Kaynak Gücü Kaynağının Özellikleri

Bu makaleyi okuduktan sonra bir kaynak güç kaynağının özelliklerini öğreneceksiniz: - 1. Kaynak Güç Kaynağının Volt-Amper Karakteristikleri 2. Kaynak Güç Kaynağının Dış Statik Volt-Amper Karakteristikleri 3. Sabit Akım Özellikleri 4. Sabit Voltaj Özellikler 5. Dinamik Volt-Amper Karakteristikleri.

Kaynak Güç Kaynağının Volt-Amper Karakteristikleri:

Tüm kaynak güç kaynakları iki çeşit çalışma özelliğine sahiptir: statik karakteristik ve dinamik karakteristik. Statik çıkış karakteristiği, kararlı durum çıkış voltajı ve akımı, değişken dirençlerle konvansiyonel yükleme yöntemi ile ölçülerek kolayca belirlenebilir. Böylece, belirli bir güç kaynağı için çıkış akımına karşı çıkış gerilimini gösteren bir eğri statik özelliğini oluşturur.

Bir ark kaynağı güç kaynağının dinamik karakteristiği, kaynak akımı ve ark voltajında ​​kısa bir aralıkta meydana gelen geçici değişimlerin kaydedilmesi ile belirlenir. Bu nedenle, kısa bir süre zarfında meydana gelen anlık değişimleri bir mili saniye söyler. Ark stabilitesi, kaynak güç kaynağının statik ve dinamik voltaj (VI) özelliklerinin bir araya getirilmesiyle belirlenir.

Bir kaynak arkının içsel geçici doğası, bir ark kaynak güç kaynağının dinamik karakteristiğinin büyük öneminin ana nedenidir. Çoğu kaynak yayı, esas olarak arkın vurulması, elektrottan kaynak havuzuna metal aktarımı ve her ac kaynak kaynağının her yarım döngüsü sırasında ark sönmesi ve salınımı ile ilişkili olan sürekli değişen koşullara sahiptir. Kaynak arkının geçici doğası aynı zamanda ark uzunluğundaki, ark sıcaklığındaki ve katodun elektron emisyon karakteristiğindeki değişikliklerden kaynaklanmaktadır.

Ark kaynağı işlemlerinde gerilim ve akımın değişim hızı o kadar hızlıdır ki, bir güç kaynağının statik volt-amper karakteristiği, bir kaynak arkının dinamik karakteristiğini tahmin etmekte pek önemli olmayacaktır.

Ancak, yalnızca üretici tarafından sağlanan bir kaynak güç kaynağının statik volt amper özellikleridir. Güç kaynağının dinamik tepkisi ile ilgili davranışının niteliğini veremese de, proses parametrelerinin kontrolünde genel toplam tepkinin belirlenmesinde oldukça önemlidir.

Kaynak Gücü Kaynağının Harici Statik Volt-Amper Karakteristikleri:

Herhangi bir ark kaynağı güç kaynağının çok önemli bir özelliği, harici statik volt-amper özelliğidir. Kaynağın voltajını kaynak akımına bağlayan bir eğridir. Bir kaynak güç kaynağının volt-amper karakteristiği eğrisi, minimum veya kısa devre koşullarına kadar minimum veya yüksüz olarak değişen saf dirençli yükle statik olarak yüklenirken, çıkış voltajını ve akımını ölçerek elde edilir. Bir kaynak güç kaynağının harici statik özelliği, amaçlandığı uygulamaya göre değişir.

Şekil 4.1, kaynak güç kaynakları için kullanılan farklı tipte amper karakteristiklerini gösterir. Genel olarak, tüm bu VI özellikleri, sırasıyla manuel ark kaynağı, toz altı ark kaynağı, yarı otomatik gaz metal ark kaynağı ve otomatik gaz metal ark için kullanılan dik dik sarkma, kademeli sarkma, yassı ve yükselen özellikler olarak sınıflandırılır. kaynak işlemleri.

Şekil 4.1 Farklı kaynak güç kaynakları türlerinin statik volt amper özellikleri

Diğer ark kaynağı işlemleri de bu dört tip tarafından kapsanmaktadır. Bununla birlikte, sarkma V-I karakteristiklerine sahip kaynak güç kaynağını geleneksel veya sabit akım makineleri olarak ve sabit ya da neredeyse düz VI özelliklere sahip kaynak güç kaynaklarını sabit voltaj ya da sabit potansiyel makineler olarak düşünmek oldukça yaygındır.

Bunlar hakkında daha fazla tartışma, bu iki başlık altında takip edilir:

Kaynak Gücü Kaynağının Sabit Akım Özellikleri:

Geleneksel bir ark kaynağı güç kaynağı, sabit akım (CC) makinesi olarak bilinir. Sarkma gerilimi-karakteristik eğriye sahiptir ve korumalı metal ark kaynağında kullanım için popüler olmuştur.

Sabit akım eğrisi kaynak güç kaynağının yüksüz olarak maksimum çıkış voltajı ürettiğini gösterir ve yük arttıkça çıkış voltajı azalır. Maksimum yüksüz veya açık devre voltajı genellikle 100 volttur.

Sabit akım tipi bir güç kaynağı, dc veya ac çıkışa sahip olabilir. SMAW dışında karbon ark kaynağı, gaz tungsten ark kaynağı, plazma ark kaynağı ve saplama kaynağı için kullanılır. Aynı zamanda, örneğin tozaltı ark kaynağı gibi nispeten büyük çaplı teller kullanıldığında sürekli tel işlemleri için de kullanılabilir.

Sabit akım tipi kaynak güç kaynakları, bazı otomatik kaynak işlemlerinde de kullanılabilir. Bu, normal olarak ark uzunluğunu kontrol etmek için ark voltajını izlemek için karmaşık geri besleme sistemi ile elde edilen arkın başlatılması ve sürdürülmesi için kaynak makinesinin hareketlerini çoğaltmak için tel besleyici ve kontrollerin kullanılmasını gerektirir.

Yakın zamana kadar, sabit akım güç kaynakları çok küçük çaplı tellerle kaynak yapmak için nadiren kullanılmıştır. Bununla birlikte, artık normalde kullanılan ark voltaj aralığındaki küçük çaplı tellerle kullanılabilen, Şekil 4.2'de gösterildiği gibi, gerçek sabit akım volt-amper statik karakteristiği olan ark kaynağı güç kaynakları geliştirilmiştir.

Bu tip bir makineyi kullanan kaynakçı, ark uzunluğundaki değişiklik nedeniyle kaynak akımı üzerinde herhangi bir kontrole sahip değildir, çünkü böyle bir değişiklikten etkilenmez. Bu işlemdeki ark uzunluğundaki değişiklik sınırlı olduğundan, bu gaz tungsten ark kaynağı için iyi bir avantajdır. Düşük metal akımına sahip metal transferinin püskürtme modunu sağlamak için kullanıldığı gaz metal ark kaynağında da oldukça önemlidir.

Bu, gelişmiş sıkıştırma etkisi ile birlikte artan erime hızı ile damlacık ayrılmasını etkilemek için düşük veya arka plan akımından tepe veya darbe akımına geçmek üzere programlanabilen güç kaynağı tarafından yapılır. Bu darbe kaynağı olarak bilinir.

Darbeli akım kaynağında, Şekil 2'de gösterildiği gibi iki akım seviyesi. 4.3, istenen ortalama kaynak akımını elde etmek için istenen zaman periyodları ile ayarlanabilir. Darbeli akım kaynağı hem gaz tungsten ark kaynağı hem de gaz metal ark kaynağı işlemleri ile popülerlik kazanmaktadır.

Kaynak Gücü Kaynağının Sabit Voltaj Özellikleri :

Sabit voltajlı (CV) bir kaynak güç kaynağı, genellikle hafif bir düşüşe rağmen, yassı bir volt amper karakteristik eğriye sahiptir. Şekil 4.4'te gösterilen voltajı değiştirmek için eğri yukarı veya aşağı kaydırılabilir. Bununla birlikte, voltaj, sabit akım kaynak güç kaynağındaki gibi bir OCV'ye asla yükselmeyecektir.

Şekil 4-4 Sabit voltajlı güç kaynaklarının farklı volt-amper eğrileri

Bu, sabit voltajlı kaynak güç kaynağının, bir ark başlatmak için daha yüksek OCV'ye ihtiyaç duyması nedeniyle kaplanmış elektrot ile elle metal ark kaynağı için kullanılmamasının bir nedenidir. Sabit voltaj volt-amper karakteristiğine sahip kaynak güç kaynakları, sadece gaz metal ark kaynağı gibi sürekli elektrot teli kaynağı için kullanılır.

Bir CV güç kaynağının volt amper özelliği, yüksüz ve nominal veya tam yükte neredeyse aynı voltajı üretmek için tasarlanmıştır. Standart bir ticari elektrik jeneratörüne benzer şekilde VI karakteristiğine sahiptir. Devredeki yük değişirse, güç kaynağı gereksinimi karşılamak için akım çıkışını otomatik olarak ayarlar ve çıkış terminalleri arasında esas olarak aynı voltajı korur. Dolayısıyla bu sistem önceden ayarlanmış bir tel besleme hızı ve sabit bir voltaj güç kaynağına dayanan kendinden regüleli bir yay sağlar.

Basitleştirilmiş kontroller, stabil bir kaynak arkını başlatmak veya korumak için karmaşık devreyi ve tel besleme tahrik motorunun ters çevrilmesini ortadan kaldırır.

Sabit voltajlı bir kaynak güç kaynağı, elektrot erime hızı tel besleme hızına eşit olacak şekilde uygun akım sağlar. Ark uzunluğu, kaynak akımı tel besleme hızını ayarlayarak kontrol edilirken güç kaynağındaki voltajı ayarlayarak önceden ayarlanır.

Bir kaynak güç kaynağının volt-amper karakteristiği, GMAW için farklı koruma telleriyle birlikte kullanılacak farklı çap telleri ve metal ile sağlam bir ark sağlamak üzere tasarlanmalıdır. Sabit voltajlı kaynak güç kaynaklarının çoğu VI eğrisinin eğimini ayarlamak için araçlar ile donatılmıştır.

1-5 ila 2 volt / 1004 eğimli VI eğrilerinin demir dışı metallerin GMAW, toz altı ark kaynağı ve daha büyük çaplı elektrot telleri ile akı kaynaklı ark kaynağı için en uygun olduğu bulunmuştur. Orta eğimde 2 ila 3 volt / 100A'lık bir eğri, CO2, gaz korumalı metal ark kaynağı ve küçük çaplı akı çekirdekli elektrot telleri için tercih edilir. Kısa devre aktarımı için 3 ila 4 volt / 100A'lık daha dik bir eğim yararlıdır. Bu üç eğim türü, Şekil 4.5'te gösterilmiştir. Ark voltajındaki eşit değişim için, eğri ne kadar düz olursa kaynak akımındaki değişim o kadar fazla olur.

Şekil 4-5 Sabit voltajlı kaynak güç kaynaklarında kullanılan farklı eğimler

Sabit bir voltaj güç kaynağının dinamik karakteristiğinin dikkatlice planlanması gerekir. Kısa devrede gerilimdeki ani değişiklik nedeniyle, akım hızla çok yüksek bir değere yükselme eğilimindedir. Bu arkın başlatılmasında bir avantajdır ancak istenmeyen sıçramaya neden olabilir.

Bununla birlikte, devrede reaktans veya endüktans ekleyerek kontrol edilebilir. Bu, zaman faktörü veya tepki süresinin değişmesiyle sonuçlanır ve kararlı bir arka yol açar. Çoğu kaynak güç kaynağında, farklı eğimler için devrede bir miktar endüktans bulunur. Bu, sistemde değişken bir reaktör sağlayarak yapılır.

Sabit voltajlı kaynak güç sistemi, elektrot telinin akım yoğunluğu yüksek olduğunda en büyük avantajına sahiptir. Kaynağın sabit voltaj prensibi normalde ac ile kullanılmaz. Tozaltı kaynak ve elektroslag kaynak için kullanılabilir ancak bu işlemler arasında popüler değildir. Korumalı metal ark kaynağı için kullanılmamalıdır, çünkü çok uzun süre çok yüksek bir akım çekerek güç kaynağına aşırı yüklenebilir ve zarar verebilir.

Kaynak İşlemi İçin Statik Volt-Amper Karakteristiği Seçimi:

Temel olarak, kullanılacakları işleme bağlı olarak bir kaynak güç kaynağına dahil edilebilecek dört tip statik volt-amper özelliği vardır.

Bu dört çeşit VI özelliği:

1. Dik sarkık tip,

2. Yavaş yavaş sarkık tip,

3. Fiat veya sabit voltaj tipi ve

4. Yükselen voltaj tipi.

Tüm bu tip güç kaynağı özellikleri, üzerlerine bindirilmiş olan kaynak arkının volt amper karakteristiği ile birlikte Şekil 4.6'da gösterilmektedir.

Şekil 4.6 Farklı kaynak güç kaynaklarının ve kaynak arkının volt amper karakteristikleri

1. Dik Düşme VI karakteristiği:

Dik sarkma volt-amper karakteristiğine sahip kaynak güç kaynağı, Şekil 4.6'daki eğri 1 ile gösterildiği gibi yüksek bir açık devre voltajına ve düşük kısa devre akımına sahiptir. Yay uzunluğunun L - L ve L + L arasında değiştiği açıktır, akımdaki değişimin çok az olduğu açıktır.

Bu tip volt amper karakteristiği kaplamalı elektrotlarla manuel metal ark kaynağı olan SMAW için en uygun olanıdır, çünkü kaynak işlemi sırasında insan elinin içsel hareketi nedeniyle ark uzunluğunda hafif bir değişiklik elektrotun erime hızını etkilemeyecektir. Ayrıca, yüksek açık devre gerilimi kaynak arkının kolay başlatılmasını ve bakımını sağlar.

2. Yavaş yavaş sarkık VI karakteristik:

Yavaş yavaş sarkan statik volt-amper karakteristiğine sahip, Şekil 4.6'daki eğri 2 ile gösterildiği gibi güç kaynağı, özellikle 3.5 dakikadan daha fazla elektrot çapı için kalın elektrotlarla tozaltı ark kaynağı için gerekli olan yüksek kısa devre akımını sağlayabilir. Bu tür volt-karakteristik özelliklere sahip bir güç kaynağı, SMAW için kullanılan dokunma ve çekme işlemine benzer bir ark başlatma tekniği gerektirir ya da alternatif olarak, elektrot ile iş parçası arasında kısa bir devre sağlamak için çelik yün kullanılabilir.

Açık devre gerilimi, dik bir şekilde düşme VI karakteristiği durumunda olduğundan biraz daha düşük olabilir. Bu özellik, kaynak sırasında ark uzunluğunun bir çeşit öz düzenlemesinin sağlanmasına yardımcı olur, çünkü ark uzunluğundaki aynı değişiklik, ark akımındaki değişiklik, dik gerileme volt-amper karakteristiğindeki durumdan daha fazladır.

3. Düz VI Karakteristik:

Ark uzunluğundaki küçük bir değişiklik için sabit voltajlı bir kaynak güç kaynağında, kaynak akımında oldukça hassas olan büyük bir değişiklik meydana gelir ve bu nedenle de sonuçta tutarlı kalite kaynaklarıyla sabit bir ark uzunluğunun korunmasına yardımcı olur. Bu genellikle ark uzunluğunun kendi kendini düzenlemesi olarak adlandırılır ve gaz metal ark kaynağının başarısı için temel bir gereksinimdir.

Ark uzunluğundaki değişiklik, özellikle yarı otomatik GMAW'da kaçınılmazdır, bu nedenle sabit voltaj statik volt-amper karakteristiği, ince tel kaynak işlemleri için çok faydalıdır. Bununla birlikte, Şekil 4.6'daki eğri 3 ile gösterildiği gibi düz VI karakteristiği tam anlamıyla düz değildir ancak normalde 100 amper başına 1-3 voltta düşmektedir. Düz VI karakteristiklere sahip tüm kaynak güç kaynakları hemen hemen değişmez bir şekilde transformatörlü redresör tipindedir ve elektrot pozitif (ep) normalde kullanılan kutupsal ayardır.

4. yükselen VI karakteristik:

Volt amper karakteristiği yükselen bir kaynak güç kaynağında, Şekil 4.6'daki eğri 4 ile gösterildiği gibi voltajdaki artış ile akımda bir artış vardır. Bu VI karakteristiği sabit voltaj karakteristiğinin hafif modifikasyonuna dayanır. Düz karakteristikteki yükselen VI karakteristiğinin bir avantajı, tel besleme hızı arttıkça, amper gereksiniminin arttırılması, voltajın da otomatik olarak arttırılmasıdır. Bu özellik, kısa devre olsa bile sabit bir ark uzunluğunun korunmasına yardımcı olur. Yükselen VI karakteristiği esasen tamamen otomatik işlemlere uyarlanabilir.

Kaynak Güç Kaynağının Dinamik Volt-Amper Karakteristikleri:

Bir kaynak güç kaynağının dinamik karakteristiği, ark voltajı ile karşılık gelen kaynak akımı arasındaki ilişki, Şekil 4.7'de gösterildiği gibi bir andan diğerine değişir.

Elektrot eritme ve kaynak sıçraması oranını etkileyen kısa devre sonrası akım yükselme hızını belirlemek için dinamik karakteristiğin doğasını bilmek zorunludur.

Dinamik VI karakteristikleri, güç kaynağının fiili çalışması sırasında volt amper geçici akımları kaydederek elde edilir. Dinamik VI özelliklerinden, belirli bir kaynak parametresi kümesi için metal transfer modunu belirlemek mümkündür.

Sorun 1:

Bir DC arkının ark uzunluk-voltaj karakteristiği, V = 24 + 41 denklemiyle verilir; burada V, ark voltajıdır ve I, ark uzunluğu mm'dir. Güç kaynağının statik volt-amper karakteristiğine, 80 volt yük gerilimi olmayan ve 600 amper kısa devre akımı olan düz bir çizgi yaklaşır. Maksimum güç için optimum ark uzunluğunu belirleyin.

Çözüm :

Sorun 2:

Bir kaynak güç kaynağının statik volt-amper karakteristiği parabolik denklem tarafından verilir

I ² = - 500 (V - 80)

ve yay karakteristiği düz çizgi denklemi ile temsil edilir.

I = 23 (V- 18).

belirleyin,

(a) kararlı bir arkın gücü,

(b) Ark uzunluğu (I) ve ark voltajı (V) V = 20 + 4-5 ifadesiyle ilişkiliyse, maksimum güç için optimum ark uzunluğunu belirlerim.

(c) (b) 'deki yay için konvektif ve ışınım kayıpları, ark gücünün% 15'i ise, o zaman 4 mm'lik bir yay uzunluğuna sahip olmanın avantajlı olup olmadığını belirleyin; (b) 'de. İki dava hakkında kısaca yorum yapın.

Çözüm:

(a) Yay için:

(b) Yay için:

(V) ve (vi) 'nın karşılaştırılması, 4 mm'lik bir ark uzunluğu için net gücün, 7-4 mm'lik ark uzunluğundan daha yüksek olacağı açıktır. Bu nedenle I = 4mm tercih edilmelidir.

Sorun 3:

Aşağıdaki statik volt-amper özelliklere sahip güç kaynakları için ark uzunluğu 4 mm'den 5 mm'ye değişirse, kaynak akımındaki değişimi belirleyin,

(i) I ² = - 400 (V - 100)

(ii) I ² = - 8000 (V - 80)

(iii) V = 48 - (( ^1.05 / 50)

(iv) V = 30 + ( ^1.05 / 50)

Yay uzunluğunun (l) ve ark voltajının (V) V = 20 + 4l ifadesiyle ilişkili olduğunu varsayın.

Çözüm :