрямительного диода демонстрирует высокую проводимость устройства в момент приложения к нему напряжения в прямом направлении. В обратном же направлении наблюдается низкая проводимость. В такой ситуации ток через элемент практически не течет в обратном направлении. Но это происходит только при определенных параметрах обратного напряжения. Если его превысить, то на графике видно лавинообразное повышение тока в обратном направлении.

Заключение

Вольт-амперная характеристика для диодных элементов считается важным параметром, отражающем специфику проведения тока в обратном и прямом направлениях. Она определяется в зависимости от напряжения и температуры окружающей среды.

Что представляет собой вольт амперная характеристика

Основные характеристики источника питания и сварочной дуги

Внешняя характеристика источника питания дуги. Кроме таких осязаемых параметров трансформатора как форма и геометрические размеры его магнитопровода, количество витков первичной и вто­ричной обмоток, величина входного и выходного напряжения, по­требляемый и развиваемый на выходе ток и т. д., существуют еще и такие характеристики электросварочной системы, которые в обыч­ных условиях оценить визуально или измерить с помощью измери­тельной аппаратуры невозможно, однако именно их показатели оп­ределяют пригодность трансформатора в качестве источника тока для ручной сварки или же обуславливают качество горения дуги и формирования сварного шва. То, что разные трансформаторы по-раз­ному варят, сварщикам известно хорошо. В одном случае дуга зажи­гается и горит стабильно, швы ложатся ровно, работать таким аппа­ратом легко – сварщики говорят: «варит мягко». В другом же слу­чае наоборот: удерживать дугу тяжело, она мерехтит и часто гаснет, металл сильно разбрызгивается, и швы получаются какими-то рва­ными и размытыми, притом что трансформатор развивает необходи­мый ток, даже вроде бы обладает запасом по мощности и с выход­ным напряжением у него тоже все в порядке. В чем же дело? А при­чина как раз в способности трансформатора стабильно держать рабочий ток, что характеризуется таким показателем, как внешняя вольт-амперная характеристика (ВАХ) источника питания. Под ис­точником питания в общем случае понимается трансформатор с при­соединенными к нему дополнительными устройствами, которыми могут быть активная или реактивная нагрузка (дроссель) или ка­кие-либо другие компоненты, улучшающие внешнюю характеристи­ку такого скомпонованного источника тока. Важно, что рабочий ток снимается с выхода всей этой системы. Если же сварочный транс­форматор используется как источник питания дуги сам по себе, без другого оборудования, то имеет смысл говорить о внешней вольт-ам­перной характеристике самого трансформатора. Притом, что в по­следнем случае оценка будет более наглядной, – хорошо, когда для ручной сварки используется трансформатор, обладающий хорошей характеристикой без каких-либо дополнительных средств ее улучше­ния. К тому же практика показывает, что в легких бытовых и пере­носных промышленных сварочных аппаратах громоздкие элементы для улучшения выходных характеристик не применяются вообще и источником питания дуги здесь является сам трансформатор.

Для ручной сварки применима только крутопадающая характеристика, жесткая и пологопадающая применяются при автоматической электросварке. Таким образом, из­готавливаемый сварочный трансформатор должен обладать крутопа­дающей внешней характеристикой – только тогда процесс сварки бу­дет происходить качественно. Дело здесь в том, что только при круто­падающей характеристике довольно-таки значительные колебания напряжения на дуге, как это видно на середине участка из графика, вызывают относительно небольшое изменение сварочного тока. А ведь величина напряжения на сварочной дуге в свою очередь зави­сит от длины дуги, которая поддерживается в процессе горения вруч­ную, потому не может быть стабильной. Вот почему только при кру­топадающей характеристике трансформатора колебания кончика электрода в руках сварщика будут не сильно сказываться на стабиль­ности горения дуги и качестве наплавки. Чтобы в полной мере понять этот процесс, полезно также более подробно рассмотреть особенно­сти горения дуги и определить ее характеристики.

Характеристики сварочной дуги. Сварочная дуга представляет собой длительный электрический разряд между концом электрода и областью дуговой зоны металла изделия. Сварочная дуга характеризуется значительной плотностью тока и высокой температурой катодной области электрода, превы­шающей 3000 градусов, при относительно небольшом значении раз­ности потенциалов – 20. 25 В. При зажигании дуги сначала проис­ходит пробой газового промежутка электронами, потом, в течение микросекунд, процесс стабилизируется и в дуговом промежутке, в результате ионизации электронами молекул газов, появляется также ионная проводимость. Кроме того, стабилизатором горения дуги является плавящаяся и испаряющаяся обмазка электродов.

При сварке плавящимся элек­тродом, под действием высокой температуры, на его конце происхо­дит плавление металла, образова­ние капли, ее отрыв от электрода и перенос на металл изделия. При ручной сварке в виде капель пере­носится до 95% электродного ме­талла, некоторая его часть превра­щается в пары и брызги (рис, 1.8). Диаметр капель и скорость их обра­зования зависят от силы тока, диа­метра электрода, длины дуги и ряда других условий. При сварке покры­тыми электродами большинство ка­пель окутано в оболочку из шлака, образующегося при плавлении покрытия, поэтому при прохождении они не замыкают дуговой промежуток. Однако короткое замыкание дугового промежутка некоторыми каплями все же происходит, что приводит к кратковременным падениям напряжения и скачкам сва­рочного тока. Для стабильности процесса горения дуги важна способ­ность трансформатора к быстрому восстановлению тока и напряже­ния. В сварочной дуге происходит нелинейное распределение темпе­ратуры и падение напряжения, зависящих от силы тока.

Статическая вольт-амперная характеристика дуги. Наибольший практический интерес при рассмотрении сварочной дуги для нас представляет ее статическая вольт-амперная характери­стика. Ни в коем случае не стоит путать вольт-амперные характери­стики источника питания (трансформатора) и дуги, так как они обу­словлены совершенно разными по сути физическими процессами. Статической вольт-амперной характеристикой дуги называют зави­симость падения напряжения на дуге от силы сварочного тока при постоянной длине дуги и прочих постоянных условиях горения дуги.

Вольт-амперные характеристики дуги снимаются в лаборатор­ных условиях, от специального источника с регулируемыми пара­метрами. Проведение данного эксперимента связано со значительны­ми трудностями из-за сложности измерения и поддержания длины дуги, а также поддержания неизменными других физических усло­вий. Трудности особенно усугубляются при проведении эксперимен­та с плавящимися электродами, длина дуги в процессе плавления ко­торых постоянно меняется, кроме того, происходит влияние на дугу капель переносимого расплавленного металла вплоть до замыкания в некоторых случаях этими каплями дугового промежутка. Однако эм­пирические результаты для такого рода дуг были давно получены и исследованы (рис. 1.9), их форма сохраняет свой вид и в случае руч­ной электросварки.

Статическую вольт-амперную характеристику дуги условно мож­но разделить на три участка: падающая – с ростом сварочного тока напряжение уменьшается (1); жесткая – с ростом тока напряжение остается практически неизменным (2); возрастающая – рост тока вызывает увеличение напряжения дуги (3). Зажигание дуги происхо­дит при напряжениях 40. 50 В. По мере увеличения тока дуги на­пряжение на ней падает до 20. 25 В, уменьшение напряжения пре­кращается при достижении тока 70. 80 А. При дальнейшем росте тока напряжение дуги стабилизируется – именно этот участок луч­ше всего использовать для электросварки. При токах свыше 800 А напряжение дуги начинает расти, однако такие значения недостижи­мы для бытовой электросварки и потому для нас малоинтересны. По­ложение вольт-амперных характеристик различно для дуг различной длины. При увеличении длины дуги график вольт-амперной зависи­мости сдвигается вверх – в сторону возрастания напряжения (рис. 1.10). Так, вольт-амперная характеристика (L3) соответствует короткой дуге; зависимость (L1) – длинной дуге для того же элек­трода и источника питания.

Что же мы видим? На рис. 1.12 изображены две статические ха­рактеристики одной и той же дуги на разных длинах LI, L2 – колеба­ние длины дуги естественно при ручной сварке. Далее будем считать, что мы запитываем дугу от двух разных трансформаторов: с крутопа­дающей и пологопадающей внешней характеристикой. Графики со­ответствующих ВАХ трансформаторов изображены здесь же, и они пересекают кривые статических ВАХ дуги. Горение дуги возможно только в точках пересечения кривых внешних характеристик транс­форматоров со статическими кривыми дуги на длинах LI, L2. Теперь обратите внимание, как изменяется ток в точках горения в первом и во втором случае, при переходе дуги с длины L1 на длину L2. Так, в первом случае, для трансформатора с крутопадающей внешней характеристикой, изменение тока между крайними точками горения сварочной дуги соответствует значению ΔIкр.хар, которое относи­тельно небольшое. Во втором же случае, при тех же колебаниях дли­ны дуги, но уже в точках горения дуги для трансформатора с полого-падающей характеристикой, мы видим значительную разницу в изме­нении сварочного тока – ΔIпол.хар.

Выводы очевидны: стабильное горение дуги и высокое качество сварного шва возможны только при минимальных колебаниях рабо­чего тока, что может обеспечить только источник с крутопадающей внешней характеристикой.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий