Kaynak arkının sıcaklığı ve diğer önemli özellikleri. Elektrik arkı ve özellikleri

Yapıştırma
18.04.2019

Wikipedia'dan materyal - özgür ansiklopedi

Elektrik arkı (volta arkı, ark deşarjı) - fiziksel olay gazdaki elektriksel deşarj türlerinden biri.

Ark yapısı

Elektrik arkı katot ve anot bölgelerinden, ark kolonundan ve geçiş bölgelerinden oluşur. Anot bölgesinin kalınlığı 0,001 mm, katot bölgesinin kalınlığı ise 0,0001 mm civarındadır.

Tüketilen bir elektrotla kaynak yaparken anodik bölgedeki sıcaklık yaklaşık 2500 ... 4000 ° C'dir, ark kolonundaki sıcaklık 7.000 ila 18.000 ° C, katot bölgesinde - 9.000 - 12.000 ° C'dir.

Ark sütunu elektriksel olarak nötrdür. Bölümlerinin herhangi birinde zıt işaretli aynı sayıda yüklü parçacık vardır. Ark sütunundaki voltaj düşüşü uzunluğuyla orantılıdır.

Kaynak arkları aşağıdakilere göre sınıflandırılır:

  • Elektrot malzemeleri - sarf malzemesi ve sarf malzemesi olmayan elektrotlu;
  • Sütun sıkıştırma dereceleri - serbest ve sıkıştırılmış ark;
  • Kullanılan akıma göre - DC ark ve ark alternatif akım;
  • Sabitin polaritesine göre elektrik akımı- doğrudan polarite (elektrotta "-", üründe "+" -) ve ters polarite;
  • Alternatif akım kullanırken - tek fazlı ve üç fazlı arklar.

Ark öz düzenlemesi

Harici dengeleme meydana geldiğinde - ağ voltajında, tel besleme hızında vb. değişiklikler, besleme hızı ile erime hızı arasında kurulan dengede bir bozulma meydana gelir. Devredeki arkın uzunluğu arttıkça kaynak akımı ve elektrot telinin erime hızı azalır ve besleme hızı sabit kalarak erime hızından daha büyük olur, bu da ark uzunluğunun eski haline dönmesine yol açar. Ark uzunluğu azaldıkça tel erime hızı besleme hızından daha yüksek olur, bu da normal ark uzunluğunun geri kazanılmasına yol açar.

Ark öz düzenleme işleminin verimliliği, güç kaynağının akım-gerilim karakteristiğinin şeklinden önemli ölçüde etkilenir. Ark uzunluğu dalgalanmalarının yüksek hızı, devrenin katı I-V özellikleriyle otomatik olarak işlenir.

Elektrik arkıyla mücadele

Bazı cihazlarda elektrik arkı olgusu zararlıdır. Bunlar öncelikle güç kaynağında ve elektrikli sürücülerde kullanılan kontak anahtarlama cihazlarıdır: yüksek voltajlı devre kesiciler, devre kesiciler, kontaktörler, elektrikli cihazların kontak ağındaki kesit izolatörler. demiryolları ve kentsel elektrikli ulaşım. Yüklerin bağlantısı yukarıdaki cihazlarla kesildiğinde, açma kontakları arasında bir ark meydana gelir.

Ark oluşma mekanizması bu durumda Sonraki:

  • Temas basıncını azaltmak - temas noktalarının sayısı azalır, temas ünitesindeki direnç artar;
  • Temas farklılığının başlangıcı - kontakların erimiş metalinden (son temas noktalarında) “köprüler” oluşumu;
  • Erimiş metalden “köprülerin” yırtılması ve buharlaşması;
  • Metal buharında bir elektrik arkının oluşması (bu, temas aralığının daha fazla iyonlaşmasına ve arkın söndürülmesinin zorluğuna katkıda bulunur);
  • Kontakların hızlı yanması ile kararlı ark yanması.

Kontaklara verilen hasarı en aza indirmek için, arkın tek bir yerde kalmasını önlemek için her türlü çabayı göstererek arkın minimum sürede söndürülmesi gerekir (ark hareket ettikçe, içinde açığa çıkan ısı kontak gövdesi üzerinde eşit olarak dağıtılacaktır) ).

Yukarıdaki gereksinimleri karşılamak için aşağıdaki ark kontrol yöntemleri kullanılır:

  • soğutma ortamı - sıvı (yağ şalteri) akışıyla ark soğutması; gaz - (hava devre kesici, otogaz devre kesici, yağlı devre kesici, SF6 gaz devre kesici) ve soğutma ortamının akışı hem ark varili boyunca (boyuna söndürme) hem de çapraz (enine söndürme) geçebilir; bazen boyuna-enine sönümleme kullanılır;
  • vakumun ark söndürme yeteneğinin kullanılması - anahtarlanan kontakları çevreleyen gazların basıncı belirli bir değere düştüğünde, bir vakum devre kesicinin arkın etkili bir şekilde söndürülmesine yol açtığı bilinmektedir (taşıyıcıların bulunmaması nedeniyle) ark oluşumu).
  • arklara daha dayanıklı kontak malzemesinin kullanılması;
  • daha yüksek iyonizasyon potansiyeline sahip temas malzemesinin kullanılması;
  • ark söndürme ızgaralarının kullanılması (devre kesici, elektromanyetik anahtar). Izgaralarda ark söndürme kullanma prensibi, arktaki katoda yakın düşüş etkisinin kullanılmasına dayanmaktadır (arktaki voltaj düşüşünün çoğu, katottaki voltaj düşüşüdür; ark söndürme ızgarası aslında bir dizi oraya ulaşan ark için seri kontaklar).
  • ark söndürme odalarının kullanımı - mika plastik gibi ark dirençli bir malzemeden yapılmış, dar, bazen zikzak kanallara sahip bir odaya girildiğinde ark gerilir, daralır ve odanın duvarlarıyla temastan yoğun bir şekilde soğutulur.
  • “Manyetik patlama” kullanımı - ark yüksek oranda iyonize olduğundan, akıma sahip esnek bir iletken olarak ilk yaklaşım olarak düşünülebilir; Özel elektromıknatıslarla (ark ile seri olarak bağlanan) bir manyetik alan oluşturarak, ısıyı kontak üzerinde eşit şekilde dağıtmak için ark hareketi oluşturmak ve bunu ark söndürme odasına veya ızgaraya sürmek mümkündür. Bazı anahtar tasarımları arklara tork veren radyal bir manyetik alan oluşturur.
  • kontaklara paralel bağlı bir tristör veya triyak ile bir güç yarı iletken anahtarı tarafından açılma anında kontakların atlanması; kontaklar açıldıktan sonra, voltaj sıfırdan geçtiği anda yarı iletken anahtar kapatılır (hibrit kontaktör, thyricon) .

Ayrıca bakınız

"Elektrik arkı" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Edebiyat

  • Elektrik arkı- makale.
  • Kıvılcım deşarjı- Büyük Sovyet Ansiklopedisi'nden makale.
  • Yükseltici Yu.P. Gaz deşarjının fiziği. - 2. baskı. - M .: Nauka, 1992. - 536 s. - ISBN 5-02014615-3.
  • Rodshtein L. A. Elektrikli cihazlar, L 1981
  • Clerici, Matteo; Hu, Yi; Lassonde, Philippe; Milian, Carles; Couairon, Arnaud; Christodoulides, Demetrios N.; Chen, Zhigang; Razzari, Luca; Vidal, François (2015/06/01). "Nesnelerin etrafındaki elektrik deşarjlarının lazer destekli yönlendirilmesi". Bilim Gelişmeleri 1(5):e1400111. Bibcode:2015SciA....1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN 2375-2548.

Bağlantılar

Notlar

Elektrik arkını karakterize eden bir alıntı

– On fera du chemin cette fois ci. Ah! quand il s"en mele lui meme ca chauffe... Nom de Dieu... Le voila!.. Yaşasın İmparator! Les voila donc les Steppes de l'Asie! Vilain tout de meme'yi ödüyor. Au revoir, Beauche; je te rezerve le plus beau palais de Moskova. Au revoir! Bonne şans... L'as tu vu, l'Empereur? Yaşasın l"İmparator!..preur! Bana göre Indes'in yöneticisi Gerard, Cachemir'in bakanıyım, c'est arrete. Yaşasın İmparator! Yaşasın! yaşa! yaşa! Les gredins de Cosaques, comme ils filent. Yaşasın İmparator! 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!.. [Şimdi gidelim! Ah! O görevi alır almaz işler kızışacak. Vallahi. .. İşte o... Yaşasın İmparator! İşte buradalar, Asya bozkırları... Ancak kötü bir ülke. Güle güle Bose. Sana Moskova'nın en iyi sarayını bırakacağım. Güle güle, sana başarılar diliyorum. İmparatoru gördün mü? Yaşasın! Hindistan'da vali olursam, seni Keşmir bakanı yapacağım... Yaşasın! İmparator İşte burada! Onu görüyor musun? Onu senin gibi iki kez gördüm. Küçük onbaşı... Yaşlı adamlardan birine nasıl haç astığını gördüm... Yaşasın imparator!] - toplumdaki en çeşitli karakter ve konumlardan yaşlı ve genç insanların sesleri dedi. Bu insanların tüm yüzlerinde ortak bir şey vardı. uzun zamandır beklenen seferin başlangıcındaki sevincin ifadesi ve dağda duran gri fraklı adama duyulan sevinç ve bağlılığın ifadesi.
13 Haziran'da Napolyon'a küçük bir safkan Arap atı verildi ve Neman üzerindeki köprülerden birine oturdu ve dörtnala koştu, coşkulu çığlıklardan sürekli sağır oldu, açıkça buna sadece aşklarını ifade etmelerini yasaklamanın imkansız olduğu için katlandı. onun için bu çığlıklarla; ama her yerde ona eşlik eden bu çığlıklar ona ağırlık veriyor ve orduya katıldığı günden beri onu pençesine alan askeri kaygılardan uzaklaştırıyordu. Teknelerin üzerinde sallanan köprülerden birini geçerek diğer tarafa doğru ilerledi, keskin bir şekilde sola döndü ve dörtnala Kovno'ya doğru ilerledi, önünde mutluluktan coşmuş coşkulu Muhafız at korucuları, önünde dörtnala giden birliklere yol açtı. Geniş Viliya Nehri'ne vardığında, kıyıda konuşlanmış bir Polonya Uhlan alayının yanında durdu.
- Yaşasın! - Polonyalılar da coşkuyla bağırdılar, cepheyi bozdular ve onu görmek için birbirlerini ittiler. Napolyon nehri inceledi, atından indi ve kıyıda yatan bir kütüğün üzerine oturdu. Sözsüz bir tabela üzerine kendisine bir pipo uzatıldı, o da onu mutlu bir sayfanın arkasına koydu ve o da koşarak diğer tarafa bakmaya başladı. Daha sonra kütüklerin arasına yerleştirilmiş bir harita sayfasını derinlemesine incelemeye başladı. Başını kaldırmadan bir şeyler söyledi ve iki yaveri Polonyalı mızraklı süvarilere doğru dörtnala koştu.
- Ne? Ne dedi? - Polonyalı mızraklı askerlerin saflarında bir emir subayının dörtnala onlara doğru geldiği duyuldu.
Bir geçit bulup diğer tarafa geçmesi emredildi. Polonyalı Lancer Albay, yakışıklı yaşlı bir adam Heyecandan yüzü kızaran ve kafası karışan bir halde, emir subayına, bir geçit aramadan mızraklı askerleriyle nehri yüzmesine izin verilip verilmeyeceğini sordu. O, ata binmek için izin isteyen bir çocuk gibi, bariz bir reddedilme korkusuyla, imparatorun gözünde nehri yüzmesine izin verilmesini istedi. Komutan, imparatorun muhtemelen bu aşırı gayretten memnun kalmayacağını söyledi.
Komutan bunu söyler söylemez, mutlu yüzlü ve ışıltılı gözlere sahip yaşlı bıyıklı bir subay kılıcını kaldırarak bağırdı: “Yaşasın! - ve mızraklı askerlere onu takip etmelerini emrederek atını mahmuzladı ve nehre doğru dörtnala koştu. Altında tereddüt eden atı öfkeyle itti ve suya düşerek akıntının daha da derinlerine doğru ilerledi. Yüzlerce mızraklı onun peşinden koştu. Akıntının ortası ve akıntısı soğuk ve korkunçtu. Mızraklılar birbirlerine yapıştılar, atlarından düştüler, bazı atlar boğuldu, insanlar da boğuldu, geri kalanı yüzmeye çalıştı, bazıları eyer üzerinde, bazıları yeleyi tutarak. Karşı tarafa doğru yüzmeye çalıştılar ve yarım mil ötede bir geçiş olmasına rağmen, bir kütüğün üzerinde oturan ve bakmayan bir adamın bakışları altında bu nehirde yüzdükleri ve boğuldukları için gurur duyuyorlardı. ne yaptıklarını. Geri dönen emir subayı, uygun bir anı seçerek, imparatorun dikkatini Polonyalıların kendisine olan bağlılığına çekmesine izin verdiğinde, küçük adam Gri bir redingotla ayağa kalktı ve Berthier'yi yanına çağırdı, kıyı boyunca onunla birlikte ileri geri yürümeye başladı, ona emirler verdi ve ara sıra dikkatini çeken boğulmakta olan mızraklı süvarilere hoşnutsuzca baktı.
Afrika'dan Muscovy bozkırlarına kadar dünyanın her yerindeki varlığının insanları aynı derecede şaşırttığına ve kendini unutma çılgınlığına sürüklediğine inanması onun için yeni değildi. Kendisine bir at getirilmesini emretti ve kampına doğru yola çıktı.
Yardım için gönderilen teknelere rağmen yaklaşık kırk mızraklı nehirde boğuldu. Çoğu bu kıyıya geri döndü. Albay ve birkaç kişi nehri yüzerek geçtiler ve güçlükle diğer kıyıya tırmandılar. Ancak ıslak elbiseleri etraflarında uçuşan ve derelere damlayan bir şekilde dışarı çıkar çıkmaz, Napolyon'un durduğu, ancak artık orada olmadığı yere coşkuyla bakarak "Yaşasın!" diye bağırdılar ve o anda düşündüler. kendileri mutlu.
Akşam Napolyon, iki emir arasında - biri hazırlanmış sahte Rus banknotlarının mümkün olan en kısa sürede Rusya'ya ithal edilmesiyle ilgili, diğeri ise ele geçirilen mektubunda Fransız ordusuna yönelik emirlerle ilgili bilgilerin bulunduğu Sakson'un vurulmasıyla ilgili - verdi. üçüncü bir emir - gereksiz yere kendini nehre atan Polonyalı albayın, Napolyon'un başı olduğu şeref grubuna (Legion d'honneur) dahil edilmesiyle ilgili.
Qnos vult perdere – dementat. [Kimi yok etmek isterse, onu aklından mahrum eder (enlem.)]

Bu arada, Rus imparatoru zaten bir aydan fazla bir süredir Vilna'da yaşıyor, incelemeler ve manevralar yapıyordu. Herkesin beklediği ve imparatorun St. Petersburg'dan hazırlanmak için geldiği savaş için hiçbir şey hazır değildi. Genel Plan hiçbir eylem olmadı. Önerilen planlardan hangisinin benimsenmesi gerektiği konusundaki tereddüt, imparatorun bir ay boyunca ana dairede kalmasından sonra daha da yoğunlaştı. Üç ordunun her birinin ayrı bir başkomutanı vardı ancak tüm orduların ortak bir komutanı yoktu ve imparator bu unvanı üstlenmedi.
İmparator Vilna'da ne kadar uzun yaşarsa, beklemekten yorularak savaşa o kadar az hazırlanıyorlardı. Hükümdarın etrafındaki insanların tüm özlemleri, yalnızca hükümdarın keyifli vakit geçirirken yaklaşan savaşı unutmasını sağlamayı amaçlıyor gibiydi.
Polonyalı kodamanlar arasında, saray mensupları ve hükümdarın kendisi arasında birçok balo ve tatilden sonra, Haziran ayında hükümdarın Polonyalı genel yaverlerinden biri, hükümdara generali adına bir akşam yemeği ve balo verme fikrini ortaya attı. emir subayları. Bu fikir herkes tarafından sevinçle kabul edildi. İmparator kabul etti. Generalin emir subayları abonelik yoluyla para topladılar. Hükümdarın en çok hoşuna gidecek kişi baloya ev sahipliği yapmaya davet edildi. Vilna eyaletinin toprak sahibi Kont Bennigsen, bu tatil için kır evini teklif etti ve 13 Haziran'da Zakret'te bir akşam yemeği, balo, tekne turu ve havai fişekler planlandı. kır evi Bennigsen'i sayın.
Napolyon'un Neman'ı geçme emrini verdiği ve ileri birliklerinin Kazakları geri püskürterek Rusya sınırını geçtiği gün, İskender akşamı Bennigsen'in kulübesinde - generalin yardımcıları tarafından verilen bir baloda geçirdi.
Neşeli, harika bir tatildi; işin uzmanları bu kadar çok güzelliğin nadiren tek bir yerde toplandığını söyledi. Kontes Bezuhova, hükümdar için St.Petersburg'dan Vilna'ya gelen diğer Rus hanımlarla birlikte bu balodaydı ve ağır, sözde Rus güzelliğiyle sofistike Polonyalı hanımları karartıyordu. Fark edildi ve hükümdar onu bir dansla onurlandırdı.
Karısını Moskova'da bırakan en garcon (bekar) Boris Drubetskoy da bu balodaydı ve emir subayı olmasa da, balo aboneliğine büyük miktarda katılımcıydı. Boris artık zengin bir adamdı, şerefi çok ilerlemiş, artık himaye arayışında değildi, ancak en yüksek akranlarıyla eşit bir konumda duruyordu.
Gece saat on ikide hâlâ dans ediyorlardı. Değerli bir beyefendisi olmayan Helen, mazurkayı Boris'e kendisi teklif etti. Üçüncü çifte oturdular. Helen'in koyu renkli tül ve altın elbisesinden çıkan parlak çıplak omuzlarına soğukkanlılıkla bakan Boris, eski tanıdıklarından bahsetti ve aynı zamanda kendisi ve başkaları tarafından fark edilmeden, aynı odadaki hükümdarı izlemeyi bir an bile bırakmadı. İmparator dans etmedi; kapı eşiğinde durdu ve konuşmayı yalnızca kendisinin bildiği o tatlı sözlerle önce ya da diğerini durdurdu.
Mazurkanın başlangıcında Boris, hükümdarın en yakın kişilerinden biri olan Adjutant General Balashev'in kendisine yaklaştığını ve Polonyalı bir bayanla konuşan hükümdarın yanında nezaketsiz bir şekilde durduğunu gördü. Hanımla konuştuktan sonra egemen sorgulayıcı bir şekilde baktı ve görünüşe göre Balaşev'in bunu yalnızca nedenleri olduğu için yaptığını fark etti. önemli nedenler, bayana hafifçe başını salladı ve Balashev'e döndü. Balashev konuşmaya başlar başlamaz hükümdarın yüzünde şaşkınlık ifade edildi. Balashev'i kolundan tuttu ve koridorda onunla birlikte yürüdü, farkında olmadan önünde duranların her iki tarafındaki üç kulaç geniş yolu temizledi. Boris, hükümdar Balashev ile birlikte yürürken Arakcheev'in heyecanlı yüzünü fark etti. Kaşlarının altından hükümdara bakan ve kırmızı burnunu horlayan Arakcheev, sanki hükümdarın ona döneceğini bekliyormuş gibi kalabalığın arasından çıktı. (Boris, Arakcheev'in Balashev'i kıskandığını fark etti ve açıkça önemli olan bazı haberlerin onun aracılığıyla hükümdara iletilmemesinden memnun değildi.)
Ancak egemen ve Balashev, Arakcheev'i fark etmeden çıkış kapısından ışıklı bahçeye doğru yürüdüler. Kılıcını tutan ve öfkeyle etrafına bakan Arakcheev, onların yaklaşık yirmi adım arkalarından yürüdü.

Web sitemiz svarak.ru Bu konuyla ilgili makaleler yayınlıyor. Voltaik ark olgusu ilk kez kıvılcım deşarjı alan Rus akademisyen Petrov tarafından gözlemlendi.

Voltaik ark iki özellik ile karakterize edilir:

  • büyük miktarda ısı açığa çıkarır
  • güçlü radyasyon.

Her iki özellik elektrik arkı teknolojide kullanılır.

Kaynak teknolojisi için ilk özellik olumlu bir faktördür, ikincisi ise olumsuz bir faktördür.

Elektriksel olarak iletken herhangi bir malzeme, bir elektrik deşarjı için elektrik iletkeni görevi görebilir. Çoğu zaman iletken olarak karbon ve grafit çubuklar kullanılır. yuvarlak bölüm(ark ışıkları).

Şekilde iki kömür arasındaki tipik bir seçenek gösterilmektedir.

Üst elektrot makinenin pozitif kutbuna (anot) bağlanır. İkinci karbon negatif kutba (katot) bağlanır.

Elektrikli kaynak arkı

Elektrik arkının sıcaklığı, etkisi.

Arkın farklı noktalarında ısı salınımı aynı değildir. Pozitif elektrotta toplam miktarın %43'ü, negatif %36'sında ve arkın kendisinde (elektrotlar arasında) kalan %21 serbest bırakılır.

Kaynak arkındaki bölgelerin diyagramı ve sıcaklıkları

Bununla bağlantılı olarak ve sıcaklık elektrotlarda aynı değildir. Anot yakl. 4000°C ve katot 3400°. Ortalama olarak, elektrik arkının sıcaklığı hesaplanır 3500°C.

Çeşitli sayesinde sıcaklık voltaik arkın kutuplarında karbon iletkenler bulunur

çeşitli kalınlıklarda gelir. Pozitif kömür daha kalın alınır, negatif -

daha ince. Ark çubuğu (orta kısım), katot tarafından yayılan ve büyük bir hızla anoda doğru koşan bir elektron akışından oluşur. Büyük olan kinetik enerji anot yüzeyine çarparak kinetik enerjiyi termal enerjiye dönüştürürler.

Onu çevreleyen yeşilimsi hale, kimyasal reaksiyonlar elektrot maddesinin buharları ile voltaik arkın yandığı atmosfer arasında meydana gelir.

Kaynak arkı oluşturma süreci

Elektrik arkının oluşması

Eğitim süreci volta arkı aşağıdaki formda sunulmaktadır. Elektrotların teması anında geçen akım serbest kalır çok sayıda kavşakta ısı, çünkü büyük bir elektrik direnci(Joule yasası).

Bu sayede iletkenlerin uçları hafif bir parıltıya kadar ısınır ve elektrotların bağlantısı kesildikten sonra katot, elektrotlar arasındaki hava boşluğundan geçerek hava moleküllerini pozitif ve negatif yüklü parçacıklara bölen elektronlar yaymaya başlar. (katyonlar ve anyonlar).

Sonuç olarak hava elektriksel olarak iletken hale gelir.

Kaynak teknolojisinde en büyük uygulama, metal elektrotlar arasındaki deşarjdır; bir elektrot metal çubuk aynı zamanda dolgu malzemesi görevi de gören ikinci elektrot ise kaynak yapılan parçanın kendisidir.

Süreç, karbon elektrotlarda olduğu gibi aynı kalıyor ancak burada yeni bir faktör ortaya çıkıyor. Bir karbon arkında iletkenler yavaş yavaş buharlaşırsa (yanarsa), o zaman metal bir arkta elektrotlar çok yoğun bir şekilde erir ve kısmen buharlaşır. Elektrotlar arasında metal buharlarının varlığı nedeniyle metal arkın direnci (elektrik) karbon arkınkinden daha düşüktür.

Bir karbon deşarjı ortalama 40-60 V voltajda yanarken, metal ark voltajı ortalama 18-22 V'tur (3 mm uzunluğunda).

Yay uzunluğu, krater, nüfuz.

Elektrik ark kaynağı işleminin kendisi aşağıdaki şekilde ilerler.

Enerji verilen elektrodu ürüne dokundurduğumuzda ve hemen belli bir mesafeye çektiğimizde voltaik bir ark oluşur ve ana metal ile iletken metalin erimesi hemen başlar. Sonuç olarak, elektrotun ucu her zaman erimiş haldedir ve ondan damlalar halindeki sıvı metal, kaynak yapılan dikişe aktarılır, burada elektrotun metali, kaynak yapılan ürünün erimiş metali ile karıştırılır.

Çalışmalar, elektrottan saniyede yaklaşık 20-30 damlanın aktarıldığını, yani. bu işlem çok hızlı gerçekleşir.

Voltaik ark çok yüksek bir sıcaklık geliştirmesine rağmen arkın hemen altında çok küçük bir alanda ısı açığa çıkarır.

Yay uzunluğu diyagramı

Bir metal elektrot tarafından uyarılan arkta koyu renkli gözlüklerden bakarsak, elektrot ile ana metal arasında arkın oluştuğu noktada, ana metal üzerinde doğrudan beyaz-sıcak bir yüzeyin öne çıktığına ikna olacağız. şişmiş deliğin altında sıvı metalle dolu bir çöküntüye benziyor. Görünüşe göre bu çöküntü sanki üflemeyle oluşmuş sıvı metal ark. Bu çöküntüye kaynak havuzu denir. Beyaz ısıya ısıtılan metal ile çevrilidir ve bitişik alanın ısıtma sıcaklığı hızla kırmızı renge düşer ve zaten kısa bir mesafede, değeri elektrotun çapına ve akım gücüne, sıcaklığa bağlı olarak değişir. kaynak yapılan nesnenin sıcaklığıyla karşılaştırılır.

İyi ve kötü kaynak arkı nasıl ayırt edilir? Faydalı ipuçları.

Elektrotun ucu ile banyonun tabanı, yani erimiş metalin yüzeyi arasındaki mesafeye ark uzunluğu denir. Bu değer çok büyük önem kaynak teknolojisinde. İyi bir kaynak elde etmek için ark uzunluğunu mümkün olduğu kadar kısa almak yani arkı daha kısa tutmak ve uzunluğunun 3-4 mm'yi geçmemesi gerekir. Elbette ark uzunluğu sabit bir değer değildir, çünkü elektrodun ucu sürekli erir ve dolayısıyla krater ile arasındaki mesafe artacaktır; elektrot bağlantı kopuncaya kadar hareketsiz tutulursa. Bu nedenle, kaynak yaparken ark uzunluğunu 2-4 mm içerisinde yaklaşık olarak sabit tutmak için elektrotun eridikçe ana metale sürekli olarak yaklaştırılması gerekir.

Kısa bir ark (yani 3-4 mm'den uzun olmayan) muhafaza etme ihtiyacı, elektrotun erimiş metalinin, elektrottan kratere geçişi sırasında arkı çevreleyen havadan oksijen ve nitrojeni emmesinden kaynaklanır. bu da mekanik niteliklerini (göreceli uzama ve darbe direnci) kötüleştirir. Sıvı metalin havadan geçme süresi ne kadar kısa olursa havanın etkisinin o kadar az zararlı olacağı açıktır.

Kısa:

Kısa arkta bu süre uzun arktan daha az olacaktır ve bu nedenle elektrot metalinin uzun ark nedeniyle uzun bir mesafe kat ederek olabildiğince fazla oksijen ve nitrojeni absorbe etme zamanı olmayacaktır. Her kaynakçının arzusu her zaman en kaliteli kaynağı elde etmek olduğundan, kullanılan kısa ark Gerekli koşul iyi kaynak. Kısa bir yay yalnızca gözle değil aynı zamanda işiterek de ayırt edilebilir, çünkü kısa bir yay, sıcak bir tavaya dökülen yağın sesini anımsatan karakteristik bir kuru çatırtı sesi üretir. Her kaynakçı bu kısa ark sesine aşina olmalıdır.

Uzun:

Uzun bir yay (yani uzunluğu 4 mm'den büyük) ile asla iyi bir dikiş elde edemeyiz. Uzun bir arkta kaynak metalinde güçlü bir oksidasyon olacağı gerçeğinden bahsetmiyorum bile, dikişin kendisi de çok düzensiz bir görünüme sahip. Bunun nedeni, uzun bir deşarjın kısa olandan daha az stabil olması, kıvılcımın kaynak bölgesinden yanlara doğru dolaşma ve sapma eğiliminde olması, bunun sonucunda ısınmanın kısa bir arkta olduğu gibi yaratılmaması, ancak geniş alan. Bu nedenle, arkın yaydığı ısının tamamı kaynak yerinde metalin eritilmesine yönelik olmayıp kısmen geniş bir yüzey üzerinde boş yere dağılır.

Bu nedenle uzun bir yay ile zayıf bir penetrasyon elde edilir ve ayrıca elektrottan zayıf ısıtılmış bir yere düşen damlalar ana metalle kaynaşmaz, ancak yanlara sıçrar.

İle dış görünüş Kısa veya uzun arkla kaynaklanmış bir dikişi her zaman hemen ayırt edebilirsiniz. Kısa bir yay ile doğru şekilde kaynak yapılan bir dikiş, doğru dış hatlara, pürüzsüz bir dışbükey yüzeye ve temiz, parlak bir görünüme sahiptir. Uzun bir yay ile kaynak yapılan dikiş, düzensiz, şekilsiz bir görünüme sahiptir ve elektrottan çok sayıda donmuş metal damlası ve sıçramasıyla çevrelenmiştir. Böyle bir dikiş elbette tamamen uygun değildir.

Ark koruması

Elektrik arkına karşı koruyucu giysi örnekleri

Eğer kaynakçılar bir yay kullanın, ardından diğer birçok cihaz kullanın ve ayrıca bir kişi bundan kaçınmalıdır. Ekipmanda ark oluşma riski çeşitli faktörlere bağlıdır:

  • ekipmanın çalışan tarafından kullanım sıklığı;
  • donanımla uğraşan çalışanların deneyimi ve bilgisi
  • ekipman aşınma seviyesi;

Bir kişinin gerekli kişisel koruyucu giysiyi giymeden elektrik arkının etki alanına düşmesi durumunda hayatta kalma şansı oldukça azalır. Ciddi yanık riski son derece yüksektir.

Tablo: elektrik arkına maruz kalma derecesi

E-postadan korunma olanakları nelerdir? Dougie mi?

  1. her şeye uymak gerekli kurallar ve güvenlik standartları;
  2. koruyucu malzemenin uzun süre kullanılması, sık yıkanması durumunda elbisenin bozulmaması gerekir; (hepsi modele bağlıdır);
  3. kumaşın maksimum 2 saniyelik artık yanma süresi olmalıdır;
  4. antistatik etkiye sahip özel ayakkabılar giymelisiniz ve ayrıca elektrik arkı koruma kıyafeti.

Elektrikli kaynak arkı koruyucu atmosfer, dolgu maddesi ve ana metal bileşenlerinin iyonize gazları ve buharlarının bir karışımı olan plazmada uzun süreli bir elektrik deşarjıdır.

Ark, adını yatay olarak yerleştirilmiş iki elektrot arasında yanarken aldığı karakteristik biçimden alır; ısıtılan gazlar yukarı doğru yükselme eğilimindedir ve bu elektrik deşarjı bir yay veya yay şeklini alarak bükülür.

Pratik açıdan bakıldığında ark, dönüşen bir gaz iletkeni olarak düşünülebilir. elektrik enerjisi termal. Yüksek ısıtma yoğunluğu sağlar ve elektriksel parametrelerle kolaylıkla kontrol edilir.

Gazların genel özelliği, normal koşullar elektrik akımını iletmezler. Ancak uygun koşullar altında (yüksek sıcaklık ve dış etkenlerin varlığı) Elektrik alanı yüksek voltaj) gazlar iyonize edilebilir; atomları veya molekülleri serbest bırakabilir veya tam tersine, elektronegatif elementler için elektronları yakalayarak sırasıyla pozitif veya negatif iyonlara dönüşebilir. Bu değişiklikler sayesinde gazlar, maddenin plazma adı verilen, elektriği iletken olan dördüncü durumuna geçer.

Kaynak arkının uyarılması birkaç aşamada gerçekleşir. Örneğin MIG/MAG kaynağı yaparken elektrotun ucu ile kaynak yapılacak parça temas ettiğinde yüzeylerindeki mikro çıkıntılar arasında temas meydana gelir. Yüksek yoğunluk akım, bu çıkıntıların hızla erimesine ve elektroda doğru sürekli artan ve sonunda kopan bir sıvı metal tabakasının oluşmasına katkıda bulunur.

Jumper'ın koptuğu anda metal hızlı bir şekilde buharlaşır ve deşarj boşluğu bu durumda ortaya çıkan iyonlar ve elektronlarla dolar. Elektrota ve ürüne voltaj uygulanması nedeniyle elektronlar ve iyonlar hareket etmeye başlar: elektronlar ve negatif yüklü iyonlar anoda, pozitif yüklü iyonlar ise katoda ve böylece bir kaynak arkı uyarılır. Ark uyarıldıktan sonra, ark aralığındaki serbest elektronların ve pozitif iyonların konsantrasyonu artmaya devam eder, çünkü elektronlar yollarındaki atomlar ve moleküllerle çarpışır ve onlardan daha fazla elektronu "yok eder" (aynı zamanda bir veya daha fazla elektron kaybetmiş pozitif yüklü iyonlar haline gelir). Yoğun gaz iyonizasyonu meydana gelir ark boşluğu ve ark, kararlı bir ark deşarjı karakterini kazanır.

Arkın uyarılmasından saniyenin birkaç kesri kadar sonra, ana metal üzerinde bir kaynak havuzu oluşmaya başlar ve elektrotun ucunda bir metal damlası oluşmaya başlar. Ve yaklaşık 50 - 100 milisaniye daha sonra, elektrot telinin ucundan kaynak havuzuna sabit bir metal aktarımı sağlanır. Ark aralığı üzerinden serbestçe uçan damlalarla veya önce kısa devre oluşturup ardından kaynak havuzuna akan damlalarla gerçekleştirilebilir.

Arkın elektriksel özellikleri, üç karakteristik bölgesinde (kolon) ve ayrıca bir taraftaki ark kolonu arasında yer alan arkın elektrotlara yakın bölgelerinde (katot ve anot) meydana gelen işlemlerle belirlenir. elektrot ve ürün diğer tarafta.

Tükenebilir bir elektrotla kaynak yaparken ark plazmasını korumak için, 10 ila 1000 amperlik bir akım sağlamak ve elektrot ile ürün arasına yaklaşık 15 ila 40 voltluk bir elektrik voltajı uygulamak yeterlidir. Bu durumda ark kolonundaki voltaj düşüşü birkaç voltu aşmayacaktır. Kalan voltaj arkın katot ve anot bölgelerinde düşer. Yay sütununun uzunluğu ortalama olarak 10 mm'ye ulaşır ve bu da yay uzunluğunun yaklaşık %99'una karşılık gelir. Böylece ark kolonundaki elektrik alan kuvveti 0,1 ila 1,0 V/mm aralığında bulunur. Katot ve anot bölgeleri, aksine, çok kısa bir uzunlukla karakterize edilir (iyonun ortalama serbest yoluna karşılık gelen katot bölgesi için yaklaşık 0,0001 mm ve ortalamaya karşılık gelen anodik bölge için 0,001 mm). elektronun serbest yolu). Buna göre bu alanlar çok yüksek bir elektrik alan kuvvetine sahiptir (katot bölgesi için 104 V/mm'ye kadar ve anodik bölge için 103 V/mm'ye kadar).

Tüketilen bir elektrotla kaynak yapılması durumunda, katot bölgesindeki voltaj düşüşünün anot bölgesindeki voltaj düşüşünü aştığı deneysel olarak tespit edilmiştir: sırasıyla 12 - 20 V ve 2 - 8 V. Elektrik devresindeki nesneler üzerinde ısı salınımının akım ve gerilime bağlı olduğu göz önüne alındığında, tükenebilir bir elektrotla kaynak yaparken, daha fazla gerilimin düştüğü bölgede daha fazla ısı açığa çıktığı, yani; katotta. Bu nedenle, tükenebilir bir elektrotla kaynak yaparken, ürün ana metalin derin nüfuzunu sağlamak için katot görevi gördüğünde esas olarak kaynak akımının ters polaritesi kullanılır (bu durumda, güç kaynağının pozitif kutbu elektrot). Yüzey kaplama yapılırken bazen doğrudan polarite kullanılır (aksine, ana metalin nüfuzunun minimum düzeyde olması istendiğinde).

TIG kaynağı koşullarında (tükenmeyen elektrot kaynağı), katot voltaj düşüşü, aksine, anot voltaj düşüşünden önemli ölçüde daha düşüktür ve buna göre bu koşullar altında anotta daha fazla ısı üretilir. Bu nedenle, tüketilmeyen bir elektrotla kaynak yaparken, ana metalin derinlemesine nüfuz etmesini sağlamak için, ürün güç kaynağının pozitif terminaline (ve anot haline gelir) ve elektrot negatif terminale bağlanır ( böylece elektrodu aşırı ısınmaya karşı da korur).

Bu durumda, elektrot tipine (sarf malzemesi veya sarf malzemesi olmayan) bakılmaksızın, ısı ark kolonunda değil esas olarak arkın aktif bölgelerinde (katot ve anot) üretilir. Arkın bu özelliği, yalnızca arkın yönlendirildiği ana metalin alanlarını eritmek için kullanılır.

Ark akımının içinden geçtiği elektrotların bu kısımlarına aktif noktalar denir (pozitif elektrotta - anot noktası ve negatif elektrotta - katot noktası). Katot noktası, ark aralığının iyonizasyonuna katkıda bulunan bir serbest elektron kaynağıdır. Aynı zamanda, pozitif iyon akıntıları katoda doğru koşuyor, onu bombalıyor ve kinetik enerjilerini ona aktarıyor. Sarf elektrotuyla kaynak sırasında aktif nokta bölgesindeki katot yüzeyindeki sıcaklık 2500 ... 3000 °C'ye ulaşır.


Lk - katot bölgesi; La - anot bölgesi (La = Lk = 10 -5 -10 -3 cm); Lst - yay sütunu; Ld - yay uzunluğu; Ld = Lk + La + Lst

Elektron akımları ve negatif yüklü iyonlar, kinetik enerjilerini ona aktaran anot noktasına hücum eder. Sarf elektrotu ile kaynak sırasında aktif nokta bölgesindeki anot yüzeyindeki sıcaklık 2500 ... 4000°C'ye ulaşır. Sarf malzemesi elektrotuyla kaynak yaparken ark kolonunun sıcaklığı 7.000 ila 18.000 ° C arasında değişir (karşılaştırma için: çeliğin erime noktası yaklaşık 1500 ° C'dir).

Manyetik alanların yayına etkisi

Doğru akımla kaynak yaparken manyetik gibi bir olgu sıklıkla gözlenir. Aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir:

Kaynak arkı sütunu keskin bir şekilde sapıyor normal konum;
- ark dengesiz bir şekilde yanıyor ve sıklıkla kopuyor;
- ark yanma sesi değişir - patlama sesleri çıkar.

Manyetik patlama dikiş oluşumunu bozar ve dikişte nüfuz etme ve kaynaşma eksikliği gibi kusurların ortaya çıkmasına katkıda bulunabilir. Manyetik patlamanın nedeni etkileşimdir manyetik alan arkın yakındaki diğer manyetik alanlarla veya ferromanyetik kütlelerle kaynaklanması.

Kaynak arkı kolonu, etrafında manyetik alan bulunan esnek bir iletken formundaki kaynak devresinin bir parçası olarak düşünülebilir.

Arkın manyetik alanı ile kaynak yapılan parçada akım geçişi sırasında ortaya çıkan manyetik alanın etkileşimi sonucunda kaynak arkı, akım iletkeninin bağlandığı yerin tersi yönde saptırılır.

Ferromanyetik kütlelerin ark sapması üzerindeki etkisi, arkın manyetik alan çizgilerinin havadan ve ferromanyetik malzemelerden (demir ve alaşımları) geçişine karşı dirençteki büyük fark nedeniyle, manyetik alanın ortaya çıkmasından kaynaklanmaktadır. kütlenin bulunduğu yere zıt tarafta daha fazla yoğunlaşır, böylece yay sütunu ferromanyetik gövdenin yan tarafına kayar.

Kaynak arkının manyetik alanı kaynak akımının artmasıyla artar. Bu nedenle, manyetik patlamanın etkisi, yüksek koşullarda kaynak yapılırken daha sık ortaya çıkar.

Manyetik patlamanın kaynak işlemi üzerindeki etkisini azaltabilirsiniz:

Kısa ark kaynağının yapılması;
- elektrotun, ucu manyetik patlamanın etkisine yönlendirilecek şekilde eğilmesi;
- akım beslemesini ark yakınına getirmek.

Manyetik patlamanın etkisi, doğrudan kaynak akımının, manyetik patlamanın çok daha az göründüğü alternatif akımla değiştirilmesiyle de azaltılabilir. Bununla birlikte, alternatif akım arkının daha az kararlı olduğu, kutup değişikliği nedeniyle saniyede 100 kez sönüp tekrar yandığı unutulmamalıdır. Alternatif akım arkının stabil bir şekilde yanması için, örneğin elektrot kaplamasına veya akıya yerleştirilen ark stabilizatörlerinin (kolayca iyonize elemanlar) kullanılması gerekir.

1. Bir arkın oluşması ve yanması için koşullar

İçinde akım varken bir elektrik devresinin açılmasına, kontaklar arasında bir elektrik boşalması eşlik eder. Bağlantısı kesilmiş devrede kontaklar arasındaki akım ve voltaj verilen koşullar için kritik değerden büyükse, o zaman bir yay yanma süresi devrenin parametrelerine ve ark aralığının deiyonizasyon koşullarına bağlıdır. Açılırken arklanma bakır kontaklar zaten 0,4-0,5 A akımda ve 15 V voltajda mümkündür.

Pirinç. 1. Sabit bir yaydaki konum doğru akım gerilim U(a) ve gerilime(B).

Ark içerisinde katoda yakın alan, ark şaftı ve anoda yakın alan ayırt edilir (Şekil 1). Tüm stres bu alanlar arasında dağıtılır senİle, sen SD, sen A. DC arkta katot gerilim düşümü 10-20 V olup, bu bölümün uzunluğu 10-4-10-5 cm olduğundan katot yakınında yüksek bir elektrik alan şiddeti gözlenir (105-106 V/cm) . Bu kadar yüksek voltajlarda darbe iyonizasyonu meydana gelir. Bunun özü, katottan elektrik alan kuvvetleri (alan emisyonu) veya katodun ısınması (termal elektron emisyonu) nedeniyle kopan elektronların hızlandırılması gerçeğinde yatmaktadır. Elektrik alanı ve nötr bir atoma çarptıklarında ona kinetik enerjilerini verirler. Bu enerji nötr bir atomun kabuğundan bir elektronu çıkarmak için yeterliyse iyonizasyon meydana gelecektir. Ortaya çıkan serbest elektronlar ve iyonlar ark varilinin plazmasını oluşturur.

Pirinç. 2. .

Plazma iletkenliği metallerin iletkenliğine yaklaşmaktadır. en= 2500 1/(Ohm×cm)]/ Ark kovanından büyük bir akım geçer ve yüksek sıcaklık oluşur. Akım yoğunluğu 10.000 A/cm2 veya daha fazlasına ulaşabilir ve sıcaklık 6000 K'den itibaren atmosferik basınç 18000 K'ye kadar veya daha fazla yüksek tansiyon.

Ark haznesindeki yüksek sıcaklıklar, yüksek plazma iletkenliğini koruyan yoğun termal iyonizasyona yol açar.

Termal iyonlaşma, yüksek kinetik enerjiye sahip moleküllerin ve atomların çarpışması nedeniyle iyonların oluşma sürecidir. yüksek hızlar onların hareketleri.

Arktaki akım ne kadar büyük olursa, direnci o kadar düşük olur ve bu nedenle arkı yakmak için daha az voltaj gerekir, yani arkı büyük bir akımla söndürmek daha zordur.

AC güç kaynağı voltajıyla sen cd sinüzoidal olarak değişir, devredeki akım da değişir Ben(Şekil 2) ve akım voltajın yaklaşık 90° gerisindedir. Ark gerilimi sen d, anahtarın kontakları arasında aralıklı olarak yanma. Düşük akımlarda voltaj bir değere yükselir sen h (ateşleme voltajı), arktaki akım arttıkça ve termal iyonizasyon arttıkça voltaj düşer. Yarım çevrimin sonunda akım sıfıra yaklaştığında söndürme geriliminde ark söner. sen d. Bir sonraki yarım döngüde, boşluğu deiyonize etmek için önlemler alınmazsa bu olay tekrarlanır.

Ark bir şekilde söndürülürse, anahtar kontakları arasındaki voltajın tekrar besleme voltajına getirilmesi gerekir - sen vz (Şekil 2, A noktası). Ancak devre endüktif, aktif ve kapasitif dirençler içerdiğinden geçici bir süreç meydana gelir, genliği voltaj dalgalanmaları ortaya çıkar (Şekil 2). sen in,max önemli ölçüde aşılabilir normal voltaj. Anahtarlama ekipmanı için AB bölümündeki voltajın ne kadar hızlı geri yüklendiği önemlidir. Özetlemek gerekirse, ark deşarjı, darbeli iyonizasyon ve katottan elektron emisyonu ile başlatılır ve ateşlemeden sonra ark, ark varilindeki termal iyonizasyonla korunur.

Anahtarlama cihazlarında sadece kontakları açmak değil, aynı zamanda aralarında oluşan arkı da söndürmek gerekir.

Alternatif akım devrelerinde arktaki akım her yarım döngüde sıfırdan geçer (Şekil 2), bu anlarda ark kendiliğinden söner, ancak bir sonraki yarım döngüde tekrar ortaya çıkabilir. Osilogramların gösterdiği gibi, yaydaki akım, sıfıra doğru doğal geçişten biraz daha erken sıfıra yaklaşır (Şekil 3, A). Bu, akım azaldığında arkın sağladığı enerjinin azalması, dolayısıyla ark sıcaklığının düşmesi ve termal iyonizasyonun durmasıyla açıklanmaktadır. Ölü zamanın süresi T n küçüktür (onlardan birkaç yüz mikrosaniyeye kadar), ancak oynatılır önemli rol ark yok oluşunda. Kontakları ölü bir süre içinde açarsanız ve elektrik kesintisi oluşmayacak kadar yeterli bir hızla birbirinden ayırırsanız devre çok hızlı bir şekilde kapanacaktır.

Ölü duraklama sırasında termal iyonizasyon meydana gelmediğinden iyonizasyon yoğunluğu önemli ölçüde düşer. Anahtarlama cihazlarında ayrıca ark alanını soğutmak ve yüklü parçacıkların sayısını azaltmak için yapay önlemler alınır. Bu deiyonizasyon işlemleri, boşluğun elektriksel gücünde kademeli bir artışa yol açar. sen pr (Şekil 3, B).

Akım sıfırdan geçtikten sonra boşluğun elektriksel gücünde keskin bir artış, esas olarak katoda yakın alanın (150-250V AC devrelerinde) gücündeki artış nedeniyle meydana gelir. Aynı zamanda toparlanma voltajı da artar sen V. Herhangi bir zamanda sen pr > sen boşluk delinmeyecek, akım sıfırdan geçtikten sonra ark tekrar yanmayacaktır. Eğer bir noktada sen pr = sen c, ardından ark boşlukta yeniden tutuşur.

Pirinç. 3. :

A– akım doğal olarak sıfırdan geçtiğinde arkın sönmesi; B– akım sıfırdan geçtiğinde ark aralığının elektriksel gücünde artış

Böylece arkı söndürme görevi, kontaklar arasındaki boşluğun elektriksel gücünün artacağı koşulların yaratılmasına indirgenir. sen aralarında daha fazla gerilim vardı sen V.

Kapatılan cihazın kontakları arasındaki voltaj artış süreci, anahtarlanan devrenin parametrelerine bağlı olarak farklı nitelikte olabilir. Aktif direncin baskın olduğu bir devre kapatılırsa, voltaj periyodik olmayan bir yasaya göre geri yüklenir; devrede endüktif reaktans baskınsa, frekansları devrenin kapasitans ve endüktans oranına bağlı olan salınımlar meydana gelir. Salınımlı süreç, önemli hızlarda voltaj geri kazanımına yol açar ve hız ne kadar yüksek olursa du V/ dt aralığın kırılması ve arkın yeniden alevlenmesi olasılığı o kadar artar. Arkı söndürme koşullarını kolaylaştırmak için, bağlantısı kesilmiş akım devresine aktif dirençler eklenir, daha sonra voltaj geri kazanımının doğası periyodik olmayacaktır (Şekil 3, B).

3. 1000'e kadar anahtarlama cihazlarında arkları söndürme yöntemleriİÇİNDE

1 kV'a kadar olan anahtarlama cihazlarında aşağıdaki ark söndürme yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır:

Temasların hızlı sapması ile arkın uzatılması.

Ark ne kadar uzun olursa, varlığı için gereken voltaj da o kadar büyük olur. Güç kaynağı voltajı daha düşükse ark söner.

Uzun bir yayın bir dizi kısa yaylara bölünmesi (Şekil 4, A).
Şekil 2'de gösterildiği gibi. 1, ark voltajı katot voltajının toplamıdır sen k ve anot sen ve voltaj düşüşleri ve ark mili voltajı sen SD:

sen d= sen k+ sen a+ sen SD= sen e+ sen SD.

Kontaklar açıldığında oluşan uzun bir ark, metal plakalardan yapılmış bir ark söndürme ızgarasına çekilirse, o zaman parçalara bölünecektir. N kısa yaylar. Her kısa arkın kendi katot ve anot voltaj düşüşleri olacaktır. sen e. Ark şu durumlarda söner:

sen N sen ah,

Nerede sen- şebeke voltajı; sen e - katot ve anot voltaj düşüşlerinin toplamı (DC arkta 20-25 V).

AC arkı ayrıca aşağıdakilere ayrılabilir: N kısa yaylar. Akım sıfırdan geçtiği anda, katoda yakın alan anında 150-250 V'luk bir elektriksel güç kazanır.

Ark sönerse

Dar yuvalarda ark sönmesi.

Ark, ark dirençli bir malzemenin oluşturduğu dar bir aralıkta yanarsa, soğuk yüzeylerle temas nedeniyle yoğun soğutma ve yüklü parçacıkların yayılması meydana gelir. çevre. Bu hızlı deiyonizasyona ve arkın sönmesine yol açar.

Pirinç. 4.

A– uzun bir yayın kısa olanlara bölünmesi; B– arkın, ark söndürme odasındaki dar bir yuvaya çekilmesi; V– arkın manyetik alanda dönmesi; G– yağda ark sönmesi: 1 – sabit kontak; 2 - ark gövdesi; 3 - hidrojen kabuğu; 4 – gaz bölgesi; 5 – yağ buharı bölgesi; 6 – hareketli kontak

Manyetik alanda bir yayın hareketi.

Bir elektrik arkı, akım taşıyan bir iletken olarak düşünülebilir. Yay manyetik bir alan içindeyse, sol el kuralına göre belirlenen bir kuvvet ona etki eder. Ark eksenine dik olarak yönlendirilmiş bir manyetik alan oluşturursanız, öteleme hareketi alacak ve ark söndürme odasının yuvasının içine çekilecektir (Şekil 4, B).

Radyal bir manyetik alanda ark, dönme hareketi(Şekil 4, V). Manyetik alan oluşturulabilir kalıcı mıknatıslar, özel bobinler veya canlı parçaların devresi. Arkın hızlı dönüşü ve hareketi, soğumasına ve deiyonizasyonuna katkıda bulunur.

Arkı söndürmenin son iki yöntemi (dar yuvalarda ve manyetik alanda), 1 kV'un üzerinde gerilime sahip cihazların bağlantısını kesmek için de kullanılır.

4. 1'in üzerindeki cihazlarda arkı söndürmenin ana yöntemlerikV.

1 kV'un üzerindeki cihazların anahtarlanmasında paragraflarda anlatılan 2. ve 3. yöntem kullanılır. 1.3. ve aşağıdaki ark söndürme yöntemleri de yaygın olarak kullanılmaktadır:

1. Petrolde ark sönmesi .

Ayırma cihazının kontakları yağın içine yerleştirilmişse, açma sırasında oluşan ark yoğun gaz oluşumuna ve yağın buharlaşmasına neden olur (Şek. 4, G). Arkın etrafında esas olarak hidrojenden (%70-80) oluşan bir gaz kabarcığı oluşur; yağın hızlı ayrışması kabarcıktaki basıncın artmasına neden olur, bu da daha iyi soğumasına ve deiyonizasyonuna katkıda bulunur. Hidrojen yüksek ark söndürme özelliklerine sahiptir. Ark şaftı ile doğrudan temas ederek deiyonizasyonuna katkıda bulunur. Gaz kabarcığının içinde gaz ve yağ buharının sürekli bir hareketi vardır. Yağda ark söndürme devre kesicilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

2. Gaz-hava üfleme .

Gazların yönlendirilmiş bir hareketi (patlatma) yaratıldığında ark soğutması iyileştirilir. Ark boyunca veya ark boyunca üfleme (Şekil 5), gaz parçacıklarının namluya nüfuz etmesini, arkın yoğun difüzyonunu ve soğumasını teşvik eder. Gaz, yağın bir ark (yağ şalterleri) veya katı gaz üreten malzemeler (otogaz patlaması) tarafından ayrışması sırasında oluşur. Özel basınçlı hava tüplerinden (hava anahtarları) gelen soğuk, iyonize olmayan hava ile üflemek daha etkilidir.

3. Çoklu akım devresi kesilmesi .

Yüksek gerilimlerde büyük akımların kapatılması zordur. Bu, ne zaman olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır. büyük değerler Eklenen enerji ve geri kazanım gerilimi ile ark aralığının deiyonizasyonu daha karmaşık hale gelir. Bu nedenle yüksek gerilim devre kesicilerinde her fazda birden fazla ark kesici kullanılır (Şekil 6). Bu tür anahtarlar, nominal değerin bir kısmı için tasarlanmış birkaç söndürme cihazına sahiptir. iplik. Faz başına kesinti sayısı anahtarın tipine ve voltajına bağlıdır. 500-750 kV devre kesicilerde 12 veya daha fazla kesinti olabilir. Arkın sönmesini kolaylaştırmak için geri kazanım voltajının kesintiler arasında eşit şekilde dağıtılması gerekir. İncirde. Şekil 6, faz başına iki kesintili bir yağ anahtarını şematik olarak göstermektedir.

Tek fazlı bir kısa devrenin bağlantısı kesildiğinde, geri kazanım voltajı kesintiler arasında aşağıdaki gibi dağıtılacaktır:

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

Nerede sen 1 ,sen 2 - birinci ve ikinci kırılmalara uygulanan gerilimler; İLE 1 – bu boşlukların kontakları arasındaki kapasite; C 2 – kontak sisteminin zemine göre kapasitesi.


Pirinç. 6. Anahtardaki kesintiler üzerindeki voltaj dağılımı: a – yağ anahtarındaki kesintiler üzerindeki voltaj dağılımı; b – kapasitif voltaj bölücüler; c – aktif voltaj bölücüler.

Çünkü İLE 2 çok daha fazlası C 1, ardından voltaj sen 1 > sen 2 ve dolayısıyla söndürme cihazları farklı koşullar altında çalışacaktır. Gerilimi eşitlemek için kapasitanslar veya aktif dirençler devre kesicinin (MC) ana kontaklarına paralel bağlanır (Şekil 16, B, V). Kapasitansların ve aktif şönt dirençlerin değerleri, kesintilerdeki voltajın eşit şekilde dağıtılacağı şekilde seçilir. Şönt dirençli anahtarlarda, ana devreler arasındaki ark söndürüldükten sonra, değeri dirençlerle sınırlanan eşlik eden akım, yardımcı kontaklar (AC) tarafından kesilir.

Şönt dirençler, geri kazanım voltajının yükselme hızını azaltır, bu da arkın söndürülmesini kolaylaştırır.

4. Vakumda ark sönmesi .

Yüksek oranda seyreltilmiş gaz (10-6-10-8 N/cm2), atmosferik basınçtaki gazdan onlarca kat daha fazla elektriksel dirence sahiptir. Kontaklar vakumda açılırsa, arktaki akımın sıfırdan ilk geçişinden hemen sonra, boşluğun gücü geri yüklenir ve ark tekrar yanmaz.

5. Gazlarda ark sönmesi yüksek basınç .

2 MPa veya daha fazla basınçtaki hava yüksek elektriksel dayanıma sahiptir. Bu, basınçlı hava atmosferinde bir arkı söndürmek için oldukça kompakt cihazlar oluşturmayı mümkün kılar. Sülfür hekzaflorür SF6 (SF6 gazı) gibi yüksek mukavemetli gazların kullanılması daha da etkilidir. SF6 gazı yalnızca hava ve hidrojenden daha yüksek elektriksel güce sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda atmosferik basınçta bile daha iyi ark söndürme özelliklerine sahiptir.

  • Elektrik arkı (voltaik ark, ark deşarjı), gazdaki elektrik deşarjı türlerinden biri olan fiziksel bir olgudur.

    İlk kez 1802 yılında Rus bilim adamı V. Petrov tarafından “Bazen 4200 bakır ve çinko daireden oluşan devasa bir pil kullanılarak Galvanik-Volta deneyleri haberleri” (St. Petersburg 1803) kitabında anlatılmıştır. Elektrik arkı, maddenin dördüncü halinin (plazma) özel bir durumudur ve iyonize, elektriksel olarak yarı nötr bir gazdan oluşur. Serbest elektrik yüklerinin varlığı elektrik arkının iletkenliğini sağlar.

    Atmosfer basıncındaki havada iki elektrot arasında bir elektrik arkı aşağıdaki şekilde oluşturulur:

    İki elektrot arasındaki voltaj belirli bir seviyeye yükseldiğinde elektrotlar arasındaki havada elektriksel bir bozulma meydana gelir. Elektrik arıza voltajı elektrotlar arasındaki mesafeye ve diğer faktörlere bağlıdır. Metal atomlarının ilk elektronunun iyonlaşma potansiyeli yaklaşık 4,5 - 5 V'tur ve ark voltajı iki kat daha yüksektir (9 - 10 V). Bir elektrotun metal atomundan bir elektronu serbest bırakmak ve ikinci elektrotun atomunu iyonize etmek için enerji harcamak gerekir. İşlem, elektrotlar arasında plazma oluşumuna ve bir arkın yanmasına yol açar (karşılaştırma için: bir kıvılcım deşarjının oluşumu için minimum voltaj, elektron çıkış potansiyelinden biraz daha yüksektir - 6 V'a kadar).

    Mevcut voltajda arızayı başlatmak için elektrotlar birbirine yaklaştırılır. Bir arıza sırasında, elektrotlar arasında genellikle elektrik devresini kapatan bir kıvılcım deşarjı meydana gelir.

    Kıvılcım deşarjlarındaki elektronlar, elektrotlar arasındaki hava boşluğundaki molekülleri iyonize eder. Hava boşluğundaki voltaj kaynağının yeterli gücüyle, hava boşluğunun arıza voltajında ​​​​veya direncinde önemli bir düşüş için yeterli miktarda plazma oluşur. Bu durumda, kıvılcım deşarjları ark deşarjına dönüşür - elektrotlar arasında bir plazma tüneli olan bir plazma kablosu. Ortaya çıkan ark aslında bir iletkendir ve elektrotlar arasındaki elektrik devresini kapatır. Bunun sonucunda ortalama akım daha da artarak arkı 5000-50000 K'ye kadar ısıtır. Bu durumda arkın ateşlemesinin tamamlandığı kabul edilir. Ateşlemeden sonra, katottan gelen termiyonik emisyon, akım ve iyon bombardımanı ile ısıtılarak kararlı ark yanması sağlanır.

    Elektrotların ark plazması ile etkileşimi bunların ısınmasına, kısmi erimesine, buharlaşmasına, oksidasyonuna ve diğer korozyon türlerine yol açar.

    Ateşlemeden sonra ark uzatıldığında sabit kalabilir elektrik kontakları belli bir mesafeye kadar.

    Elektrik arkının ortaya çıkmasının kaçınılmaz olduğu yüksek voltajlı elektrik tesisatlarını çalıştırırken, ark söndürme odalarıyla birleştirilmiş elektromanyetik bobinler kullanılarak mücadele edilir. Diğer yöntemlerin yanı sıra, vakum, hava, SF6 ve yağlı devre kesicilerin kullanımının yanı sıra akımı, elektrik devresini bağımsız olarak kesen geçici bir yüke yönlendirme yöntemleri de bilinmektedir.