Уравнение внешней характеристики источника питания (8 видео)

Внешняя характеристика источника

Элекрические свойства источника оценивают, в частности, по его внешней вольт-амперной характеристике, т.е. зависимостью U_и = f(I_н).) между напряжением и током на выходных клеммах источника, получаемой при плавном изменении нагрузки или U_и = U_о — I_нb (рис.1.3,а). Коэффициент b определяет форму и угол наклона внешней характеристики источника. Он может задаваться как внутренним сопротивлением источника, так и коэффициентом обратной связи по току.

Рис.1.3. Формы внешних характеристик источников питания

У параметрических сварочных источников питания внешняя характеристика определяется внутренним сопротивлением (z_и) т.е. b= z_и. Тогда уравнение внешней характеристики примет вид:

С ростом тока напряжение источника снижается. Такой источник может работать в режиме холостого хода (точка 1), при этом его напряжение равноU_о, а ток I_о = 0. В режиме нагрузки (точка 2) его напряжение U_и ниже, чем при холостом ходе. В режиме короткого замыкания (точка 3) напряжение на выходе источника U_и = 0, режим характеризуют током короткого замыкания I_к..

Различают пологопадающие (I) и крутопадающие (II) внешние характеристики. Поскольку представление о крутизне характеристики достаточно субъективно, условимся считать крутопадающей характеристику источника с внутренним сопротивлением z_и > 0,1 0м.

При сварке используются источники и с другими формами внешних характеристик (рис.1.3). Иногда термин “крутопадающая характеристика” распространяют на характеристику 6, у которой наклон при больших токах круче, чем при малых. Ломаная характеристика 7 имеет вертикально падающий(штыковой) участок, у нее резко ограничена величина тока короткого замыкания. Ломаная характеристика 8 имеет повышенную величину напряжения холостого хода и низкое рабочее напряжение. Некоторое применение находят источники с жесткой 5 и возрастающей 4 характеристиками .

В общем случае характеристики источника являются нелинейными, поэтому полезно ввести понятие дифференциального сопротивления. Дифференциальное coпpoтивление r_и источника представляет собой частную производную напряжения источника по току в данной точке В статической характеристики, т.е. предел отношения приращения напряжения к соответствующему приращению тока. В геометрическом смысле дифференциальное сопротивление соответствует тангенсу угла между касательной, проведенной к внешней характеристике в точке В и осью токов,

При возрастающей характеристике r_и > 0, при жесткой r_и =0, при падающей, r_и

Дата добавления: 2014-12-04 ; просмотров: 1905 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Содержание

Исследование внешних характеристик источников питания. Управление источниками энергии
Страницы работы
Содержание работы
технический университет имени П.О.Сухого
Кафедра «ТОЭ»
Лабораторная работа №1
Внешняя характеристика источника питания
🎦 Видео

Видео:Источники питанияСкачать

Исследование внешних характеристик источников питания. Управление источниками энергии

Страницы работы

Содержание работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждения образования Гомельский государственный

Видео:Виды источников питания.Структура линейного источника пит-я. Основн. уравнение трансформаторной ЭДС.Скачать

технический университет имени П.О.Сухого

Видео:Источники питания в современной техникеСкачать

Кафедра «ТОЭ»

Видео:Лекция по электротехнике 1.4 - Источники электрической энергииСкачать

Лабораторная работа №1

Исследование внешних характеристик источников питания

Выполнил студент гр. ПЭ-24

Цель работы: Снять внешние характеристики источников энергии. Познакомиться с управлением источниками энергии.

Снять внешнюю характеристику генератора Е1 для двух значений выходного напряжения: Е1=Е1мак и Е1=0,5 Е1мак.

Установить регулятором «Е – var» максимальное значение ЭДС Е1. f=2кГц.

ВНИМАНИЕ! Значения Rm изменять в пределах от 20 до 5120 Ом. Напряжение на выходе генератора измеряется вольтметром V3, на шунте — вольтметром V2. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

Видео:Основы электротехники. 02. Электрическая цепьСкачать

Внешняя характеристика источника питания

Источники тока для питания сварочной дуги должны иметь специальную сварочную внешнюю характеристику.

Внешней характеристикой источника питания (ВАХ) называется зависимость между напряжением на его выходных клеммах и током в сварочной цепи.

Внешние характеристики (рис.2.) могут быть следующих основных видов: крутопадающая1, пологопадающая 2, жесткая 3, возрастающая4.

Рис.2. Основные типы внешних характеристик источников питания для дуговой сварки: 1 – крутопадающая, 2 – пологопадающая, 3 – жесткая, 4 – возрастающая

Источник тока с соответствующей внешней характеристикой выбирают в зависимости от вольтамперной характеристики дуги (рис. 1).

Участки1и 2 ВАХ (рис. 1) соответствуют режимам сварки, применяемым при ручной сварке плавящимся покрытым электродом, а также неплавящимся электродом в среде защитных газов.

Механизированная сварка под флюсом соответствует2 области (рис. 1) и частично захватывает 3область (рис. 1) при использовании тонких электродных проволоки повышенной плотности тока, сварка плавящимся электродом в защитных газах соответствует3 области ВАХ (рис.1). Для питания дуги с падающей или жесткой ВАХ применяют источники питания с падающей или пологопадающей внешней характеристикой.

Для питания дуги с возрастающей ВАХ применяют источники тока с жесткой или возрастающей внешней характеристикой.

Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источник постоянного тока – сварочные генераторы с приводом от электродвигателя (сварочные преобразователи), сварочные генераторы с приводом от двигателя внутренне го сгорания (сварочные агрегаты) и полупроводниковые сварочные выпрямители.

Сварочные трансформаторы благодаря своим технико-экономическим показателям имеют преимущества по сравнению с источниками постоянного тока. Они проще в эксплуатации, долговечнее, обладают более высоким к.п.д.

Источники постоянного тока предпочтительнее в технологическом отношении: при их применении повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях и др.

Основные технические показатели источников питания сварочной дуги: внешняя характеристика, напряжение холостого хода, относительная продолжительность работы (ПР) и относительная продолжительность включения (ПВ) в прерывистом режиме.

Величина ПРопределяется как отношение продолжительности рабочего периода источника питания к длительности полного цикла работы и выражается в процентах:

t_р– непрерывная работа под нагрузкой (сварка);

t_ц– длительность полного цикла (сварка + пауза).

Оптимальная величина ПРпринята 60 %.

Различие между ПР и ПВсостоит в том, что в первом случае источники питания во время паузы не отключаются от сети и при разомкнутой сварочной цепи работают на холостом ходу, а во втором случае источники полностью отключаются от сети, что имеет место при механизированной сварке.

Устойчивое горение дуги возможно при условии пересечения ее статической характеристики с внешней характеристикой источника, т.е. когда U_дуги = U_ист _.

На (рис. 3) показана крутопадающая внешняя характеристика источника питания и пересекающие ее статические характеристики сварочной дуги различной длины. Точки пересечения характеризуют устойчивое горение дуги, т.к. U_дуги = U_ист . так для сварочной дуги длиной l_д = 5 мм устойчивое горение будет обеспечено при сварочном токе I_св = 145 А и U_ист = 25 В .В случае увеличения сварочного тока до

I_св =160 А напряжение источника, как видно из графика, станет U_ист = 18 В меньше напряжения дуги, условие U_дуги = U_ист не выполняется, однако при таком токе устойчивой будет дуга длиной lд = 3 мм.

Из (рис.3) видно, что диапазон регулирования устойчивого режима сварки (тока

и напряжения) для изменения длины дуги от 7 до 1 мм составляет для I_св = 130…170А, для напряжения U = 33…8 В.

Другим показателем работы источника сварочного тока является продолжительность работы (ПР) или продолжительность включения (ПВ). Эти величины характеризуют повторно-кратковременный режим работы, на который рассчитаны источники

Рис.3 Вольтамперные характеристики сварочной дуги

Электрическая сварочная дуга при сварке покрытыми электродами является видом нагрузки, который отличается от других потребителей электроэнергии:

Ø для зажигания дуги нужно напряжение, значительно выше, чем для поддержания ее горения;

Ø дуга горит с перерывами, во время которых электрическая цепь или разрывается, или происходит короткое замыкание;

Ø во время горения дуги с изменением ее длины l_д(в пределах 0. 20 мм ) изменяется сопротивление, что приводит к изменению напряжения U_д (в пределах 20. 40 В) и силы сварочного тока I_св;

Ø при коротком замыкании (в моменты зажигания дуги и перехода капли расплавленного металла на изделие) напряжение между электродом и изделием падает до нуля.

Эти особенности дуги обусловливают такие требования к источникам питания (для ручной дуговой сварки):

1. Напряжение холостого хода должно быть в два-три раза выше напряжения дуги. Это необходимо для легкого зажигания дуги, в то же время оно должно быть безопасным для сварщика при условии выполнения им необходимых правил. Госстандарт устанавливает максимальное напряжение холостого хода U_х.хне более 80В — для источников питания переменного тока и 90 В – для и.п. постоянного тока.

2. Необходимо, чтобы сила тока при коротком замыкании I_кз была ограничена. Нормальный процесс дуговой сварки обеспечивается, если

I_кз / I_св = 1,1. 1,5 (в некоторых случаях — 2)

3. Изменения напряжения дуги, происходящих в результате изменения ее длины, не должны вызывать существенного изменения силы сварочного тока, а следовательно, изменения теплового режима сварки (необходимо, чтобы источник питания имел специальную форму внешней характеристики).

4. Время восстановления напряжения от 0 до 25 Впосле короткого замыкания не должно превышать 0,05 с, что обеспечивает устойчивость дуги.

5. Необходимо, чтобы источник питания имел устройство для регулирования силы сварочного тока. Пределы регулирования тока должны быть 30 . 130% от номинального сварочного тока. Это необходимо для того, чтобы от одного источника питания можно было сваривать электродами различных диаметров. Всем указанным требованиям отвечают источники питания с крутопадающей внешней вольтамперной характеристикой (ВВАХ).