Вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ)

Справочник сварочных определений и терминов — Shindaiwa

Shindaiwa в Украине, поставки сварочного оборудования из Японии

Что такое вольт-амперная характеристика дуги (ВАХ), ее виды – падающая, жесткая, возрастающая. Возможность переключения типа ВАХ в сварочных агрегатах Shindaiwa.

Статическая вольт-амперная характеристика дуги – показывает зависимость между установившимися значениями тока и напряжения дуги при постоянной ее длине. Электрическая дуга, как элемент цепи тока, обладает ярко выраженной нелинейностью, т. е. между ее током I и напряжением U нет пропорциональной связи. Зависимости U = f (I) при прочих неизменных условиях для таких элементов чаще всего изображаются в виде кривых, называемых вольт-амперными характеристиками (см. рис.).;Если величины U измерены в состояниях устойчивого равновесия разряда при разных токах, то характеристики называются статическими. Статическая характеристика дуги зависит от расстояния между электродами (длины дуги), материала электродов и параметров среды, в которой горит дуга.Построение вольт-амперных характеристик связано с большими трудностями не только из-за сложности измерения длины дуги между плавящимися электродами, но и поддержания неизменными прочих условий.

Статическая ВАХ имеет три области

×

• Первая область (I) характеризуется резким падением напряжения U на дуге с увеличением тока сварки I. Такая характеристика называется падающей и вызвана тем, что при увеличении тока сварки происходит увеличение площади, а следовательно, и электропроводности столба дуги.
• Во второй области (II) характеристики увеличения тока сварки не вызывают изменения напряжения дуги. Характеристика дуги на этом участке называется жесткой. Такое положение характеристики на этом участке происходит за счет увеличения сечения столба дуги, анодного и катодного пятен пропорционально величине сварочного тока. При этом плотность тока и падение напряжения на протяжении всего участка не зависят от изменения тока и остаются почти постоянными.
• В третьей области (III) с увеличением сварочного тока возрастает напряжение на дуге U. Такая характеристика называется возрастающей. При работе на этой характеристике плотность тока на электроде увеличивается без увеличения катодного пятна, при этом возрастает сопротивление столба дуги и напряжение на дуге увеличивается.

Зависимость напряжения на дуге от тока при быстром его изменении называется динамической вольт-амперной характеристикой.
  При возрастании тока динамическая характеристика идет выше статической, так как при быстром росте тока сопротивление дуги падает медленнее, чем растет ток.

Для стабильного горения дуги необходимо, чтобы было равенство между напряжениями и токами дуги и источника питания.
  Источники питания с падающей и жесткой характеристиками применяют при ручной дуговой сварке, с возрастающей характеристикой – при полуавтоматической сварке, с жесткой и возрастающей – при автоматической сварке под флюсом и для наплавки.
  Устойчивое горение сварочной дуги возможно только в том случае, когда источник питания сварочной дуги поддерживает постоянным необходимое напряжение при протекании тока по сварочной цепи.

В представленных на сайте сварочных агрегатах Shindaiwa предусмотрена возможность переключения типа ВАХ – СС (крутопадающая) и CV (жесткая). За счет этого агрегаты могут использоваться для многих видов сварочных работ (DGW500DM DGW400DMK DGW310MC).

Дата публикации: 15 07 2018 ✎ 
Дата последнего изменения: 01 06 2021

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — Практическая электроника

Что такое вольт-амперная характеристика (ВАХ)

ВАХ — это вольт-амперная характеристика, а если точнее, зависимость тока от напряжения в каком-либо радиоэлементе. Это может быть резистор, диод, транзистор и другие радиоэлементы. Так как транзистор имеет более двух выводов, то он имеет множество ВАХ.

Думаю, не все, кто читает эту статью, хорошо учились в школе. Поэтому, давайте разберемся, что представляет из себя зависимость одной величины от другой. Как вы помните из школы, мы строили графики зависимости игрек (У) от икс (Х). Та переменная, которая зависит от другой переменной, мы откладывали по вертикали, а та, которая независима — по горизонтали. В результате у нас получалась система отображения зависимости «У» от «Х»:

Так вот, мои дорогие читатели,  в электронике, чтобы описать зависимость тока от напряжения, вместо «У»  у нас будет сила тока, а вместо Х — напряжение.  И система отображения у нас примет вот такой вид:

Именно в такой системе координат мы будет чертить вольт-амперную характеристику. И начнем с самого распространенного радиоэлемента — резистора.

ВАХ резистора

Для того, чтобы начертить этот график, нам потребуется пропускать через резистор напряжение и смотреть соответствующее значение силы тока тока. С помощью крутилки я добавляю напряжение и записываю значения силы тока для каждого значения напряжения. Для этого берем блок питания,  резистор и начинаем  делать замеры:

Вот у нас появилась первая точка на графике. U=0,I=0.

Вторая точка: U=2.6, I=0.01

Третья точка: U=4.4, I=0.02

Четвертая точка: U=6.2, I=0.03

Пятая точка: U=7.9, I=0.04

Шестая точка: U=9.6, I=0.05

Седьмая точка: U=11.3, I=0.06

Восьмая точка: U=13, I=0.07

Девятая точка: U=14.7, I=0.08

Давайте построим график по этим точкам:

Да у нас получилась почти прямая линия! То, что она чуть кривая, связана с погрешностью измерений и  погрешностью самого прибора. Следовательно, так как у  нас получилась прямая линия, то значит такие элементы, как резисторы называются элементами с линейной  ВАХ.

ВАХ диода

Как вы знаете, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Это свойство диода мы используем в диодных мостах, а также для проверки диода мультиметром.      Давайте  построим ВАХ для диода.  Берем блок питания, цепляем его к диоду (плюс на анод, минус на катод) и начинаем точно также делать замеры.

Первая точка: U=0,I=0.

Вторая точка: U=0.4, I=0.

Третья точка: U=0.6, I=0.01

Четвертая точка: U=0.7, I=0.03

Пятая точка: U=0.8,I=0.06

Шестая точка: U=0.9, I=0.13

Седьмая точка: U=1, I=0.37

 Строим график по полученным значениям:

Ничего себе загибулина :-). Вот это и есть вольт-амперная характеристика диода. На графике мы не видим прямую линию, поэтому такая вольт-амперная характеристика называется НЕлинейной. Для кремниевых диодов она начинается со значения 0,5-0,7 Вольт. Для германиевых диодов ВАХ начинается со значения 0,3-0,4 Вольт.

ВАХ стабилитрона

Стабилитроны  работают в режиме лавинного пробоя. Выглядят они  также, как и диоды.

Мы подключаем стабилитрон как диод в обратном направлении: на анод минус, а на катод — плюс. В результате, напряжение на стабилитроне остается  почти таким же, а сила тока может меняться в зависимости от  подключаемой нагрузки на стабилитроне. Как говорят электронщики, мы используем  в стабилитроне обратную ветвь ВАХ.

Рекомендуем посмотреть видео материал на эту тему:

Вольт-амперные характеристики: Пояснение | StudySmarter

При изучении электрических цепей мы часто используем закон Ома, который представляет собой соотношение между тремя связанными величинами. Для описания материалов и схем необходимо изучить вольт-амперные характеристики и их поведение для различных устройств и установок.

Что такое закон Ома?

Закон Ома гласит:

Для проводника с постоянной температурой ток, протекающий через него, пропорционален разности потенциалов на нем, учитывая, что физические условия и сопротивление остаются постоянными.

Или, на математическом языке:

\[V = I \cdot R\]

В — разность потенциалов (измеряется в вольтах, В), I — электрический ток (измеряется в амперах, А), а R — электрическое сопротивление (измеряется в омах). Это уравнение отражает линейную зависимость между разностью потенциалов и электрическим током.

Но что такое сопротивление? Короче говоря, сопротивление — это коллективный эффект среды, препятствующей движению зарядов 9.0016 (текущий). Сопротивление зависит от многих факторов, таких как тип используемого материала и температура материала.

Поскольку установить разность потенциалов относительно просто, мы можем генерировать определенный электрический ток, изменяя сопротивление. Электрический ток возникает, когда мы устанавливаем разность потенциалов между двумя сторонами проводника. Поскольку мы можем изменить ток, изменив сопротивление, интересно изучить , как это сопротивление влияет на протекание тока 9.0016 . Поэтому стоит изучить поведение сопротивления материалов и схем для создания устройств, которые служат разным целям.

Закон Ома гласит, что зависимость между напряжением в цепи и током, протекающим через нее, является линейной и, как правило, постоянной. Это приближение к поведению большинства материалов.

Неомические материалы

Как правило, сопротивление не является константой, полученной путем деления разности потенциалов на электрический ток. Сопротивление на самом деле является произвольной функцией R(V, I) что зависит от разности потенциалов и тока. Закон Ома является линейным приближением для небольшой области этого соотношения. В неомических материалах сопротивление не соответствует линейному приближению.

Если у нас есть связь между током I и напряжением V(I), мы можем рассчитать сопротивление следующим образом:

\[R(V,I) = \frac{dV(I)}{dI}\]

Рис. 1. Линейная аппроксимация, commons.wikimedia.org

Для общей функции (зеленой), которая не является прямой линией, мы всегда можем ограничиться очень небольшим диапазоном, где связь может быть оценена линейной зависимостью , то есть прямой линией. Чем меньше диапазон, тем лучше приближение.

Если зеленая функция выше отражает зависимость между напряжением и электрическим током, мы видим, что для небольшого диапазона, где напряжение и ток сильно не меняются, функция аппроксимируется красной линией. Затем мы можем использовать закон Ома для определения сопротивления без необходимости дифференцировать.

Вольт-амперные характеристики

Вольт-амперные характеристики – это кривые, определяющие зависимость между электрическим током и разностью потенциалов устройства.

Давайте изучим несколько примеров этих кривых в разных устройствах и выясним, какие выводы мы можем из них сделать.

Вольт-амперные характеристики омического резистора

Вольт-амперные характеристики, также известные как ВАХ, омических резисторов :

• График ВАХ для омического резистора представляет собой прямую линию .
• Кривая проходит через начало координат , что означает, что при нулевой разности потенциалов мы имеем нулевой ток.
• Ток прямо пропорционален разности потенциалов.
• Градиент равен \(\frac{1}{R}\).

График ВАХ для омического резистора представляет собой прямую линию .

Вольт-амперные характеристики нити накала

Нити накала — это материалы, используемые в лампах , которые состоят из металлов, которые светятся, когда через них проходит определенное количество тока. Нити накала — это тип электрического устройства, называемого 9.термистор 0015, , который представляет собой материал, сопротивление которого зависит от его температуры.

Поскольку сопротивление чувствительно к теплу, а ток нагревает материал, протекая через него, сопротивление изменится. Этот эффект наблюдается на ВАХ нитей. Технически все материалы ведут себя таким образом, но некоторые ведут себя в очень умеренном масштабе, который мы не можем измерить.

Вольт-амперные характеристики лампы накаливания:

• График ВАХ показывает ток увеличивается медленнее, чем разность потенциалов (напряжение).
• В диапазонах, где напряжение не слишком сильное, ток не очень сильный и температура не очень высокая. Это означает, что сопротивление не высокое и ток может протекать легко.
• В диапазонах с высоким напряжением (положительным или отрицательным) генерируемый ток очень велик и температура быстро растет. Поскольку температура увеличивается, сопротивление увеличивается и поток тока уменьшается. При достаточно высоком напряжении достигается максимальный ток.

Для ламп накаливания график I-V показывает увеличение тока с меньшей скоростью , чем разность потенциалов (напряжение).

Вольт-амперная характеристика диода

Диод представляет собой полупроводник , пропускающий ток в определенном направлении (но не в противоположном). Он работает как проводник или очень хороший резистор в зависимости от направления тока.

Вольт-амперные характеристики диодов:

• При протекании тока в направлении работы проводника (положительная разность потенциалов) происходит резкое увеличение тока после определенных значений напряжения, а сопротивления резко уменьшается. Это делается для порогового значения, которое определяет, когда диод начинает проводить электричество.
• Когда ток пытается течь в направлении, которое ведет себя как резистор (отрицательная разность потенциалов), ток приблизительно отсутствует. Сопротивление близко к бесконечности.

Диоды могут работать как проводник или очень хороший резистор в зависимости от направления тока.

Вольт-амперные характеристики солнечного фотоэлектрического элемента

Солнечный фотоэлектрический элемент представляет собой устройство, преобразующее свет в электрическую энергию . Их работа основана на фотоэлектрическом эффекте: высвобождении электронов материалом под воздействием электромагнитного излучения определенного частотного диапазона. Чем выше частота света, тем интенсивнее индуцируемый электрический ток.

Вольтамперные характеристики солнечных фотогальванических элементов немного отличаются, потому что в этом случае мы имеем контроль над генерируемым током ed , и наша цель состоит в том, чтобы создать разность потенциалов.

• В области положительной разности потенциалов ток может произвольно возрастать и появится постоянная разность потенциалов e . Мы не можем эффективно использовать его в этом регионе. Это область, где материал не получает света.
• По мере того, как количество падающего света начинает расти, ток становится все более и более отрицательным, и появляется отрицательная разность потенциалов , которая может расти произвольно в зависимости от характеристик света и материала.

Графики ВАХ для резистора, диода и батареи, commons.wikimedia.org она линейна и, как правило, постоянна. Это приближение к поведению большинства материалов.

Определение ВАХ в физике.

(существительное)

Вольт-амперная характеристика или кривая ВАХ (кривая ток-напряжение) представляет собой зависимость между электрическим током, проходящим через цепь, устройство или материал, и соответствующим напряжением или разностью потенциалов на нем.

• Различные типы токов

  • Резистивная цепь — это цепь, содержащая только резисторы и идеальные источники тока и напряжения .
  • В данном случае цепь напряжения и токи не зависят от времени.
  • Конкретная цепь напряжение или ток не зависит от предыдущего значения какой-либо цепи напряжения или тока .
  • Это решение дает цепи напряжения и токи , когда цепь находится в устойчивом состоянии постоянного тока.
  • Два закона Кирхгофа вместе с током — напряжением характеристикой (кривая ВАХ) каждого электрического элемента полностью описывает цепь.

• Цепи RL

  • Цепь RL состоит из катушки индуктивности и резистора, соединенных последовательно или параллельно друг другу, с током , управляемым источником напряжения.
  • Когда переключатель впервые перемещается в положение 1 (при t=0), ток равен нулю и в конечном итоге возрастает до I0=V/R, где R — полное сопротивление цепи, а V — ток батареи. 0031 напряжение .
  • Начальный ток равен нулю и приближается к I0=V/R с постоянной времени характеристики для цепи RL, определяемой как:
  • Характеристика времени $\tau$ зависит только от двух факторов: индуктивности L и сопротивления R.
  • Описать зависимость тока — напряжения в цепи RL и рассчитать энергию, которая может быть накоплена в катушке индуктивности

• Вольтметры и амперметры

  • Вольтметры и амперметры используются для измерения напряжения и тока соответственно.
  • Вольтметры и амперметры измеряют напряжение и ток соответственно в цепи.
  • Двумя решающими характеристиками любого гальванометра являются его сопротивление и токовая чувствительность.
  • Ток Чувствительность — это ток , который дает полное отклонение стрелки гальванометра, другими словами, максимум текущий , который прибор может измерить.
  • Подключая резисторы к этому гальванометру различными способами, вы можете использовать его как вольтметр или амперметр для измерения широкого диапазона напряжений или токов .

• Катушки индуктивности в цепях переменного тока: индуктивные реактивные и векторные диаграммы

  • График показывает напряжение и ток как функции времени.
  • Затем ток становится отрицательным, снова после напряжение .
  • Ток отстает от напряжения , так как катушки индуктивности противодействуют изменению тока .
  • Напряжение на катушке индуктивности опережает ток из-за закона Ленца.
  • (b) График тока и напряжения на катушке индуктивности в зависимости от времени.

• ЭДС и напряжение на клеммах

  • Все источники напряжения создают разность потенциалов и могут питать ток при подключении к сопротивлению.
  • Однако ЭДС отличается от напряжения выхода устройства, когда течет ток .
  • Однако, если выходное напряжение устройства можно измерить, не вытягивая ток , то выходное напряжение будет равно ЭДС (даже для очень разряженной батареи).
  • Чем больше ток , тем меньше напряжение на клемме .
  • Так как V=ЭДС-Ir, клемма напряжение равно ЭДС, только если нет тока .

• Измерение тока и напряжения в цепях

  • Электрический ток прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.
  • Согласно закону Ома, электрический ток I или движение заряда, протекающее через большинство веществ, прямо пропорционально 0031 к нему приложено напряжение В.
  • Используя это уравнение, мы можем рассчитать ток , напряжение или сопротивление в данной цепи.
  • Если мы знаем ток и сопротивление, мы можем изменить уравнение закона Ома и решить для напряжение В:
  • Описать взаимосвязь между электрическим током , напряжением и сопротивлением в цепи

• Закон Ома

  • Закон Ома гласит, что ток пропорционален напряжению ; цепи являются омическими, если они подчиняются соотношению V=IR.
  • Напомним, что в то время как напряжение управляет током , сопротивление препятствует этому.
  • Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения В и тока I.
  • Если напряжение принудительно приравнять к некоторому значению В, то это напряжение В разделить на измеренное текущий я буду равен

  р.

  • Или, если ток принудительно привести к некоторому значению I, то измеренное напряжение В разделить на этот ток I тоже будет R.

• Эффект Холла

  • Когда ток проходит по проводу, находящемуся в магнитном поле, на проводнике возникает потенциал, который проходит поперек тока .
  • Эффект Холла — это явление, при котором разность напряжений (называемая напряжением Холла ) создается на электрическом проводнике, поперечном электрическому току проводника, когда прикладывается магнитное поле, перпендикулярное току проводника.
  • Для металла, содержащего только один тип носителей заряда (электроны), напряжение Холла (VH) можно рассчитать как коэффициент тока (I), магнитного поля (B), толщины пластины проводника (t ), и плотность носителей заряда (n) электронов носителей:
  • Коэффициент Холла (RH) является характеристикой материала проводника и определяется как отношение индуцированного электрического поля (Ey) к произведению плотности тока (jx) и приложенного магнитного поля (B):
  • Express Hall напряжение для металла, содержащего только один тип носителей заряда

• Резисторы и конденсаторы серии

  • Когда нет текущего , нет падения ИК, поэтому напряжение на конденсаторе должно быть тогда равно ЭДС источника напряжения .
  • Первоначально напряжение на конденсаторе равно нулю и сначала быстро возрастает, так как начальный ток является максимальным.
  • Напряжение приближается к ЭДС асимптотически, поскольку чем ближе оно становится к ЭДС, тем меньше течет ток .
  • Первоначально ток равен I0=V0/R, обусловленный начальным напряжением V0 на конденсаторе.
  • Когда напряжение уменьшается, ток и, следовательно, скорость разряда уменьшаются, что подразумевает другую экспоненциальную формулу для V.

• Фазовый угол и коэффициент мощности

  • В последовательной RC-цепи, подключенной к источнику переменного тока , напряжению , напряжению и току , поддерживается разность фаз.
  • Как мы изучали ранее в Атоме («Импеданс»), ток , напряжение и импеданс в RC-цепи связаны версией закона Ома для переменного тока: $I = \frac{V}{Z}$, где I и V являются пиковым током и пиковым напряжением соответственно, а Z является импеданс цепи.