Electric arc at mga katangian nito

Electric arc — ang pagdaan ng kuryente sa pamamagitan ng isang gas sa pagitan ng dalawang electrodes, ang isa ay pinagmumulan ng mga electron (cathode). Ang isang electrode ay isang wire na nagtatapos sa anumang seksyon ng isang electrical circuit.

Ang mga electron na ibinubuga mula sa cathode sa malalaking dami ay nagdudulot ng malakas na ionization ng gas sa pagitan ng mga electrodes at sa gayon ay ginagawang posible para sa isang malaking agos na dumaloy sa pagitan ng mga electrodes.

Ang isang tampok na katangian ng isang electric arc, hindi tulad ng isang maginoo na paglabas ng gas, ay maaari itong magsunog sa mababang boltahe.

Ang electric arc ay natuklasan ng isang physicist mula sa St. Petersburg V. V. Petrov noong 1802 at nakahanap ng mahahalagang aplikasyon sa teknolohiya.

Ang isang electric arc ay isang uri ng discharge na nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kasalukuyang density, mataas na temperatura, mataas na presyon ng gas, at mababang boltahe na pagbaba sa agwat ng arko. Sa kasong ito, ang masinsinang pag-init ng mga electrodes (mga contact) ay nagaganap, kung saan nabuo ang tinatawag. Cathodic at anodic spot. Ang cathode glow ay puro sa isang maliit na maliwanag na lugar, ang maliwanag na maliwanag na bahagi ng kabaligtaran na elektrod ay bumubuo sa anode spot.

Tatlong lugar ang mapapansin sa bahaghari, na ibang-iba sa likas na katangian ng mga prosesong nagaganap sa kanila. Direkta sa negatibong elektrod (cathode) ng arko ay ang rehiyon ng pagbaba ng boltahe ng cathode. Susunod ay ang plasma arc barrel. Direkta sa positibong elektrod (anode) ay ang rehiyon ng pagbaba ng boltahe ng anodic. Ang mga rehiyong ito ay ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 1.

kanin. 1. Ang istraktura ng electric arc

Ang mga sukat ng mga rehiyon ng pagbagsak ng cathodic at anodic na boltahe sa figure ay labis na pinalaki. Sa totoo lang, napakaliit ng kanilang haba. Halimbawa, ang haba ng pagbaba ng boltahe ng cathodic ay nasa pagkakasunud-sunod ng landas ng libreng paggalaw ng isang electron (mas mababa sa 1 micron). Ang haba ng rehiyon ng pagbaba ng boltahe ng anode ay karaniwang bahagyang mas malaki kaysa sa halagang ito.

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang hangin ay isang mahusay na insulator. Kaya, ang boltahe na kinakailangan upang masira ang isang air gap na 1 cm ay 30 kV. Upang ang puwang ng hangin ay maging isang konduktor, kinakailangan upang lumikha ng isang tiyak na konsentrasyon ng mga sisingilin na mga particle (mga electron at ions) sa loob nito.

Paano nagkakaroon ng electric arc

Ang electric arc, na isang stream ng mga sisingilin na particle, sa unang sandali ng paghihiwalay ng contact ay nangyayari bilang isang resulta ng pagkakaroon ng mga libreng electron sa gas ng arc gap at mga electron na ibinubuga mula sa ibabaw ng katod. Ang mga libreng electron sa puwang sa pagitan ng mga contact ay gumagalaw sa mataas na bilis sa direksyon mula sa katod hanggang sa anode sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa ng electric field.

Ang lakas ng field sa simula ng contact gap ay maaaring umabot ng ilang libong kilovolts kada sentimetro.Sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa ng patlang na ito, ang mga electron ay nakuha mula sa ibabaw ng katod at lumipat sa anode, na kumatok sa mga electron mula dito, na bumubuo ng isang elektron na ulap. Ang paunang daloy ng mga electron na nilikha sa paraang ito ay higit na bumubuo ng matinding ionization ng arc gap.

Kasama ng mga proseso ng ionization, ang mga proseso ng deionization ay nangyayari nang magkatulad at patuloy sa arko. Ang mga proseso ng deionization ay binubuo sa katotohanan na kapag ang dalawang ion ng magkakaibang mga palatandaan o isang positibong ion at isang elektron ay lumalapit sa isa't isa, sila ay naaakit at, nagbanggaan, ay na-neutralize, bilang karagdagan, ang mga sisingilin na particle ay lumipat mula sa nasusunog na zone ng mga kaluluwa na may higit pa. - mataas na konsentrasyon ng mga singil sa kapaligiran na may mas mababang konsentrasyon ng mga singil. Ang lahat ng mga salik na ito ay humantong sa isang pagbaba sa temperatura ng arko, sa paglamig at pagkawala nito.

kanin. 2. Electric arc

Arc pagkatapos ng pag-aapoy

Sa stationary combustion mode, ang mga proseso ng ionization at deionization ay nasa equilibrium.

Isang sangkap na ang antas ng ionization ay malapit sa pagkakaisa, i.e. kung saan walang neutral na mga atomo at mga molekula ay tinatawag na plasma.

Ang electric arc ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na katangian:

1. Isang malinaw na tinukoy na hangganan sa pagitan ng arc shaft at ng kapaligiran.

2. Ang mataas na temperatura sa loob ng arc barrel, umaabot sa 6000 — 25000K.

3. Mataas na kasalukuyang density at arc tube (100 — 1000 A / mm2).

4. Maliit na halaga ng anodic at cathodic boltahe drop at halos hindi nakasalalay sa kasalukuyang (10 — 20 V).

Katangian ng kasalukuyang boltahe ng isang electric arc

Ang pangunahing katangian ng isang DC arc ay ang pagtitiwala ng boltahe ng arko sa kasalukuyang, na tinatawag na kasalukuyang-boltahe (VAC) na katangian.

Ang arko ay nangyayari sa pagitan ng mga contact sa isang tiyak na boltahe (Larawan 3), na tinatawag na boltahe ng pag-aapoy na Uz at depende sa distansya sa pagitan ng mga contact, ang temperatura at presyon ng kapaligiran at ang bilis ng paghihiwalay ng contact. Arc extinguishing boltahe Ug palaging mas mababa ang stress U3.

kanin. 3. Katangian ng kasalukuyang boltahe ng DC arc (a) at ang katumbas nitong circuit (b)

Ang curve 1 ay ang static na katangian ng arc, i.e. nakuha sa pamamagitan ng dahan-dahang pag-iiba-iba ng kasalukuyang. Ang katangian ay may bumabagsak na karakter. Habang tumataas ang kasalukuyang, bumababa ang boltahe ng arko. Nangangahulugan ito na ang paglaban ng agwat ng arko ay mas mabilis na bumababa habang tumataas ang kasalukuyang.

Kung sa isang bilis o iba pa ang kasalukuyang sa arko ay nabawasan mula sa I1 hanggang sa zero at sa parehong oras ayusin ang pagbagsak ng boltahe sa kahabaan ng arko, pagkatapos ay magreresulta ang mga curve 2 at 3. Ang mga curve na ito ay tinatawag na mga dynamic na katangian.

Ang mas mabilis na pagbabawas ng kasalukuyang, mas mababa ang mga dynamic na katangian ng I - V. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa isang pagbawas sa kasalukuyang, tulad ng mga parameter ng arko bilang cross section ng bariles, temperatura, ay walang oras upang mabilis na magbago at makakuha ng mga halaga na tumutugma sa isang mas mababang halaga ng kasalukuyang sa isang matatag na estado.

Arc Gap Voltage Drop:

Ud = Usc + EdId,

kung saan Us = Udo + Ua — boltahe drop malapit sa elektrod, Ed — longitudinal boltahe gradient sa arc, ID — ang haba ng arko.

Ito ay sumusunod mula sa formula na habang tumataas ang haba ng arko, tataas ang pagbaba ng boltahe sa buong arko at mas mataas ang katangian ng I — V.

Nakikitungo sila sa arcing sa disenyo ng mga electrical switching device. Ang mga katangian ng electric arc ay ginagamit sa mga pag-install para sa electric arc welding at sa arc melting furnaces.