Elektrisk bue - Dette er en elektrisk utladning i gasser. Selve gassen er en isolator, det er ingen nåværende transportører. Når det store antallet elektrisk ladede partikler i gassen er funnet i gassfrie elektroner med et negativt lademerke og positivt og negativt ladede gassioner begynner å utføre strømmen.

Ved kontakt av enden av elektroden med hovedmetallet utmerker en stor mengde varme, som følge av hvilken bevegelsen av frie elektroner akselereres.

Når elektroden er separert fra grunnmetallet i interelektroden gapet, står elektronene overfor nøytrale gassatomer og ioniserer dem, dvs. Del på ioner med forskjellige ladeskilt. Som et resultat blir gass elektrisk ledende. Typer av utslipp (utgang) av elektroner fra enden av elektrodens ende:

• termoelektronisk utslipp;
• auto elektronisk utslipp;
• fotoelektronisk utslipp;
• utslipp av elektroner på grunn av tunge ionflukser.

Prosessene for formasjon (ionisering) av frie elektroner og ioner i volumet av nøytral gass av den elektriske buen påvirkes av den stabile brenningen av buen. Tenk på hvilke typer ionisering i elektrisk utslipp.

Ionisering av kollisjon. Elektronbevegelsen er svært akselerert under virkningen av det elektriske feltet i katodeområdet. De møtes på deres måte nøytrale gasseratomer, slår dem og banker elektroner. Oppvarming ionisering (termisk ionisering). Dannelsen av ioner i gassmediet observeres ved temperaturer over 1750 ° C. Oppvarmingsioniseringen strømmer gjennom de uelastiske kollisjonene av gasspartiklene med en stor margin av kinetisk energi. Ionisering av bestråling (fotoionisering). I dette tilfellet forårsaker ioniseringen av gasser i den elektriske buen en effekt på gassgapet av lysstyrkenes energi. Ionisering av stråling vil oppstå hvis lysets energi vil overskride energien som er nødvendig for å ionisere gasspartiklene.

Egenskaper av sveisbue

Tenningen av sveisbuen begynner fra øyeblikket av berøring av elektroden til sveiset metall, dvs. Med kortslutning.

I fig. 1 viser sekvensen av prosesser under tenningen av sveisebuen.

Siden enden av elektroden og overflaten av sveiset metall har uregelmessigheter, oppstår kontakten mellom dem med kortslutning på utvalgte punkter (figur 1A).

Figur 1. Sveising Arc Tennsekvens
en - kortslutning; b - dannelsen av hoppere fra flytende metall; i - fremveksten av en bue

Derfor når den nåværende tettheten ved kontaktpunktene store verdier, metallet smeltes umiddelbart, danner en jumper fra det flytende metall mellom elektroden og sveiset metall (figur 1B).

Når elektroden fjernes fra metalloverflaten til en lengre lengde, kalt lengden på buen L, strekkes væsken jumperen med en reduksjon i seksjonen, da på tidspunktet for å nå metallkroppen, fordampes det kokepunktet og jumperen bryter (figur 1b).

Et utladningsgap dannes, som er fylt med ladede partikler av metalldamp, beleggelektrode og gasser. Så oppstår sveisbuen, som er en glødende søyle av den oppvarmede gass som består av elektroner, ioner og nøytrale atomer.

Denne gassstaten kalles plasma, som er elektrisk nøytral, siden det er antall positive og negative partikler like.

Temperaturen på bue-kolonnen er høyere enn temperaturen på kokepunktet til metallet i elektroden og produktet, og enden av elektroden og produktet separeres fra bue-kolonnen ved hjelp av mellomliggende gasslag, kalt ATHECTERODERENE AV bue, (figur 2).

Fig. 2. Sveisbueordning.
1 - elektroder; 2 - Katode flekk; 3 - Katodeområde; 4 - bue post; 5 - Anodisk region; 6 - Anodisk flekk; 7 - sveising bad; 8 - Sveiset element.

I katodegruppen 3 fra katodepunktet 2 er det en utslipp av elektroner i en buepost 4, hvor de ioniserer nøytrale atomer.

I katodegionen konsentreres en signifikant del av buepenningen på lengden av millimeteret, som kalles en katodespenningsfall og når 10 ... 16 V.

I anodeområdet 5 nær anodepunktet 6 er det en kraftig nedgang i spenningen ved lengden av elektronens frie kjørelengde. Denne spenningsfallet kalles anodisk spenningsfall, hvor verdien er 6 ... 8 V. I denne seksjonen øker elektronene kraftig hastigheten på bevegelsen og nøytraliseres på anodepunktet. Anode mottar energi fra bue i form av en strøm av elektroner og varmestråling, slik at temperaturen i anodområdet er over temperaturen i katodegruppen, og en stor mengde varme frigjøres på anoden.

Ved sveising på en likestrøm av direkte polaritet, temperaturen i forskjellige soner av sveisbue:

• i midten av bue kolonnen - ca. 6000 ° C;
• i anodeområdet - 2600 ° C;
• i katodeområdet - 2400 ° C;
• i sveiset badet - 1700 ... 2000 ° C.

Med vekselstrømsveising er varmefordelingen av buen og temperaturen i katoden og anodeområdene omtrent det samme (katodeområdet på elektroden).

Introduksjon

Metoder for quenching elektrisk bue ... Emnet er relevant og interessant. Så, la oss begynne. Vi stiller spørsmål: Hva er en elektrisk bue? Hvordan kontrollere det? Hvilke prosesser oppstår i sin utdanning? Hva er det fra? Og hva ser ut.

Hva er elektrisk bue?

Elektrisk bue (Voltov bue, bueutladning) - Fysisk fenomen, en av typer elektrisk utslipp i gass. For første gang ble det beskrevet i 1802 av russiske forskere v.v. Petrov.

Elektrisk bue Det er et spesielt tilfelle av den fjerde formen av tilstanden av materiell - plasma - og består av en ionisert, elektrisk kvasi-større gass. Tilstedeværelsen av gratis elektriske ladninger gir ledningsevnen til en elektrisk bue.

Utdanning og ARC egenskaper

Med en økning i spenningen mellom de to elektrodene til et visst nivå i luften mellom elektrodene, oppstår en elektrisk sammenbrudd. Spenningen til den elektriske sammenbrudd avhenger av avstanden mellom elektrodene, etc. ofte, for å initiere en sammenbrudd med den eksisterende spenningen, brakt elektrodene til hverandre. Under nedbrytningen mellom elektrodene, oppstår en gnistutladning vanligvis, en pulserende lukkekrets.

Elektroner i SPARK Utslipp Ioniserer molekyler i luftgapet mellom elektrodene. Med tilstrekkelig kraft av spenningskilden er et tilstrekkelig plasma dannet i luftgapet slik at nedbrytningsspenningen (eller luftintervallmotstanden) har falt betydelig på dette stedet. I dette tilfellet blir gnistutslippene til en bueutladning - en plasmakledning mellom elektrodene, som er en plasmaskunnel. Denne buen er i hovedsak en dirigent, og lukker den elektriske kretsen mellom elektrodene, den gjennomsnittlige strømmen øker enda mer oppvarming av buen til 5000-50000 K. Det antas at ARC-tilnærmingen er fullført.

Samspillet mellom elektroder med en bueplasma fører til deres oppvarming, delvis smelting, fordampning, oksidasjon og andre typer korrosjon. Elektrisk sveisbue er en kraftig elektrisk utladning som strømmer i et gassmiljø. Arc-utladningen er preget av to hovedfunksjoner: tildele en betydelig mengde varme og en sterk lys effekt. Temperaturen på den vanlige sveisbuen er ca. 6000 ° C.

Lyset av buen er blendende lys og brukt i forskjellige belysningsanordninger. Arcen utstråler et stort antall synlige og usynlige termiske (infrarøde) og kjemiske (ultrafiolette) stråler. Usynlige stråler forårsaker øyebetennelse og brenner huden til en person, så sveisere og overall gjelder for å beskytte mot dem.

Bruk av bue

Avhengig av mediet hvor bueutløpet oppstår, varierer følgende sveisebuer:

1. Åpne buen. Lys i luften. Sammensetningen av gassområdet i bueområdet er luft med en blanding av damp av sveiset metall, materialet av elektroder og elektrodebelegg.

2. Lukket buen. Lys under fluxlaget. Sammensetningen av gassmiljøet i bueområdet er et par grunnmetall, materialet i elektroden og den beskyttende flux.

3. bue med levering av verneutstyr. Buen serveres. Trykket av forskjellige gasser - helium, argon, karbondioksid, hydrogen, lysgass og forskjellige gassblandinger. Sammensetningen av gassmediet i bueområdet er atmosfæren i beskyttelsesgassen, paret av elektroden og grunnmetallet.

Arc-effekten kan brukes fra direkte eller vekslende nåværende kilder. Når det gjelder makt, preges en likestrøm av en rettpolaritetsbue (minus strømforsyning på elektroden, pluss - på hovedmetallet) og omvendt polaritet (minus på hovedmetallet, pluss på elektroden). Avhengig av materialet i bueelektrodene, er det preget med smeltbar (metallisk) og unlaced (kull, wolfram, keramikk, etc.) elektroder.

Når sveising av en bue kan være direkte tiltak (hovedmetallet er involvert i den elektriske kretsen i buen) og indirekte handling (hovedmetallet deltar ikke i buenes elektriske krets). Buen av indirekte handling påføres relativt lite.

Den nåværende tettheten i sveisbuen kan være annerledes. ARCS med normal strømtetthet brukes - 10--20 A / MM2 (vanlig manuell sveising, sveising i enkelte beskyttelsesgasser) og med høy strømtetthet - 80-120 A / MM2 og mer (automatisk, halvautomatisk sveising under flux , I miljøet av beskyttelsesgasser).

Forekomsten av bueutladning er bare mulig når gasspolen mellom elektroden og hovedmetallet vil bli ionisert, dvs. vil inneholde ioner og elektroner. Dette oppnås ved at den tilsvarende energien er rapportert til gassmolekylet eller atomet, kalt ioniseringsenergien, som følge av hvilke elektroner skiller seg fra atomer og molekyler. Arc-utladningsmediet kan representeres av en gassleder av en elektrisk strøm som har en sirkulær sylindrisk form. Det er en bue på tre områder - en katodeområde, en bue søyle, anodisk område.

Under forbrenningen av buen på elektroden og hovedmetallet observeres aktive flekker, som er oppvarmede områder på overflaten av elektroden og basemetallet; Gjennom disse stedene passerer hele strømmen av buen. På katoden kalles flekken som katode, på anode-anodikken. Tverrsnittet av den midterste delen av bue kolonnen er noe større enn størrelsene på katode og anode flekker. Dens størrelse avhenger av størrelsen på aktive flekker.

Buepenningen varierer avhengig av gjeldende tetthet. Denne avhengigheten som er avbildet grafisk kalles den statiske egenskapen til buen. Med små verdier av nåværende tetthet har den statiske karakteristikken en fallende karakter, det vil si at buepenningen minker som strømmen øker. Dette skyldes det faktum at med økende strøm øker området av tverrsnitt av buer og elektrisk ledningsevne, og den nåværende tettheten og den potensielle gradienten i bue kolonne reduseres. Størrelsen på katoden og anodiske dråper av bue spenningen endres ikke fra den nåværende verdien og avhenger av elektrodenes materiale, hovedmetallet, gassmiljøet og gasstrykket i bueområdet.

Med tetthetene i sveisbuen av konvensjonelle moduser som brukes under manuell sveising, er buepenningen ikke avhengig av verdien av strømmen, siden området av bue kolonne tverrsnitt øker i forhold til strømmen, og den elektriske ledningsevne varierer veldig lite, og den nåværende tettheten i bue kolonnen forblir nesten konstant. I dette tilfellet forblir størrelsen på katode og anodiske dråper stress uendret. I en bue av en høy strømtetthet, med en økning i strømstyrken, kan katodepunktet og bue kolonne tverrsnittet ikke øke, selv om den nåværende tettheten øker i forhold til styrken av strømmen. I dette tilfellet er temperaturen og elektriske ledningsevnen til ARC-kolonnen noe stigende.

Den elektriske feltspenningen og bue kolonnepotensialgradienten vil øke med en økning i strømstyrken. Katodefallet i spenningen øker, som følge av hvilken den statiske karakteristikken vil øke, dvs. buepenningen med en økning i buestrømmen vil øke. Den økende statiske egenskapen er en funksjon av høydensitetsbuen i ulike gassmedier. Statiske egenskaper er relatert til den etablerte stasjonære tilstanden til buen med den uendrede lengden.

En stabil prosess med brennende bue under sveising kan oppstå når spesifikke forholdene er oppfylt. En rekke faktorer påvirker stabiliteten av prosessen med brennende bue; Den tomgangsslagsspenningen til kilden til bueffekten, strømmen, verdien av strømmen, polariteten, tilstedeværelsen av induktans i kretsen av buen, tilstedeværelsen av beholderen, frekvensen av strømmen, etc.

Bidra til å forbedre stabiliteten til en buen. Økt strømforsyning, tomgangsspenning, slår på induktansen til en bueskjede, og øker gjeldende frekvens (med variabel strøm) og en rekke andre forhold. Stabilitet kan også forbedres betydelig ved å bruke spesielle elektrodejakker, fluxer, beskyttelsesgasser og en rekke andre teknologiske faktorer.

høsting elektrisk bue sveising

I 1802 fant den russiske fysikeren Vasily Vladimirovich Petrov (1761-1834) at hvis du fester to stykker av tre kull til polene av et stort elektrisk batteri og, og bringer kulene til å kontakte, beveger seg litt, så er en lys flamme dannet Mellom kullens ender, og endene selv er kulene raskt utsolgt, og senker blendende lys (elektrisk bue). Dette fenomenet syv år senere, har uavhengig observert den engelske kjemikeren til Davy, som tilbød til ære for A. Volta for å ringe denne buen "Volta".

I fig. 159 viser den enkleste måten å produsere en elektrisk bue på. I regulatorisk stativ er to kull festet, noe som er bedre ikke vanlig trekull, og spesielt produserte stenger oppnådd ved å trykke en blanding av grafitt, sot og bindemidler (ARC-hjørner). Den nåværende kilden kan være lysnettverket. Til på tidspunktet for kullforbindelsen viste en kortslutning ikke ut, en konsistent med buen bør inkludere en detaljhandel.

Fig. 159. Installasjon for produksjon av elektrisk bue: 1 og 2 - kullelektroder

Vanligvis er belysningsnettet drevet av en variabel retning. Arcen er imidlertid stabil, hvis en konstant retning føres gjennom den, slik at en av elektrodene er hele tiden positiv (anode) og den andre negative (katode). Foto av rullende elektroder En slik lysbue er vist på fig. 160. Mellom elektrodene er et splittet gasspost, en brønn ledende elektrisitet. I vanlige buer utsender denne søylen betydelig mindre enn lyset, i stedet for varme hjørner, og er derfor ikke synlig på bildet. Positiv kull med høyere temperatur brenner raskere enn negativ. På grunn av den sterke kullsublimingen på den, dannes utsparingen - en positiv krater, som er den heteste delen av elektrodene. Temperaturen på krateret i luften ved atmosfærisk trykk når 4000 ° C.

Fig. 160. Elektriske bue elektroder (foto)

98.1. I bue lamper bruker spesielle regulatorer - time mekanismer, bringer klokker med både kull med forbrenningen. Imidlertid er tykkelsen på positiv kull alltid større enn det negative. Hvorfor gjør det?

Buen kan brenne mellom metallelektroder (jern, kobber, etc.). Samtidig smelter elektrodene og fordamper raskt, hvor mye varme forbrukes. Derfor er temperaturen på den karateriske elektroden vanligvis lavere enn kull (2000-2500 ° C).

Tvinge den brennende buen mellom kullelektroder i komprimert gass (ca. 20 atm), det var mulig å bringe temperaturen til den positive krateret til 5900 ° C, det vil si til temperaturen på solflaten. Samtidig ble smeltingskullet observert. En enda høyere temperatur har en pol av gasser og damper gjennom hvilken den elektriske utladningen går. Den energiske bombardement av disse gassene og dampene med elektroner og ioner, tilpasset av et elektrisk område av bue, bringer gasstemperaturen i posten opp til 6000-7000 ° C. Derfor, i bue-kolonnen, smeltes nesten alle kjente stoffer og smeltet og referert til par, og mange kjemiske reaksjoner er gjort mulig, som ikke er mulige, gå ved lavere temperaturer. Det er ikke vanskelig, for eksempel smeltet i flammen bue ildfaste porselenpinner.

For å opprettholde en bueutladning, er det nødvendig med en liten spenning: buen er godt opplyst ved spenningen ved elektrodene 40-45 V. Strømmen i buen er ganske signifikant. Så for eksempel, selv i en liten bue, i forsøket vist på fig. 159, det er en strøm om 5 A, og i store buer som brukes i industrien, når strømmen hundrevis av ampere. Dette viser at buebestandigheten er liten; Følgelig, og en glødende gasspille er godt utført av elektrisk strøm.

98.2. Arc-lampen krever en strøm på 300 A ved en spenning ved Coals 60 V. Hvilken mengde varme er uthevet i en slik lysbue per 1 min? Hva er motstanden til en slik bue?

En slik sterk ionisering av gass er bare mulig på grunn av det faktum at bue katoden utsender mange elektroner, som med deres slag av ioniser gass i utløpsrommet. Den sterke elektroniske utslipp fra katoden er sikret av det faktum at bue katoden selv administreres til en meget høy temperatur (fra 2200 til 3500 ° C, avhengig av materialet). Når vi, for tenningen av buen, tar vi først kuler i kontakt, så i kontaktstedet med en meget stor motstand er nesten alle jowlezo fremhevet av varmen som passerer gjennom luftkolen (§ 59). Derfor er kullets ender sterkt oppvarmet, og dette er nok til å sikre at buen blinket mellom dem mellom dem. I fremtiden opprettholdes bue katoden i en vesentlig tilstand selv som passerer gjennom buen. Hovedrollen i dette spiller katodebombingen som faller positive ioner på den.

Voltamperkarakteristikken for buen, dvs. avhengigheten mellom strømmen i buen og spenningen mellom elektrodene er helt særegent. Hittil har vi møtt med to former for en slik avhengighet: I metaller og elektrolytter øker strømmen i forhold til spenningen (OHMA-loven), med den inkonsekvent konduktiviteten av gasser, strømmen øker ved først en økning i spenningen, Og så når den metning og er ikke avhengig av spenningen. I en bueutladning, med en økning i strømmen, reduseres spenningen på ARC-klippene. Det sies at buen har en fallende voltamperkarakteristisk.

Således, i tilfelle av en bueutladning, fører økningen i strømmen til en reduksjon i buenes motstand og en reduksjon i spenningen på den. Det er derfor, for at buen kan brenne jevnt, er det nødvendig å inkludere konsekvent med en detaljhandel (figur 159) eller annen såkalt ballastmotstand.

Forelesning 5.

Elektrisk bue

Fremveksten og fysiske prosesser i den elektriske buen. Åpningen av den elektriske kretsen med signifikante strømmer og spenninger ledsages av en elektrisk utladning mellom de divergerende kontaktene. Luftintervallet mellom kontaktene er ionisert og blir ledende, buet brenner i den. Frakoblingsprosessen består i å forsvinne luftintervallet mellom kontaktene, dvs. i terminering av elektrisk utladning og gjenoppretting av dielektriske egenskaper. Under spesielle forhold: små strømmer og spenninger, som bryter strømkretsen på tidspunktet for gjeldende overgang gjennom , kan forekomme uten elektrisk utladning. Denne nedleggelsen kalles et klemt gap.

Avhengigheten av spenningsfallet på utløpsgapet fra strømmen av den elektriske utladningen i gassene er vist på fig. en.

Elektrisk bue er ledsaget av høy temperatur. Derfor er buen et fenomen ikke bare elektrisk, men også termisk. Under normale forhold er luften en god isolator. For sammenbrudd 1cm av luftgapet krever en spenning på 30kV. For at luftgapet skal bli en leder, er det nødvendig å skape en viss konsentrasjon av ladede partikler i IT: frie elektroner og positive ioner. Prosessen med å skille fra en nøytral partikkel av elektroner og dannelsen av frie elektroner og positivt ladede ioner kalles ionisering. Gassionisering skjer under virkningen av høytemperatur og elektrisk felt. For bueprosesser i elektriske enheter er prosessene i elektroder (termoelektroniske og autoelektroniske utslipp) og prosesser i ARC-intervallet (termisk og percussion ionisering) viktigst.

Termoelektronisk utslipp Det kalles utslipp av elektroner fra den rullede overflaten. Når du kontakter kontakter, øker overgangsmotstanden og den nåværende tettheten i kontaktstedet kraftig. Plattformen er oppvarmet, smeltet og kontaktalternativene fra det smeltede metallet dannes. Opplevene med ytterligere uoverensstemmelser i kontaktene er brutt opp og metallet av kontakter blir fordampet. På den negative elektroden dannes et hot spot (katodepunkt), som tjener som grunnlag for buen og elektronstrålingsfokuset. Den termoelektroniske utslipp er årsaken til den elektriske buen når de åpner kontaktene. Tettheten av den termoelektroniske utslippstrømmen avhenger av temperaturen og materialet til elektroden.

Auto-elektronisk utslipp Det kalles fenomenet som emitterende elektroner fra katoden under påvirkning av et sterkt elektrisk felt. Under åpne kontakter brukes nettverksspenningen. Når du kontakter kontakter, øker den elektriske feltstyrken mellom kontaktene som bevegelige kontakter. På den kritiske avstanden mellom kontaktene når feltstyrken 1000 kV / mm. Denne elektriske feltstyrken er tilstrekkelig til å bryte elektronene fra den kalde katoden. Strømmen for den automatiske elektroniske utslipp er liten bare ved begynnelsen av lysbuen.

Således forklares forekomsten av bueutladning på divergerende kontakter av tilstedeværelsen av termoelektroniske og auto-elektroniske utslipp. Forekomsten av den elektriske buen når du kontakter kontakter oppstår på grunn av den automatiske elektroniske utslipp.

Sjokkionisering Det kalles forekomsten av frie elektroner og positive ioner i kollisjonen av elektroner med en nøytral partikkel. Den frie elektronen knuser en nøytral partikkel. Resultatet er en ny gratis elektron og positiv ion. Den nye elektronen ioniserer ioniserer den følgende partikkelen. Slik at elektronen kan ionisere gasspartikkelen, må den bevege seg med en bestemt hastighet. Elektronhastigheten avhenger av forskjellen i potensialene i lengden på den frie løp. Derfor er det vanligvis indikert ikke hastigheten på elektronbevegelsen, men den minste potensielle forskjellen på lengden på den frie måten slik at elektronen kjøper den nødvendige hastigheten. Denne potensielle forskjellen kalles ioniseringspotensial. Gassblandingen ioniseringspotensialet bestemmes av det laveste av ioniseringspotensialene til komponentene som er inkludert i gassblandingen, og er lite avhengig av konsentrasjonen av komponenter. Gassioniseringspotensialet er 13 ÷ 16V (nitrogen, oksygen, hydrogen), for en metalldamp, omtrent to ganger lavere: 7.7V for kobberdamp.

Termisk ionisering Det oppstår under påvirkning av høy temperatur. Temperaturen på bueskinnet når 4000 ÷ 7000 k, og noen ganger 15.000 K. Ved en slik temperatur øker tallet og hastigheten til å flytte gasspartikler kraftig. I kollisjonen blir atomer og molekyler ødelagt, danner ladede partikler. Hovedkarakteristikken for termisk ionisering er graden av ionisering, som er forholdet mellom antall ioniserte atomer til det totale antall atomer i bueintervallet. Opprettholde en lysbueutladning som har oppstått med tilstrekkelig antall gratis kostnader, sikres ved termisk ionisering.

Samtidig med prosesseringsprosessene i buen oppstår tilbake prosesser deonization - Reunion av ladede partikler og dannelsen av nøytrale molekyler. I forekomsten av buen, er prosessene for ionisering hersker i en stadig brennende bue, prosessene av ionisering og deionisering er like intens, med overvekt av prosessene for deionisering av buen går ut.

Deonisering skjer hovedsakelig på grunn av rekombinasjon og diffusjon. Rekombination En prosess kalles i hvilke annerledes ladede partikler, som kommer i kontakt, danner nøytrale partikler. Spredning De ladede partiklene er prosessen med fjerning av ladede partikler fra et bueskilt inn i det omkringliggende rommet, noe som reduserer ledningsevnen til buen. Diffusjon skyldes både elektriske og termiske faktorer. Tettheten av ladninger i fatet av buen øker fra periferien til senteret. I lys av dette opprettes et elektrisk felt, og tvinger ioner å bevege seg fra midten til periferien og forlate ARC-området. I samme retning er forskjellen i Temperaturen på buen og omgivelsene også gyldig. I en stabilisert og fritt brennende bue spiller diffusjon en ubetydelig rolle. I en bue, komprimert luft, så vel som i en raskt bevegelige åpenbue, kan deionisering på grunn av diffusjon være nær rekombinering. I en buen brenner i et smalt gap eller et lukket kammer, skjer deionisering på grunn av rekombination.

Spenningsfall på elektrisk bue

Spenningsfallet langs den stasjonære buen er ujevnt fordelt. Endringer i spenningsfall U. d. og langsgående spenning gradient (spenningsfall per bue lengde) E. d. Langs buen er vist på fig. 2.

Utfordre egenskaper U. d. og E. d. I ateccrat-regionene, adskiller det seg skarpt fra løpet av egenskapene på resten av buen. I elektrodene, i katoden og multatregionene, i størrelsesintervallet på 10 -3 mm, er det en skarp spenningsfall, kalt caddling U. til og muntlig U. men . I opprettet Regionen dannes av mangel på elektroner på grunn av deres høye mobilitet. I dette området dannes en volumetrisk positiv ladning, noe som forårsaker forskjellen i potensialene U. til , ca 10 ÷ 20V. Feltstyrken i seremonien regionen når 10 5 V / cm og gir en elektronutgang fra katoden på grunn av den automatiske elektroniske utslipp. I tillegg sikrer katodespenningen frigjøring av den nødvendige energien til å helbrede katoden og sikre termoelektronisk utslipp.

Fig. 2. Spenningsfordeling på stasjonær DC ARC.

I priant. Regionen er dannet av en negativ volumetrisk ladning, noe som forårsaker forskjellen i potensialene U. men . Elektrografer Guide til anode, akselerere og slå ut sekundære elektroner fra anoden, som eksisterer nær anoden.

Den totale verdien av de inaktive og kvadriddråpene av stress kalles den atheltective spenningsfallet:
og er 20-30V.

I resten av buen, kalt en buebar, spenningsfall U. d. Direkte proporsjonal med lengden på buen:

,

hvor E. Kunst - langsgående spenning gradient i fatet av bue, l. Kunst - Lengden på bueskinnet.

Gradienten er konstant her langs fatet. Det avhenger av mange faktorer og kan variere mye, når 100 ÷ 200 v / cm.

Dermed faller spenningsfallet på buen gapet:

Stabilitet av den elektriske DC-buen

For å slukeLektriske DC-ARC, er det nødvendig å skape forhold hvor deioniseringsprosessene overskrider ioniseringsprosessene ved alle strømverdier.

For kjede (figur 3) som inneholder motstand R., induktans L., bue gap med spenningsfall U. d. , DC Source Spenning U., I overgang ( ) Kirchhoff-ligningen er sant: , (1) hvor - Dropspenning ved induktans når du endrer strømmen. Med en stabil brennende bue (stasjonær tilstand ) Uttrykk (1) tar skjemaet: . (2) For å trekke ut buen, er det nødvendig at strømmen i den reduserer hele tiden. Det betyr at :

Ved bruk av den elektriske kretsen oppstår en elektrisk utladning i form av elektrisk bue.For utseendet på en elektrisk bue er det nok at spenningen på kontaktene er over 10 V ved en strøm i kretsen på ca. 0,1A og mer. Med betydelige spenninger og strømmer, kan temperaturen inne i buen nå 3-15 tusen ° C, som følge av hvilke kontakter og strømbærende deler som er montert på.

Ved 110 kV spenning og over lengden på buen kan nå flere meter. Derfor er den elektriske buen, spesielt i kraftige kraftkretser, på spenning over 1 KV, en større fare, selv om alvorlige konsekvenser kan være i spenningsinnstillingene under 1 kV. Som et resultat må den elektriske buen begrenses så mye som mulig og raskt tilbakebetaling i spenningskretsene både over og under 1 kV.

Prosessen med dannelsen av en elektrisk bue kan forenkles som følger. Når du kontakter kontakter, reduseres kontakttrykket og en tilsvarende kontaktoverflate, øker (strømtetthet og temperatur - lokal (i separate områder av kontaktområde) overoppheting, som ytterligere bidrar til termoelektronisk utslipp, når bevegelseshastigheten øker under høy temperatur og de rømmer overflateflater.

På kontaktens tidspunkt er det en kjedepause, spenningen blir raskt gjenopprettet i kontaktgapet. Siden det er liten avstand mellom kontaktene, er det høye spenninger, under påvirkning av hvilke elektroner som er brutt fra elektrodoverflaten. De akselererer i det elektriske feltet, og når de treffer et nøytralt atom, gi det sin kinetiske energi. Hvis denne energien er nok til å rive minst ett elektron fra skallet av et nøytralt atom, skjer ioniseringsprosessen.

De dannede frie elektroner og ioner utgjør plasmaet i bueskinnet, det vil si en ionisert kanal hvor buen brenner og kontinuerlig bevegelse av partikler sikres. Samtidig, negativt ladede partikler, primært elektroner, beveger seg i en retning (til anoden), og atomene og molekylene av gasser, blottet for en eller flere elektroner, er positivt ladede partikler i motsatt retning (til katoden) . Plasma-ledningsevne er nær metallledningsevne.

I fatet passerer buen en høy strøm og en høy temperatur er opprettet. Denne temperaturen på bue fatet fører til termoionisering - prosessen med dannelse av ioner på grunn av virkningen av molekyler og atomer med høy kinetisk energi ved høye hastigheter av bevegelsen (molekyler og atomer i mediet, hvor buen brenner, desintegrerer på elektroner og positivt ladede ioner). Intensiv termoionisering støtter høy plasma-ledningsevne. Derfor er spenningsfallet i lengden på buen liten.

I den elektriske buen strømmer to prosesser kontinuerlig: I tillegg til ionisering, deionisering av atomer og molekyler. Sistnevnte forekommer hovedsakelig av diffusjon, det vil si overføringen av ladede partikler i miljøet, og rekombinering av elektroner og positivt ladede ioner, som gjenforenes i nøytrale partikler med en innvirkning av energi brukt på deres forfall. I dette tilfellet forekommer kjøleskuffen i miljøet.

Således kan tre stadier av prosessen under behandling skilles: Tennen av buen, når det på grunn av virkningens påvirkning og utslipp av elektroner fra katoden, begynner bueutladningen og ioniseringsintensiteten er høyere enn deioniseringen, bærekraftig brenning av buen, støttet av termoionisering i bueskinnet når intensiteten av ionisering og avionisering er den samme, befolkningen i buen når deioniseringsintensiteten er høyere enn ioniseringen.

Metoder for buehøsting i bytte av elektrisk apparat

For å deaktivere elementene i den elektriske kretsen og utelukke skade på brytermaskinen, er det ikke bare nødvendig å åpne kontaktene, men også for å betale buen som vises mellom dem. Prosessene for buehøsting, samt brenning, med variabel og konstant strøm er forskjellige. Dette bestemmes av det faktum at i det første tilfellet passerer strømmen i buen hver halve periode gjennom null. I løpet av disse øyeblikkene slutter frigivelsen av energi i buen og buen hver gang spontant går ut, og lyser deretter igjen.

Nesten strøm i buen blir nær null litt tidligere enn overgangen gjennom , siden når strømmen reduseres, reduseres energien som er forårsaket av buen, temperaturen på buen reduseres, og termoelementer opphører. Samtidig er deioniseringsprosessen intensivt i gang i bueskinnet. Hvis i øyeblikket for å bryte opp og raskt rase kontakter, kan den påfølgende elektriske sammenbrudd ikke skje, og kjeden vil bli deaktivert uten bue. Det er imidlertid ekstremt vanskelig å gjøre det ekstremt vanskelig, og derfor vedta spesielle tiltak av akselerert buehøsting, som gir kjølebueplass og reduserer antall ladede partikler.

Som et resultat av deionisering øker den elektriske styrken på gapet gradvis, og samtidig vokser regenereringsspenningen på den. Fra forholdet mellom disse verdiene og avhenger, om bueperioden vil vende seg på neste halvdel eller ikke. Hvis gapets elektriske styrke øker raskere og viser seg å være større enn regenereringsspenningen, vil buen ikke lenger lyse opp, ellers vil den bærekraftige brenningen av buen bli sikret. Den første tilstanden og bestemmer oppgaven med buehøsting.

I bytteapparatene bruker du ulike måter å høste høsting på.

Utvidelse av buen

Når du kontakter kontakter i prosessen med å slå av den elektriske kretsen, oppstod buen strukket. Samtidig forbedres vilkårene for avkjøling av buen, siden overflaten øker og mer spenning er nødvendig for brenning.

Dele lang bue på en rekke korte buer

Hvis buen dannet under åpningen av kontaktene er delt inn i korte buer, for eksempel, strammer den i en metallgitter, vil den gå ut. Arcen er vanligvis strammet inn i metallgitteret under påvirkning av det elektromagnetiske feltet, som bæres i gitterplaten med vortexstrømmer. Denne buehøstingsmetoden er mye brukt i bytteenheter til spenning under 1 kV, særlig i automatiske luftbrytere.

Kjølebue i smale spor

Buehøsting i lite volum lettes. Derfor er de omfattende cellene med langsgående slisser mye brukt (aksen til en slik spalte sammenfaller mot buebarens akse). Et slikt gap er vanligvis dannet i kameraer fra isolerende lysbuebestandige materialer. På grunn av kontakt av buen med kalde overflater, skjer dens intensive kjøling, diffusjonen av ladede partikler i miljøet og følgelig rask deionisering.

I tillegg til sporene med flat-parallelle vegger, brukes sprekker også med ribber, fremspring, utvidelser (lommer). Alt dette fører til deformasjon av bue fatet og bidrar til en økning i kontaktområdet med kammerets kalde vegger.

Tegningen av buen i smale slisser oppstår vanligvis under virkningen av et magnetfelt som samhandler med buen, som kan betraktes som en leder med en strøm.

Eksterne buer er oftest gitt på bekostning av spolen, inkludert konsekvent med kontaktene mellom hvilken bue oppstår. Arc høsting i smale spilleautomater brukes i enheter for alle spenninger.

Høytrykksbue

Ved konstant temperatur faller graden av gassionisering med økende trykk, mens den termiske ledningsevnen til gassen øker. Alle andre ting er like betingelser, dette fører til forbedret bue kjøling. Arc høsting ved hjelp av høyt trykk generert av ARC i seg selv i tett lukkede kameraer, er mye brukt i sikringer og en rekke andre enheter.

Bue høsting i olje

Hvis det er plassert i olje, fører buen som oppstår under åpningene til intensiv fordampning av olje. Som et resultat dannes en gassboble (skall) rundt buen, som hovedsakelig består av hydrogen (70 ... 80%), så vel som vanndamp. De frigjorte gassene med høy hastighet trenger direkte inn i buenes sone, forårsaker blanding av kald og varm gass i boblen, gir intensiv kjøling og følgelig deionisering av bueskinnet. I tillegg øker de biioniserende farene av gasser trykket som genereres under den raske dekomponering av oljen.

Intensiteten av den utmattende bueprosessen i olje er høyere, den nærmere buen med olje og olje beveger seg raskere i forhold til buen. Gitt dette er buen gapet begrenset til en lukket isolerende enhet - splogging kammer. I disse kameraene er det en nærmere røre av olje med en bue, og ved hjelp av isolerende plater og eksoshull dannes arbeidskanaler, ifølge hvilke olje og gasser beveger seg, gir intensiv blåsing (smuss) bu.

Splogging Chambers. I henhold til driftsprinsippet er de delt inn i tre hovedgrupper: med automatisk kutting, når høytrykk og hastighet på gass i bueområdet opprettes på grunn av energi som frigjøres i en bue, med tvungen oljeblås med spesielle pumpehydrauliske mekanismer , med en magnetisk gass i olje når buen under virkningen av magnetfeltet flyttes til smale spor.

Mest effektive og enkle dumopy Chambers med bilbord. Avhengig av plasseringen av kanalene og eksoshullene, skiller kamrene, hvor den intensive blåsingen av gassstrømningsblandingen og oljen er anordnet langs buen (langsgående smuss) eller over buen (tverrgående formasitet). Betraktningen av buehøstingsmetoder er mye brukt i spenningsbryterne over 1 kV.

Andre buehøstingsmetoder i spenningsanordninger over 1 kV

I tillegg til de ovennevnte metoder for buehøsting, brukes den også: komprimert luft, strømmen av hvilken sammen eller over buen blåses opp, noe som gir dens intensive kjøling (i stedet for luft, anvendes andre gasser, ofte oppnådd fra fast gass Generering av materialer - fibre, viniplast, etc. - for poengsummen av deres dekomponering av den mest brennende buen), som har en høyere elektrisk styrke enn luft og hydrogen, som følge av at buen brenner i denne gassen, selv ved atmosfærisk trykk , er raskt slukket, høyt utviklet gass (vakuum), når man åpner kontakter der buen ikke lyser, lyser igjen (går ut) etter den første passasjen av strømmen til null.