Temperatur og andre vigtige egenskaber ved svejsebuen. Elektrisk lysbue og dens egenskaber

Indsætter
18.04.2019

Materiale fra Wikipedia - den frie encyklopædi

Elektrisk lysbue (voltaisk bue, bueudledning) - fysiske fænomen, en af ​​typerne af elektrisk udladning i gas.

Bue struktur

Den elektriske lysbue består af katode- og anodeområder, buesøjle og overgangsområder. Tykkelsen af ​​anodeområdet er 0,001 mm, katodeområdet er ca. 0,0001 mm.

Temperaturen i det anodiske område ved svejsning med en forbrugselektrode er omkring 2500 ... 4000 ° C, temperaturen i buesøjlen er fra 7.000 til 18.000 ° C, i katodeområdet - 9.000 - 12.000 ° C.

Buesøjlen er elektrisk neutral. I enhver af dens sektioner er der det samme antal ladede partikler med modsatte fortegn. Spændingsfaldet i buesøjlen er proportional med dens længde.

Svejsebuer er klassificeret efter:

  • Elektrodematerialer - med forbrugs- og ikke-forbrugselektrode;
  • Grader af søjlekompression - fri og komprimeret bue;
  • Ifølge den anvendte strøm - DC bue og bue vekselstrøm;
  • Ifølge polariteten af ​​konstant elektrisk strøm- direkte polaritet ("-" på elektroden, "+" - på produktet) og omvendt polaritet;
  • Ved brug af vekselstrøm - enfaset og trefaset lysbue.

Bue selvregulering

Når der sker ekstern kompensation - ændringer i netværksspænding, trådfremføringshastighed osv., opstår der en forstyrrelse i den etablerede ligevægt mellem tilførselshastigheden og smeltehastigheden. Når lysbuens længde i kredsløbet øges, falder svejsestrømmen og smeltehastigheden af ​​elektrodetråden, og tilførselshastigheden, mens den forbliver konstant, bliver større end smeltehastigheden, hvilket fører til genoprettelse af buelængden. Efterhånden som buelængden aftager, bliver trådsmeltehastigheden større end fremføringshastigheden, hvilket fører til genoprettelse af den normale lysbuelængde.

Effektiviteten af ​​lysbue-selvreguleringsprocessen er væsentligt påvirket af formen af ​​strøm-spændingskarakteristikken for strømkilden. Den høje hastighed af buelængdeudsving behandles automatisk med stive I-V karakteristika for kredsløbet.

Bekæmpelse af en elektrisk lysbue

I en række enheder er fænomenet en elektrisk lysbue skadeligt. Disse er primært kontaktafbrydere, der anvendes i strømforsyning og elektriske drev: højspændingsafbrydere, afbrydere, kontaktorer, sektionsisolatorer på kontaktnetværket af elektrificerede jernbaner og elektrisk transport i byerne. Når belastningerne afbrydes af ovennævnte enheder, opstår der en lysbue mellem åbningskontakterne.

Mekanismen for lysbueforekomst i I dette tilfælde Næste:

  • Reduktion af kontakttryk - antallet af kontaktpunkter falder, modstanden i kontaktenheden øges;
  • Begyndelsen af ​​kontaktdivergens - dannelsen af ​​"broer" fra kontakternes smeltede metal (ved de sidste kontaktpunkter);
  • Brud og fordampning af "broer" fra smeltet metal;
  • Dannelse af en elektrisk lysbue i metaldamp (hvilket bidrager til større ionisering af kontaktgabet og vanskeligheder med at slukke lysbuen);
  • Stabil lysbuebrænding med hurtig udbrænding af kontakter.

For at minimere beskadigelse af kontakterne er det nødvendigt at slukke lysbuen på et minimumstidspunkt og gøre alt for at forhindre, at buen forbliver på ét sted (når lysbuen bevæger sig, vil den frigivne varme i den blive jævnt fordelt over kontaktlegemet ).

For at opfylde ovenstående krav anvendes følgende lysbuekontrolmetoder:

  • buekøling ved en strøm af kølemedium - væske (olieafbryder); gas - (luftafbryder, autogasafbryder, olieafbryder, SF6-gasafbryder), og kølemediets flow kan passere både langs buetønden (længdeslukning) og på tværs (tværslukning); undertiden anvendes langsgående-tværgående dæmpning;
  • brug af vakuumslukningsevnen - det er kendt, at når trykket af gasserne omkring de skiftede kontakter reduceres til en vis værdi, fører en vakuumafbryder til effektiv slukning af lysbuen (på grund af fraværet af bærere for buedannelse).
  • brug af mere lysbuebestandigt kontaktmateriale;
  • brug af kontaktmateriale med et højere ioniseringspotentiale;
  • brug af lysbueslukningsgitre (afbryder, elektromagnetisk kontakt). Princippet med at bruge lysbueslukning på gitre er baseret på brugen af ​​virkningen af ​​nær-katodefald i lysbuen (det meste af spændingsfaldet i lysbuen er spændingsfaldet ved katoden; lysbueslukningsgitteret er faktisk en serie af serielle kontakter til den bue, der kommer dertil).
  • brug af buedæmpningskamre - ind i et kammer lavet af et lysbuebestandigt materiale, såsom glimmerplast, med smalle, nogle gange zigzag-kanaler, strækker buen sig, trækker sig sammen og bliver intensivt afkølet fra kontakt med kammerets vægge.
  • brugen af ​​"magnetisk sprængning" - da lysbuen er stærkt ioniseret, kan den betragtes som en første tilnærmelse som en fleksibel leder med strøm; Ved at skabe et magnetfelt med specielle elektromagneter (forbundet i serie med lysbuen) er det muligt at skabe buebevægelse for at fordele varmen ensartet over kontakten, og at drive den ind i lysbueslukningskammeret eller gitteret. Nogle switchdesigns skaber et radialt magnetfelt, der giver drejningsmoment til buen.
  • omgåelse af kontakter i åbningstidspunktet af en effekthalvlederkontakt med en tyristor eller triac forbundet parallelt med kontakterne; efter åbning af kontakterne, slukkes halvlederkontakten i det øjeblik, spændingen passerer gennem nul (hybridkontaktor, thyricon) .

se også

Skriv en anmeldelse om artiklen "Elektrisk lysbue"

Litteratur

  • Elektrisk lysbue- artikel fra.
  • Gnistudledning- artikel fra Great Soviet Encyclopedia.
  • Raiser Yu. P. Fysik af gasudledning. - 2. udg. - M.: Nauka, 1992. - 536 s. - ISBN 5-02014615-3.
  • Rodshtein L. A. Electrical devices, L 1981
  • Clerici, Matteo; Hu, Yi; Lassonde, Philippe; Milian, Carles; Couairon, Arnaud; Christodoulides, Demetrios N.; Chen, Zhigang; Razzari, Luca; Vidal, François (2015-06-01). "Laserassisteret føring af elektriske udladninger omkring genstande". Science Advances 1(5):e1400111. Bibcode:2015SciA....1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN 2375-2548.

Links

Noter

Et uddrag, der karakteriserer den elektriske lysbue

– Om fera du chemin cette fois ci. Åh! quand il s"en mele lui meme ca chauffe... Nom de Dieu... Le voila!.. Vive l"Empereur! Les voila donc les Steppes de l"Asie! Vilain betaler tout de meme. Au revoir, Beauche; je te reserve le plus beau palais de Moscow. Au revoir! Bonne chance... L"as tu vu, l"Empereur? Vive l" Kejser! .. præur! Si on me fait gouverneur aux Indes, Gerard, je te fais ministre du Cachemire, c"est arrete. Vive l"Empereur! Vive! vive! vive! Les gredins de Cosaques, comme ils filt. Vive l"Empereur! Le voila! Le vois tu? Je l"ai vu deux fois comme jete vois. Le petit caporal... Je l"ai vu donner la croix a l"un des vieux... Vive l"Empereur!.. [Lad os nu gå! Åh! så snart han tager ansvaret, vil tingene koge. Ved Gud. .. Her er han... Hurra, kejser! Så her er de, de asiatiske stepper... Dog et dårligt land. Farvel, Bose. Jeg vil efterlade dig det bedste palads i Moskva. Farvel, jeg ønsker dig succes. Har du set kejseren? Hurra! Hvis jeg bliver guvernør i Indien, vil jeg gøre dig til minister for Kashmir... Hurra! Kejser Her er han! Ser du ham? Jeg så ham to gange som dig. Lille korporal... Jeg så, hvordan han hængte et kors på en af ​​de gamle mænd... Hurra, kejser!] - sagde de gamle og unges stemmer, af de mest forskelligartede karakterer og positioner i samfundet. Alle disse menneskers ansigter havde én fælles udtryk for glæde ved begyndelsen af ​​den længe ventede kampagne og glæde og hengivenhed til manden i en grå frakke, der står på bjerget.
Den 13. juni fik Napoleon en lille renracet araberhest, og han satte sig ned og galopperede til en af ​​broerne over Neman, konstant døvet af begejstrede råb, som han åbenbart kun udholdt, fordi det var umuligt at forbyde dem at udtrykke deres kærlighed. for ham med disse råb; men disse skrig, der fulgte ham overalt, tyngede ham og distraherede ham fra de militære bekymringer, der havde grebet ham, siden han sluttede sig til hæren. Han kørte over en af ​​broerne, svingende på bådene til den anden side, drejede skarpt til venstre og galopperede mod Kovno, forud for entusiastiske garderhestepassere, der var forvirrede af lykke, og ryddede vejen for tropperne, der galopperede foran ham. Da han ankom til den brede Viliya-flod, stoppede han ved siden af ​​et polsk Uhlan-regiment stationeret på bredden.
- Vivat! – råbte polakkerne også entusiastisk, forstyrrede fronten og skubbede til hinanden for at se ham. Napoleon undersøgte floden, steg af hesten og satte sig på en træstamme, der lå på bredden. Ved et ordløst skilt fik han en pibe, han lagde den på bagsiden af ​​en glad side, som løb op og begyndte at se på den anden side. Så gik han dybt i gang med at undersøge et ark kort, der var lagt mellem bjælkerne. Uden at løfte hovedet sagde han noget, og to af hans adjudanter galopperede hen mod de polske lanser.
- Hvad? Hvad sagde han? - blev hørt i rækken af ​​de polske lanser, da en adjudant galopperede op til dem.
Den fik ordre til at finde et vadested og gå over til den anden side. Polsk Lancer Oberst, smuk en gammel mand, rødmende og forvirret i ord af begejstring, spurgte adjudanten, om han ville få lov til at svømme over floden med sine lanser uden at lede efter et vadested. Han bad med åbenlys frygt for at nægte, ligesom en dreng, der beder om tilladelse til at stige op på en hest, om at få lov til at svømme over floden i kejserens øjne. Adjudanten sagde, at kejseren nok ikke ville være utilfreds med denne overdrevne iver.
Så snart adjudanten sagde dette, råbte en gammel overskægbelagt officer med et glad ansigt og glitrende øjne, der løftede sin sabel: ”Vivat! - og befalede lanserne at følge ham, gav han sporer til sin hest og galopperede op til floden. Han skubbede vredt hesten, der havde tøvet, under sig og faldt i vandet, på vej dybere ind i strømmens strømfald. Hundredvis af lancere galopperede efter ham. Det var koldt og forfærdeligt i midten og ved strømmens strømfald. Lancererne klyngede sig til hinanden, faldt af deres heste, nogle heste druknede, folk druknede også, resten prøvede at svømme, nogle på sadlen, nogle holdt manken. De forsøgte at svømme frem til den anden side, og på trods af, at der var en krydsning en halv kilometer væk, var de stolte over, at de svømmede og druknede i denne flod under blikket af en mand, der sad på en træstamme og ikke engang kiggede på hvad de lavede. Da den tilbagevendende adjudant, ved at vælge et passende øjeblik, tillod sig at henlede kejserens opmærksomhed på polakkernes hengivenhed til hans person, lille mand i en grå frakke rejste han sig og kaldte Berthier til sig og begyndte at gå med ham frem og tilbage langs kysten, gav ham ordrer og kiggede af og til misfornøjet på de druknende lanser, der underholdt hans opmærksomhed.
Det var ikke nyt for ham at tro, at hans tilstedeværelse i alle ender af verden, fra Afrika til stepperne i Moscovy, lige så forbløffer og kaster folk ud i selvforglemmelsens vanvid. Han beordrede en hest, der skulle bringes til ham og red til hans lejr.
Omkring fyrre lancere druknede i floden på trods af bådene sendt for at hjælpe. De fleste skyllede tilbage til denne kyst. Obersten og flere personer svømmede over floden og klatrede med besvær ud til den anden bred. Men så snart de kom ud med deres våde kjole floppende omkring sig og dryppende i vandløb, råbte de: "Vivat!" og så begejstret på det sted, hvor Napoleon stod, men hvor han ikke længere var der, og i det øjeblik overvejede de sig glade.
Om aftenen afgav Napoleon mellem to ordrer - den ene om at levere de forberedte falske russiske pengesedler til import til Rusland hurtigst muligt, og den anden om at skyde sakseren, i hvis opsnappede brev oplysninger om ordrer til den franske hær blev fundet - en tredje ordre - om optagelsen af ​​den polske oberst, der unødigt kastede sig i floden, i den æreskohorte (Legion d'honneur), som Napoleon var leder af.
Qnos vult perdere – dementat. [Den han vil ødelægge, han vil fratage ham hans sind (lat.)]

I mellemtiden havde den russiske kejser allerede boet i Vilna i mere end en måned og lavet anmeldelser og manøvrer. Intet var klar til den krig, som alle forventede, og som kejseren kom fra Sankt Petersborg for at forberede sig til. Overordnet plan der var ingen handling. Tøven med hensyn til, hvilken plan ud af alle de foreslåede, der skulle vedtages, blev kun intensiveret endnu mere efter kejserens månedlange ophold i hovedlejligheden. De tre hære havde hver sin øverstkommanderende, men der var ingen fælles hærfører over alle hærene, og kejseren påtog sig ikke denne titel.
Jo længere kejseren boede i Vilna, jo mindre og mindre forberedte de sig på krig, trætte af at vente på den. Alle forhåbninger fra folket omkring suverænen syntes kun at være rettet mod at få suverænen til at glemme den kommende krig, mens de havde en behagelig tid.
Efter mange baller og helligdage blandt de polske stormænd, blandt hofmændene og suverænen selv, kom en af ​​de polske generaladjudanter af suverænen i juni på ideen om at give en middag og et bal til suverænen på vegne af sin general. adjudanter. Denne idé blev glædeligt accepteret af alle. Kejseren var enig. Generalens adjudanter samlede penge ind ved abonnement. Den person, der kunne være mest behagelig for suverænen, blev inviteret til at være værtinde for bal. Grev Bennigsen, en godsejer af Vilna-provinsen, tilbød sit landsted til denne ferie, og den 13. juni var der planlagt en middag, et bal, sejlsport og fyrværkeri i Zakret, landsted Grev Bennigsen.
På samme dag, hvor Napoleon gav ordre til at krydse Neman og hans fremskudte tropper, skubbede kosakkerne tilbage, krydsede den russiske grænse, tilbragte Alexander aftenen ved Bennigsens dacha - ved et bal givet af generalens adjudanter.
Det var en munter, strålende ferie; eksperter i branchen sagde, at sjældent så mange skønheder samlet på ét sted. Grevinde Bezukhova var sammen med andre russiske damer, der kom for suverænen fra St. Petersborg til Vilna, til dette bal og formørkede de sofistikerede polske damer med sin tunge, såkaldte russiske skønhed. Hun blev bemærket, og suverænen ærede hende med en dans.
Boris Drubetskoy, en garcon (en ungkarl), som han sagde, efter at have forladt sin kone i Moskva, var også til dette bal og var, skønt han ikke var generaladjudant, deltager for en stor sum i abonnementet til bal. Boris var nu en rig mand, langt fremme i ære, der ikke længere søgte protektion, men stod på lige fod med de højeste af sine jævnaldrende.
Klokken tolv om natten dansede de stadig. Helen, som ikke havde en værdig herre, tilbød selv mazurkaen til Boris. De sad i det tredje par. Boris, der køligt kiggede på Helens skinnende bare skuldre, der stak frem fra hendes mørke gaze og guldkjole, talte om gamle kendinge og holdt samtidig, ubemærket af ham selv og andre, aldrig et sekund op med at se på suverænen, som var i samme rum. Kejseren dansede ikke; han stod i Døren og standsede først det ene eller det andet med de milde Ord, som han alene forstod at tale.
I begyndelsen af ​​mazurkaen så Boris, at generaladjudant Balashev, en af ​​de nærmeste personer til suverænen, nærmede sig ham og stod uhøfligt tæt på suverænen, som talte med en polsk dame. Efter at have talt med damen så suverænen spørgende ud og indså tilsyneladende, at Balashev kun gjorde det, fordi der var grunde til det. vigtige grunde, nikkede let til damen og vendte sig mod Balashev. Så snart Balashev begyndte at tale, blev der udtrykt overraskelse i suverænens ansigt. Han tog Balashev i armen og gik med ham gennem hallen og ryddede ubevidst tre favne af bred vej på begge sider af dem, der stod til side foran ham. Boris lagde mærke til Arakcheevs ophidsede ansigt, mens suverænen gik med Balashev. Arakcheev, der kiggede under sine øjenbryn på suverænen og snorkede sin røde næse, bevægede sig ud af mængden, som om han forventede, at suverænen ville vende sig til ham. (Boris indså, at Arakcheev var jaloux på Balashev og var utilfreds med, at nogle åbenlyst vigtige nyheder ikke blev overbragt til suverænen gennem ham.)
Men suverænen og Balashev gik, uden at bemærke Arakcheev, gennem udgangsdøren ind i den oplyste have. Arakcheev, der holdt sit sværd og så sig vredt omkring, gik omkring tyve skridt bag dem.

Vores hjemmeside svarak.ru udgiver artikler om dette emne. For første gang blev fænomenet med en voltaisk bue observeret af den russiske akademiker Petrov, som modtog en gnistuft.

Den voltaiske bue er karakteriseret ved to egenskaber:

  • frigiver en stor mængde varme
  • stærk stråling.

Begge ejendomme elektrisk lysbue brugt i teknologi.

For svejseteknologi er den første egenskab en positiv faktor, den anden - en negativ.

Ethvert elektrisk ledende materiale kan tjene som elektriske ledere for en elektrisk udladning. Oftest bruges kulstof- og grafitstænger som ledere. rund sektion(buelys).

En typisk mulighed mellem to kul er vist på figuren.

Den øverste elektrode er forbundet til maskinens positive pol (anode). Det andet kulstof er forbundet med den negative pol (katode).

Elektrisk svejsebue

Temperaturen af ​​den elektriske lysbue, dens virkning.

Varmeafgivelsen er ikke den samme på forskellige punkter af buen. Ved den positive elektrode frigives 43 % af den samlede mængde, ved de negative 36 % og i selve lysbuen (mellem elektroderne) de resterende 21 %.

Diagram over zoner og deres temperaturer i svejsebuen

I forbindelse med dette og temperatur på elektroderne er ikke det samme. Anoden har ca. 4000°C og katoden 3400°. I gennemsnit beregnes temperaturen af ​​den elektriske lysbue 3500°C.

Takket være forskellige temperatur ved polerne af en voltaisk bue er kulstofledere

kommer i forskellige tykkelser. Positivt kul tages tykkere, negativt -

tyndere. Buestangen (midterste del) består af en strøm af elektroner, der udsendes af katoden, som skynder sig mod anoden med stor hastighed. At have en stor kinetisk energi, rammer de anodeoverfladen og omdanner kinetisk energi til termisk energi.

Den grønlige glorie omkring det er stedet kemiske reaktioner, der forekommer mellem elektrodestoffets dampe og atmosfæren, hvori den elektriske lysbue brænder.

Processen med at skabe en svejsebue

Forekomsten af ​​en elektrisk lysbue

Uddannelsesproces voltaisk bue præsenteres i følgende form. I det øjeblik, elektroderne kommer i kontakt, frigives den passerende strøm et stort antal af varme i krydset, da der er en stor elektrisk modstand(Joules lov).

Takket være dette varmes ledernes ender op til en let glød, og efter at have afbrudt elektroderne, begynder katoden at udsende elektroner, som flyver gennem luftspalten mellem elektroderne, deler luftmolekylerne i positivt og negativt ladede partikler (kationer og anioner).

Som et resultat bliver luften elektrisk ledende.

Inden for svejseteknologi er den største anvendelse udladningen mellem metalelektroder, hvor en elektrode er metal stang, som samtidig tjener som fyldmateriale, og den anden elektrode er den del, der selv svejses.

Processen forbliver den samme som ved kulelektroder, men her dukker en ny faktor op. Hvis lederne i en kulbue gradvist fordampede (brændte ud), så smelter elektroderne i en metalbue meget intensivt og fordamper delvist. På grund af tilstedeværelsen af ​​metaldampe mellem elektroderne er modstanden (elektrisk) af en metalbue lavere end for en kulstofbue.

En kulstofudladning brænder ved en gennemsnitlig spænding på 40-60 V, mens en metalbuespænding i gennemsnit er 18-22 V (med en længde på 3 mm).

Buelængde, krater, penetration.

Selve den elektriske lysbuesvejseproces forløber som følger.

Så snart vi rører den spændingsførende elektrode til produktet og straks trækker det tilbage til en vis afstand, dannes en voltaisk bue, og smeltningen af ​​basismetallet og lederens metal begynder straks. Følgelig er enden af ​​elektroden altid i smeltet tilstand, og det flydende metal fra den i form af dråber overføres til sømmen, der svejses, hvor elektrodens metal blandes med det smeltede metal i det produkt, der svejses.

Undersøgelser har vist, at omkring 20-30 sådanne dråber overføres fra elektroden i sekundet, dvs. denne proces sker meget hurtigt.

Selvom den elektriske lysbue udvikler en meget høj temperatur, afgiver den varme i et meget lille rum lige under buen.

Buelængde diagram

Hvis vi gennem mørke briller ser på en lysbue, der er exciteret af en metalelektrode, vil vi være overbevist om, at der på det punkt, hvor buen dannes mellem elektroden og basismetallet, skiller en hvidglødende overflade sig ud på basismetallet, som direkte under det blæste hul ligner en fordybning fyldt med flydende metal. Det ser ud til, at denne depression blev dannet som ved at blæse flydende metal bue. Denne fordybning kaldes svejsebassinet. Det er omgivet af metal opvarmet til hvid varme, og opvarmningstemperaturen i det tilstødende område falder hurtigt til en rød farve og allerede på kort afstand, hvis værdi varierer afhængigt af diameteren af ​​elektroden og strømstyrken, temperaturen sammenlignes med temperaturen på den genstand, der svejses.

God og dårlig svejsebue, hvordan skelner man? Nyttige tips.

Afstanden mellem enden af ​​elektroden og bunden af ​​badet, det vil sige overfladen af ​​det smeltede metal, kaldes buelængden. Denne værdi har en meget stor betydning inden for svejseteknologi. For at opnå god svejsning er det nødvendigt at tage buelængden så kort som muligt, det vil sige at holde buen kortere, og dens længde bør ikke overstige 3-4 mm. Naturligvis er buelængden ikke en konstant værdi, da enden af ​​elektroden smelter hele tiden, og derfor ville afstanden mellem den og krateret stige; hvis elektroden blev holdt ubevægelig, indtil forbindelsen blev afbrudt. Derfor er det ved svejsning nødvendigt konstant at bringe elektroden tættere på basismetallet, når det smelter, for at holde buelængden omtrent konstant inden for 2-4 mm.

Behovet for at opretholde en kort bue (dvs. ikke længere end 3-4 mm) skyldes det faktum, at elektrodens smeltede metal absorberer ilt og nitrogen fra luften, der omgiver buen under dens overgang fra elektroden til krateret. hvilket forværrer dets mekaniske kvaliteter (relativ forlængelse og slagfasthed). Det er klart, at jo mindre tid det flydende metal passerer gennem luften, jo mindre skadelig er luftens virkning.

Kort:

Med en kort lysbue vil denne tid være mindre end med en lang lysbue, og derfor vil elektrodemetallet ikke nå at absorbere så meget ilt og nitrogen, som det kunne, og dække en lang afstand på grund af den lange bue. Da enhver svejsers ønske altid bør være at opnå den bedste kvalitetssvejsning, er en brugt kort bue derfor Påkrævet stand god svejsning. En kort bue kan kendes ikke kun ved synet, men også ved hørelsen, da en kort bue frembringer en karakteristisk tør knitrende lyd, der minder om lyden af ​​olie, der hældes på en varm stegepande. Enhver svejser bør være bekendt med denne lyd af en kort bue.

Lang:

Med en lang bue (dvs. med en længde større end 4 mm), får vi aldrig en god søm. For ikke at nævne det faktum, at med en lang bue vil der være stærk oxidation af svejsemetallet, selve sømmen har også et meget ujævnt udseende. Dette sker fordi en lang udladning er mindre stabil end en kort, gnisten har en tendens til at vandre og afvige til siderne fra svejsestedet, hvorved opvarmningen fra den ikke skabes som ved en kort bue, men spredes til stort område. På grund af dette går den varme, der udsendes af lysbuen, ikke alle til at smelte metallet på svejsestedet, men spredes delvist forgæves over en stor overflade.

Med en lang lysbue opnås derfor dårlig indtrængning, og derudover falder dråber fra elektroden, der falder på et dårligt opvarmet sted, ikke sammen med basismetallet, men sprøjtes til siderne.

Ved udseende Du kan altid umiddelbart skelne en søm, der er svejset med en kort eller lang bue. En søm, der er svejset korrekt med en kort bue, har den korrekte kontur, en glat konveks overflade og et rent, skinnende udseende. En søm svejset med en lang bue har et ujævnt, formløst udseende og er omgivet af talrige dråber og stænk af frosset metal fra elektroden. Sådan en søm er selvfølgelig helt uegnet.

Lysbuebeskyttelse

Eksempler på beskyttelsesdragter mod lysbue

Hvis svejsere bruge en bue, så mange andre enheder, og derudover bør en person undgå det. Risikoen for lysbuer på udstyret afhænger af flere faktorer:

  • hyppigheden af ​​medarbejderens brug af udstyret;
  • erfaring og viden om arbejdere, der beskæftiger sig med hardware
  • udstyr slid niveau;

Hvis en person ikke bærer den nødvendige personlige værnedragt og falder inden for rækkevidden af ​​en lysbue, falder chancerne for overlevelse ganske kraftigt. Risikoen for alvorlige forbrændinger er ekstrem høj.

Tabel: grad af udsættelse for lysbue

Hvad er mulighederne for beskyttelse mod e-mail? Dougie?

  1. overholde alt nødvendige regler og sikkerhedsstandarder;
  2. i tilfælde af langvarig brug af beskyttelsesmateriale, hyppig vask, bør dragten ikke forringes; (det hele afhænger af modellen);
  3. stoffet må maksimalt have 2 sekunders restforbrænding;
  4. du skal have specielle sko på, der har en antistatisk effekt og også har beskyttelsesdragt til lysbue.

Elektrisk svejsebue er en langvarig elektrisk udladning i plasma, som er en blanding af ioniserede gasser og dampe af komponenter i den beskyttende atmosfære, fyldstof og uædle metal.

Lysbuen har fået sit navn fra den karakteristiske form, den får, når den brænder mellem to vandret placerede elektroder; opvarmede gasser har en tendens til at stige opad, og denne elektriske udladning bøjer sig og tager form af en bue eller bue.

Fra et praktisk synspunkt kan lysbuen betragtes som en gasleder, der transformerer elektrisk energi til termisk. Det giver høj varmeintensitet og styres let gennem elektriske parametre.

Et generelt kendetegn ved gasser er, at de er normale forhold er ikke ledere af elektrisk strøm. Men under gunstige forhold (høj temperatur og tilstedeværelsen af ​​eksterne elektrisk felt højspænding) gasser kan ioniseres, dvs. deres atomer eller molekyler kan frigive eller tværtimod for elektronegative grundstoffer indfange elektroner og blive til henholdsvis positive eller negative ioner. Takket være disse ændringer bevæger gasser sig ind i den fjerde tilstand af stof kaldet plasma, som er elektrisk ledende.

Excitation af svejsebuen forekommer i flere trin. For eksempel ved svejsning af MIG/MAG, når enden af ​​elektroden og delen, der svejses, kommer i kontakt, opstår der kontakt mellem mikrofremspringene på deres overflader. Stor tæthed strøm bidrager til den hurtige smeltning af disse fremspring og dannelsen af ​​et lag flydende metal, som konstant øges mod elektroden og til sidst brister.

I det øjeblik, hvor jumperen går i stykker, sker der hurtig fordampning af metallet, og udladningsgabet er fyldt med ioner og elektroner, der opstår i dette tilfælde. På grund af det faktum, at der påføres spænding til elektroden og produktet, begynder elektroner og ioner at bevæge sig: elektroner og negativt ladede ioner til anoden, og positivt ladede ioner til katoden, og dermed exciteres en svejsebue. Efter at buen er exciteret, fortsætter koncentrationen af ​​frie elektroner og positive ioner i buegabet med at stige, da elektroner kolliderer med atomer og molekyler på deres vej og "slår" endnu flere elektroner ud fra dem (samtidigt atomer, der har mistet en eller flere elektroner bliver positivt ladede ioner). Intens gasionisering forekommer buespalte og lysbuen får karakter af en stabil lysbueudladning.

Et par brøkdele af et sekund efter, at buen er exciteret, begynder en svejsepool at dannes på basismetallet, og en dråbe metal begynder at dannes for enden af ​​elektroden. Og efter omkring yderligere 50 - 100 millisekunder etableres en stabil overførsel af metal fra enden af ​​elektrodetråden til svejsebassinet. Det kan udføres enten ved dråber, der frit flyver over lysbuespalten, eller ved dråber, der først danner en kortslutning og derefter strømmer ind i svejsebassinet.

De elektriske egenskaber af lysbuen bestemmes af de processer, der forekommer i dens tre karakteristiske zoner - søjlen, såvel som i lysbuens nærelektrodeområder (katode og anode), som er placeret mellem buesøjlen på den ene side og elektroden og produktet på den anden.

For at opretholde lysbueplasmaet ved svejsning med en forbrugselektrode er det nok at give en strøm på 10 til 1000 ampere og påføre en elektrisk spænding på omkring 15 til 40 volt mellem elektroden og produktet. I dette tilfælde vil spændingsfaldet over selve buesøjlen ikke overstige flere volt. Den resterende spænding falder ved katode- og anodeområderne i lysbuen. Længden af ​​buesøjlen når i gennemsnit 10 mm, hvilket svarer til cirka 99 % af buelængden. Således ligger den elektriske feltstyrke i buesøjlen i området fra 0,1 til 1,0 V/mm. Katode- og anodeområderne er derimod kendetegnet ved en meget kort længde (ca. 0,0001 mm for katodeområdet, hvilket svarer til ionens gennemsnitlige frie vej, og 0,001 mm for anodeområdet, hvilket svarer til middelværdien elektronens frie vej). Følgelig har disse områder en meget høj elektrisk feltstyrke (op til 104 V/mm for katodeområdet og op til 103 V/mm for det anodiske område).

Det er eksperimentelt fastslået, at ved svejsning med en forbrugselektrode overstiger spændingsfaldet i katodeområdet spændingsfaldet i anodeområdet: henholdsvis 12 - 20 V og 2 - 8 V. I betragtning af, at afgivelsen af ​​varme på elektriske kredsløbsobjekter afhænger af strøm og spænding, bliver det klart, at der ved svejsning med en forbrugselektrode frigives mere varme i det område, hvor flere spændingsfald, dvs. i katoden. Derfor, når der svejses med en forbrugselektrode, anvendes hovedsageligt den omvendte polaritet af svejsestrømmen, når produktet tjener som katode for at sikre dyb indtrængning af basismetallet (i dette tilfælde er strømkildens positive pol forbundet til elektroden). Direkte polaritet bruges nogle gange, når der udføres overfladebehandling (når indtrængning af basismetallet tværtimod er ønskeligt at være minimal).

Under TIG-svejseforhold (ikke-forbrugselektrodesvejsning) er katodespændingsfaldet derimod væsentligt lavere end anodespændingsfaldet, og under disse forhold genereres der derfor mere varme ved anoden. Derfor, når der svejses med en ikke-forbrugbar elektrode, for at sikre dyb indtrængning af basismetallet, er produktet forbundet til den positive terminal på strømkilden (og det bliver anoden), og elektroden er forbundet til den negative terminal ( dermed også beskytter elektroden mod overophedning).

I dette tilfælde, uanset typen af ​​elektrode (forbrugsdygtig eller ikke-forbrugelig), genereres varme hovedsageligt i de aktive områder af lysbuen (katode og anode) og ikke i buesøjlen. Denne egenskab ved lysbuen bruges til kun at smelte de områder af basismetallet, som lysbuen er rettet mod.

De dele af elektroderne, gennem hvilke lysbuestrømmen passerer, kaldes aktive pletter (på den positive elektrode - anodeplet og på den negative elektrode - katodeplet). Katodepletten er en kilde til frie elektroner, som bidrager til ioniseringen af ​​buegabet. Samtidig suser strømme af positive ioner mod katoden, bombarderer den og overfører deres kinetiske energi til den. Temperaturen på katodeoverfladen i området af det aktive sted under svejsning med en forbrugselektrode når 2500 ... 3000 °C.


Lk - katoderegion; La-anoderegion (La = Lk = 10-5-10-3 cm); Lst - buesøjle; Ld - buelængde; Ld = Lk + La + Lst

Strømme af elektroner og negativt ladede ioner skynder sig til anodepunktet, som overfører deres kinetiske energi til det. Temperaturen på anodeoverfladen i området af det aktive sted under svejsning med en forbrugselektrode når 2500 ... 4000°C. Temperaturen på buesøjlen ved svejsning med en forbrugselektrode varierer fra 7.000 til 18.000 ° C (til sammenligning: smeltepunktet for stål er cirka 1500 ° C).

Indflydelse på magnetfelternes bue

Ved svejsning med jævnstrøm observeres ofte et fænomen som magnetisk. Det er kendetegnet ved følgende funktioner:

Svejsebuesøjlen afviger kraftigt fra normal stilling;
- lysbuen brænder ustabilt og brækker ofte af;
- lyden af ​​buebrændingen ændres - der kommer poppende lyde.

Magnetisk sprængning forstyrrer dannelsen af ​​sømmen og kan bidrage til fremkomsten af ​​sådanne defekter i sømmen som manglende gennemtrængning og manglende sammensmeltning. Årsagen til magnetisk eksplosion er interaktionen magnetfelt svejsebue med andre nærliggende magnetiske felter eller ferromagnetiske masser.

Svejsebuesøjlen kan betragtes som en del af svejsekredsløbet i form af en fleksibel leder, omkring hvilken der er et magnetfelt.

Som et resultat af vekselvirkningen mellem buens magnetfelt og det magnetiske felt, der opstår i den del, der svejses, under strømmens passage, afbøjes svejsebuen i den modsatte retning af det sted, hvor strømlederen er tilsluttet.

Påvirkningen af ​​ferromagnetiske masser på bueafbøjning skyldes, at magnetfeltet på grund af den store forskel i modstand mod passage af magnetiske feltlinjer i buen gennem luft og gennem ferromagnetiske materialer (jern og dets legeringer) viser sig. at være mere koncentreret på den modsatte side af massens placering, så buesøjlen skifter til det ferromagnetiske sidelegeme.

Svejsebuens magnetfelt øges med stigende svejsestrøm. Derfor manifesteres effekten af ​​magnetisk sprængning oftere ved svejsning under høje forhold.

Du kan reducere indflydelsen af ​​magnetisk sprængning på svejseprocessen:

Udførelse af kortbuesvejsning;
- at vippe elektroden, så dens ende er rettet mod virkningen af ​​den magnetiske eksplosion;
- at bringe strømforsyningen tættere på lysbuen.

Effekten af ​​magnetisk sprængning kan også reduceres ved at erstatte jævn svejsestrøm med vekselstrøm, hvor den magnetiske sprængning optræder meget mindre. Det skal dog huskes, at vekselstrømsbuen er mindre stabil, da den på grund af polaritetsændringen slukker og lyser igen 100 gange i sekundet. For at vekselstrømsbuen kan brænde stabilt, er det nødvendigt at bruge lysbuestabilisatorer (let ioniserede elementer), som indføres for eksempel i elektrodebelægningen eller i fluxen.

1. Betingelser for forekomst og afbrænding af en lysbue

Åbning af et elektrisk kredsløb, når der er strøm i det, er ledsaget af en elektrisk udladning mellem kontakterne. Hvis strømmen og spændingen mellem kontakterne i det afbrudte kredsløb er større end kritisk for de givne forhold, så bue, hvis forbrændingsvarighed afhænger af kredsløbets parametre og betingelserne for deionisering af buegabet. Buer ved åbning kobber kontakter muligt allerede ved en strøm på 0,4-0,5 A og en spænding på 15 V.

Ris. 1. Placering i en stationær bue jævnstrøm spænding U(a) og spændingE(b).

I lysbuen skelnes der mellem nær-katoderummet, lysbueakslen og nær-anoderummet (fig. 1). Al stress er fordelt mellem disse områder U Til, U sd, U EN. Katodespændingsfaldet i en jævnstrømsbue er 10-20 V, og længden af ​​denne sektion er 10-4-10-5 cm, således observeres en høj elektrisk feltstyrke nær katoden (105-106 V/cm) . Ved så høje spændinger forekommer stødionisering. Dens essens ligger i det faktum, at elektroner revet fra katoden af ​​elektriske feltkræfter (feltemission) eller på grund af opvarmning af katoden (termionisk emission) accelereres til elektrisk felt og når de rammer et neutralt atom, giver de det deres kinetiske energi. Hvis denne energi er nok til at fjerne en elektron fra skallen af ​​et neutralt atom, vil der forekomme ionisering. De resulterende frie elektroner og ioner udgør plasmaet i buetønden.

Ris. 2. .

Plasmaledningsevne nærmer sig ledningsevnen af ​​metaller [ på= 2500 1/(Ohm×cm)]/ Der passerer en stor strøm i lysbuen, og der skabes en høj temperatur. Strømtætheden kan nå op på 10.000 A/cm2 eller mere, og temperaturen - fra 6000 K kl. atmosfærisk tryk op til 18000 K eller mere kl højt blodtryk.

Høje temperaturer i lysbuen fører til intens termisk ionisering, som opretholder høj plasmaledningsevne.

Termisk ionisering er processen med dannelse af ioner på grund af kollisionen af ​​molekyler og atomer med høj kinetisk energi kl. høje hastigheder deres bevægelser.

Jo større strømmen i lysbuen er, jo lavere er modstanden, og derfor kræves mindre spænding for at brænde lysbuen, det vil sige, at det er sværere at slukke en lysbue med høj strøm.

Med AC strømforsyningsspænding u cd ændres sinusformet, strømmen i kredsløbet ændres også jeg(Fig. 2), og strømmen halter ca. 90° efter spændingen. Lysbuespænding u d, brændende mellem kontakterne på kontakten, intermitterende. Ved lave strømme stiger spændingen til en værdi u h (tændingsspænding), så falder spændingen, når strømmen i lysbuen stiger og den termiske ionisering stiger. Ved slutningen af ​​halvcyklussen, når strømmen nærmer sig nul, går lysbuen ud ved quenching-spændingen u d. I den næste halve cyklus gentages fænomenet, hvis der ikke træffes foranstaltninger til at deionisere mellemrummet.

Hvis lysbuen slukkes på en eller anden måde, skal spændingen mellem afbryderkontakterne genoprettes til forsyningsspændingen - u vz (fig. 2, punkt A). Men da kredsløbet indeholder induktive, aktive og kapacitive modstande, opstår der en transient proces, der opstår spændingsudsving (fig. 2), hvis amplitude U in,max kan væsentligt overstige normal spænding. For koblingsudstyr er det vigtigt, hvor hurtigt spændingen i AB-sektionen genoprettes. For at opsummere initieres lysbueudladningen af ​​stødionisering og elektronemission fra katoden, og efter tænding opretholdes lysbuen ved termisk ionisering i lysbuen.

I skifteenheder er det nødvendigt ikke kun at åbne kontakterne, men også at slukke den bue, der opstår mellem dem.

I vekselstrømkredsløb går strømmen i lysbuen gennem nul hver halve cyklus (fig. 2), i disse øjeblikke går lysbuen spontant ud, men i næste halve cyklus kan den opstå igen. Som oscillogrammerne viser, bliver strømmen i buen tæt på nul noget tidligere end den naturlige overgang gennem nul (fig. 3, EN). Dette forklares ved, at når strømmen falder, falder energien, der leveres til lysbuen, derfor falder lysbuetemperaturen, og termisk ionisering stopper. Varighed af dødtid t n er lille (fra tiere til flere hundrede mikrosekunder), men spiller vigtig rolle i bueudryddelse. Hvis du åbner kontakterne i en dødtid og flytter dem fra hinanden med en tilstrækkelig hastighed til en sådan afstand, at der ikke opstår et elektrisk nedbrud, vil kredsløbet blive slukket meget hurtigt.

Under den døde pause falder ioniseringsintensiteten betydeligt, da termisk ionisering ikke forekommer. I koblingsenheder tages der desuden kunstige foranstaltninger for at afkøle buerummet og reducere antallet af ladede partikler. Disse afioniseringsprocesser fører til en gradvis stigning i spaltens elektriske styrke u pr (fig. 3, b).

En kraftig stigning i den elektriske styrke af kløften, efter at strømmen passerer gennem nul, opstår hovedsageligt på grund af en stigning i styrken af ​​nær-katoderummet (i AC-kredsløb 150-250V). Samtidig stiger genvindingsspændingen u V. Hvis på noget tidspunkt u pr > u mellemrummet vil ikke blive gennemboret, lysbuen vil ikke lyse igen, efter at strømmen går gennem nul. Hvis på et tidspunkt u pr = u c, så genantændes lysbuen i mellemrummet.

Ris. 3. :

EN– udryddelse af lysbuen, når strømmen naturligt passerer gennem nul; b– stigning i den elektriske styrke af buegabet, når strømmen går gennem nul

Opgaven med at slukke lysbuen kommer således ned på at skabe sådanne forhold, at den elektriske styrke af mellemrummet mellem kontakterne u der var mere spænding mellem dem u V.

Processen med spændingsforøgelse mellem kontakterne på den slukkede enhed kan være af forskellig karakter afhængigt af parametrene for det koblede kredsløb. Hvis et kredsløb med en overvægt af aktiv modstand er slukket, genoprettes spændingen i henhold til en aperiodisk lov; hvis induktiv reaktans dominerer i kredsløbet, opstår der svingninger, hvis frekvenser afhænger af forholdet mellem kapacitans og induktans af kredsløbet. Den oscillerende proces fører til betydelige hastigheder af spændingsgenvinding, og jo større hastighed du V/ dt, jo mere sandsynligt er det, at mellemrummet vil bryde ned, og lysbuen genantændes. For at lette betingelserne for slukning af lysbuen indføres aktive modstande i det afbrudte strømkredsløb, så vil arten af ​​spændingsgenvindingen være aperiodisk (fig. 3, b).

3. Metoder til slukning af lysbuer i koblingsenheder op til 1000I

I koblingsenheder op til 1 kV anvendes følgende lysbueslukningsmetoder i vid udstrækning:

Forlængelse af buen med hurtig divergens af kontakter.

Jo længere lysbuen er, jo større er den spænding, der kræves for dens eksistens. Hvis strømkildens spænding er lavere, går lysbuen ud.

Opdeling af en lang bue i et antal korte (fig. 4, EN).
Som vist i fig. 1 er lysbuespændingen summen af ​​katodespændingen U k og anode U og spændingsfald og lysbueakselspænding U sd:

U d= U k+ U a+ U sd= U e+ U sd.

Hvis en lang lysbue, der opstår, når kontakterne åbner, trækkes ind i et lysbue-slukningsgitter lavet af metalplader, så vil den splittes i N korte buer. Hver kort bue vil have sit eget katode- og anodespændingsfald U e. Buen går ud, hvis:

U n Uøh,

Hvor U- netspænding; U e - summen af ​​katode- og anodespændingsfald (20-25 V i en jævnstrømsbue).

AC lysbuen kan også opdeles i N korte buer. I det øjeblik, strømmen passerer gennem nul, opnår nær-katoderummet øjeblikkeligt en elektrisk styrke på 150-250 V.

Buen går ud, hvis

Bueudryddelse i smalle spalter.

Hvis en lysbue brænder i et smalt mellemrum dannet af et lysbuebestandigt materiale, sker der på grund af kontakt med kolde overflader intensiv afkøling og diffusion af ladede partikler i miljø. Dette fører til hurtig deionisering og lysbueudryddelse.

Ris. 4.

EN– opdeling af en lang bue i korte; b– trække lysbuen ind i en smal spalte i lysbueslukningskammeret; V– drejning af buen i et magnetfelt; G– lysbueslukning i olie: 1 – fast kontakt; 2 - buestamme; 3 - brintskal; 4 - gaszone; 5 - oliedampzone; 6 – bevægende kontakt

Bevægelse af en bue i et magnetfelt.

En elektrisk lysbue kan betragtes som en leder, der fører strøm. Hvis buen er i et magnetfelt, så påvirkes den af ​​en kraft bestemt af venstrehåndsreglen. Hvis du opretter et magnetfelt rettet vinkelret på buens akse, vil det modtage translationsbevægelse og vil blive trukket ind i spalten i lysbueslukningskammeret (fig. 4, b).

I et radialt magnetfelt vil buen modtage rotationsbevægelse(fig. 4, V). Et magnetfelt kan skabes permanente magneter, specielle spoler eller selve kredsløbet af strømførende dele. Hurtig rotation og bevægelse af lysbuen bidrager til dens afkøling og deionisering.

De sidste to metoder til at slukke lysbuen (i smalle spalter og i et magnetfelt) bruges også til at afbryde enheder med spændinger over 1 kV.

4. De vigtigste metoder til at slukke lysbuen i enheder over 1kV.

I koblingsenheder over 1 kV anvendes metode 2 og 3 beskrevet i afsnittene. 1.3. og følgende lysbueslukningsmetoder er også meget brugt:

1. Bueudryddelse i olie .

Hvis afbryderens kontakter er placeret i olie, fører den bue, der opstår under åbning, til intens gasdannelse og fordampning af olien (fig. 4, G). Der dannes en gasboble omkring buen, hovedsageligt bestående af brint (70-80%); hurtig nedbrydning af olien fører til en stigning i trykket i boblen, hvilket bidrager til dens bedre afkøling og deionisering. Brint har høje lysbuedæmpende egenskaber. Ved direkte kontakt med lysbueakslen bidrager den til dens deionisering. Inde i gasboblen er der en kontinuerlig bevægelse af gas og oliedamp. Bueslukning i olie er meget brugt i afbrydere.

2. Gas-luft blæser .

Bueafkøling forbedres, hvis der skabes en rettet bevægelse af gasser - sprængning. At blæse langs eller på tværs af buen (fig. 5) fremmer indtrængning af gaspartikler i dens tønde, intens diffusion og afkøling af buen. Gas dannes under nedbrydningen af ​​olie af en lysbue (olieafbrydere) eller faste gasgenererende materialer (autogasblæsning). Det er mere effektivt at blæse med kold, ikke-ioniseret luft, der kommer fra specielle trykluftcylindre (luftkontakter).

3. Flere strømafbrydelser .

Det er svært at slukke for store strømme ved høje spændinger. Dette forklares med, at hvornår store værdier Med den tilføjede energi og genvindingsspænding bliver deionisering af buegabet mere kompliceret. Derfor anvendes der i højspændingsafbrydere flere lysbuebrud i hver fase (fig. 6). Sådanne kontakter har flere slukningsanordninger designet til en del af den nominelle værdi. garn. Antallet af pauser pr. fase afhænger af kontakttypen og dens spænding. I 500-750 kV afbrydere kan der være 12 brud eller mere. For at lette lysbueslukning skal genvindingsspændingen være jævnt fordelt mellem pauserne. I fig. Figur 6 viser skematisk en oliekontakt med to pauser pr. fase.

Når en enfaset kortslutning afbrydes, vil genvindingsspændingen blive fordelt mellem pauserne som følger:

U 1/U 2 = (C 1+C 2)/C 1

Hvor U 1 ,U 2 - spændinger påført første og andet brud; MED 1 - kapacitans mellem kontakterne af disse huller; C 2 – kontaktsystemets kapacitet i forhold til jorden.


Ris. 6. Spændingsfordeling over brud i kontakten: a – spændingsfordeling over brud i oliekontakten; b – kapacitive spændingsdelere; c – aktive spændingsdelere.

Fordi MED 2 er meget mere C 1, derefter spændingen U 1 > U 2, og derfor vil slukningsanordninger fungere under forskellige forhold. For at udligne spændingen er kapacitanser eller aktive modstande forbundet parallelt med hovedkontakterne på afbryderen (MC) (fig. 16, b, V). Værdierne af kapacitanser og aktive shuntmodstande er valgt, så spændingen ved pauserne fordeles jævnt. I afbrydere med shuntmodstande, efter slukning af lysbuen mellem hovedkredsløbene, afbrydes den medfølgende strøm, begrænset i værdi af modstandene, af hjælpekontakterne (AC).

Shuntmodstande reducerer stigningshastigheden af ​​genvindingsspændingen, hvilket gør det lettere at slukke lysbuen.

4. Bueudryddelse i vakuum .

Meget fortærnet gas (10-6-10-8 N/cm2) har en elektrisk styrke, der er ti gange større end gas ved atmosfærisk tryk. Hvis kontakterne åbner i et vakuum, så umiddelbart efter den første passage af strømmen i buen gennem nul, genoprettes styrken af ​​mellemrummet, og buen lyser ikke op igen.

5. Bueudryddelse i gasser højt tryk .

Luft ved et tryk på 2 MPa eller mere har høj elektrisk styrke. Dette gør det muligt at skabe ret kompakte enheder til slukning af en lysbue i en trykluftatmosfære. Brugen af ​​højstyrkegasser, såsom svovlhexafluorid SF6 (SF6-gas), er endnu mere effektiv. SF6-gas har ikke kun større elektrisk styrke end luft og brint, men også bedre lysbueslukkende egenskaber selv ved atmosfærisk tryk.

  • Elektrisk lysbue (voltaisk lysbue, bueudladning) er et fysisk fænomen, en af ​​typerne af elektrisk udladning i gas.

    Det blev første gang beskrevet i 1802 af den russiske videnskabsmand V. Petrov i bogen "Nyheder om Galvanic-Volta-eksperimenter ved hjælp af et enormt batteri, nogle gange bestående af 4200 kobber- og zinkcirkler" (St. Petersborg, 1803). En elektrisk lysbue er et specialtilfælde af den fjerde tilstandsform for stof - plasma - og består af en ioniseret, elektrisk kvasi-neutral gas. Tilstedeværelsen af ​​gratis elektriske ladninger sikrer ledningsevnen af ​​den elektriske lysbue.

    En elektrisk lysbue mellem to elektroder i luft ved atmosfærisk tryk dannes som følger:

    Når spændingen mellem to elektroder stiger til et vist niveau, sker der et elektrisk nedbrud i luften mellem elektroderne. Den elektriske gennemslagsspænding afhænger af afstanden mellem elektroderne og andre faktorer. Ioniseringspotentialet for den første elektron af metalatomer er ca. 4,5 - 5 V, og lysbuespændingen er dobbelt så høj (9 - 10 V). Det er nødvendigt at bruge energi på at frigive en elektron fra metalatomet i en elektrode og at ionisere atomet i den anden elektrode. Processen fører til dannelse af plasma mellem elektroderne og afbrænding af en bue (til sammenligning: minimumsspændingen for dannelsen af ​​en gnistutladning er lidt højere end elektronudgangspotentialet - op til 6 V).

    For at starte nedbrud ved den eksisterende spænding bringes elektroderne tættere på hinanden. Under et sammenbrud opstår der normalt en gnistutladning mellem elektroderne, der pulslukker det elektriske kredsløb.

    Elektroner i gnistutladninger ioniserer molekyler i luftgabet mellem elektroderne. Med tilstrækkelig effekt af spændingskilden i luftgabet dannes en tilstrækkelig mængde plasma til et betydeligt fald i gennembrudsspændingen eller modstanden af ​​luftgabet. I dette tilfælde bliver gnistutladninger til en bueudladning - en plasmaledning mellem elektroderne, som er en plasmatunnel. Den resulterende lysbue er i virkeligheden en leder og lukker det elektriske kredsløb mellem elektroderne. Som et resultat stiger den gennemsnitlige strøm endnu mere, og opvarmer buen til 5000-50000 K. I dette tilfælde anses det for, at tændingen af ​​buen er afsluttet. Efter tænding sikres en stabil lysbueforbrænding ved termionisk emission fra katoden, opvarmet af strøm og ionbombardement.

    Interaktionen mellem elektroder og lysbueplasma fører til deres opvarmning, delvis smeltning, fordampning, oxidation og andre typer korrosion.

    Efter tænding kan lysbuen forblive stabil, når den er forlænget elektriske kontakter op til en vis afstand.

    Ved drift af elektriske højspændingsinstallationer, hvor udseendet af en elektrisk lysbue er uundgåeligt, bekæmpes det ved hjælp af elektromagnetiske spoler kombineret med bueslukningskamre. Blandt andre metoder kendes brugen af ​​vakuum-, luft-, SF6- og olieafbrydere, samt metoder til at aflede strøm til en midlertidig belastning, der uafhængigt afbryder det elektriske kredsløb.