Способ измерения падения напряжения на закрытом участке столба сжатой дуги плазмотрона прямого действия Советский патент 1991 года по МПК B23K9/10 B23K9/16 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при конструировании плазмотронов прямого действия.

Цель изобретения - повышение точности измерения падения напряжения на закрытом участке столба сжатой дуги прямого действия на плазмотроне.

Способосуществляют следующим образом.

Для измерения падения напряжения на закрытом участке столба сжатой дуги прямого действия предварительно в столб сжатой дуги на открытом участке у выходного сечения канала сопла вводят зонд и измеряют потенциал между зондом и электродом

плазмотрона, затем производят дополнительное измерение потенциала между электродом и зондом при изменении полярности дуги и падение напряжения на закрытом участке столба определяют по формуле

Uc(U3p + U 6pHUK+Ua)/2.

где - потенциал между зондом и электродом на прямой полярности дуги;

U° потенциал между зондом и электродом на обратной полярности дуги;

Uk. Ua соответственно катодное и анодное падение напряжения для материала электрода.

О О

ю о ел

vj

Потенциал между электродом и зондом при прямой полярности тока определяют по формуле

U2P -UK+Uc-er,

где UK - катодное падение напряжения для электрода;

Uc - падение напряжения на закрытом участке столба дуги;

ег - разность потенциалов между плазмой и зондом.

Потенциал между электродом и зондом на обратной полярности тока определяют по формуле

US6p Ua+Uc+ef,

где Ua - анодное падение напряжения для материала электрода.

Падение напряжения на закрытом участке столба дуги Uc на прямой и обратной полярности одинаково, так как процессы в столбе сжатой дуги мало связаны с приэлек- тродными падениями напряжения. Величина ег в данном случае берется положительной, так как зонд заряжен относительно плазмы отрицательно и в данном случае происходит сложение потенциалов дуги и потенциала ег. После сложения выражений получают

USP + U 6p 2UcHJK+U3

Откуда

Uc4JSp+U§6p-(UK+Ua)/2.

В формуле отсутствует величина ег т. е. /странено ее влияние на величину Uc.

Точность измерения повышается аналогичным измерением падения напряжения на открытом участке дуги. Для этого на прямой и обратной полярности измеряют потенциалмеждузондомиэлектродом-деталью. Значения UK и Ua выбираются для материала детали. Если материал детали и электрода одинаков, то выполняется условие

и§эсч + U0 + U + Ua + Ug

Последнее выражение позволяет уточнить знь°ение Uc и Uo, так как они проверяются точным измерением напряжения дуги Ug.

Пример. Производилось измерение падения напряжения на закрытом участке столба сжатой трехфазной дуги переменного тока в момент достижения максимального значения тока в детали. В качестве материала электродов двухэлектродного плазмотрона использовался вольфрам. Дуга горела на вольфрамовый стержень диаметром 10 мм, запаянный в медный водоохлэждаемый цилиндр. Диаметр выходного канала сопла мм, дл;1на канала мм Длина открытого участка стопба

дуги мм. Действующее значение тока в детали А. максимальное мгновенное значение тока в 1Макс 212 А. Расход плазмо- образующего аргона составил ,18 г/с. В плазму открытого участка столба сжатой дуги помещали зонд из вольфрамовой проволоки диаметром 0,5 мм на расстоянии 0,5 мм от сопла. При измерениях зонд перемещали через столб со скоростью 20 мм/с. За время прохождения зонда через столб в течение 0,25 с осциллограмма фотографировалась. При измерениях сначала записывали на электронно-лучевой осциллограф потенциал зонда относительно электрода, а затем опыт повторяли и записывали потенциал зонда относительно детали. За потенциал зонда в момент протекания макс принималось максимальное значение зондового напряжения. По зондовым осциллограммам

измеряли U5P и на прямой и обратной полярности. Они составляли при зондовых измерениях относительно электрода

USPH5.4 BU°63P 16,4 В. При зондовых измерениях относительно детали получили

,5 В; US3M3.5 В. Напряжение на

зависимых дугэх составляло UЈaKC 29,5 В. Прямой полярностью считалась та, при которой зонд соединялся с отрицательным электродом. Значение суммы для электродов из вольфрама принималось равным 10 В. В результате расчетов получили

UcMO,9B;

U0 8B;

UЈ8C4 Uc+Uo+UK+U3 28,9 В.

Расчетное напряжение ид отличается от измеренного на 0,6 В или на 2%, что подтверждает высокую точность предложенного способа измерения Uc и U0.

Предложенный способ позволяет в 2-3 раза повысить точность измерения напряжения на закрытом участке столба, что позволяет эффективно учитывать влияние различных параметров режима на выделение энергии в канале и управлять энергетическими характеристиками дуги.

Формула изобретения Способ измерения падения напряжения на закрытом участке столба сжатой дуги плазмотрона прямого действия, по которому в столб дуги на открытом участке у выходного сечения сопла вводят зонд и измеряют на прямой полярности потенциал между зондом и электродом плазмотрона, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно измеряют потенциал между электродом и зон- при обратной юпррности, при этом

величину падения напряжения на закрытом ду зондом и электродом и приэлектродных участке столба дуги определяют, как сред- падений напряжения электродов при прянее полученных значений потенциала меж- мой и обратной полярности.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для повышения эффективности управления энергетическими параметрами дуги при разработке плазмотронов прямого действия. Цель изобретения - повышение точности измерения падения напряжения на закрытом участке столба сжатой дуги прямого действия на плазмотроне. В столб дуги на открытом участке у выходного сечения канала сопла вводят зонд. Измеряют потенциал между зондом и электродом на прямой и обратной полярности тока. Падение напряжения на закрытом участке столба дуги рассчитывают по формуле U_с = (U_з + U_з) - (U_к + U_а) / 2, где U_з и U_з - потенциалы зонда относительно электрода на прямой и обратной полярности соответственно

U_к и U_а - катодное и анодное падения напряжения для материала электрода. Способ позволяет повысить достоверность измерения падения напряжения на закрытом участке столба дуги и тем самым более точно рассчитывать вероятность возникновения аварийного режима плазматрона.