Порядок выполнения работы. Для построения внешней характеристики, а также определения ряда электрических параметров аппарата проводят опыт холостого хода (х.х.)

Для построения внешней характеристики, а также определения ряда электрических параметров аппарата проводят опыт холостого хода (х.х.), опыт короткого замыкания (к.з.) и замеряют некоторые электрические параметры при различных нагрузках.

Ввиду того, что сварочные работы в лаборатории ведут к загрязнению вредными для человека газами, возгораниям неогнестойких предметов в помещении, рекомендуется воз- буждать дугу лишь на короткое время (только для наглядности). Внешние характеристики аппарата снимают с помощью имитирующих электрическую дугу сопротивлений R1, R2 (рисунок 1). При положении электрода в точке 1 показания приборов соответствуют опыту короткого замыкания, точки 2 и 3 соответствуют короткой и длиной дуге.

ВНИМАНИЕ! Аппарат на коротком замыкании держать включенным не более 15…20 с. В процессе работы нельзя допускать перегрузки аппарата, придерживаясь режи- мов относительной продолжительности работы ПР. Величина ПР представляет собой отно- шение рабочего периода (собственно сварка) к длительности полного цикла работы (сварка

+ пауза) в процентах (таблица 1). Цикл работы принять равным 3 мин.

При работе необходимо пользоваться щитком сварщика, на руки надевают рукавицы.

Таблица 1

Опыт холостого хода проводят при разомкнутой вторичной цепи трансформатора. Измеряют первичное напряжение U0 = U1, ток холостого хода I0 = I1 и мощность P0 = P1, а также вторичное напряжение U2. Измерения проводят трехкратно для трех ступеней сва- рочного тока.

Опыт холостого хода позволяет определить крайнюю точку внешней характеристики при I2 = 0. С допустимой точностью можно принять что U2 равно э.д.с. вторичной цепи E2, т.к. ток во вторичной обмотке равен нулю и на нем нет падения напряжения.

Мощность холостого хода характеризует электрическую энергию, расходуемую в са- мом трансформаторе, т.е. мощность холостого хода P0 практически равна магнитным поте- рям в сердечнике трансформатора.

По данным опыта холостого хода находят коэффициент трансформации

k = U1

U2

. (4)

Коэффициент мощности холостого хода трансформатора определяют по выражению

cosj =

P1U1I1

. (5)

Результаты измерений и расчетов заносят в таблицу 2.

Таблица 2 – Опыт холостого хода

Опыт короткого замыкания проводят при замкнутых накоротко электроде и детали (точка 1). Измеряют первичное напряжение Uк = U1, первичный ток Iк = I1, ток короткого за- мыкания Iк = I2 и мощность Pк = P1. Измерения проводят трехкратно для каждой из трех сту- пеней сварочного тока.

Опыт короткого замыкания позволяет определить другую крайнюю точку внешней характеристики при Iк = I2 и U2 = 0, а также коэффициент мощности короткого замыкания по формуле, аналогичной (5). Результаты измерений и расчетов заносят в таблицу 3.

Таблица 3 – Опыт короткого замыкания

Для определения остальных точек внешней характеристики проводят измерения U1, I1, P1, U2, I2 при положении электрода в точке 2 - короткая дуга, и в точке 3 – длинная дуга. Результаты измерений заносят в таблицу 4.

Таблица 4 – Внешняя характеристика сварочного аппарата

Используя данные опыта холостого хода, опыта короткого замыкания и результатов измерения параметров в промежуточных точках 2 и 3 строят внешние характеристики U2 = f (I2) для различных ступеней регулирования сварочного тока.

По результатам экспериментов определяют к.п.д. трансформатора

h = P2 P1, (6)

где P2 = U2I2cosj - мощность во вторичной обмотке трансформатора.

По формуле Айтрона строят ВАХ дуги Ud = f(I2), совмещенный с внешней характери- стикой трансформатора. В случае стальных электродов характеристика дуги описывается уравнением

U¶ = 8 + 2L¶

+ 20 + 15L¶

I2

. (7)

Длина дуги, при известном диаметре электрода dэ, рассчитывается по формуле

L¶ = (dэ + 2) 2. (8)

Рабочий ток трансформатора Iр находят как абсциссу точки пересечения внешней характеристики трансформатора и ВАХ дуги. Определяют кратность тока короткого замы- кания по выражению

kI = Iк

Ip. (9)

В аппаратах ручной сварки ток короткого замыкания должен незначительно превы- шает рабочий ток - 1,1 < kI < 2. При большом токе Iк сильно разбрызгивается металл, при слишком малом Iк затрудняется зажигание дуги.

Содержание отчета

1. Краткое описание работы.

2. Принципиальная схема лабораторной установки.

3. Заполненный протокол измерений и расчетов.

4. Внешние характеристики U2 = f(I2) при различных ступенях регулирования.

5. ВАХ дуги Ud = f(I2). Рассчитывается по формуле Айтрона (7).

6. Зависимости коэффициента мощности и к.п.д. от тока нагрузки cosj = f(I2), h = f(I2). Строят по таблицам 3 и 4 для режимов короткого замыкания, короткой и длинной дуги.

7. Расчет погрешностей измерений.

8. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. *Пояснить методику выполнения работы.

2. *Объяснить устройство сварочного аппарата АДЗ-50, принцип регулирования сварочного тока.

3. *Правила безопасности эксплуатации сварочных трансформаторов.

4. Какие требования, предъявляются к источнику сварочного тока?

5. Какими эффектами сопровождается горение электрической дуги?

6. Поясните внешние характеристики сварочного аппарата. Чем обеспечивается па- дающий характер внешних характеристик.

7. От каких параметров зависит ВАХ дуги?

8. Поясните условие устойчивости системы дуга-источник питания.

9. Как изменяются энергетические параметры сварочного аппарата в зависимости от нагрузки?

10. Какие физические явления, происходят при электродуговом нагреве.

Литература

1. Карасенко В.А., Заяц Е.М., Баран А.И., Корко В.С. Электротехнология, М.: Колос, 1992 г. с.74-85.

2. Басов А.И., Быков В.Г., Лаптев А.В., Файн В.Б. Электротехнология, М.: Агро- промиздат,1985 г. с.70-73..

3. Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А.Электрический нагрев и электротехнология. М.: Колос, 1975. с.108-118