Необходимое оборудование и материалы
1. Сварочный выпрямитель с амперметром постоянного тока.
2. Вольтметр постоянного тока.
3. Штатив с механизмом вертикального перемещения электрода.
4. Угольные и стальные пластины.
5. Угольные электроды.
Порядок выполнения работы
1. Собрать лабораторную установку в соответствии со схемой на рис.7 (прямая полярность включения).
| V |
| A |
| – |
| + |
| Рис. 7. Схема экспериментальной установки 1 – штатив, 2 – угольный электрод; 3 – подъемный механизм; 4 – сварочный выпрямитель ВД-306; 5 – изделие; А – амперметр постоянного тока; V – вольтметр постоянного тока |
 |
2. Закрепить угольный электрод в подъемный механизм и установить расстояние между нижним торцом электрода и угольной пластиной 2 мм. Возбудить дуговой разряд путем закорачивания дугового промежутка вспомогательным угольным электродом и измерить напряжение на дуге. Результат измерения занести в таблицу 3.
3. Изменяя с помощью подъемного механизма длину дуги от первоначального до 8 мм, повторить измерения напряжения на дуге через каждые 2 мм с занесением результатов в таблицу 3.
4. По полученным точкам c помощью пакета программ Microsoft Excel построить график линейного уравнения регрессии Uд = f( 
д). рассчитать коэффициенты а и b уравнения (5) и записать их значения в таблицу 2.
5. Повторить опыты по п/п. 2-4 для стальной пластины.
Таблица 3.
Результаты расчета коэффициентов уравнения регрессии (5)
| Материал |  , мм |  , В | Коэффициент | ||
| Катод | Анод | a | b | ||
| Уголь | Уголь | 30,8 | 1,8 | ||
6. Рассчитать по уравнению (6) плотность тока термоэлектронной эмиссии для железного и угольного катодов. Температуру Т принять равной температуре кипения материала катода (для железа Т = 3150 оК, для угольного электрода Т = 5000 оК). Для угольного катода φ = 6,88·10-19 Дж, для железного – φ = 6,976·10-19 Дж. Результаты расчета занести в таблицу 4.
7. При прямой полярности подключения установить зазор 3 мм между угольным электродом и стальной пластиной. Возбудить дуговой разряд, измерить силу тока дуги и занести результаты измерения в таблицу 4.
8. С помощью подъемного механизма увеличивать длину дуги до ее разрыва. Зафиксировать напряжение на дуге в момент разрыва Up и измерить разрывную длину дуги ℓp . Опыт повторить 3 раза. Занести результаты измерений в таблицу 4.
Таблица 4.
Влияние полярности на устойчивость дугового разряда
| Прямая полярность | № опыта | Катод | Анод | jT, А/мм2 | Iд, А | Uр, В | ℓр , мм | ||
| № замера | Среднее | ||||||||
| Угольный электрод | Стальная пластина | ||||||||
| Стальная пластина | Угольный электрод | 127,735 |
| Обратная полярность | № опыта | Катод | Анод | jT, А/мм2 | Iд, А | Uр, В | ℓр , мм | ||
| № замера | Среднее | ||||||||
| Угольный электрод | Стальная пластина | ||||||||
| Стальная пластина | Угольный электрод | 127,735 |
9. Повторить опыты по пп. 7-8 для обратной полярности.
10. Сделать выводы о влиянии полярности дуги с неплавящимся электродом на ее стабильность.
11. Собрать схему прямой полярности для угольного электрода и угольной пластины. Установить зазор между электродом и пластиной 2 мм. Настроить источник питания на минимальный ток дуги. Возбудить дугу и измерить ее напряжение и ток. Результаты измерений занести в таблицу 5.
Таблица 5.
Данные для построения ВАХ дуги
| Ток дуги, А | ||||
| Напряжение, В |
12. Последовательно увеличивая силу тока, повторить опыт по п. 11. 4 раза.
13. Построить график вольтамперной характеристики (ВАХ) дуги и выделить характерные участки.
Вольт-амперная характеристика дуги
