Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока
Исследованы устойчивость и возникновение колебаний тока электрической дуги при определенных условиях в электрической цепи постоянного тока. Отмечено, что в цепи с дугой всегда будет параллельная ей емкость, образуемая собственными емкостями установки. Электрическая дуга как элемент электрической це...
Збережено в:
Дата: | 2014 |
---|---|
Автори: | , |
Формат: | Стаття |
Мова: | Russian |
Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2014
|
Назва видання: | Автоматическая сварка |
Теми: | |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103493 |
Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Цитувати: | Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока / Е.Н. Верещаго, В.И. Костюченко // Автоматическая сварка. — 2014. — № 8 (734). — С. 44-48. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-103493 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1034932016-06-20T13:04:51Z Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока Верещаго, Е.Н. Костюченко, В.И. Кафедре сварочного производства 55 лет Исследованы устойчивость и возникновение колебаний тока электрической дуги при определенных условиях в электрической цепи постоянного тока. Отмечено, что в цепи с дугой всегда будет параллельная ей емкость, образуемая собственными емкостями установки. Электрическая дуга как элемент электрической цепи описывается обобщенной моделью, которая учитывает термическую инерционность электрической дуги и не ограничивает вид ее статической вольт-амперной характеристики. Рассмотрено влияние параметров электрической дуги на переходной процесс, получены условия возникновения незатухающих и нарастающих собственных колебаний. Представлены принципиальные и эквивалентные схемы рассматриваемого контура. Диссипативные свойства колебательной системы охарактеризованы с помощью коэффициента затухания контура, относительного демпфирования, а также коэффициента потерь энергии в системе. Определены частота срыва, полоса пропускания, частота собственных колебаний и резонансное сопротивление контура. Рассмотрены резистивное демпфирование колебаний, определено желаемое значение демпфирующего резистора, проиллюстрированы результаты расчетов и моделирования. Полученные результаты могут найти применение при проектировании и наладке новых источников питания для сварки и родственных технологий, а также оценки демпфирования и стабилизации работающих источников питания. 2014 Article Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока / Е.Н. Верещаго, В.И. Костюченко // Автоматическая сварка. — 2014. — № 8 (734). — С. 44-48. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103493 621.791.75.01 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
topic |
Кафедре сварочного производства 55 лет Кафедре сварочного производства 55 лет |
spellingShingle |
Кафедре сварочного производства 55 лет Кафедре сварочного производства 55 лет Верещаго, Е.Н. Костюченко, В.И. Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока Автоматическая сварка |
description |
Исследованы устойчивость и возникновение колебаний тока электрической дуги при определенных условиях в электрической цепи постоянного тока. Отмечено, что в цепи с дугой всегда будет параллельная ей емкость, образуемая
собственными емкостями установки. Электрическая дуга как элемент электрической цепи описывается обобщенной
моделью, которая учитывает термическую инерционность электрической дуги и не ограничивает вид ее статической
вольт-амперной характеристики. Рассмотрено влияние параметров электрической дуги на переходной процесс, получены условия возникновения незатухающих и нарастающих собственных колебаний. Представлены принципиальные
и эквивалентные схемы рассматриваемого контура. Диссипативные свойства колебательной системы охарактеризованы
с помощью коэффициента затухания контура, относительного демпфирования, а также коэффициента потерь энергии
в системе. Определены частота срыва, полоса пропускания, частота собственных колебаний и резонансное сопротивление контура. Рассмотрены резистивное демпфирование колебаний, определено желаемое значение демпфирующего
резистора, проиллюстрированы результаты расчетов и моделирования. Полученные результаты могут найти применение при проектировании и наладке новых источников питания для сварки и родственных технологий, а также оценки
демпфирования и стабилизации работающих источников питания. |
format |
Article |
author |
Верещаго, Е.Н. Костюченко, В.И. |
author_facet |
Верещаго, Е.Н. Костюченко, В.И. |
author_sort |
Верещаго, Е.Н. |
title |
Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока |
title_short |
Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока |
title_full |
Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока |
title_fullStr |
Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока |
title_full_unstemmed |
Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока |
title_sort |
неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока |
publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
publishDate |
2014 |
topic_facet |
Кафедре сварочного производства 55 лет |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103493 |
citation_txt |
Неустойчивость режима в цепи с емкостью и электрической дугой, питаемой от источника постоянного тока / Е.Н. Верещаго, В.И. Костюченко // Автоматическая сварка. — 2014. — № 8 (734). — С. 44-48. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
series |
Автоматическая сварка |
work_keys_str_mv |
AT vereŝagoen neustojčivostʹrežimavcepisemkostʹûiélektričeskojdugojpitaemojotistočnikapostoânnogotoka AT kostûčenkovi neustojčivostʹrežimavcepisemkostʹûiélektričeskojdugojpitaemojotistočnikapostoânnogotoka |
first_indexed |
2025-07-07T13:56:04Z |
last_indexed |
2025-07-07T13:56:04Z |
_version_ |
1836996693208334336 |
fulltext |
44 8/2014
Кафедре сварочного производства 55 лет
УДК 621.791.75.01
НЕУСТОЙЧИВОСТЬ РЕЖИМА В ЦЕПИ С ЕМКОСТЬЮ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГОЙ, ПИТАЕМОЙ
ОТ ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Е. Н. ВЕРЕЩАГО, В. И. КОСТЮЧЕНКО
Нац. ун-т кораблестроения им. Адмирала Макарова. 54025, Украина, г. Николаев, просп. Геров Сталинграда, 9.
E-mail: vikmkua@mail.ru
Исследованы устойчивость и возникновение колебаний тока электрической дуги при определенных условиях в элек-
трической цепи постоянного тока. Отмечено, что в цепи с дугой всегда будет параллельная ей емкость, образуемая
собственными емкостями установки. Электрическая дуга как элемент электрической цепи описывается обобщенной
моделью, которая учитывает термическую инерционность электрической дуги и не ограничивает вид ее статической
вольт-амперной характеристики. Рассмотрено влияние параметров электрической дуги на переходной процесс, полу-
чены условия возникновения незатухающих и нарастающих собственных колебаний. Представлены принципиальные
и эквивалентные схемы рассматриваемого контура. Диссипативные свойства колебательной системы охарактеризованы
с помощью коэффициента затухания контура, относительного демпфирования, а также коэффициента потерь энергии
в системе. Определены частота срыва, полоса пропускания, частота собственных колебаний и резонансное сопротив-
ление контура. Рассмотрены резистивное демпфирование колебаний, определено желаемое значение демпфирующего
резистора, проиллюстрированы результаты расчетов и моделирования. Полученные результаты могут найти примене-
ние при проектировании и наладке новых источников питания для сварки и родственных технологий, а также оценки
демпфирования и стабилизации работающих источников питания. Библиогр. 8, рис. 4.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая сварка, электрическая и плазменная дуга, устойчивость процесса, переходные процес-
сы, демпфирование колебаний, расчет и моделирование
Устойчивость электрической дуги при опреде-
ленных условиях в электрической цепи исследо-
валась неоднократно [1–8]. Обратим внимание на
то, что в цепи с дугой всегда будет параллельная
ей емкость, образуемая собственными емкостями
установки. При этом емкость на выходе, напри-
мер, в сварочных инверторах тока, используется
в качестве фиксирующей (демпфирующей) цепи
либо в целях помехоподавления [7]. Эти емкости
достигают 0,001 мкФ, а с учетом емкости элемен-
тов запуска дуги и сети составляют даже несколь-
ко микрофарад [1, 4, 7]. Теперь более подробно
остановимся на устойчивом и неустойчивом со-
стоянии электрической дуги с емкостью и ее влия-
нии на электрическую цепь.
В настоящей статье электрическая дуга
как элемент электрической цепи описыва-
ется обобщенной моделью [3, 5, 7], кото-
рая учитывает термическую инерционность
электрической дуги и не ограничивает вид
ее статической вольт-амперной характери-
стики (ВАХ). Вследствие этого в схеме для
исследования устойчивости неуправляемое
нелинейное сопротивление — электриче-
ская дуга имитировано дифференциальным
сопротивлением Rдф0 и последовательно с
ним включенной малой паразитной индук-
тивностью L, зашунтированной активным сопро-
тивлением R1. В данном случае исследуемая элек-
трическая цепь (рис. 1) образована параллельным
соединением идеального источника тока, элемен-
та с входным сопротивлением дуги Zд(p), сопро-
тивления Ri и емкости С.
Наличие резистора Ri учитывает все виды по-
терь в системе — конечное (хотя и достаточно
большое), внутреннее (выходное) сопротивление
источника тока, а также влияние внешних цепей.
Характеристикой двухполюсника является его
входное (или внутреннее) сопротивление
1 2
2 2
1 2
( ) ( ) ,
1âõ
k k p
Z p Z p
T p T p
+
= =
+ +
(1)
© Е. Н. Верещаго, В. И. Костюченко, 2014
Рис. 1. Принципиальная схема (а) и схема замещения (эквивалентная)
рассматриваемого контура (б) (L = θ(Rст0 – Rдф0); R1 = Rст0 – Rдф0; Rст0,
R2 = Rдф0 — статическое и дифференциальное сопротивление дуги в
выбранной рабочей точке I0)
458/2014
Кафедре сварочного производства 55 лет
где k1 = Rдф0; k2 = θRст0; T1 = θ + Rдф0C; 2
2T = θRст0C;
θ — постоянная времени дуги.
Если в уравнении (1) положить p = jω, то оно
описывает при 0 ≤ ω ≤ ∞ частотную передаточную
функцию цепи
1 2
2 2
1 2
( ) ,
1 ( )
k k j
Z j
T j T j
+ ω
ω =
+ ω + ω
модуль которой и фаза имеют соответственно вид
( )
2 2 2
1 2
2 2 2 2
2 1
( ) ,
k k
Z j
T T
+ ω
ω =
− ω + ω
2 1
2 2
1 2
( ) arg ( ) arctg arctg .
1
k T
Z j k T
ω ω
ψ ω = ω = −
− ω
Формулу (1) удобно представить в виде
1 2 1 2
2 2 2
2
0 0
( ) ,
1 2 21
k k p k k p
Z p
Tp T p p p
+ +
= =
+ ξ + ξ+ +ω ω
где
2 0 ;
ñò
T T R C= = θ
1 0
0 0
1(2 ) 2 äô
ñò ñò
CT T RR C R
θξ = = + θ — пара-
метр демпфирования; 0 01
ñò
R Cω = θ — частота
собственных колебаний системы;
0α = ξω .
Для описания двухполюсника используем
представление
( ) ( ) ( ),Z j r jxω = ω + ω
где
2 2 2
1 2 2 1
2 2 2 2
2 1
(1 )
( ) Re ( ) ;
(1 )
k T k T
r Z j
T T
− ω + ω
ω = ω =
− ω + ω
2 2
2 2 1 1
2 2 2 2
2 1
(1 )
( ) Im ( ) .
(1 )
k T k T
x Z j
T T
ω − ω − ω
ω = ω =
− ω + ω
Данное операторное сопротивление имеет
единственный нуль при p = −Rдф0/Rст0θ и два по-
люса в точках с координатами
2 2
1,2 0
0
0 0
2
0
0 0 0
1 1
2
1 1 1 ,4
äô
ñò ñò
äô
ñò ñò ñò
p j
R
R C R
R
j R C R C R
= −α ± ω − α =
= − + ± θ
± − + θ θ
которые в зависимости от соотношения между ω0
и α могут быть как комплексно-сопряженными,
так и вещественными.
Семейство амплитудно- и фазочастотных ха-
рактеристик контура с параметрами: θ = 1 мкс,
Rст0 = 1,25 Ом, Ri = ∞, Rдф0 = -0,49 Ом приведено
на рис. 2.
Возникновение нарастающих собственных ко-
лебаний в электрической цепи с потерями (см.
рис. 1, а) возможно лишь тогда, когда в составе
цепи, помимо пассивных элементов R, L, C, содер-
жатся активные, передающие в цепь часть энер-
гии от внешних источников. Распространенной
моделью такого активного элемента является ре-
зистор с отрицательным сопротивлением. Рассма-
триваемая цепь становится неустойчивой (будет
самопроизвольно возбуждаться), если имеющееся
в ней отрицательное сопротивление Rдф0 > Rдф0 кр
(условие самовозбуждения заключается в полной
компенсации потерь в контуре).
Емкость С может быть выбрана такой, чтобы
двухполюсник был демпфированным в желаемой
полосе пропускания, что устраняет влияние резо-
нансного пика. При выборе емкости С, обеспечи-
вающей значение параметра демпфирования око-
ло 0,7, частота среза двухполюсника может быть
сделана соответственно большой.
В данном случае двухполюсник представляет
собой низкочастотную систему, полоса пропуска-
ния которой представляет собой диапазон частот
от нуля до частоты среза ωC. Отметим, что поло-
сой частот двухполюсника, грубо говоря, является
Рис. 2. Амплитудно- (а) и фазочастотная (б) характеристики двухполюсника: 1 — С = 0 мкФ; 2 — 0,1; 3 — 10,0; 4 — 2,041
46 8/2014
Кафедре сварочного производства 55 лет
диапазон частот, в котором величина ( )Z jω близ-
ка 1. Точное значение частоты среза, конечно, в
значительной степени зависит от числа ξ.
Дифференциальное уравнение данной цепи,
составленное относительно напряжения u(t) на
входном сопротивлении контура, имеет вид
2
20 0
0 0
( )
.
ñò äô
ñò äô
d u duR C R C udtdt
diR R idt
θ + + θ + =
= θ +
(2)
Варьируя величину С, можно изменять коэф-
фициент при производной du/dt. Знак и значение
этого коэффициента, как известно, определяют
характер свободных колебаний в такой динамиче-
ской системе.
Если в уравнении (2) Rдф0 < 0, то за счет обрат-
ной связи возможна регенерация, т. е. частичная
компенсация потерь в контуре.
Найдем условия самовозбуждения схемы (см.
рис. 1, а), исследуя характеристическое уравне-
ние этой системы с внутренней обратной связью.
Отметим, что если, например Yотр = Sдф < 0 (Sдф
— дифференциальная крутизна ВАХ дуги) — от-
рицательная активная проводимость, вносимая
электрической дугой, то условие самовозбужде-
ния системы заключается в компенсации потерь
контура.
Это означает, что в стационарном режиме
энергия, рассеиваемая в контуре за период соб-
ственных колебаний, в точности равна энергии,
которая поступает в контур от внешних источни-
ков за данный отрезок времени. Такой механизм
самовозбуждения получил название внутренней
обратной связи [3, 5, 7]. Колебательной системой
здесь служит RLC-контур, элементом обратной
связи — Yотр (активный элемент).
Корни γ1 и γ2 характеристического уравнения
(2) имеют вещественные части
0
1, 2
0
Re .2
äô
ñò
R C
R C
+ θ
γ = − θ
Система переходит в неустойчивый режим, когда
величина Re γ1, 2 обращается в нуль. При этом по-
скольку (1 – Rдф0/Rст0) > 0, то имеем незатухающие
гармонические собственные колебания вида
uсоб(t) = A sin (ω0t + φ),
где А, φ определяются начальными значениями
u(t0) и
0( )u t
.
Если емкость конденсатора С достигает крити-
ческого значения Скр = –θSдф, то характеристиче-
ское уравнение приобретает вид
2 2 2
0/ 0,d u dt u+ ω =
(3)
где
0 0
0
0 0
11 1äô äô
ñò ñò
C
R R
R RLC
ω = ω − = − — частота
собственных колебаний.
Отсюда находим критическое значение отрица-
тельного сопротивления:
0 .
äô êð
R C= −θ
.
Из последнего выражения видно, что чем
меньше емкость конденсатора С, тем больше от-
рицательное активное сопротивление, необходи-
мое для самовозбуждения контура.
Для цепи рис. 1, а с параметрами С = 1,0 мкФ,
θ = 10 мкс Rдф0кр = –10,0 Ом. Если Rдф0 = –2,0 Ом,
то Скр = 5 мкФ.
Очевидно, что электрическая дуга с параллель-
ной емкостью горит устойчиво, пока выполняется
условие θ > –CRдф0.
Диссипативные свойства колебательной системы
можно охарактеризовать с помощью коэффициента
затухания контура α, относительного демпфирова-
ния ξ = α/ω0 (безразмерный параметр), а также ко-
эффициента потерь энергии в системе η = 2α/ω0.
Рассеяние энергии можно оценить и с помощью
коэффициента поглощения ψ, связанного простой
приближенной зависимостью с другой характе-
ристикой процесса диссипации энергии в систе-
ме — логарифмическим декрементом колебаний δ:
ψ = 2δ = 4πα/ω0 = 4πlnA1/А2, где A1, А2 — амплиту-
ды двух соседних колебаний относительно устано-
вившегося значения. При малом демпфировании
(δ2 << 6) η = δ /π = ψ/2π, а при больших значениях
δ можно использовать приближенную формулу из
работы [7]: 2 2 22 / 4 (1 0,0127 ) /η = δ π + δ ≈ δ − δ π ,
погрешность которой не превышает 1 % при δ ≤ 3.
При С > Скр контур становится неустойчивым.
Введя параметр
0
0
0
1 [ / ( ) / ] 1 0,2
äô
äô
ñò
R
LC R L R
α = −θ − − >
получаем дифференциальное уравнение
2
2
2 02 0,d u du udtdt
− α + ω =
решение которого описывает гармонические коле-
бания с экспоненциально нарастающей во време-
ни амплитудой
2 2 2 2
0 0( ) cos sin ,t tu t Ae t Be tα α= ω − α + ω − α
где А, В — постоянные, зависящие от начальных
условий.
Если α << ω0, то в соответствии с (3) частота
заполнения автоколебаний, возникающих в линей-
ном режиме, близка частоте собственных колеба-
ний контура.
Обращаясь к эквивалентной схеме замещения
(см. рис. 1, б), видим, что ток с комплексной ам-
478/2014
Кафедре сварочного производства 55 лет
плитудой İm, поступающий от источника тока,
протекает по сопротивлению
2
( ) ( )
.
[ (1 / )] / 1
ýêâ
ñò0 äô0
ñò0 äô0 ñò0 äô0
/[ ( ) ]i i
i i
Z j Z j R Z j R
p R R
p R C p R C R R R R
ω = ω ω + =
θ +
=
θ + + θ + + +
Несложные преобразования показывают, что
( ) ,ðåç.ýêâ
ýêâ
ýêâ
Z jξ = + ξ
(4)
где Rрез.экв = Rрез/(1 + Rрез)/Ri — эквивалентное сопро-
тивление контура при резонансе с учетом разряд-
ного сопротивления Ri; ' 0 / ( ) / ))
ýêâ ðåç
1 iR Rξ = ξ +
— эквивалентная обобщенная расстройка; ξ0 —
безразмерная обобщенная расстройка при Ri = ∞.
Можно считать, что влияние Ri состоит в том,
что добротность колебательной системы умень-
шается и становится равной эквивалентной
добротности
1 /ýêâ
ðåç i
QQ R R= +
.
Согласно последней формуле для ослабления
действия -Rpез на колебательную систему следует
уменьшать резонансное сопротивление Rpез, при-
меняя параллельное включение Ri.
Рассмотрим параллельный колебательный кон-
тур с параметрами θ = 1 мкс, Rст0 = 1,25 Ом, Rдф0 =
= –0,49 Ом, С = Скр = 2,041 мкФ, настроенный
на частоту fрез. Частота собственных колебаний в
контуре
2
0 0 0 0 0
0
6
1 1 / /
0,626 10 ( );
äô ñò äô ñò
ñò
-1ñ
CR R R R
R C
ω = − − =θθ
= ⋅
3
0 99,7 10 Ãö 100 êÃö.f = ⋅ ≈
Резонансное сопротивление колебательной
системы
2 2
0
2
0
( ) 1
10,66 ( ).
( )
2
äô0 ñò0 äô0
ðåç
ñò0 äô0
[ / ]
êÎì
/ 1
R R R
R
R R
θω +
= = −
θω +
Эквивалентное сопротивление контура при ре-
зонансе с учетом шунтирующего действия Ri (Ri =
= 10 кОм)
Rрез.экв = 161,52 кОм.
При настройке контура в резонанс ξэкв = 0, по-
этому из (4) следует, что резонансный коэффици-
ент передачи контура
Kрез = Rрез.экв.
Очевидно, что в данной цепи роль шунтирую-
щего резистора R выполняет активное резонансное
сопротивление контура Rрез без учета внутреннего
сопротивления источника и демпфирующего рези-
стора (вносимого сопротивления Ri).
Если Rрез< 0 — активная составляющая вход-
ного сопротивления контура при резонансе,
а 1/Ri > 0 — параллельно включенная проводи-
мость, вносимая источником тока и демпфирующим
резистором, то условие обеспечения устойчивости
и отсутствия самораскачивания (стабилизации и
демпфирования) примет вид
−Ri/Rрез < 1.
Если это условие выполняется, то демпфиро-
вание, отраженное в основном уравнении малых
колебаний членом с положительным коэффици-
ентом, приводит к затуханию колебаний. Рассма-
триваемая система будет самопроизвольно воз-
буждаться, если имеющееся в ней отрицательное
сопротивление меньше вносимого сопротивления
−Rрез < Riвн. Отметим, что вызываемые неустойчи-
востью перенапряжения оказывают воздействие
на установку в целом.
Пример результатов расчета приведен на рис. 3.
При этом основные условия с θ = 1 мкс, Rдф0 =
= −0,49 Ом; С = 2,041 мкФ выбирали так, чтобы
могли возникать неустойчивости. Следует отме-
тить, что возникающая неустойчивость приводит
к колебаниям как напряжения, так и тока дуги.
Рис. 3. u–i-Диаграммы: а — uд = f(i); б — uд = f(iд)
48 8/2014
Кафедре сварочного производства 55 лет
В u–i-диаграмме (см. рис. 3, б) спиральная
форма характеристики показывает, что напряже-
ние и ток дуги сдвинуты по фазе относительно
друг друга.
Полезно сравнить переходные характеристи-
ки контура, полученные при различных значениях
Ri/Rрез (рис. 4). Если Ri = 10 кОм, то имеем соб-
ственные колебания с отрицательным затуханием
(рис. 4, а).
Наконец, в общем случае переходная харак-
теристика системы (рис. 4, б) представляет со-
бой квазигармоническое затухающее колебание с
биениями.
Влияние Ri в зависимости от отношения
Ri/|Rрез| проявляется в скорости снижения во вре-
мени тока и напряжения дуги. При значениях от-
ношения Ri/|Rрез| приблизительно от 0,95 до 0,5
оно вызывает сильное затухание колебаний на-
пряжения (тока) по сравнению со случаем Ri = ∞.
Если же, напротив, сделать это отношение еще
меньше, то колебания, хотя и продолжают зату-
хать, но относительное изменение уже не явля-
ется таким большим. Кроме того, с уменьшением
Ri/|Rрез| появляются биения.
Таким образом, для практических нужд со-
противление Ri для резистивного демпфирования
должно составлять приблизительно Ri ≈ |Rрез|.
Выводы
1. В электрической цепи с электрической дугой
возможно возникновение колебаний. Установив-
шаяся амплитуда колебаний определяется видом
нелинейной характеристики электрической дуги,
входящей в контур.
2. Найденные частотные характеристики вход-
ного сопротивления цепи позволяют определять
области неустойчивости системы с комплексной
линейной или нелинейной нагрузкой.
3. В контуре, имеющем только резистивное
демпфирование при −Ri/Rрез ≈ 1, колебания зату-
хают достаточно медленно.
4. Емкость конденсатора С может быть выбра-
на такой, чтобы двухполюсник был демпфирован-
ным в желаемой полосе пропускания.
1. Верещаго Е. Н., Костюченко В. И. Физико-математиче-
ская модель цепи питания плазмотрона // Свароч. пр-во.
– 2013. – № 2. – С. 19–25.
2. Гладков Э. А. Управление процессами и оборудованием
при сварке. – М.: Академия, 2006. – 430 с.
3. Демирчян К. С., Нейман Л. Р. Теоретические основы
электротехники: Т. 2. Теория линейных электрических
цепей. – СПб.: Питер, 2003. – 576 с.
4. Дюргеров Н. Г., Сагиров Х. Н. Устойчивость системы само-
регулирования дуги при механизированной и автоматиче-
ской сварке // Свароч. пр-во. – 2009. – № 2. – С. 13–14.
5. Лоос А. В., Лукутин А. В., Сараев Ю. Н. Источники пи-
тания для импульсных технологических процессов. –
Томск: Изд-во Томск. политехн. ин-та, 1998. – 160 с.
6. Сидорец В. Н., Пентегов И. В. Детерминированный хаос
в нелинейных цепях с электрической дугой. – Киев:
Международная ассоциация «Сварка», 2013. – 272 с.
7. Схемотехника инверторных источников питания для ду-
говой нагрузки: Учеб. пособие / Е. Н. Верещаго, В. Ф.
Квасницкий, Л. Н. Мирошниченко, И. В. Пентегов. – Ни-
колаев: Нац. ун-т кораблестроения им. Адмирала Мака-
рова, 2000. – 283 с.
8. Цыбулькин Г. А. К вопросу об устойчивости процесса ду-
говой сварки плавящимся электродом // Автомат. сварка.
– 2002. – № 5. – С. 17–19.
Поступила в редакцию 30.05.2014
Рис. 4. Отклик цепи на функцию включения Ri = 10 (а) и 1 (б) кОм
|