В сварочную систему при дуговой сварке входят источник питания и сварочная дуга. Требуемое качество сварного соединения обеспечивается в том случае, если система во время сварки работает устойчиво, стабильно во всех её звеньях и, прежде всего, если обеспечивается устойчивое горение дуги.
Для обеспечения устойчивости горения дуги источники питания для дуговой сварки должны удовлетворять следующим требованиям: 1) иметь напряжение холостого хода Uxх, т.е. напряжение на зажимах источника тока при разомкнутой сварочной цепи, достаточное для легкого возбуждения дуги и устойчивого её горения, но не превышающее норм безопасности работы, т.е. не более 80...90 В; 2) обладать достаточной мощностью для выполнения сварочных работ; 3) обеспечивать протекание тока короткого замыкания IКЗ, не превышающего установленных значений, без перегрева и повреждения обмоток; 4) обладать хорошими динамическими свойствами - обеспечивать быстрое восстановление напряжения дуги после коротких замыканий; 5) иметь устройство для плавного регулирования силы сварочного тока; 6) обладать требуемой внешней характеристикой (рис.2.5). Внешней характеристикой источника питания называется зависимость между напряжением на его выходных зажимах и током в сварочной цепи.
Внешние характеристики источников питания могут быть: крутопадающими 1, полого-падающими 2, жесткими 3 и возрастающими 4.
Для питания сварочной дуги применяют источники переменного (сварочные трансформаторы) и постоянного тока (сварочные выпрямители и сварочные генераторы). Сварочные трансформаторы, благодаря своим технико-экономическим показателям, имеют преимущества по сравнению с источниками постоянного тока. Они проще в эксплуатации, долговечнее, обладают более высоким КПД. Источники постоянного тока предпочтительнее в технологическом отношении. При их применении повышается устойчивость горения дуги, улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях и др.
Для стабильной работы системы источник питания - сварочная дуга требуется равенство тока и напряжения дуги току и напряжению источника питания. Кроме того, необходимо соответствие внешней вольтамперной характеристики источника и статической вольтамперной характеристики дуги. В точке их пересечения (точка В, рис.2.6) наблюдается равенство значений тока и напряжения источника питания и сварочной дуги. Условие устойчивого горения дуги в дифференциальной форме имеет следующий вид:
(1)
Или
(2)
где Uд, Uu - напряжение дуги и источника в установившемся режиме; Iд, Iu - ток дуги и источника в установившемся режиме; ky - коэффициент динамической устойчивости системы источник питания - сварочная дуга.
Анализ зависимостей (1) и (2) позволяет сделать следующие выводы. Для питания дуги с падающей или жесткой вольт-амперной характеристикой целесообразно применять источники питания с крутопадающей или падающей полого внешней характеристикой. Для питания дуги с возрастающей характеристикой - источники тока с жесткой или возрастающей внешней характеристикой.
Окончательно внешнюю характеристику источника выбирают исходя из анализа конкретных условий ведения процесса дуговой сварки.