Ток на напряжение: Работа и мощность тока — урок. Физика, 8 класс.

что это такое и как регулируется

  • Главная >
  • Блог >
  • Напряжение сварочного тока: что это такое и как регулируется

30.12.2022

Время чтения: 10 минут

Редакция сайта VT-Metall

Сохранить статью:

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Характеристики сварочного тока
  • Как рассчитать напряжение сварочного тока
  • Полярность сварочного тока
  • Напряжение сварочной дуги
  • Подходящие типы сварочных электродов

Характеристики сварочного тока

Абсолютное значение сварочного тока, единицей измерения которого служит ампер, – не единственная его характеристика. Важны также такие показатели, как постоянство или периодически изменяющиеся величина и направление.

Постоянный сварочный ток характеризуется неизменным во времени направлением и/или величиной и подается на электрод от сварочных выпрямителей, автономных сварочных генераторов или сварочных аппаратов инверторного типа, получивших широкое распространение.

Переменный сварочный ток изменяет свое направление и/или величину. Для его подачи в рабочую зону при сварке используют различные виды понижающих трансформаторов с первичной обмоткой, подключаемой к источнику переменного тока напряжением 220 или 380 В.

При выборе настроек и характеристик сварочного тока следует ориентироваться на такие взаимосвязанные показатели, как:

  • толщина свариваемых элементов;
  • металл, из которого выполнены детали;
  • толщина электродов;
  • пространственная ориентация и некоторые другие характеристики швов.

От выбранного режима сварки зависит энергия и длина дуги. От величины сварочного тока зависит температура в сварочной ванне.

Чем она выше, тем интенсивнее и глубже происходит расплавление как металла свариваемых деталей, так и стержня электрода.

Из сказанного следует, что при соединении более толстых деталей нужно устанавливать большие значения силы и напряжения сварочного тока. Толщина металла, режим тока и диаметр стержней электродов находятся в прямой взаимной зависимости.

Как рассчитать напряжение сварочного тока

Необходимую силу сварочного тока следует рассчитывать с учетом диаметра стержней электродов.

Параметры сварных швов и толщина соединяемых сваркой элементов напрямую связаны с диаметром электрода. При ширине шва от 3 до 5 мм опытные мастера чаще всего используют расходники толщиной 3-4 мм. Для более широких швов (от 5 до 8 мм) следует применять стержни диаметром до 5 мм.

Сила тока выбирается, исходя из следующих параметров стержня электрода:

  1. 65–100 ампер для стержней диаметром 3 мм. Такой широкий диапазон указан из-за того, что он зависит от ориентации шва в пространстве. Также на выбор величины сварочного тока влияет химический состав материала стержня и свариваемых деталей. Начинающим сварщикам лучше выбрать средние значения – от 80 до 85 А.
  2. 120–200 ампер для стержней диаметром 4 мм. Здесь действуют те же правила, касающиеся расположения швов и химического состава деталей и расходников. Таким диаметром наиболее часто пользуются в промышленном производстве. Подобный стержень дает возможность формировать как тонкий, так и широкий шов.
  3. 169–250 ампер для электродов диаметром 5 мм. При выборе такой большой толщины стержня при установке сварочного тока исходят не только из пространственной ориентации швов и химического состава металла. Здесь важно брать в расчет необходимую глубину проварки. Если ее нужно увеличить – максимально повышают сварочный ток.
  4. Наибольшая величина сварочного тока – 250 ампер – устанавливается также для электродов с толщиной стержня от 6 до 8 мм. В особых случаях для подачи тока используют трансформаторы, увеличивая ампераж до значений от 300 до 350.

Расчет производится по формуле:

I = K × D, где:

  • I – сила тока;
  • D – толщина стержня;
  • K – коэффициент, который указывается в специальных справочных таблицах.

Приведенная ниже таблица содержит значения, знакомые всем опытным профессиональным сварщикам и полезные начинающим:

1,6

1-2

25–50

2

2-3

40–80

2,5

2-3

60–100

3

3-4

80–160

4

4–6

120–200

5

6–8

180–250

5-6

10–24

220–320

6–8

30–60

300–400

Следует иметь в виду, что при недостаточной величине сварочного тока невозможно добиться стабильности сварочной дуги, металл не проваривается полностью и возникает риск его растрескивания в околошовной зоне. Если установлена избыточная величина сварочного тока, электрод будет плавиться слишком интенсивно, возникнут брызги и пострадает качество соединения.

Полярность сварочного тока

Как правило, при ручной дуговой сварке посредством обычного бытового сварочного аппарата используют постоянный сварочный ток. При таком варианте электрод и деталь могут подключаться двумя способами:

  • Прямая полярность предусматривает подсоединение детали к «+», а электрода к «-».
  • Обратной, соответственно, называют полярность при подключении детали к «-», а электрода – к «+».

Выделение тепла на «минусовом» полюсе происходит менее интенсивно, чем на «плюсовом». Из этого исходят, применяя обратную полярность для сваривания деталей из тонкого металла, что позволяет избежать прожогов. Также этот вариант можно использовать для сваривания элементов из высоколегированной стали, которая чувствительна к перегреву. Для массивных изделий лучше использовать прямую полярность.

В конструкционных низколегированных сталях содержится не более 2,5 % легирующих добавок, таких как углерод, хром, марганец, никель и пр. Содержание углерода допустимо не выше 0,2 %. Такой металл широко используется при производстве элементов строительных конструкций, трубопроката и многих других.

Для сваривания конструкционных сталей применяют как ручную дуговую сварку, так и автоматическую или полуавтоматическую. Напряжение сварочного тока для полуавтомата устанавливается, исходя из приблизительно таких же правил, как и в случаях, описанных выше.

Напряжение сварочной дуги

Длина дуги влияет на ее напряжение. Чем она меньше, тем ниже ее напряжение, что приводит к снижению расходуемого на плавку металла стержня и соединяемых элементов. При этом уменьшается ширина сварочной ванны, но происходит увеличение высоты усиления и глубины провара.

Также напряжение дуги может меняться в пределах от 18 до 45 вольт в зависимости от марки и диаметра электрода и установленной силы сварочного тока.

Для сваривания металлических элементов рекомендуется использовать короткую сварочную дугу с напряжением не более 20 вольт. Слишком большая длина дуги приводит к образованию брызг. Сваривание при этом сопровождается резкими хлопками. Для опытного сварщика такие звуки являются признаком неправильно выбранных параметров сварки.

При возникновении подобных затруднений следует сразу же опустить ниже держак с электродом.

Начинают сварку с зажигания или возбуждения дуги, для которого опытные мастера используют два способа:

  1. Необходимо чиркнуть кончиком стержня по поверхности детали движением, похожим на зажигание спички. Чаще всего этот простой и не требующий особых навыков способ используют для начала работы новым электродом.
  2. Следует слегка прикоснуться кончиком расположенного перпендикулярно электрода к поверхности с последующим его отведением на 3–5 мм. Такой метод удобен для начала работы при затрудненном доступе к месту сваривания.

Подходящие типы сварочных электродов

Электрод для ручной дуговой сварки – это металлический токопроводящий стержень с защитным флюсовым слоем.

Плавясь в процессе сваривания, металл электрода заполняет собой место соединения двух деталей. Обмазка необходима для стабилизации дуги и защиты сварочной ванны от контакта с атмосферным кислородом.

Тип защитного покрытия в значительной мере определяет назначение и эксплуатационные качества расходников. Современный рынок расходных материалов для сварки предлагает электроды с обмазками следующих типов:

  • Основной – обеспечивает хорошие механические характеристики швов и их химическую чистоту. Электродами с такой обмазкой производят сварку деталей ответственных металлических конструкций, испытывающих при эксплуатации равнопеременные динамические нагрузки.
  • Рутиловый – поддерживает стабильность дуги и упрощает сваривание при любых токовых режимах. Электродами с таким покрытием чаще всего формируют горизонтальные швы, так как металл стержней проявляет повышенную текучесть.
  • Целлюлозное защитное покрытие – содержит органические компоненты, способствующие формированию качественных сварных соединений при низком шлакообразовании. Недостатком является разбрызгивание жидкого металла.
  • Кислое покрытие имеет в основе железные и марганцевые окислы. Благодаря легкости возбуждения сварочной дуги и ее стабильности такие электроды широко применяются для сваривания деталей без тщательной подготовки их поверхности. Электроды с такой обмазкой также отличаются повышенным разбрызгиванием.

Все варианты защитной обмазки маркируются на упаковке электродов буквенным обозначением в соответствии с международным стандартом ISO 2560:2009.

Сваривание типов стали, склонных к формированию закалочных структур при быстром охлаждении швов, сопровождается образованием зон внутреннего напряжения и растрескиванием. Для того чтобы избежать критических перепадов температуры и сделать охлаждение материала более плавным, пользуются предварительным подогревом металла заготовок. Такая процедура строго обязательна даже для сплавов с низким содержанием углерода, если сварка происходит при низкой температуре.

Рекомендуем статьи

  • Разряды сварщиков в России
  • Наружные рекламные конструкции: виды, требования, материалы, этапы производства
  • Какая сварка лучше – газовая или электрическая: преимущества и недостатки

Избавиться от внутреннего напряжения в околошовном пространстве можно, используя такие методы термообработки, как нормализация и отжиг при низкой температуре.

Для того чтобы добиться прочного качественного и долговечного соединения металлических деталей, необходимо соблюдать целый ряд условий. Особого внимания требуют такие параметры сварки, как полярность, напряжение сварочной дуги, напряжение и сила сварочного тока и еще целый ряд показателей, упомянутых выше.


Читайте также

27.03.2023

Как правильно пескоструить: особенности обработки металла

Подробнее

24.03.2023

Анодное покрытие и его особенности

Подробнее

20. 03.2023

Развертка по металлу: назначение и принцип действия

Подробнее

17.03.2023

Вальцевание: особенности технологии

Подробнее

16.03.2023

Хромированная сталь: свойства, преимущества, недостатки

Подробнее

15.03.2023

Модуль упругости стали и формулы его расчета

Подробнее

14.03.2023

Металлическое сечение и чем оно отличается от разреза

Подробнее

13.03.2023

Металлический швеллер: описание, виды, обзор характеристик

Подробнее

Почему в автомобилях используется именно постоянный ток при 12 В, а не выше или ниже

Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики. Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей Политикой в отношении файлов cookie

Возможно и вас мучал вопрос почему в современном автомобиле используется именно постоянное 12-вольтовое напряжение, хотя есть возможность использовать и другие.

Содержание
  • Почему именно постоянный ток
  • Почему именно 12 v
  • Вывод

На этот вопрос довольно легко ответить, потому как установленный генератор на автомобиль вырабатывает переменный ток, и благодаря диодному мосту он становится постоянным. При переводе механической энергии в электрическую вращая двигатель генератора получается довольно высокий КПД.

Постоянный ток при низком напряжении менее опасен в экстренных ситуациях, в том числе и при обслуживании автомобиля. В автомобильных аккумуляторах используется именно постоянный постоянный ток.

Несмотря на то, что более высокое напряжение более эффективно, почему же тогда используют именно 12 v. На самом деле 12v является результатом химических процессов образуемых в автомобильном аккумуляторе, ну и плюс мировое соглашение среди автомобильных магнатов.

До пятидесятых годов во многих странах в автомобилях использовалась шестивольтовое напряжение, но после почти все сделали упор на 12 v в аккумуляторе. Потому как, 6 v стало слишком мало для питания увеличивающегося количества электроники в автомобиле.

Почему же тогда не было перехода на более высоковольтный аккумуляторы, ведь их преимущество на лицо. Повышенное напряжение позволяет уменьшить сечение проводов автомобиля снизить нагрузку на токовырабатываемые детали, уменьшить контакты реле и щёток электродвигателей, при этом и служить они будут дольше.

Но не стоит забывать, что увеличение напряжения может быть опасно для здоровья человека. Ты почему же мы не используем к примеру 36 или 48 вольтовый аккумулятор.Пожалуй первая причина, которую можно сразу же назвать, это будет общий устоявшийся стандарт. Для изменения которого потребовалась бы веская причина и изменения всей инфраструктуры автомобиля, а это от генераторов до всей электроники.

Вторая причина связана с эрозией контактов при высоких напряжениях на постоянном токе. И данная причина не менее серьёзная, чем первая.

При использовании постоянного тока на малых значениях эрозия контактов менее подвержена к разрушению, а само разрушение может возникать не в середине, а ближе к месту соприкосновения.При более высоких напряжениях в пределах 35-40 v на постоянном токе может наблюдаться дуга и соответственно повышенная пожароопасность. Механическое соединение проводов в автомобиле более подвержено окислению, во время работы сухой и влажной среде. При этом электрический контакт окисляется и в этом месте происходит отгорание. При этом вместе потери контакта будет образовываться дуга с увеличением нагрузки. Установленная в автомобиле защита, скорее всего не сработает на перегрузку в сети что вызовет пожароопасное состояние проводки.

Переход на 12 v в автомобилестроение позволило автопроизводителем сократить затраты на проводку и не на радость автолюбителям, сократить срок службы аккумуляторной батареи. Потому как, глубокий разряд батареи в большинстве случаев приведёт к тому, что одна из банок обязательно начнёт сыпаться. При этом она начнёт перезаряжаться за счёт живых банок аккумулятора.

Сложившийся устои уже скорее всего не позволят уйти от 12 v батарей, так как придётся полностью изменять всю конструкцию автомобильной начинки. Увеличение напряжения и переход на увеличенная по напряжению аккумуляторы, поставят автовладельцев перед проблемой в использовании кислотных аккумуляторов и опасностью взрыва или поражением электрическим током.

Новости

Публикации

Социальная сеть VK готовится к возможному отключению YouTube в России, создавая свою собственную CDN-инфраструктуру. Это позволит обеспечить доступность видео-контента для пользователей в случае,…

Криптовалютные игровые монеты являются одними из самых желанных инвестиционных возможностей в Web3, и на то есть веская причина. Сектор GameFi-это быстрорастущая индустрия, которая имеет потенциал…

Удаление катышков с одежды или других текстильных изделий является неотъемлемой частью ухода за ними. Такие катышки могут появляться из-за многократного использования вещи, а также из-за трения и…

Электрочайник – это самая распространённая кухонная техника, которой мы часто пользуемся в повседневной жизни. Однако в процессе эксплуатации, возникает одна проблема – это накипь. В данной статье…

Вы когда-нибудь получали звонок от неизвестного номера и не знали, стоит ли вам ответить? В такой ситуации многие из нас просто игнорируют звонок, но что если это важный звонок? В таких случаях…

В одном прекрасном японском городе Тондабаяси, расположенном вблизи Осаки, есть чудесная башенка, достигающая в высоту 180 метров. Её можно смело назвать «преобладающей высотой». Безусловно,…

операционный усилитель — неинвертирующий преобразователь тока в напряжение

спросил

Изменено 1 год, 9 месяцев назад

Просмотрено 528 раз

\$\начало группы\$

Используя один операционный усилитель с резистором, очень легко сделать преобразователь I в V, как показано на схеме ниже. Обратите внимание, что если ток течет от I_in к операционному усилителю (назовем это положительным током), тогда V_out будет отрицательным и наоборот. Мы можем легко заставить V_out иметь тот же знак, что и I_in , добавив еще один операционный усилитель в инвертирующую конфигурацию.

Однако возможно ли сделать преобразователь I в V, который сохраняет знак, используя одиночный операционный усилитель ?

(Конечно, это возможно путем создания еще одного операционного усилителя из дискретных компонентов, но я не это имел в виду, я просто хотел узнать, существует ли какая-нибудь простая схема, которая может достичь этого с помощью одного операционного усилителя.)

РЕДАКТИРОВАТЬ: Конечно, для этого можно просто подключить резистор к земле (и, возможно, буферизовать напряжение). Но это означает, что «вход» соответствует выходному напряжению. Но мне было бы интересно иметь преобразователь, для которого вход также поддерживается на уровне 0 В, как и в инвертирующей конфигурации.

имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab

  • напряжение
  • операционный усилитель
  • аналог
  • измерение тока

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab

Рис. 1. Неинвертирующий преобразователь I/V (a) с буфером и (b) без буфера.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Если вам нужен преобразователь ВАХ, который поддерживает на входе 0 В, то он должен потреблять ток, равный входному току. В случае операционного усилителя IV при положительном входном токе (токе, поступающем на вход) выход операционного усилителя становится отрицательным, и ток, равный входному току, протекает через резистор.

Однако не существует компонента, который мог бы стать источником тока с нулевым падением напряжения. Чтобы поглотить ток от узла, находящегося под напряжением 0 В, компоненту потребуется отрицательный источник питания.

Таким образом, вы не можете избавиться от отрицательного источника питания (но вы могли бы, если бы решили удерживать входное напряжение, скажем, немного выше 0 В).

И… с одним операционным усилителем он должен быть инвертирующим. Итак, вы застряли.

Вы можете использовать резистор и операционный усилитель, как предложил Transistor, резистор с очень низким значением и операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления дадут входное напряжение, «довольно близкое» к 0 В, но это, конечно, приведет к большему количеству ошибок смещения.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

аналоговых сигналов: ток против напряжения

Содержание
  • Компоненты электрической аналоговой системы
  • Сигналы тока и напряжения
  • Преимущества сигнала 4–20 мА
  • Заключение

До устройств 4–20 мА золотым стандартом для аналогового управления процессами в начале 20-го века были пневматические системы, использующие сжатый воздух или нереакционноспособные газы для контроля различных параметров, таких как температура, влажность, уровни в резервуарах и т. д. Они могли передавать сигналы относительно долго расстояния, были недорогими для того времени и имели низкий риск воспламенения. В то время как пневматические методы все еще используются сегодня для определенных приложений, электрическая аналоговая сигнализация через ток и напряжение стала значительно дешевле, точнее и намного тише.

Компоненты аналоговой системы E lectrical:
  1. Источник питания — источник напряжения для всей электроники в цепи, обычно в диапазоне 9–24 В. Это может быть переменный или постоянный ток в зависимости от требований к дополнительным компонентам.
  2. Сенсор – Устройство, измеряющее изменения определенного интересующего параметра, обычно представляемого сигналом в милливольтах.
  3. Передатчик – Устройство, которое преобразует измерения датчика в электрический аналоговый сигнал и отправляет его на приемник.
  4. Приемник – Устройство, подключенное к передатчику, интерпретирующее аналоговый сигнал. Это может быть как простое отображение сигнала, так и сложное программируемый логический контроллер или цифровая система управления, которые выводят команды на основе входных данных. Он также может выступать в качестве источника питания.

Сигналы тока в сравнении с сигналами напряжения

Если вы не знакомы с электрическими системами, вы можете представить себе, что это будет подбрасывание монеты между напряжением или током для лучшей аналоговой сигнализации, но ток имеет некоторые существенные преимущества по сравнению с аналогом напряжения. Чтобы понять почему, начнем с закона Ома:

 

Провода создают сопротивление в цепи, соответствующее длине провода. Поскольку ток в цепи остается постоянным, напряжение должно быть переменной, которая изменяется с учетом любых различий в длине проводов. Это становится особенно актуальным, если сигнал должен передаваться на большие расстояния, так как сигналы напряжения будут падать по всей длине провода. Единственный способ предотвратить падение напряжения — использовать провод, который является идеальным проводником без какого-либо сопротивления, что в настоящее время невозможно. С другой стороны, сигнал, основанный на токе (например, 4-20 мА), нуждается только в проводе, который предотвращает потерю тока в окружающую среду, что легко получить на практике.

Кроме того, ток более устойчив к помехам, вызванным индуктивной связью. Индуктивная связь наблюдается, когда в близлежащем кабеле или машине есть переменный ток. Изменяющийся ток создает магнитное поле вокруг кабеля/машины, и это магнитное поле взаимодействует с близлежащими проводниками, индуцируя напряжение. На предприятиях по очистке сточных вод и на производственных объектах часто прокладываются длинные кабели, где индуктивное соединение может быть проблемой, даже с экранированными кабелями. Любой сигнал напряжения может быть значительно искажен этим типом шума, в то время как сигнал тока будет относительно незатронутым.

 

Преимущества сигнала 4–20 мА

  • Текущий ноль
    • Сигналы 4–20 мА имеют то, что называется «живым нулем», что означает, что 4 мА по-прежнему выводится, даже если показание находится в самой низкой точке. Сравните это с часто используемыми выходами 0–5 В и 0–10 В, где выход 0 В может означать, что сигнал находится на уровне или ниже того, что устройство способно считывать, ИЛИ это может означать, что соединение разорвано. Текущий ноль 4–20 мА экономит драгоценное время и деньги, сокращая количество операций по поиску и устранению неисправностей, поскольку он различает нулевой сигнал или отсутствие сигнала из-за обрыва цепи.
  • Низкое энергопотребление
    • Контуры 4–20 мА могут питаться от чрезвычайно слабых источников питания, включая небольшие солнечные батареи, что делает их идеальными для регистрации данных в отдаленных водных путях и труднодоступных районах. Сигналы низкого напряжения более чувствительны к электромагнитным помехам, и на них может повлиять движение кабеля.
  • Несколько устройств
    • Такие устройства, как светодиодные дисплеи и приемники, можно соединять последовательно, так как на каждый компонент будет передаваться одинаковый ток. Сигналы напряжения падают из-за дополнительного сопротивления каждого устройства, добавленного в цепь, поэтому последовательное подключение других устройств может быть затруднено.

Заключение

Учитывая все отмеченные преимущества, легко понять, почему 4–20 мА является отраслевым стандартом на протяжении более 50 лет и почему он останется таковым еще многие годы.

Интересно, что системы контроля качества воды, заявленные как 4-20 мА, часто используют сигналы напряжения в части своей системы. Обычно это наблюдается между датчиком и передатчиком, прежде чем выходной сигнал преобразуется в 4-20 мА и отправляется на приемник. Эти системы 4-20 мА теряют большую часть помехоустойчивых свойств, когда в них вводятся выходные напряжения (часто милливольт выходов), так как сигнал уязвим по всей длине провода от датчика до преобразователя.

 

Чтобы обеспечить максимальную помехоустойчивость систем измерения качества воды, pHionics объединила датчик и преобразователь в одном устройстве. Кроме того, наши передатчики изолированы и снабжены дифференциальными усилителями для устранения любых помех, которые могут возникать через электрод. Это создает чрезвычайно точную систему, которая может работать более 10 лет во многих приложениях, обеспечивая превосходную долгосрочную ценность. Чтобы увидеть больше, посетите нашу страницу продуктов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *