خانه / نظام مهندسی / اجرای تاسیسات / مفاهیم پایه در جوشکاری قوس الکتریکی

مفاهیم پایه در جوشکاری قوس الکتریکی

مدار الکتريکی

مسيری است که جريان الکتريسيته و الکترون­ ها در آن جاري می ­شوند. اين مسير از ترمينال منفي ژنراتور (جايي که شدت جريان توليد می ­شود) شروع و به وسيله سيم يا کابل به طرف ترمينال مثبت هدايت مي ­شود.

شدت جريان

به تعداد الکترون هايي که در واحد زمان (ثانيه) از يک نقطه مدار الکتريکي عبور مي­ کنند، شدت جريان (I) مي­گويند. واحد شدت جريان “آمپر” A است که بطور اختصار amps يا amp نوشته و با دستگاه آمپرمتر Amperemeter اندازه­ گيري می ­شود.

ولتاژ (اختلاف پتانسيل)

نيرويي است که موجب حرکت الکترون ها در مدار می ­شود (Electromotive Force)

در مدار الکتريکي ژنراتور يا ترانسفورماتور مولد نيرويي است که الکترون ها را در سيم به حرکت وا مي­دارد. واحد اين نيرو “ولت” Volt است و دستگاهي که آنرا اندازه­ گيري می­ کند “ولتمتر” ناميده می­ شود. در يک مدار الکتريکي هر چه فاصله نسبت به ژنراتور بیشترشود ولتاژ کمتر مي­ گردد که به آن “افت ولتاژ” می­ گويند.

در جوشکاري با قوس الکتريکي از انرژي الکتريکي بطور مستقيم استفاده نمي­شود بلکه آنرا تبديل به انرژي حرارتي می­کنند و سپس به کار مي­برند.

انواع انرژی الکتريکی

الف- جريان مستقيم يا (Direct Current – DC): که در آن الکترون ها در يک هادی فقط در يک جهت جابه ­جا می ­شوند.

ب- جريان متناوب يا ( Alternate Current – AC): جهت حرکت الکترون ها در هادی در پريودهای مختلف عوض مي­ شود.

بعضي از ژنراتورها مانند باطری و ترموکوپل، مستقيماً جريان DC تهيه مي­ کنند. اما بيشترين روش تهيه جريان مستقيم از طريق جريان متناوب و بوسيله يک­سو کننده­ ها (رکتي فاير) انجام مي ­شود.

فرکانس

تعداد سيکل­ های کامل در زمان يک ثانيه را فرکانس گويند که واحد آن “هرتز” Hz است. در بسياری از کشورها فرکانس جريان الکتريسيته 60 سيکل است ولي در کشور ايران فرکانس 50 سيکل متداول است.

جریان متناوب یک سیکل یا هرتز

نکته بسیار مهم

نتيجه: اگر شخصی در معرض برق گرفتگی با جريان 220 ولت AC قرار گيرد 141 درصد خطرناک­تر از برق 220 ولت DC است. بنابراين عايق­ های الکتريسيته برای جريان AC بايد 141 درصد ولتاژ موثر باشند.

رکتی ­فاير (يک­سو کننده)

سيستمي است که جريان AC را به DC تبديل مي­ کند. در اکثر ماشين ­های جوشکاری AC/DC جريان مستقيم را از طريق رکتی ­فاير کردن (يک­سو کردن) جريان متناوب بدست مي ­آورند. چنين جريان مستقيمي دارای 100 سيکل جريان مستقيم است.

جریان یکسو شده
جریان یکسو شده تک فار و سه فاز

دستگاه­ هاي جوشکاري DC را براي سه فاکتور مهم طراحي می­ کنند:

  1. توليد يک دامنه وسيع شدت جريان براي جوشکاری ضخامت ­های مختلف در آلياژها
  2. ثابت نگه­داشتن خصوصيات ولت-آمپر
  3. تغيير يافتن ولتاژ در زمان بسيار کوتاه، براي ولتاژ مورد نياز قوس

ولتاژ جوشکاری

ولتاژ مدار باز: ولتاژی که در مواقع کارکردن ماشين جوشکاري وجود دارد بدون اينکه عمل جوشکاری صورت گيرد. تغييرات اين ولتاژ در حدود 50 تا 100 ولت است.

ولتاژ مدار بسته: بعد از اين که قوس ايجاد شد، مقدار ولتاژ افت کرده، اندازه آن به حدود 18 تا 36 ولت مي­رسد. اين ولتاژ را “ولتاژ قوس” يا ” ولتاژ کاری” مي ­نامند.

الف) ولتاژ مدار باز
ب) ولتاژ کار – قوس

قوس الکتريکی به واسطه حرکت الکترون ها توليد می ­شود که جهت آن­ها از قطب –Ve به قطب +Ve است و انرژی الکتريکی به انرژی حرارتی و نور تبديل می ­شود.

در نتيجه اگر الکترود به قطب مثبت وصل شود، سرعت ذوب آن پنجاه درصد بيش­تر از اين است که الکترود به قطب منفی وصل شود.

بر اساس مقدار حرارت توليد شده در قطب­ ها، مي­ توان نتيجه گرفت که اگر ضخامت پوشش الکترودی در حد متوسط باشد، بايد آن را به قطب منفي وصل نمود تا به سرعت ذوب نشود. الکترودهايی که داراي پوسته­ ی ضخيم هستند، چون نياز به حرارت بيش­تری دارند، مي­ توان آن­ها را به قطب مثبت وصل کرد.

بدین ترتیب هنگاميکه از جريان متناوب استفاده مي ­شود مقدار حرارتي که در قطعه کار و الکترود ايجاد مي­ شود، مساوی است زيرا قطعه کار و الکترود قطب­ های خود را متناسب با فرکانس برق تغيير مي ­دهند.

ماشين­های جوشکاری

دستگاه­ های جوشکاری که به آنها ماشين ­های جوشکاری هم گفته مي ­شود، ممکن است به يکي از سه صورت AC ، DC يا ترکيب AC/DC باشند. اين دستگاه ­ها طوری طراحی می ­شوند که در آنها يا شدت جريان ثابت است يا ولتاژ.

سيستم ماشين ­های AC ممکن است به يکی از صورت ­های زير باشد:

  1. ترانسفورماتور
  2. موتور آلترناتور (موتور الکتريکی)
  3. اينجين آلترناتور (موتور ديزلی يا بنزينی)، Engine Alternator
  4. اينورتر (معکوس کننده)، Inverter

سيستم دستگاه­ های DC ممکن است به يکی از صورت­های زير باشد:

  1. ترانسفورماتور همراه با يکسو کننده­ ی DC
  2. موتور ژنراتور (موتور الکتريکی)
  3. اينجين ژنراتور (موتورهای گازوئيلی و بنزينی)
  4. رکتی­ فاير، Rectifier
  5. اينورتر

سيستم دستگاه­هاي AC/DC ممکن است به يک از صورت­هاي زير باشد:

  1. ترانسفورماتور با يکسو کننده­ ی DC
  2. موتور آلترناتور با رکتی ­فاير DC (موتور الکتريکی)
  3. اينجين الترناتور با رکتی ­فاير DC (موتور گازوئيلی يا بنزينی)
  4. اينورتر (معکوس کننده)

نویسنده: امین محمد مرادی

منبع: کتاب های هنرستان فنی