Dentre os vários fatores a serem considerados no desenvolvimento de uma metodologia para o controle da forma de onda da corrente, na transferência por curto-circuito, inclui-se a necessidade de definir uma curva característica estática para a fonte de energia que permita estabelecer os valores de corrente desejados ao longo do período de transferência.
Um controle total sobre a magnitude da corrente, assim como de sua taxa de variação, pode ser obtido a partir da escolha por uma fonte que possua uma característica estática com modulação em corrente, também conhecida como curva característica em imposição de corrente (CCIC).
Figura 3.2 - Representação da forma de onda da corrente para a transferência por curto-circuito com controle em três níveis de corrente. Legenda: Iap - Corrente de pulso; Iab: corrente de base; tap: tempo de pulso; Icc: corrente de curto-circuito; Imínima: corrente aplicada na identificação do curto-circuito e da reignição do arco; tIcc: tempo de manutenção da corrente em nível baixo antes da aplicação de Icc; tIap: tempo de manutenção da corrente em nível baixo antes da aplicação de Iap;
Sob a forma paramétrica, a curva característica em imposição de corrente (CCIC) pode ser representada por
(3.1)
onde {I(t)} corresponde a corrente de soldagem ao longo do tempo e {IREF} ao valor de corrente de referência ajustada na fonte de soldagem [83]. Quando a fonte de soldagem possui uma característica em imposição de corrente, independente da magnitude da tensão, a corrente manterá o valor ajustado como referência. Para exemplificar o comportamento da tensão e da corrente, resultantes da utilização de uma fonte com (CCIC), toma-se como exemplo uma situação onde ocorra uma elevação súbita no comprimento do arco (fig. 3.3). Quando esta elevação ocorre, a tensão do arco se desloca de {UaAC} para {UaAL}, mas a corrente permanece no valor ajustado como referência (fig. 3.4).
REF
I
I(t) =
Figura 3.3 - Efeito da mudança no posicionamento da curva característica do arco na soldagem com fontes de curva característica estática em imposição de corrente (CCIC).
Figura 3.4 – Oscilogramas de tensão {U} e de corrente {I} representando o efeito da mudança no posicionamento da curva característica do arco na soldagem com fontes de curva característica estática em imposição de corrente (CCIC).
Devido a este comportamento, a curva característica em imposição de corrente se torna aplicável em uma metodologia voltada ao controle da forma de onda da corrente na transferência por curto-circuito. Isto porque, sempre que identificados o início do curto-circuito e a reignição do arco, o controle pode ajustar os valores de corrente de referência {IREF} por períodos de tempo adequados à situação da transferência. Desta forma, torna-se possível reproduzir durante a soldagem a forma de onda proposta na figura 3.2.
Um controle parcial sobre a magnitude da corrente pode ser obtido a partir da utilização de fontes de energia com curva característica tombante (CCTB). Esta característica difere das anteriores pelo fato de ser uma condição intermediária entre a modulação em tensão e a modulação em imposição de corrente (fig. 3.5).
Figura 3.5 - Oscilogramas de tensão {U} e de corrente {I} representando o efeito da mudança no posicionamento da curva característica do arco na soldagem com fontes de curva característica estática tombante (CCTB).
Seguindo o mesmo procedimento utilizado para as modulações anteriores, sob a forma paramétrica, a curva característica tombante (CCTB) pode ser representada por
(3.2)
onde {IREF} e {UREF} correspondem ao par tensão-corrente de operação do arco e {KA} a uma constante que define a relação de proporcionalidade entre a tensão e a corrente de soldagem. Sob o ponto de vista operacional, a característica tombante induz a uma variação na corrente sempre que a tensão {U}, medida nos terminais da fonte, for diferente da tensão de referência {UREF}. Caso [U(t)>UREF], a fonte de energia atuará no sentido de reduzir a corrente, da mesma forma que atuará no sentido de elevá-la sempre que [U(t)<UREF]. Valendo-se do mesmo exemplo utilizado anteriormente, caso, durante a soldagem, com uma fonte com curva característica tombante, ocorra um aumento no comprimento do arco, a magnitude da corrente decairá do valor de {IREF} para um novo valor, representado, nas figuras 3.5 e 3.6, por {Ia}.
[
REF]
A REF.U(t) -U
K
1
-I
I(t)
=
Figura 3.6 - Oscilogramas de tensão {U} e de corrente {I} representando o efeito da mudança no posicionamento da curva característica do arco na soldagem com fontes de curva característica estática tombante.
Uma propriedade da característica tombante reside no fato de que a inclinação da curva pode ser ajustada de forma a produzir, diante de uma mudança no posicionamento da curva característica do arco, um valor de corrente desejado. Retomando à expressão (3.2), diante da existência de uma diferença entre {{U} e {UREF} a variação da corrente será definida pela constante {KA}. Valores grandes de {KA} conduzem a uma variação pequena na corrente, aproximando o comportamento da fonte de energia ao de um equipamento com curva característica em imposição de corrente (CCIC). Caso {KA} seja muito pequeno, a fonte passará a apresentar um comportamento semelhante ao de uma fonte com curva característica em tensão constante (CCTC). Esta propriedade pode ser utilizada para conferir à soldagem, com uma modulação tombante, um efeito controlado de auto regulação do arco, aplicável à situações onde ocorre uma mudança na altura de tomada da corrente durante a soldagem, ou de limitar a corrente fornecida pela fonte, no caso do surgimento de anomalias no comportamento elétrico do arco.
Uma vez que característica tombante (CCTB) permite estabelecer um valor de referência para a corrente, esta pode ser utilizada como base para o controle da forma de onda da corrente na soldagem com transferência por curto-circuito.