Длины дуги при сварке неплавящимся электродом

При сварке неплавящимся электродом отсутствует самовыравнивание энергетического состояния дуги. Следствием этого является зависимость напряжения и тока дуги от ее длины. Устранение ошибок DU_dl и DI_dl достигается с помощью САР длины дуги. Основной источник информации о длине дуги — ее напряжение. Использование обратной связи по напряжению дуги позволяет построить замкнутую САР,которую называют системой АРНД с неплавящимся электродом.

В контуре с неплавящимся электродом напряжение дуги связано определенной функциональной зависимостью с длиной дуги:

где U_Д – напряжение дуги, В; L_Д – длина дуги, мм; I_СВ – сварочный ток, А; a, b, c, d – коэффициенты, учитывающие геометрические и физические особенности дуги и имеющие соответственно размерность В; В/мм; В*А; В*А/мм.

АРНД представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования с воздействием на пространственное положение электрода относительно поверхности изделия.

Функциональная схема системы АРНД (рис. 2.9) состоит из сварочного контура источник питания – дуга – сварочная ванна и внешнего регулятора. В регулятор входит суммирующий элемент 1, в котором текущее напряжение дуги U_Д сравнивается с эталонным напряжением U_Э. Разность ΔU_Д = U_Э – U_Д усиливается в блоках 2 и 3 по напряжению и мощности. Усиленный по мощности сигнал питает исполнительный двигатель 4, который через редуктор 5 обеспечивает вертикальное перемещение сварочной горелки 6 до устранения рассогласования между U_Д и U_Э, т.е. до ΔU_Д = 0. Для лучшего демпфирования системы в ней используется скоростная обратная связь, реализованная на тахогенераторе 7.

Структурная схема (рис. 2.10) системы АРНД представляет собой математическую модель системы, заданную передаточными функциями. Она состоит из модели сварочного контура с передаточными функциями дуги W_Д, источника питания W_И и сварочной ванны W₀, математической модели регулятора с передаточными функциями усилителей сигнала рассогласования I и II, исполнительного двигателя III, редуктора IV, корректирующей обратной связи V.

Рис. 2.9. Функциональная АРНД при дуговой сварке неплавящимся электродом.

 

Рис. 2.10. Структурная схема системы АРНД.

 

Выходные координаты системы х₁, х₂, …, х_n – это геометрические параметры сварочной ванны (шва). Возмущение по длине дуги приводится к возмущению по напряжению дуги через градиент столба дуги К_Д (В/мм). Сигналом обратной связи является рассогласование ΔU_Д = U_Д – U_Э, регулирующим воздействием – перемещение Δl_P сварочной горелки, которое является функцией сигнала рассогласования ΔU_Д.