Elektrische boog - Dit is een elektrische ontlading in gassen. Het gas zelf is een isolator, er zijn geen stroomdragers. Wanneer het grote aantal elektrisch geladen deeltjes in het gas wordt gevonden in de gasvrije elektronen met een negatief laadmerk en positief en negatief geladen gasionen om de stroom uit te voeren.

Bij contact van het uiteinde van de elektrode met het hoofdmetaal wordt een grote hoeveelheid warmte onderscheiden, waardoor de beweging van vrije elektronen wordt versneld.

Wanneer de elektrode wordt gescheiden van het basismetaal in de Interelectrode-kloof, worden de elektronen geconfronteerd met neutrale gasatomen en ioniseren ze, d.w.z. Delen op ionen met verschillende laadborden. Dientengevolge wordt gas elektrisch geleidend. Soorten emissie (uitgang) van elektronen vanaf het einde van het uiteinde van de elektrode:

• thermo-elektronische emissie;
• automatische elektronische emissie;
• foto-elektronische emissie;
• emissies van elektronen als gevolg van zware ionenluxen.

De processen van formatie (ionisatie) van vrije elektronen en ionen in het volume van neutraal gas van de elektrische boog worden beïnvloed door de stabiele verbranding van de boog. Overweeg de soorten ionisatie in de elektrische ontlading.

Ionisatie van botsing. De elektronenbeweging wordt sterk versneld onder de werking van het elektrische veld in de regio van de kathode. Ze ontmoeten elkaar op weg neutrale gassen atomen, slaan ze en kloppen elektronen. Verwarming ionisatie (thermische ionisatie). De vorming van ionen in het gasmedium wordt waargenomen bij temperaturen boven 1750 ° C. De verwarmingsionisatie stroomt door de inelastische botsingen van de gasdeeltjes met een grote marge van kinetische energie. Ionisatie van bestraling (fotoionisatie). In dit geval veroorzaakt de ionisatie van gassen in de elektrische boog een effect op de gaskloof van de energie van lichtstraling. Ionisatie door straling zal optreden als de energie van licht Quanta de energie zal overschrijden die nodig is om de gasdeeltjes te ioniseren.

Eigenschappen van lasboog

De ontsteking van de lasboog begint vanaf het moment van aanraking door de elektrode van het gelaste metalen, d.w.z. Met kortsluiting.

In FIG. 1 toont de sequentie van processen tijdens het ontsteking van de lasboog.

Aangezien het einde van de elektrode en het oppervlak van het gelaste metaal onregelmatigheden hebben, treedt het contact tussen hen met een kortsluiting op bij geselecteerde punten (fig. 1A).

Figuur 1. Lasboog ontstekingssequentie
A - kortsluiting; B - de vorming van jumpers uit vloeibaar metaal; in - de opkomst van een boog

Daarom bereikt de huidige dichtheid op de contactpunten grote waarden, het metaal wordt onmiddellijk gesmolten, waardoor een jumper wordt gevormd van het vloeibare metaal tussen de elektrode en het gelaste metaal (figuur 1B).

Wanneer de elektrode van het metaaloppervlak naar een bepaalde lengte wordt verwijderd, wordt de lengte van de ARC L genoemd, wordt de vloeibare jumper uitgerekt met een afname in de sectie, vervolgens op het moment van het bereiken van de metalen jumper, het kookpunt verdampt en de jumper pauzes (fig. 1b).

Een ontladingskloof wordt gevormd, die is gevuld met geladen deeltjes van metalen dampen, coatingelektrode en gassen. Dus de lasboog optreedt, die een gloeiende pijler is van het verwarmde gas bestaande uit elektronen, ionen en neutrale atomen.

Deze staat van gas wordt plasma genoemd, dat elektrisch neutraal is, omdat het het aantal positieve en negatieve deeltjes gelijk is.

De temperatuur van de boogkolom is hoger dan de temperatuur van het kookpunt van het metaal van de elektrode en het product, en het uiteinde van de elektrode en het product worden gescheiden van de boogkolom door middel van gemiddelde gaslagen, genaamd de atecterodes van de boog, (figuur 2).

Fig. 2. Lasregeling.
1 - elektroden; 2 - kathodevlek; 3 - Kathode-regio; 4 - Arc Post; 5 - Anodisch gebied; 6 - anodische plek; 7 - Lasbad; 8 - Gelast item.

In het kathodegebied 3 van de kathodespot 2 is er een uitstoot van elektronen in een boogpost 4, waar zij neutrale atomen ioniseren.

In het kathodegebied wordt een aanzienlijk deel van de boogspanning geconcentreerd op de lengte van de millimeter, die een kathodespanning wordt genoemd en 10 ... 16 V.

In het anode-gebied 5 in de buurt van de anode-spot 6 is er een scherpe daling in de spanning op de lengte van de gratis kilometers van het elektron. Deze voltage-druppel wordt anodische spanningsdaling genoemd, waarvan de waarde 6 ... 8 V. In deze sectie verhogen de elektronen de snelheid van hun beweging sterk en geneutraliseerd op de anode-spot. Anode ontvangt energie van boog in de vorm van een stroom van elektronen en warmtestraling, dus de temperatuur van het anode-gebied ligt boven de temperatuur van de kathode-regio, en een grote hoeveelheid warmte wordt vrijgegeven op de anode.

Bij het lassen op een gelijkstroom van directe polariteit, de temperatuur in verschillende zones van lasboog:

• in het midden van de boogkolom - ongeveer 6000 ° C;
• in het anode-gebied - 2600 ° C;
• in de kathode-regio - 2400 ° C;
• in het lasbad - 1700 ... 2000 ° C.

Met wisselstroomlassen is de warmteverdeling van de boog en de temperatuur in de kathode en de anode-gebieden ongeveer hetzelfde (het kathode-gebied op de elektrode).

Invoering

Methoden voor het doven van elektrische boog ... Het onderwerp is relevant en interessant. Laten we beginnen. We stellen vragen: wat is een elektrische boog? Hoe het te beheersen? Welke processen komen voor in zijn opleiding? Waar komt het vandaan? En wat lijkt erop.

Wat is elektrische boog?

Electric Arc (Voltov Arc, Arc-ontlading) - Fysiek fenomeen, een van de soorten elektrische ontlading in gas. Voor de eerste keer werd in 1802 beschreven door Russische wetenschappers V.V. Petrov.

Elektrische boog Het is een speciaal geval van de vierde vorm van de toestand van de materie - plasma - en bestaat uit een geïoniseerd, elektrisch quasi-groter gas. De aanwezigheid van gratis elektrische kosten verschaft de geleidbaarheid van een elektrische boog.

Onderwijs en boog-eigenschappen

Met een toename van de spanning tussen de twee elektroden tot een bepaald niveau in de lucht tussen de elektroden, treedt een elektrische uitsplitsing op. De spanning van de elektrische afbraak hangt af van de afstand tussen de elektroden, enz. Vaak, om een \u200b\u200buitsplitsing te starten met de bestaande spanning, de elektroden naar elkaar gebracht. Tijdens de uitsplitsing tussen de elektroden optreedt een vonkontvoer meestal, een gepulseerd stopcircuit.

Elektronen in vonklijsten ionize moleculen in de luchtkloof tussen de elektroden. Met voldoende vermogen van de spanningsbron wordt een voldoende plasma gevormd in de luchtkloof, zodat de uitsplitsingspanning (of luchtintervalweerstand) aanzienlijk is gedaald op deze plaats. In dit geval worden vonkladen in een boogafvoer - een plasmasnoer tussen de elektroden, die een plasma-tunnel is. Deze boog is in wezen een dirigent en sluit het elektrische circuit tussen de elektroden, de gemiddelde stroom stijgt nog meer verwarming van de ARC tot 5000-50000 K. Er wordt aangenomen dat de ARC-aanpak is voltooid.

De interactie van elektroden met een boogplasma leidt tot hun verwarming, gedeeltelijke smelten, verdamping, oxidatie en andere soorten corrosie. Elektrische lasboog is een krachtige elektrische ontlading die in een gasomgeving stroomt. De ARC-ontlading wordt gekenmerkt door twee hoofdkenmerken: het toewijzen van een aanzienlijke hoeveelheid warmte en een sterk lichteffect. De temperatuur van de gewone lasboog is ongeveer 6000 ° C.

Het licht van de boog is helder en gebruikt in verschillende lichtapparaten. De ARC straalt een groot aantal zichtbare en onzichtbare thermische (infrarood) en chemische (ultraviolette) stralen uit. Onzichtbare stralen veroorzaken oogontsteking en verbrand de huid van een persoon, dus lassers en overall zijn van toepassing om tegen hen te beschermen.

Gebruik van boog

Afhankelijk van het medium waarin de boogontlading optreedt, verschillen de volgende lasbogen:

1. Open boog. Licht in de lucht. De samenstelling van het gasgebied van het booggebied is lucht met een mengsel van stoom van gelast metaal, het materiaal van elektroden en elektrodecoatings.

2. Gesloten boog. Lichten onder de laag flux. De samenstelling van de gasomgeving van de ARC-zone is een basismetaal, het materiaal van de elektrode en de beschermende flux.

3. ARC met aanbod van beschermende gassen. De boog wordt geserveerd. De druk van verschillende gassen - helium, argon, kooldioxide, waterstof, lichtgas en verschillende gasmengsels. De samenstelling van het gasmedium in de ARC-zone is de sfeer van het beschermende gas, het paar van het materiaal van de elektrode en het basismetaal.

Het ARC-stroom kan worden gebruikt uit directe of wisselstroombronnen. In het geval van stroom wordt een gelijkstroom onderscheiden door een rechte polariteitsboog (minus voeding op de elektrode, plus - op het hoofdmetaal) en omgekeerde polariteit (minus op het hoofdmetaal, plus op de elektrode). Afhankelijk van het materiaal van de boogelektroden, onderscheidt het met smeltbare (metallic) en eendelige (steenkool, wolfraam, keramiek, enz.) Elektroden.

Bij het lassen kan een boog directe actie zijn (het hoofdmetaal is betrokken bij het elektrische circuit van de ARC) en indirecte actie (het hoofdmetaal neemt niet deel aan het elektrische circuit van de ARC). De boog van indirecte actie wordt relatief weinig toegepast.

De huidige dichtheid in de lasboog kan verschillen. Bogen met normale stroomdichtheid worden gebruikt - 10--20 A / MM2 (gewone handmatige lassen, lassen in sommige beschermende gassen) en met hoge stroomdichtheid - 80-120 A / MM2 en meer (automatisch, semi-automatisch lassen onder flux , In het milieu van beschermende gassen).

Het optreden van boogontlading is alleen mogelijk wanneer de gaspool tussen de elektrode en het hoofdmetaal wordt geïoniseerd, d.w.z. zal ionen en elektronen bevatten. Dit wordt bereikt door het feit dat de overeenkomstige energie wordt gemeld aan het gasmolecuul of het atoom, de ionisatie-energie genoemd, waardoor elektronen onderscheiden van atomen en moleculen. Het ARC-afvoermedium kan worden weergegeven door een gasgeleider van een elektrische stroom met een cirkelvormige cilindrische vorm. Er is een boog van drie gebieden - een kathode-regio, een boogpijler, anodisch gebied.

Tijdens de verbranding van de boog op de elektrode en het hoofdmetaal worden actieve vlekken waargenomen, die verwarmde gebieden op het oppervlak van de elektrode en het basismetaal zijn; Door deze vlekken geeft de volledige stroom van de boog door. Bij de kathode wordt de vlek aangeduid als kathode, op de anode - anodisch. De dwarsdoorsnede van het middelste deel van de boogkolom is enigszins groter dan de maten van kathode en anodeplekken. De grootte is afhankelijk van de grootte van actieve plekken.

De boogspanning varieert afhankelijk van de huidige dichtheid. Deze afhankelijkheid wordt grafisch weergegeven, wordt het statische kenmerk van de boog genoemd. Met kleine waarden van de huidige dichtheid heeft de statische kenmerken een vallend karakter, dat wil zeggen, de boogspanning neemt af naarmate de huidige toeneemt. Dit komt door het feit dat het met toenemende stroom, het dwarsdoorsnede van bogen en elektrische geleidbaarheid toeneemt, en de huidige dichtheid en de potentiële gradiënt in de ARC-kolomdaling. De grootte van de kathode en anodische druppels van de boogspanningen verandert niet van de huidige waarde en hangt af van het materiaal van de elektrode, het hoofdmetaal, de gasomgeving en de gasdruk in het booggebied.

Met de dichtheden van de lasboog van conventionele modi die tijdens het handmatige lassen worden gebruikt, is de boogspanning afhankelijk van de waarde van de stroom, aangezien het gebied van de boogkolom dwarsdoorsnede toeneemt in verhouding tot de stroom en de elektrische geleidbaarheid Varieert heel weinig, en de huidige dichtheid in de boogkolom blijft bijna constant. In dit geval blijft de omvang van de kathode en anodische druppels van stress ongewijzigd. In een boog van een hoge stroomdichtheid, met een toename van de huidige kracht, kunnen de kathodespot en de arc-kolomdoorsnede niet toenemen, hoewel de huidige dichtheid toeneemt in verhouding tot de sterkte van de stroom. In dit geval zijn de temperatuur en de elektrische geleidbaarheid van de boogkolom enigszins stijgend.

De elektrische veldspanning en het ARC-kolompotentiaalgradiënt zullen toenemen met een toename van de huidige kracht. De kathode daalt in de spanning neemt toe, waardoor het statische kenmerk zal toenemen, d.w.z. de boogspanning met een toename van de boogstroom zal toenemen. Het toenemende statische kenmerk is een kenmerk van de boog van hoge dichtheid in verschillende gasmedia. Statische kenmerken hebben betrekking op de gevestigde stationaire toestand van de boog met de onveranderde lengte.

Een stabiel proces van brandende boog tijdens het lassen kan optreden wanneer aan specifieke voorwaarden is voldaan. Een aantal factoren beïnvloeden de stabiliteit van het proces van brandende boog; De inactieve slagspanning van de bron van de boogvermogen, de stroom, de waarde van de stroom, polariteit, de aanwezigheid van inductantie in het circuit van de boog, de aanwezigheid van de container, de frequentie van de stroom, enz.

Draag bij aan het verbeteren van de stabiliteit van een boog. Verhoogde stroom, inactieve voedingsspanning, waarbij de inductantie in een boogketting wordt ingeschakeld, waardoor de huidige frequentie (met variabele stroom) en een aantal andere omstandigheden wordt verhoogd. Stabiliteit kan ook aanzienlijk worden verbeterd door speciale elektrodejassen, fluxen, beschermende gassen en een aantal andere technologische factoren toe te passen.

elektrische booglassen oogsten

In 1802 vond de Russische fysicus Vasily Vladimirovich Petrov (1761-1834) dat als je twee stukken houtskool aan de polen van een grote elektrische batterij bevestigt en, waardoor de kolen contact opneemt, enigszins verplaats ze, dan is een heldere vlam gevormd Tussen de uiteinden van de kolen en de uiteinden zelf zijn de kolen snel uitverkocht, het uitzenden van oogverblindende licht (elektrische boog). Dit fenomeen zeven jaar later observeerde onafhankelijk de Engelse chemicus van Davy, die ter ere van A. Volta bood om deze boog "Volta" te bellen.

In FIG. 159 toont de eenvoudigste manier om een \u200b\u200belektrische boog te produceren. In het regelgevingstripod zijn twee kolen vast, wat beter niet gewone houtskool is, en speciaal gefabriceerde staven verkregen door op een mengsel van grafiet, roet en bindmiddelen (booghoeken) te drukken. De huidige bron kan het verlichtingsnetwerk zijn. Tot op het moment van de kolenverbinding is een kortsluiting niet uitgegaan, een consistent met de boog moet een retail omvatten.

Fig. 159. Installatie voor de productie van elektrische boog: 1 en 2 - kolenelektroden

Meestal wordt het verlichtingsnetwerk aangedreven door een variabele richting. De boog is echter stabiel, als een constante richting er doorheen wordt doorgegeven, zodat een van zijn elektroden de hele tijd positief (anode) en de andere negatieve (kathode) is. Foto van rollende elektroden Een dergelijke boog wordt getoond in FIG. 160. Tussen de elektroden is een split-gaspost, een goed geleidende elektriciteit. In gewone bogen zendt deze pilaar aanzienlijk minder uit dan het licht, in plaats van hete hoeken, en is daarom niet zichtbaar op de foto. Positieve steenkool met een hogere temperatuur brandt sneller dan negatief. Vanwege de sterke kolen sublimatie erop wordt de uitsparing gevormd - een positieve krater, die het heetste deel van de elektroden is. De temperatuur van de krater in de lucht bij atmosferische druk bereikt 4000 ° C.

Fig. 160. Elektrische boogelektroden (foto)

98.1. In Arc-lampen gebruiken speciale regelgevers - uur mechanismen, die klokken met beide kolen met hun verbranding brengen. De dikte van positieve steenkool is echter altijd groter dan het negatieve. Waarom het doen?

De boog kan verbranden tussen metalen elektroden (ijzer, koper, enz.). Tegelijkertijd smelten de elektroden en verdampen snel, waarvoor veel warmte wordt geconsumeerd. Daarom is de temperatuur van de crateric-elektrode meestal lager dan steenkool (2000-2500 ° C).

Het verbranden van de brandende boog tussen steenkoolelektroden in gecomprimeerd gas (ongeveer 20 ATM), was het mogelijk om de temperatuur van de positieve krater tot 5900 ° C te brengen, dat is, tot de temperatuur van het zonoppervlak. Tegelijkertijd werd de smeltkool waargenomen. Een gelijkmatige hogere temperatuur heeft een paal van gassen en dampen waardoor de elektrische ontlading gaat. Het energieke bombardement van deze gassen en dampen met elektronen en ionen, aangepast door een elektrisch gebied van boog, brengt de gastemperatuur in de post tot 6000-7000 ° C. Daarom worden in de Arc-kolom gesmolten en worden bijna alle bekende stoffen gesmolten Verwezen naar paren en vele chemische reacties worden mogelijk gemaakt, die niet mogelijk zijn bij lagere temperaturen. Het is niet moeilijk, bijvoorbeeld, smolt in de vlamboog vuurvaste porseleinen sticks.

Om een \u200b\u200bboogontlading te behouden, is een kleine spanning nodig: de boog is goed verlicht naar de spanning op zijn elektroden 40-45 V. De stroom in de boog is behoorlijk significant. Dus, bijvoorbeeld, zelfs in een kleine boog, in het experiment getoond in FIG. 159, er is een stroom ongeveer 5 A, en in grote bogen die in de industrie wordt gebruikt, bereikt de stroom honderden versterkers. Dit toont aan dat de boogbestendigheid klein is; Dientengevolge wordt en een gloeide gaskunst goed uitgevoerd door elektrische stroom.

98.2. De ARC-lamp vereist een stroom van 300 A bij een spanning bij COALS 60 V. Welke hoeveelheid warmte is in zo'n boog per 1 min benadrukt? Wat is de weerstand van zo'n boog?

Een dergelijke sterke ionisatie van gas is alleen mogelijk door het feit dat de boogkathode veel elektronen uitzendt, die met hun slagen van ionize gas in de ontladingsruimte. De sterke elektronische emissie van de kathode wordt verzekerd door het feit dat de boogkathode zelf wordt toegediend aan een zeer hoge temperatuur (van 2200 tot 3500 ° C, afhankelijk van het materiaal). Wanneer we, voor het ontsteking van de ARC, we eerst kolen in contact brengen, dan in de plaats van contact met een zeer grote weerstand, is bijna alle Jowlezo benadrukt door de warmte die door de luchtkolen passeert (§ 59). Daarom worden de uiteinden van de steenkool enorm opgewarmd, en dit is genoeg om ervoor te zorgen dat de boog tussen hen tussen hen flitste. In de toekomst wordt de boogkathode gehandhaafd in een anthewooptoestand zelf door de boog. De belangrijkste rol in dit speelt de kathode bombardementen die positieve ionen erop vallen.

De Voltamper-kenmerk van de ARC, d.w.z. de afhankelijkheid tussen de huidige stroom in de boog en de spanning tussen de elektroden is volledig eigenaardig. Tot nu toe hebben we twee vormen van een dergelijke afhankelijkheid ontmoet: in metalen en elektrolyten, neemt de stroomverhogingen toe in verhouding tot de spanning (OHMA-wet), met de onopvallende geleidbaarheid van gassen, de stroom in eerste instantie met een toename van de spanning, en dan bereikt het verzadiging en is niet afhankelijk van de spanning. In een boogvloer, met een toename van de stroom, wordt de spanning op de boogclips verminderd. Er wordt gezegd dat de boog een dalende Voltamper-karakteristiek heeft.

Dus, in het geval van een boodschap, leidt de toename van de stroom in een daling van de weerstand van de boogkloof en een afname van de spanning erop. Dat is de reden waarom, zodat de boog gestaag is, noodzakelijk is om consequent met het een retail (fig. 159) of een andere zogenaamde ballastweerstand op te nemen.

Lezing 5.

ELEKTRISCHE BOOG

De opkomst en fysieke processen in de elektrische boog. De opening van het elektrische circuit met significante stromen en spanningen gaat gepaard met een elektrische ontlading tussen de divergerende contacten. Het luchtinterval tussen de contacten is geïoniseerd en wordt geleidend, boog brandt erin. Het proces van ontkoppeling bestaat uit het deegioniseren van het luchtinterval tussen de contacten, d.w.z. bij de beëindiging van de elektrische ontlading en het restauratie van diëlektrische eigenschappen. Onder speciale voorwaarden: kleine stromingen en spanningen, die het netcircuit overtreden op het moment van de huidige overgang door nul, kunnen plaatsvinden zonder een elektrische ontlading. Deze shutdown wordt een Awky Gap genoemd.

De afhankelijkheid van de spanningsdaling op de ontladingskloof uit de stroom van de elektrische ontlading in de gassen wordt getoond in FIG. een.

Elektrische boog gaat gepaard met hoge temperatuur. Daarom is de boog een fenomeen niet alleen elektrisch, maar ook thermisch. Onder normale omstandigheden is de lucht een goede isolator. Voor afbraak vereist 1 cm van de luchtspleet een spanning van 30kV. Om ervoor te zorgen dat de luchtkloof een geleider wordt, is het noodzakelijk om een \u200b\u200bbepaalde concentratie van geladen deeltjes in te creëren: vrije elektronen en positieve ionen. Het proces van scheiden van een neutraal deeltje van elektronen en de vorming van vrije elektronen en positief geladen ionen wordt genoemd ionisatie. Gasionisatie vindt plaats onder de actie van hoge temperatuur en elektrisch veld. Voor boogprocessen in elektrische apparaten zijn de processen in elektroden (thermo-elektronische en auto-elektronische emissies) en processen in het ARC-interval (thermische en percussie-ionisatie) het belangrijkst.

Thermo-elektronische emissie Het wordt de uitstoot van elektronen van het gewalste oppervlak genoemd. Wanneer u contact opneemt met contacten, nemen de overgangscontactweerstand en de stroomdichtheid in de contactplaats sterk toe. Het platform wordt verwarmd, gesmolten en het contact wordt afgewisseld van het gesmolten metaal is gevormd. De ervaringen met verdere discrepanties van de contacten zijn opgesplitst en het metaal van contacten worden verdampt. Op de negatieve elektrode wordt een hotspot (kathodespot) gevormd, die dient als basis van de boog en de elektronenstraling focus. De thermo-elektronische emissie is de oorzaak van de elektrische boog bij het openen van de contacten. De dichtheid van de thermo-elektronische emissiestroom hangt af van de temperatuur en het materiaal van de elektrode.

Auto-elektronische emissie Het wordt het fenomeen van het uitzenden van elektronen uit de kathode genoemd onder invloed van een sterk elektrisch veld. Tijdens open contacten wordt de netwerkspanning toegepast. Wanneer u contact opneemt met contacten, neemt de elektrische veldsterkte tussen de contacten toe als bewegende contacten. Op de kritieke afstand tussen de contacten bereikt de veldsterkte 1000 kv / mm. Deze elektrische veldsterkte is voldoende om de elektronen uit de kathode te breken. De stroom van de automatische elektronische emissie is alleen klein aan het begin van de boodschap.

Het optreden van boogvloer op divergerende contacten wordt dus verklaard door de aanwezigheid van thermo-elektronische en automatische elektronische emissies. Het optreden van de elektrische boog bij het opnemen van contacten vindt plaats door de automatische elektronische emissie.

Schok ionisatie Het wordt het optreden van vrije elektronen en positieve ionen genoemd in de botsing van elektronen met een neutraal deeltje. Het gratis elektron slaat een neutraal deeltje aan. Het resultaat is een nieuw vrij elektron en positief ion. Het nieuwe elektron ionaliseert op zijn beurt het volgende deeltje. Zodat het elektron het gasdeeltje kan ioniseren, moet het op een bepaalde snelheid bewegen. De elektronsnelheid hangt af van het verschil in potentialen op de lengte van de vrije run. Daarom wordt meestal aangegeven niet de snelheid van de elektronenbeweging, maar het minimale potentiële verschil op de lengte van de vrije weg, zodat het elektron de nodige snelheid verwerft. Dit potentiële verschil wordt ionisatiepotentieel genoemd. Het ionisatiepotentiaal voor gasmengsel wordt bepaald door de laagste van de ionisatiepotentialen van de componenten die zijn opgenomen in het gasmengsel en is weinig afhankelijk van de concentratie van componenten. Het gasionisatiepotentieel is 13 ÷ 16V (stikstof, zuurstof, waterstof), voor een metalen damp, ongeveer twee keer lager: 7.7V voor koperen damp.

Thermische ionisatie Het gebeurt onder invloed van hoge temperatuur. De temperatuur van de ARC-vat bereikt 4000 ÷ 7000 K, en soms 15.000 K. Bij een dergelijke temperatuur stijgen het aantal en de snelheid van bewegende gasdeeltjes sterk. In de botsing worden atomen en moleculen vernietigd, die geladen deeltjes vormen. Het belangrijkste kenmerk van thermische ionisatie is de mate van ionisatie, die de verhouding is van het aantal geïoniseerde atomen tot het totale aantal atomen in het ARC-interval. Het handhaven van een boogvloer die is ontstaan \u200b\u200bmet een voldoende aantal vrije kosten, wordt verzekerd door thermische ionisatie.

Gelijktijdig met de processen van ionisatie in de boog voorkomen terug processen deonization - reünie van geladen deeltjes en de vorming van neutrale moleculen. Bij het optreden van de ARC hebben de processen van ionisatie de overhand, in een gestaag brandende boog, de processen van ionisatie en deïonisatie zijn even intens, met de overheersing van de processen van deïonisatie van de boog gaat uit.

Deonization vindt voornamelijk voor het gevolg van recombinatie en diffusie. Recombinatie Een proces wordt genoemd in welke andere geladen deeltjes, in contact komen, neutrale deeltjes vormen. Diffusie De geladen deeltjes zijn het verwijdering van opgeladen deeltjes van een boogkloof in de omliggende ruimte, die de geleidbaarheid van de boog vermindert. Diffusie is te wijten aan zowel elektrische als thermische factoren. De dichtheid van aanklachten in het vat van de boog neemt toe van de periferie naar het midden. Met het oog hierop wordt een elektrisch veld gecreëerd, dwingen om ionen te forceren om vanuit het midden naar de periferie te gaan en het gebied van de boog te verlaten. In dezelfde richting is het verschil in de temperatuur van de boog en de omliggende ruimte ook geldig. In een gestabiliseerde en vrij brandende boog speelt diffusie een onbeduidende rol. In een boog, perslucht, evenals in een snel bewegende open boog, kan deïonisatie als gevolg van diffusie dicht bij recombinatie zijn. In een boogverbranding in een smalle opening of een gesloten kamer, vindt deïonisatie plaats als gevolg van recombinatie.

Voltage drop on Electric Arc

De spanningsval langs de stationaire boog is ongelijk verdeeld. Veranderingen in spanningsdruppel U. d. en longitudinale spanningsgradiënt (spanningsdruppel per booglengte) E. d. Langs de boog wordt getoond in FIG. 2.

Uitdagingseigenschappen U. d. en E. d. In de atchecrate-regio's verschilt het sterk van de loop van de kenmerken op de rest van de boog. In de elektroden, in de kathode en prodiate-regio's, in het interval van de orde van 10 -3 mm, is er een scherpe spanningsval, genaamd caddling U. naar en prikkelen U. maar . IN gemaakt Het gebied wordt gevormd door de tekortkoming van elektronen als gevolg van hun hoge mobiliteit. In dit gebied wordt een volumetrische positieve lading gevormd, waardoor het verschil in potentialen U. naar , ongeveer 10 ÷ 20v. De veldsterkte in het gebied van de ceremonie bereikt 10 5 V / cm en biedt een elektronuitgang van de kathode als gevolg van de automatische elektronische emissie. Bovendien zorgt de kathodespanning voor de afgifte van de nodige energie om de kathode te genezen en de thermo-elektronische emissie te waarborgen.

Fig. 2. Spanningsverdeling op stationaire DC ARC

IN prioriteit Het gebied wordt gevormd door een negatieve volumetrische lading, waardoor het verschil in potentialen U. maar . Elektrografen Gids voor Anode, versnellen en knock-out de secundaire elektronen uit de anode, die in de buurt van de anode zijn.

De totale waarde van de inactieve en quadrid druppels stress wordt de druppel van de atletische spanning genoemd:
en is 20-30V.

In de rest van de boog, genaamd een boogbar, voltage druppel U. d. Recht evenredig met de lengte van de boog:

,

waar E. Kunst - Longitudinale spanningsgradiënt in de loop van boog, l. Kunst - de lengte van de boogvat.

Het gradiënt is hier constant langs het vat. Het hangt af van vele factoren en kan sterk variëren, waarbij 100 ÷ 200 v / cm wordt bereikt.

Dus de spanning daalt op de ARC-kloof:

Stabiliteit van de elektrische DC-boog

Om de DC-boog te stappen, is het noodzakelijk om voorwaarden te creëren waaronder de deïonisatieprocessen de processen van ionisatie overschrijden bij alle huidige waarden.

Voor keten (Fig. 3) die weerstand bevatten R., inductie L., Arc Gap met spanningsdruppel U. d. , DC Source Spanning U., in transitie ( ) De Kirchhoff-vergelijking is waar: , (1) waar - druppelspanning bij inductantie bij het wijzigen van de stroom. Met een stabiele brandende boog (stationaire staat ) Expressie (1) neemt de vorm aan: . (2) Om de boog te extraheren, is het noodzakelijk dat de stroom erin de hele tijd afneemt. Het betekent dat :

Bij gebruik van het elektrische circuit vindt een elektrische ontlading plaats in de vorm van elektrische boog.Voor het uiterlijk van een elektrische boog is het voldoende dat de spanning op de contacten boven de 10 V staat bij een stroom in het circuit van ongeveer 0,1 en meer. Met aanzienlijke spanningen en stromen kan de temperatuur in de boog 3 - 15 duizend ° C bereiken, waardoor de contacten en de lopende onderdelen zijn gemonteerd.

Bij 110 KV-spanningen en boven de lengte van de boog kan meerdere meters bereiken. Daarom is de elektrische boog, met name in krachtige stroomschakelingen, op spanning boven 1 kV een groter gevaar, hoewel ernstige gevolgen kunnen zijn in de spanningsinstellingen onder 1 kV. Dientengevolge moet de elektrische boog zo veel mogelijk worden beperkt en snel terugbetaling in de spanningscircuits, zowel boven als onder 1 kV.

Het proces van de vorming van een elektrische boog kan als volgt worden vereenvoudigd. Wanneer u contact opneemt, neemt de contactdruk en een corresponderend contactoppervlak af, toename (huidige dichtheid en temperatuur - lokale (in afzonderlijke gebieden van contactgebied) oververhitting, die verder bijdragen aan de thermo-elektronische emissie, wanneer de bewegingssnelheid van de elektronen toeneemt Hoge temperatuur en ze ontsnappen oppervlakken.

Op het moment van contacten is er een kettingonderbreking, wordt spanning snel gerestaureerd bij de Contact Gap. Aangezien er weinig afstand is tussen de contacten, is er hoge spanningen, onder invloed van welke elektronen zijn gebroken uit het oppervlak van de elektrode. Ze versnellen in het elektrische veld en als ze een neutraal atoom raken, geven het hun kinetische energie. Als deze energie voldoende is om ten minste één elektron uit de schaal van een neutraal atoom te scheuren, treedt het ionisatieproces op.

De gevormde vrije elektronen en ionen vormen het plasma van de ARC-vat, dat wil zeggen, een geïoniseerd kanaal waarin de boogbrandwonden en de continue beweging van deeltjes is verzekerd. Tegelijkertijd bewegen, negatief geladen deeltjes, voornamelijk elektronen, in één richting (naar de anode), en de atomen en moleculen van gassen, verstoken van een of meer elektronen, positief geladen deeltjes in de tegenovergestelde richting (aan de kathode) . Plasma-geleidbaarheid ligt dicht bij de geleidbaarheid van de metalen.

In het vat passeert de boog een hoge stroom en wordt een hoge temperatuur gemaakt. Deze temperatuur van de ARC-vat leidt tot thermoionisatie - het proces van de vorming van ionen als gevolg van de impact van moleculen en atomen met hoge kinetische energie bij hoge snelheden van hun beweging (moleculen en atomen van het medium, waar de boog brandt, desintegreert u elektronen en positief opgeladen ionen). Intensieve thermoionisatie ondersteunt een hoge plasma-geleidbaarheid. Daarom is de spanningsval in de lengte van de boog klein.

In de elektrische boog stromen twee processen continu: in aanvulling op ionisatie, de deïonisatie van atomen en moleculen. Dit laatste gebeurt voornamelijk door diffusie, dat wil zeggen, de overdracht van geladen deeltjes in het milieu, en de recombinatie van elektronen en positief opgeladen ionen, die herenigd zijn in neutrale deeltjes met een impact van energie die aan hun vervalie wordt besteed aan hun verval. In dit geval vindt het koellichaam in de omgeving plaats.

Aldus kunnen drie stadia van het proces in overweging worden onderscheiden: de ontsteking van de boog, wanneer het gevolg is van de impact-ionisatie en emissie van elektronen uit de kathode, begint de boogontlading en de ionisatie-intensiteit is hoger dan de deïonisatie, de duurzame verbranding van de boog, ondersteund door thermoionisatie in de ARC-vat wanneer de intensiteit van ionisatie en deïonisatie hetzelfde is, de populatie van de boog wanneer de deïonisatie-intensiteit hoger is dan de ionisatie.

Werkwijzen voor boogoogst in het schakelen van elektrische apparaten

Om de elementen van het elektrische circuit uit te schakelen en schade aan de schakelmachine uit te sluiten, is het niet alleen nodig om zijn contacten te openen, maar ook om de boog te betalen tussen hen. De processen van boogoogst, evenals het verbranden, met variabele en constante stroom zijn verschillend. Dit wordt bepaald door het feit dat in het eerste geval de stroom in de boog elke halve periode nul passeert. Tijdens deze momenten stopt de vrijlating van energie in de boog en de boog elke keer dat spontaan uitgaat, en licht dan weer op.

Bijna stroom in de boog komt dicht bij nul iets eerder dan de overgang door nul, aangezien de stroom daalt, de energie die de boog veroorzaakt, respectievelijk afneemt, is de temperatuur van de boog verminderd en werkt het thermoionisatie op. Tegelijkertijd is het deïonisatieproces intensief aan de gang in de ARC-kloof. Als op het moment om contacten te maken en snel contact te brengen, is de daaropvolgende elektrische uitsplitsing mogelijk niet gebeuren en wordt de ketting zonder boog uitgeschakeld. Het is echter buitengewoon moeilijk om het extreem moeilijk te doen en daardoor een speciale maatregelen van versnelde boogoogst aan te nemen, waardoor koele boogruimte is en het aantal geladen deeltjes vermindert.

Als gevolg van deïonisatie neemt de elektrische sterkte van de kloof geleidelijk toe en tegelijkertijd groeit de regenererende spanning erop. Vanaf de verhouding van deze waarden en hangt af of de boogsperiode zich ronddraait op de volgende helft of niet. Als de elektrische sterkte van de kloof sneller toeneemt en groter blijkt te zijn dan de regenererende spanning, zal de boog niet langer oplichten, anders zal de duurzame verbranding van de boog worden verzekerd. De eerste voorwaarde en bepaalt de taak van boogoogst.

Gebruik in de schakelapparaten verschillende manieren van boogoogst.

Verlenging van de boog

Bij contact met contacten in het proces van het uitschakelen van het elektrische circuit, verscheen de boog uitgerekt. Tegelijkertijd worden de voorwaarden voor het koelen van de boog verbeterd, omdat zijn oppervlakte toeneemt en er meer spanning vereist is voor het verbranden.

Lange boog delen op een aantal korte bogen

Als de ARC gevormd tijdens de opening van de contacten is onderverdeeld in korte bogen, draait deze bijvoorbeeld in een metalen grille, het gaat uit. De boog wordt meestal aangescherpt in het metalen grille onder de invloed van het elektromagnetische veld, gedragen in de roosterplaten met vortexstromen. Deze boogoogstmethode wordt veel gebruikt in schakelapparatuur op spanning onder 1 kV, met name in automatische luchtschakelaars.

Koeling boog in smalle slots

Arc-oogst in het kleine volume wordt vergemakkelijkt. Daarom worden de uitgebreide cellen met longitudinale spleten veel gebruikt (de as van een dergelijke spleet valt samen naar de as van de ARC-vat). Een dergelijke opening wordt meestal gevormd in camera's van isolerende boogbestendige materialen. Vanwege het contact van de boog met koude oppervlakken vindt zijn intensieve koeling plaats, de diffusie van geladen deeltjes in het milieu en, dienovereenkomstig, snelle deïonisatie.

Naast de sleuven met platte parallelle wanden worden ook scheuren gebruikt met ribben, uitsteeksels, extensies (zakken). Dit alles leidt tot vervorming van de boogvat en draagt \u200b\u200bbij tot een toename van het contactgebied met de koude muren van de kamer.

De tekening van de boog in smalle spleten treedt meestal op onder de werking van een magnetisch veld dat met de ARC communiceert, die kan worden beschouwd als een geleider met een stroom.

Externe bogen worden het vaakst verstrekt ten koste van de spoel, inclusief consistent met de contacten tussen welke boog optreedt. Arc-oogst in smalle slots wordt gebruikt in apparaten voor alle spanningen.

Hogedrukboog

Bij een constante temperatuur daalt de mate van gas ionisatie met toenemende druk, terwijl de thermische geleidbaarheid van het gas toeneemt. Alle andere dingen zijn gelijke omstandigheden, dit leidt tot verbeterde boogkoeling. De boogoogst met behulp van hoge druk die door de boog zelf wordt gegenereerd in nauw gesloten camera's, wordt veel gebruikt in zekeringen en een aantal andere apparaten.

Arc oogsten in olie

Indien geplaatst in olie, leidt de boog die tijdens hun opening zich voordoen tot intensieve verdamping van olie. Dientengevolge wordt een gasbel (schaal) gevormd rond de boog, die voornamelijk bestaat uit waterstof (70 ... 80%), evenals waterdamp. De vrijgegeven gassen bij hoge snelheid dringen rechtstreeks in de zone van de ARC-vat, veroorzaken het mengen van koud en heet gas in de bubbel, zorgen voor intensieve koeling en dienovereenkomstig deioning van de ARC-kloof. Bovendien verhoogt het deïsterende vermogen van gassen de druk die wordt gegenereerd tijdens de snelle ontbinding van de olie.

De intensiteit van het vermoeiende boogproces in olie is hoger, de nadere boog met olie en olie beweegt sneller in relatie tot de boog. Gezien dit, is de ARC-kloof beperkt tot een gesloten isolerende apparaat - verstoppingskamer. In deze camera's is er een nadere aanraking van olie met een boog, en met behulp van isolerende platen en uitlaatgaten, zijn werkkanalen gevormd, volgens welke olie en gassen in beweging zijn, die intensief blazen (vuil) boog verschaffen.

SPOGGINGKAMERS Volgens het bewerkingsbeginsel zijn ze onderverdeeld in drie hoofdgroepen: met automatisch snijden, wanneer hoge druk en snelheid van gas in het booggebied zijn gemaakt als gevolg van energie die vrijkomt in een boog, met geforceerde oliewagen met speciale pompende hydraulische mechanismen , met een magnetisch gas in olie wanneer de boog onder de werking van het magnetische veld wordt verplaatst naar smalle slots.

Meest effectief en eenvoudig dumopy Chambers met Auto Table. Afhankelijk van de locatie van de kanalen en uitlaatgaten, worden de kamers onderscheiden, waarbij het intensieve blazen van het gasstromingsmengsel en olie langs de boog (longitudinaal vuil) of over de boog (dwarsdiemiteit) wordt verschaft. De overweging van boogoogstmethoden worden veel gebruikt in de spanningsschakelaars boven 1 kV.

Andere boogoogstmethoden in spanningsapparaten boven 1 kV

Naast de bovengenoemde methoden van boogoogst, wordt het ook gebruikt: perslucht, de stroom waarvan de stroom of over de boog wordt opgeblazen, het verschaffen van zijn intensieve koeling (in plaats van lucht, worden andere gassen gebruikt, vaak verkregen uit massief gas Materialen genereren - vezels, viniplast, enz. - voor de score van hun ontbinding van de meest brandende boog), die een hogere elektrische kracht heeft dan lucht en waterstof, waardoor de boog in dit gas brandt, zelfs bij atmosferische druk , is snel geblust, hoogontwikkeld gas (vacuüm), bij het openen van contacten waarin de boog niet is, licht het weer op (gaat uit) na de eerste passage van de stroom door nul.