Особенности сварочной дуги переменного тока (по сравнению с дугой постоянного тока).

По сравнению с дугой постоянного тока дуга переменного тока имеет следующие главные особенности.

Каждый полупериод, т.е. 0,01 с при f = 50 Гц, электрический ток в дуге меняет свое направление, а напряжение - полярность. Катод и анод меняются местами, и каждый полупериод дуга возбуждается вновь. Кривые тока и напряжения дуги несинусоидальны. Т.е. в каждый полупериод при снижении напряжения ниже напряжения горения дуги, определяемого статической характеристикой, дуга гаснет. Несмотря на кратковременность прекращения горения, плазма дуги успевает остыть на несколько тысяч градусов, соответственно уменьшается и ее проводимость. Поэтому в каждый последующий полупериод дуга возбуждается при более высоком напряжении, чем напряжение горения. В результате возникают перерывы в горении дуги, что приводит к ее обрыву.

Повторное возбуждение дуги облегчается остаточной термоэлектронной эмиссией электродов или остаточной ионизацией дугового промежутка.

Поскольку амплитуда напряжения источников питания U_m ограничена соображениями безопасности, уменьшать фазу, при которой возбуждается дуга ψ = (π/2) ∙ U_m/U_з можно только путем снижения пика зажигания U_з.

Дуга переменного тока может гореть не весь полупериод, а только часть его. Время перерыва в горении дуги обычно тем больше, чем меньше время существования остаточной термоэмиссии с электродов, чем быстрее происходит распад плазмы столба, чем длиннее дуга и хуже динамические свойства источника питания.

В связи с разными условиями существования дуги на электродах (различие в работах выхода, разные температуры Т_пл и Т_кип, разные формы электродов и разный теплоотвод от них) возможна асимметрия токов и напряжений в разные полупериоды горения дуги - так называемый вентильный эффект.

Вентильный эффект обычно ухудшает стабильность процесса, формирование шва, чистоту поверхности, прочностные свойства соединения. Кроме того, постоянная составляющая вредно сказывается на работе сварочных трансформаторов и уменьшает катодное распыление на алюминиевом изделии. Для уменьшения постоянной составляющей включают конденсаторы, аккумуляторы или другие устройства, компенсирующие вентильный эффект. Т.е. для стабилизации горения дуги переменным током необходимо принимать специальные меры (например, вводить в атмосферу дуги элементы-стабилизаторы с низким потенциалом ионизации: калий, натрий и другие; включать в сварочную цепь специальные источники-генераторы дополнительных импульсов тока, способствующие возбуждению дуги синхронно с частотой питающей сети).