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 питания в современной техникеСкачать

Исследование внешних характеристик источников питания. Управление источниками энергии

Страницы работы

Содержание работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждения образования Гомельский государственный

Видео:Источники питанияСкачать

технический университет имени П.О.Сухого

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

Кафедра «ТОЭ»

Видео:В чем отличие ЭДС, Напряжение, Потенциал, Падение НапряженияСкачать

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:Электричество за 2 минуты! Напряжение, сила, мощность, постоянный и переменный ток. ПРОСТО О СЛОЖНОМСкачать

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).