5439978960

246

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY

Nr 9

się powietrze, jednocześnie moc rośnie. Przyjmując, że ilość ciepła wydzielonego na końcu elektrody i na masie nie zmienia się przy wydłużającym się łuku, przypiszemy wzrost mocy rosnącemu nagrzewaniu powietrza. Przy 6 mm łuku około 20% dostarczonej do łuku energji będzie zużyte na niepro-

Ryj. 7.

Oscylogram prądu i napięcia przy luku prądu zmiennego

podług Mellera.

dukcyjne nagrzewanie powietrza. Na rys. 5 widzimy krzywą mocy, leżącą poniżej krzywej woltoamperów w łuku. Mamy więc tu pewien spółczynnik mocy, różny od 1.

Spółczynnik mocy łuku.

Poszukując przyczyny występowania cos 9 w łuku, poddano oscylograficznemu badaniu przebieg luku. Jednocześnie szukano doświadczalnego wyjaśnienia następującej sprawy.

Paterson na sir. 32 „Handbook for Electric Welders”, wyjaśniając zjawisko łuku przy prądzie zmiennym, mówi: „napięcie 20 V jest niezbędne do utrzymania łuku i jest ja-snem, że gdy napięcie spada poniżej tej wartości, to łuk gaśnie. Wynika z tego, że przy spawaniu prądem zmiennym w równych odstępach czasu następują chwile, gdy napięcie jest zawarte pomiędzy 20 i — 20 V; w tym momencie prąd w łuku nie będzie płynął”. Dalej Paterson na podstawie porównania sinusoid dowodzi, że okres gaśnięcia łuku jest tern większy, im niższe jest napięcie maksymalne biegu jałowego. Gaśnięcie łuku powoduje trudności w spawaniu gołemi elektrodami przy prądzie zmiennym. Meller, we wspomnianej już książce „Lichtbogenschweissung , podaje na str. 13 oscylogram (rys. 7) napięcia i prądu w łuku. Napięcie jest tu silnie odkształcone.

Na początku półokresu widoczne jest wyraźne ostrze „zapłonu", poczem napięcie z drobnemi wahaniami utrzymuje się na stałej wysokości. Prąd ma charakter sinusoidalny z lekkiem odkształceniem w chwili ostrza dla krzywej napięcia; odkształcenie to następuje po przejściu przez zero i nie jest przerwaniem przepływu prądu, ale chwilowem zahamowaniem wzrostu prądu.

Oscylografowanie przeprowadzono oscylografem pętlicowym Siemensa w Laboratorjum Państw. Szkoły Przem. Techn. w Lodzi. Napięcie łuku za pośrednictwem potencjometru przenoszono na jedną z trzech pętlic oscylografu, natężenie prądu — przez transformator prądowy lub bocznik na drugą pętlicę. Różnicy we wskazaniach, zależnie od użycia bocznika lub transformatora prądowego, nie zauważono.

Otrzymany oscylogram, przedstawiony na rys. 8, wskazuje na znaczne odkształcenie krzywej napięcia, przy regularnej (podług obserwacji) sinusoidzie prądowej. Przesunięcia punktu przejścia przez zero krzywej prądu i napięcia nie zauważono. Oscylogram długiego i krótkiego łuku różnił się tylko wysokością amplitud prądu i napięcia, ale nie charakterem krzywych.

W porównaniu z krzywą napięcia, podaną przez Mellera, różnica polega na złagodzeniu ostrza zapłonu i większej wysokości w pierwszym ćwierćokresie w porównaniu z drugim. Krzywa prądowa nie wykazywała żadnych odkształceń, ani w chwili przejścia przez zero, ani nawet w chwili osiągnięcia wartości zapłonu przez krzywą napięcia. Prąd wzrastał od wartości ujemnych do dodatnich nieprzerwanie, niezależnie od chwilowej wielkości napięcia. Dla sprawdzenia, czy przyczyną utrzymania łuku nie jest otulina elektrody, spawano krótkim łukiem naprzemian drutem gołym i otulonym, przyczem obserwujący ekran oscylografu żadnych różnic nie zauważyli. Jedynem zauważonem odkształceniem krzywej prądu była niejednakowa amplituda dodatnia i ujemna, łuk miał więc w pewnym, acz nieznacznym stopniu, charakter wentylowy. Przyczyną tego jest prawdopodobnie niesymetryczne ukształtowanie elektrod: cienki drut i blacha żelazna. Poszukiwanej przez nas przyczyny występowania cos 9 różnego od 1 upatrywać możemy w kształcie krzywej napięcia. Mimo wspólnych punktów przecięcia osi czasu przez krzywe prądu i napięcia, moment maksymum nie jest jednoczesny, dla napięcia następuje on wcześniej, niż dla prądu. Odcięta środka ciężkości pola, zawartego pomiędzy sinusoidalną krzywą prądu i osią czasu t_p, jest większa, niż odcięta odpowiedniego punktu pola, zawartego pomiędzy odkształconą krzywą napięcia i osią czasu /„. Jest to jednoznaczne z opóźnianiem się równoważnego prądu sinusoidalnego względem sinusoidalnego napięcia, spółczynnik mocy leży w granicach 0,8 — 0,95.

Wnioski.

Z podanych wyżej opisów doświadczeń najważniejszą sprawą dla praktyków w dziedzinie spawania jest wzrost napięcia i mocy przy wydłużającym się łuku. Pomijając gorsze wtopienie spoiny w metal spawany i niepotrzebnie większy obszar nagrzewania metalu przy długim łuku, sam wzgląd na ekonomiczną stronę spawania skłania do spawania krótkim łukiem, ze względu na zmniejszanie się strat cieplnych przy malejącej długości łuku.

Dla elektryków ciekawym być może fakt nieprzerwa-nego przepływu prądu sinusoidalnego przy spawaniu łukiem prądu zmiennego. Umożliwia to prowadzenie niezrywające-go się elastycznego łuku i otrzymanie równomiernie wtopionej spoiny.

Nie bez znaczenia jest również umiejscowienie przyczyny Cos 9 w samym charakterze łuku — w kształcie krzywej napięcia.

Spawanie elektryczne jest dziedziną, której całości często nie ogarnia un^; elektryk-teoretyk, ani metalurg-praktyk; wpływa to na wytwarzanie się leoryj i opinij, nie wytrzymujących „ogniowych” prób doświadczeń.