Perjungiant elektros prietaisus arba viršįtampius grandinėje tarp srovę nešančių dalių, gali atsirasti elektros lankas. Jis gali būti naudojamas naudingais technologiniais tikslais ir tuo pačiu kenkti įrangai. Šiuo metu inžinieriai sukūrė daugybę metodų, kaip kovoti su elektros lanku ir jį panaudoti naudingais tikslais. Šiame straipsnyje mes apžvelgsime, kaip tai atsitinka, jo pasekmes ir taikymo sritį.

Lanko susidarymas, jo struktūra ir savybės

Įsivaizduokite, kad atliekame eksperimentą laboratorijoje. Turime du laidininkus, pavyzdžiui, metalines vinis. Dedame juos antgaliu vienas prie kito nedideliu atstumu ir sujungiame reguliuojamo įtampos šaltinio laidus prie vinių. Jei palaipsniui didinsime maitinimo šaltinio įtampą, tada prie tam tikros vertės pamatysime kibirkštis, po kurių susidaro nuolatinis švytėjimas, panašus į žaibą.

Taigi galima stebėti jo formavimosi procesą. Švytėjimas, kuris susidaro tarp elektrodų, yra plazma. Tiesą sakant, tai yra elektros lankas arba elektros srovės srautas per dujinę terpę tarp elektrodų. Žemiau esančiame paveikslėlyje matote jo struktūrą ir srovės-įtampos charakteristikas:

O štai apytikslės temperatūros:

Kodėl susidaro elektros lankas?

Viskas labai paprasta, mes svarstėme straipsnyje apie, taip pat straipsnyje apie tai, kad jei į elektrinį lauką įvedamas bet koks laidus kūnas (pavyzdžiui, plieninė vinis), jo paviršiuje pradės kauptis krūviai. Be to, kuo mažesnis paviršiaus lenkimo spindulys, tuo daugiau jų kaupiasi. Paprastais žodžiais tariant, krūviai kaupiasi ant nago galiuko.

Tarp mūsų elektrodų oras yra dujos. Veikiant elektriniam laukui, jis jonizuojasi. Dėl viso to susidaro sąlygos elektros lankui susidaryti.

Įtampa, kuriai esant susidaro lankas, priklauso nuo konkrečios terpės ir jos būklės: slėgio, temperatūros ir kitų veiksnių.

Įdomus: pagal vieną versiją šis reiškinys taip vadinamas dėl savo formos. Faktas yra tas, kad deginant iškrovą oras ar kitos jį supančios dujos įkaista ir pakyla, dėl to iškreipiama tiesi forma ir matome lanką ar arką.

Norint uždegti lanką, reikia arba įveikti terpės gedimo įtampą tarp elektrodų, arba nutraukti elektros grandinę. Jei grandinėje yra didelis induktyvumas, tai pagal komutavimo dėsnius srovė joje negali būti akimirksniu nutraukta, ji tekės toliau. Šiuo atžvilgiu padidės įtampa tarp atjungtų kontaktų, o lankas degs tol, kol įtampa išnyks ir induktoriaus magnetiniame lauke sukaupta energija išsisklaidys.

Atsižvelkite į užsidegimo ir degimo sąlygas:

Tarp elektrodų turi būti oro ar kitų dujų. Norint įveikti terpės gedimo įtampą, reikalinga aukšta dešimčių tūkstančių voltų įtampa - tai priklauso nuo atstumo tarp elektrodų ir kitų veiksnių. Lankui palaikyti pakanka 50-60 voltų ir 10 ar daugiau amperų srovės. Konkrečios vertės priklauso nuo aplinkos, elektrodų formos ir atstumo tarp jų.

Kenkti ir kovoti su ja

Išnagrinėjome elektros lanko atsiradimo priežastis, dabar išsiaiškinkime, kokią žalą jis daro ir kaip jį užgesinti. Elektros lankas pažeidžia perjungimo įrangą. Ar pastebėjote, kad įjungus galingą elektros prietaisą tinkle ir po kurio laiko ištraukus kištuką iš rozetės įvyksta nedidelis blykstelėjimas. Šis lankas susidaro tarp kištuko ir lizdo kontaktų dėl elektros grandinės pertraukos.

Svarbu! Degiant elektros lankui išsiskiria daug šilumos, jo degimo temperatūra siekia daugiau nei 3000 laipsnių Celsijaus. Aukštos įtampos grandinėse lanko ilgis siekia metrą ar daugiau. Kyla pavojus tiek žmonių sveikatai, tiek įrangos būklei.

Tas pats atsitinka su šviesos jungikliais, kita perjungimo įranga, įskaitant:

• automatiniai jungikliai;
• magnetiniai starteriai;
• kontaktoriai ir kt.

Įrenginiuose, kurie naudojami 0,4 kV tinkluose, įskaitant įprastus 220 V, naudojama speciali apsauginė įranga - lankiniai latakai. Jie reikalingi siekiant sumažinti kontaktams daromą žalą.

Apskritai lankinis latakas yra specialios konfigūracijos ir formos laidžių pertvarų rinkinys, pritvirtintas prie dielektrinės medžiagos sienelių.

Atidarius kontaktus, susidariusi plazma pasilenkia lanko gesinimo kameros link, kur suskaidoma į mažas dalis. Dėl to jis atšąla ir užgęsta.

Aukštos įtampos tinkluose naudojami alyvos, vakuuminiai, dujiniai automatiniai jungikliai. Alyvos grandinės pertraukiklyje slopinimas vyksta perjungiant kontaktus alyvos vonioje. Kai elektros lankas dega alyvoje, jis skyla į vandenilį ir dujas. Aplink kontaktus susidaro dujų burbulas, kuris dideliu greičiu linkęs išeiti iš kameros ir lankas atvėsta, nes vandenilis turi gerą šilumos laidumą.

Vakuuminiai automatiniai jungikliai nejonizuoja dujų ir nėra sąlygų susidaryti lankui. Taip pat yra jungikliai, užpildyti aukšto slėgio dujomis. Susidarius elektros lankui, temperatūra juose nepakyla, pakyla slėgis ir dėl to mažėja dujų jonizacija arba vyksta dejonizacija. Jie laikomi perspektyvia kryptimi.

Taip pat galimas perjungimas esant nulinei AC.

Naudinga programa

Nagrinėjamas reiškinys taip pat rado daugybę naudingų pritaikymų, pavyzdžiui:

Dabar žinote, kas yra elektros lankas, kas sukelia šį reiškinį ir galimus pritaikymus. Tikimės, kad pateikta informacija jums buvo aiški ir naudinga!

medžiagų

Elektrinis suvirinimo lankas- tai ilgalaikė elektros iškrova plazmoje, kuri yra apsauginės atmosferos komponentų, užpildo ir netauriųjų metalų jonizuotų dujų ir garų mišinys.

Lankas pavadintas dėl būdingos formos, kurią įgauna, kai jis dega tarp dviejų horizontaliai išdėstytų elektrodų; įkaitusios dujos linkusios kilti aukštyn ir ši elektros iškrova išlinksta, įgauna arkos arba lanko formą.

Praktiniu požiūriu lankas gali būti laikomas dujų laidininku, kuris elektros energiją paverčia šilumine energija. Jis užtikrina aukštą šildymo intensyvumą ir yra lengvai valdomas elektriniais parametrais.

Bendra dujų savybė yra ta, kad normaliomis sąlygomis jos nėra elektros srovės laidininkai. Tačiau esant palankioms sąlygoms (aukštai temperatūrai ir esant didelio stiprumo išoriniam elektriniam laukui), dujos gali jonizuotis, t.y. jų atomai ar molekulės gali išleisti arba, elektronegatyviems elementams, priešingai, sugauti elektronus, atitinkamai virsdami teigiamais arba neigiamais jonais. Dėl šių pokyčių dujos pereina į ketvirtąją materijos būseną, vadinamą plazma, kuri yra elektrai laidži.

Suvirinimo lanko sužadinimas vyksta keliais etapais. Pavyzdžiui, suvirinant MIG / MAG, kai susiliečia elektrodo galas ir ruošinys, atsiranda kontaktas tarp jų paviršių mikro iškyšų. Didelis srovės tankis prisideda prie greito šių išsikišimų tirpimo ir skysto metalo sluoksnio susidarymo, kuris nuolat didėja link elektrodo ir galiausiai nutrūksta.

Trumpiklio plyšimo momentu metalas greitai išgaruoja, o iškrovos tarpas užpildomas šiuo atveju atsirandančiais jonais ir elektronais. Dėl to, kad elektrodui ir ruošiniui suteikiama įtampa, pradeda judėti elektronai ir jonai: elektronai ir neigiamo krūvio jonai – į anodą, o teigiamai įkrauti jonai – į katodą ir taip sužadinamas suvirinimo lankas. Sužadinus lanką, laisvųjų elektronų ir teigiamų jonų koncentracija lanko tarpelyje ir toliau didėja, nes elektronai savo kelyje susiduria su atomais ir molekulėmis ir „išmuša“ iš jų dar daugiau elektronų (šiuo atveju atomų, kurie praradę vieną ar daugiau elektronų tapo teigiamai įkrautais jonais). Vyksta intensyvi lanko tarpo dujų jonizacija ir lankas įgauna stabilaus lankinio išlydžio pobūdį.

Praėjus kelioms sekundės dalims po lanko pradžios, ant netauriojo metalo pradeda formuotis suvirinimo baseinas, o ant elektrodo galo pradeda formuotis metalo lašas. Ir po dar maždaug 50 - 100 milisekundžių nustatomas stabilus metalo perkėlimas iš elektrodo laido galo į suvirinimo baseiną. Tai gali būti atliekama lašais, kurie laisvai skraido virš lanko tarpo, arba lašais, kurie pirmiausia sudaro trumpąjį jungimą ir tada patenka į suvirinimo baseiną.

Lanko elektrines savybes lemia procesai, vykstantys trijose jam būdingose ​​zonose – stulpelyje, taip pat artimųjų elektrodų lanko srityse (katodo ir anodo), esančiose tarp lanko kolonėlės vienoje pusėje ir elektrodas ir gaminys kitoje.

Norint išlaikyti lanko plazmą suvirinant sunaudojamąjį elektrodą, pakanka tiekti 10–1000 amperų srovę ir tarp elektrodo ir ruošinio prijungti apie 15–40 voltų elektros įtampą. Tokiu atveju įtampos kritimas pačiame lanko stulpelyje neviršys kelių voltų. Likusi įtampa krenta ant lanko katodo ir anodo sričių. Lanko stulpelio ilgis vidutiniškai siekia 10 mm, o tai atitinka maždaug 99% lanko ilgio. Taigi elektrinio lauko stipris lanko stulpelyje yra nuo 0,1 iki 1,0 V/mm. Katodo ir anodo sritys, priešingai, pasižymi labai trumpu išplėtimu (apie 0,0001 mm katodo srityje, kuri atitinka vidutinį laisvąjį jono kelią, ir 0,001 mm anodo srityje, kuri atitinka vidurkį laisvas elektrono kelias). Atitinkamai, šios sritys turi labai didelį elektrinio lauko stiprumą (iki 104 V/mm katodo srityje ir iki 103 V/mm anodo srityje).

Eksperimentiškai nustatyta, kad suvirinant sunaudojamąjį elektrodą, įtampos kritimas katodo srityje viršija įtampos kritimą anodo srityje: atitinkamai 12–20 V ir 2–8 V. Atsižvelgiant į tai, kad šilumos išsiskyrimas ant elektros grandinės objektų priklauso nuo srovės ir įtampos, tampa aišku, kad suvirinant sunaudojamuoju elektrodu daugiau šilumos išsiskiria toje vietoje, kur nukrenta daugiau įtampos, t.y. katode. Todėl, suvirinant sunaudojamuoju elektrodu, naudojamas atvirkštinis suvirinimo srovės jungties poliškumas, kai gaminys tarnauja kaip katodas, užtikrinantis gilų netauriojo metalo įsiskverbimą (šiuo atveju teigiamas maitinimo šaltinio polius yra prijungtas prie elektrodas). Tiesioginis poliškumas kartais naudojamas atliekant paviršių dengimą (kai, atvirkščiai, pageidautina, kad netauriojo metalo prasiskverbimas būtų minimalus).

TIG suvirinimo sąlygomis (nenaudojamo elektrodo suvirinimas) katodo įtampos kritimas, priešingai, yra daug mažesnis nei anodo įtampos kritimas ir, atitinkamai, tokiomis sąlygomis prie anodo jau susidaro daugiau šilumos. Todėl suvirinant nenaudojamu elektrodu, siekiant užtikrinti gilų netauriojo metalo įsiskverbimą, ruošinys prijungiamas prie teigiamo maitinimo šaltinio gnybto (ir jis tampa anodu), o elektrodas prijungiamas prie neigiamo. gnybtas (taip pat užtikrina elektrodo apsaugą nuo perkaitimo).

Šiuo atveju, neatsižvelgiant į elektrodo tipą (sunaudojamasis ar nevartojamasis), šiluma daugiausia išsiskiria aktyviose lanko srityse (katodas ir anodas), o ne lanko stulpelyje. Ši lanko savybė naudojama išlydyti tik tas netauriojo metalo vietas, į kurias nukreiptas lankas.

Tos elektrodų dalys, pro kurias teka lanko srovė, vadinamos aktyviosiomis dėmėmis (teigiamojo elektrodo – anodo taške, o neigiamo elektrodo – katodo taške). Katodo taškas yra laisvųjų elektronų, prisidedančių prie lanko tarpo jonizacijos, šaltinis. Tuo pačiu metu į katodą plūsta teigiamų jonų srautai, kurie jį bombarduoja ir perduoda jam savo kinetinę energiją. Temperatūra katodo paviršiuje aktyviosios dėmės srityje suvirinant sunaudojamąjį elektrodą pasiekia 2500 ... 3000 °C.

Lk - katodo sritis; La - anodo sritis (La = Lk = 10 -5 -10 -3 cm); Lst - lanko stulpelis; Ld - lanko ilgis; Ld \u003d Lk + La + Lst

Į anodo vietą veržiasi elektronų ir neigiamo krūvio jonų srautai, kurie perduoda jai savo kinetinę energiją. Temperatūra ant anodo paviršiaus aktyviosios dėmės srityje suvirinant sunaudojamąjį elektrodą pasiekia 2500 ... 4000°C. Lanko kolonėlės temperatūra suvirinimo elektrodu metu yra nuo 7000 iki 18000°C (palyginimui: plieno lydymosi temperatūra yra apie 1500°C).

Įtaka magnetinių laukų lankui

Suvirinant nuolatine srove, dažnai pastebimas toks reiškinys kaip magnetinis. Jis pasižymi šiomis savybėmis:

Suvirinimo lanko stulpelis smarkiai nukrypsta nuo įprastos padėties;
- lankas dega nestabiliai, dažnai lūžta;
- pasikeičia lanko degimo garsas - pasirodo iššokimai.

Magnetinis pūtimas sutrikdo siūlės formavimąsi ir gali prisidėti prie tokių siūlės defektų atsiradimo kaip nesusiliejimo ir susiliejimo trūkumas. Magnetinio sprogimo atsiradimo priežastis yra suvirinimo lanko magnetinio lauko sąveika su kitais šalia esančiais magnetiniais laukais arba feromagnetinėmis masėmis.

Lanko stulpelis gali būti laikomas suvirinimo grandinės dalimi lankstaus laidininko, aplink kurį yra magnetinis laukas, forma.

Dėl lanko magnetinio lauko ir magnetinio lauko, atsirandančio suvirintoje dalyje praeinant srovei, sąveikos suvirinimo lankas nukrypsta priešinga laidininko prijungimo vietai.

Feromagnetinių masių įtaka lanko deformacijai atsiranda dėl to, kad dėl didelio atsparumo lanko lauko magnetinio lauko linijų praėjimui per orą ir per feromagnetines medžiagas (geležies ir jos lydinius) skirtumo, magnetinis laukas labiau koncentruojamas toje pusėje, kuri yra priešinga masės vietai, todėl lanko stulpelis pasislenka į šoninį feromagnetinį kūną.

Suvirinimo lanko magnetinis laukas didėja didėjant suvirinimo srovei. Todėl magnetinio sprogimo poveikis dažniau pasireiškia suvirinant padidintu režimu.

Norėdami sumažinti magnetinio sprogimo poveikį suvirinimo procesui, galite:

Trumpojo lankinio suvirinimo atlikimas;
- pakreipiant elektrodą taip, kad jo galas būtų nukreiptas į magnetinio sprogimo veikimą;
- srovės laidą priartinti prie lanko.

Magnetinio pūtimo poveikį taip pat galima sumažinti pakeitus tiesioginę suvirinimo srovę kintamąja, kuriai esant magnetinis pūtimas yra daug mažiau ryškus. Tačiau reikia atsiminti, kad kintamosios srovės lankas yra mažiau stabilus, nes dėl poliškumo pasikeitimo jis užgęsta ir vėl užsidega 100 kartų per sekundę. Kad kintamosios srovės lankas degtų stabiliai, reikia naudoti lanko stabilizatorius (lengvai jonizuojančius elementus), kurie įvedami, pavyzdžiui, į elektrodo dangą ar srautą.

Kai atidaroma elektros grandinė, formoje atsiranda elektros iškrova elektros lankas. Kad atsirastų elektros lankas, pakanka, kad įtampa prie kontaktų būtų didesnė nei 10 V, kai srovė grandinėje yra 0,1 A ar daugiau. Esant didelėms įtampoms ir srovėms, temperatūra lanko viduje gali siekti 3–15 tūkstančių ° C, dėl to kontaktai ir srovės nešančios dalys išsilydo.

Esant 110 kV ir aukštesnei įtampai, lanko ilgis gali siekti kelis metrus. Todėl elektros lankas, ypač didelės galios maitinimo grandinėse, esant aukštesnei nei 1 kV įtampai, yra didelis pavojus, nors įrenginiuose, kurių įtampa mažesnė nei 1 kV, gali kilti rimtų padarinių. Dėl to elektros lankas turi būti kiek įmanoma apribotas ir greitai užgesintas grandinėse, kurių įtampa yra didesnė nei 1 kV.

Elektros lanko susidarymo procesą galima supaprastinti taip. Kai kontaktai skiriasi, pirmiausia sumažėja kontaktinis slėgis ir atitinkamai padidėja kontaktinis paviršius (srovės tankis ir temperatūra – prasideda vietinis (tam tikrose kontakto zonos vietose) perkaitimas, kuris dar labiau prisideda prie terminės emisijos, kai yra veikiamas didelis. Temperatūra didėja elektronų greitis ir jie išeina iš elektrodo paviršiaus.

Kontaktų nukrypimo momentu, ty grandinės pertraukimu, įtampa greitai atkuriama kontaktų tarpelyje. Kadangi atstumas tarp kontaktų šiuo atveju yra mažas, atsiranda didelė įtampa, kurios įtakoje elektronai išeina iš elektrodo paviršiaus. Jie įsibėgėja elektriniame lauke ir, atsitrenkę į neutralų atomą, suteikia jam savo kinetinę energiją. Jei šios energijos pakanka bent vienam elektronui atplėšti nuo neutralaus atomo apvalkalo, tada vyksta jonizacijos procesas.

Gauti laisvieji elektronai ir jonai sudaro lanko veleno plazmą, tai yra jonizuotą kanalą, kuriame dega lankas ir užtikrinamas nuolatinis dalelių judėjimas. Šiuo atveju neigiamo krūvio dalelės, pirmiausia elektronai, juda viena kryptimi (link anodo), o atomai ir dujų molekulės, neturinčios vieno ar daugiau elektronų – teigiamai įkrautos dalelės – priešinga kryptimi (katodo link). Plazmos laidumas artimas metalų laidumui.

Lanko velenu teka didelė srovė ir susidaro aukšta temperatūra. Tokia lanko veleno temperatūra sukelia šiluminę jonizaciją - jonų susidarymo procesą dėl molekulių ir atomų, turinčių didelę kinetinę energiją, susidūrimo esant dideliam judėjimo greičiui (terpės, kurioje lankas dega, molekulės ir atomai suyra į elektronai ir teigiamai įkrauti jonai). Intensyvi terminė jonizacija palaiko aukštą plazmos laidumą. Todėl įtampos kritimas išilgai lanko ilgio yra mažas.

Elektriniame lanke nuolat vyksta du procesai: be jonizacijos, taip pat vyksta atomų ir molekulių dejonizacija. Pastaroji daugiausia vyksta difuzijos būdu, tai yra, įkrautų dalelių perkėlimas į aplinką ir elektronų bei teigiamai įkrautų jonų rekombinacija, kurie rekombinuojami į neutralias daleles, grąžinant energiją, sunaudotą jų skilimui. Tokiu atveju šiluma pašalinama į aplinką.

Taigi galima išskirti tris nagrinėjamo proceso etapus: lanko uždegimas, kai dėl smūginės jonizacijos ir elektronų emisijos iš katodo prasideda lanko iškrova ir jonizacijos intensyvumas yra didesnis nei dejonizacija, stabilus lanko degimas, palaikomas terminės jonizacijos. lanko velene, kai jonizacijos ir dejonizacijos intensyvumas yra vienodas, lanko išnykimas, kai dejonizacijos intensyvumas yra didesnis nei jonizacijos.

Elektros perjungimo prietaisų lanko gesinimo būdai

Norint atjungti elektros grandinės elementus ir taip nepažeisti perjungimo įtaiso, reikia ne tik atidaryti jo kontaktus, bet ir užgesinti tarp jų atsirandantį lanką. Lanko gesinimo, taip pat degimo procesai skiriasi kintamos ir nuolatinės srovės atveju. Tai lemia tai, kad pirmuoju atveju srovė lanke kas pusę ciklo eina per nulį. Šiais momentais energijos išsiskyrimas lanke sustoja ir lankas kiekvieną kartą savaime užgęsta, o tada vėl užsidega.

Praktiškai srovė lanke tampa artima nuliui šiek tiek anksčiau nei nulio kirtimas, nes mažėjant srovei mažėja į lanką tiekiama energija, atitinkamai sumažėja lanko temperatūra ir nutrūksta terminė jonizacija. Šiuo atveju dejonizacijos procesas intensyviai vyksta lanko tarpelyje. Jei šiuo metu atidaromi ir greitai atskiriami kontaktai, vėlesnis elektros gedimas gali neįvykti ir grandinė bus atjungta be lanko. Tačiau praktikoje tai padaryti itin sunku, todėl lanko išnykimui paspartinti imamasi specialių priemonių, kurios užtikrina lanko erdvės vėsinimą ir įelektrintų dalelių skaičiaus mažėjimą.

Dėl dejonizacijos palaipsniui didėja tarpo dielektrinė stipris ir tuo pačiu didėja atsigavimo įtampa. Nuo šių verčių santykio priklauso, ar lankas užsidegs kitą laikotarpio pusę, ar ne. Jei tarpo dielektrinė stipris didėja greičiau ir yra didesnė už atkūrimo įtampą, lankas nebeužsilieps, kitaip lankas bus stabilus. Pirmoji sąlyga lemia lanko gesinimo problemą.

Perjungimo įrenginiuose naudojami įvairūs lanko gesinimo būdai.

Lanko pratęsimas

Kai išjungiant elektros grandinę kontaktai skiriasi, atsiradęs lankas ištempiamas. Kartu pagerėja lanko aušinimo sąlygos, nes didėja jo paviršius ir degimui reikia daugiau įtampos.

Ilgo lanko padalijimas į trumpų lankų seriją

Jei atidarius kontaktus susidaręs lankas padalinamas į K trumpus lankus, pavyzdžiui, suveržiant į metalinį tinklelį, tada jis užges. Lankas dažniausiai įtraukiamas į metalines groteles veikiamas elektromagnetinio lauko, kurį grotelėse sukelia sūkurinės srovės. Šis lanko gesinimo būdas plačiai naudojamas perjungimo įrenginiuose, kurių įtampa mažesnė nei 1 kV, ypač automatiniuose oro grandinės pertraukikliuose.

Lanko aušinimas siaurose plyšiuose

Palengvinamas lanko gesinimas nedideliu tūriu. Todėl plačiai naudojami lankiniai latakai su išilginiais plyšiais (tokio plyšio ašis sutampa su lanko veleno ašimi). Toks tarpas dažniausiai susidaro kamerose, pagamintose iš izoliuojančių lankui atsparių medžiagų. Dėl lanko kontakto su šaltais paviršiais vyksta intensyvus jo aušinimas, įkrautų dalelių difuzija į aplinką ir atitinkamai greita dejonizacija.

Be plyšių su plokštumos lygiagrečiomis sienelėmis, taip pat naudojami plyšiai su briaunomis, išsikišimais ir prailginimais (kišenėmis). Visa tai veda prie lanko veleno deformacijos ir prisideda prie jo sąlyčio su šaltomis kameros sienelėmis ploto padidėjimo.

Lanko traukimas į siaurus plyšius dažniausiai vyksta veikiant magnetiniam laukui, sąveikaujančiam su lanku, kuris gali būti laikomas srovės laidininku.

Išorinis lanko judėjimas dažniausiai yra ritė, nuosekliai sujungta su kontaktais, tarp kurių atsiranda lankas. Lanko gesinimas siauruose plyšiuose naudojamas visų įtampų įrenginiuose.

Aukšto slėgio lanko gesinimas

Esant pastoviai temperatūrai, didėjant slėgiui mažėja dujų jonizacijos laipsnis, o didėja dujų šilumos laidumas. Jei kiti dalykai yra vienodi, tai padidina lanko aušinimą. Lanko gesinimas aukšto slėgio pagalba, kurį sukuria pats lankas sandariai uždarytose kamerose, plačiai naudojamas saugikliuose ir daugelyje kitų įrenginių.

Lanko gesinimas alyvoje

Jei jie dedami į alyvą, lankas, kuris atsiranda jiems atsidarius, intensyviai išgaruoja alyvą. Dėl to aplink lanką susidaro dujų burbulas (apvalkalas), kurį daugiausia sudaro vandenilis (70 ... 80%), taip pat alyvos garai. Dideliu greičiu išsiskiriančios dujos prasiskverbia tiesiai į lanko veleno zoną, sukelia šaltų ir karštų dujų maišymąsi burbule, užtikrina intensyvų aušinimą ir atitinkamai lanko tarpo dejonizaciją. Be to, dujų dejonizuojantis gebėjimas padidina slėgį, susidarantį greito aliejaus irimo metu burbulo viduje.

Lanko gesinimo alyvoje proceso intensyvumas yra didesnis, kuo arčiau lankas liečiasi su alyva ir tuo greičiau alyva juda lanko atžvilgiu. Atsižvelgiant į tai, lanko tarpą riboja uždaras izoliacinis įtaisas - lankinis latakas. Šiose kamerose sukuriamas glaudesnis alyvos kontaktas su lanku, o izoliacinių plokščių ir išmetimo angų pagalba suformuojami darbiniai kanalai, kuriais juda alyva ir dujos, užtikrinantys intensyvų lanko pūtimą (pūtimą).

Arkiniai latakai pagal veikimo principą skirstomi į tris pagrindines grupes: su automatiniu pūtimu, kai dėl lanke išsiskiriančios energijos susidaro didelis slėgis ir dujų judėjimo greitis lanko zonoje, su priverstiniu alyvos pūtimu naudojant specialų siurbimą. hidrauliniai mechanizmai su magnetiniu gesinimu alyvoje, kai lankas veikiamas magnetinio lauko, juda į siaurus plyšius.

Veiksmingiausias ir paprasčiausias lankiniai latakai su autoblastu. Priklausomai nuo kanalų ir išmetimo angų vietos, išskiriamos kameros, kuriose numatomas intensyvus dujų-garų mišinio ir alyvos pūtimas išilgai lanko (išilginis pūtimas) arba skersai lanko (skersinis pūtimas). Nagrinėjami lanko gesinimo būdai plačiai naudojami grandinės pertraukikliuose, kurių įtampa viršija 1 kV.

Kiti lanko gesinimo būdai įrenginiuose, kurių įtampa viršija 1 kV

Be minėtų lanko gesinimo būdų, jie taip pat naudoja: suslėgtą orą, kurio srautas pučia lanką išilgai arba skersai, užtikrindamas jo intensyvų aušinimą (vietoj oro naudojamos ir kitos dujos, dažnai gaunamos iš kietųjų dujų). generuojančios medžiagos – pluoštas, vinilo plastikas ir kt. – dėl jų skaidymosi pačiam degančio lanko), kurių elektrinis stiprumas didesnis nei oro ir vandenilio, dėl ko šiose dujose degantis lankas greitai užgęsta net atmosferos slėgis, labai išretintos dujos (vakuumas), kai atidaromi kontaktai, kuriuose lankas vėl neužsidega (užgęsta) po pirmo srovės pratekėjimo per nulį.

Elektros lankas yra iškrovos rūšis, kuriai būdingas didelis srovės tankis, aukšta temperatūra, padidėjęs dujų slėgis ir nedidelis įtampos kritimas lanko tarpelyje. Tokiu atveju vyksta intensyvus elektrodų (kontaktų) kaitinimas, ant kurių susidaro vadinamosios katodo ir anodo dėmės. Katodo švytėjimas koncentruojamas mažoje šviesioje vietoje, priešingo elektrodo karštoji dalis sudaro anodo dėmę.

Lanke galima pažymėti tris sritis, kurios labai skiriasi jose vykstančių procesų pobūdžiu. Tiesiogiai prie neigiamo lanko elektrodo (katodo), katodo įtampos kritimo sritis yra greta. Toliau ateina plazmos lanko statinė. Tiesiai prie teigiamo elektrodo (anodo) ribojasi su anodo įtampos kritimo sritimi. Šios sritys schematiškai parodytos Fig. vienas.

Ryžiai. 1. Elektros lanko sandara

Katodo ir anodo įtampos kritimo matmenys paveiksle yra labai perdėti. Tiesą sakant, jų ilgis yra labai mažas.Pavyzdžiui, katodo įtampos kritimo ilgis turi elektrono laisvo judėjimo kelio eilės reikšmę (mažiau nei 1 mikronas). Anodo įtampos kritimo srities ilgis paprastai yra šiek tiek didesnis už šią vertę.

Normaliomis sąlygomis oras yra geras izoliatorius. Taigi įtampa, reikalinga 1 cm oro tarpui suskaidyti, yra 30 kV. Tam, kad oro tarpas taptų laidininku, jame reikia sukurti tam tikrą įkrautų dalelių (elektronų ir jonų) koncentraciją.

Kaip atsiranda elektros lankas

Elektrinis lankas, kuris yra įkrautų dalelių srautas, pradiniu kontakto divergencijos momentu atsiranda dėl to, kad lanko tarpo dujose yra laisvųjų elektronų ir elektronų, išsiskiriančių iš katodo paviršiaus. Laisvieji elektronai, esantys tarpelyje tarp kontaktų, veikiami elektrinio lauko jėgų, dideliu greičiu juda kryptimi nuo katodo iki anodo.

Lauko stiprumas kontaktų nukrypimo pradžioje gali siekti kelis tūkstančius kilovoltų per centimetrą. Veikiant šio lauko jėgoms, elektronai išbėga nuo katodo paviršiaus ir pereina į anodą, išmušdami iš jo elektronus, kurie sudaro elektronų debesį. Pradinis tokiu būdu sukurtas elektronų srautas vėliau sudaro intensyvią lanko tarpo jonizaciją.

Kartu su jonizacijos procesais, dejonizacijos procesai vyksta lygiagrečiai ir nuolat lanku. Dejonizacijos procesai susideda iš to, kad kai du skirtingų ženklų jonai arba teigiamas jonas ir elektronas priartėja vienas prie kito, jie pritraukiami ir, susidūrę, neutralizuojami, be to, įkrautos dalelės pasislenka iš sielų degimo srities. didesnė įkrovimo koncentracija į aplinką su mažesne krūvio koncentracija. Visi šie veiksniai lemia lanko temperatūros sumažėjimą, jo aušinimą ir išnykimą.

Ryžiai. 2. Elektros lankas

Lankas po uždegimo

Esant pastoviai degimo būsenai, jonizacijos ir dejonizacijos procesai jame yra pusiausvyroje. Lanko velenas su vienodu laisvų teigiamų ir neigiamų krūvių skaičiumi pasižymi dideliu dujų jonizacijos laipsniu.

Medžiaga, kurios jonizacijos laipsnis artimas vienetui, t.y. kurioje nėra neutralių atomų ir molekulių, vadinama plazma.

Elektros lankas pasižymi šiomis savybėmis:

1. Aiškiai apibrėžta riba tarp lanko veleno ir aplinkos.

2. Aukšta temperatūra lanko statinės viduje, siekianti 6000 - 25000K.

3. Didelis srovės tankis ir lanko velenas (100 - 1000 A/mm2).

4. Mažos anodo ir katodo įtampos vertės krenta ir praktiškai nepriklauso nuo srovės (10 - 20 V).

Volt-amperinė elektros lanko charakteristika

Pagrindinė nuolatinės srovės lanko charakteristika yra lanko įtampos priklausomybė nuo srovės, kuri vadinama srovės įtampos charakteristika (VAC).

Lankas atsiranda tarp kontaktų esant tam tikrai įtampai (3 pav.), vadinamai uždegimo įtampa Uz, ir priklauso nuo atstumo tarp kontaktų, nuo terpės temperatūros ir slėgio bei nuo kontaktų divergencijos greičio. Lanko gesinimo įtampa Ug visada yra mažesnė už įtampą U c.

Ryžiai. 3. Nuolatinės srovės lanko (a) ir ekvivalentinės grandinės (b) voltų-amperų charakteristika

1 kreivė vaizduoja statinę lanko charakteristiką, t.y. gaunamas lėtai keičiant srovę. Charakteristika turi krintantį pobūdį. Didėjant srovei, lanko įtampa mažėja. Tai reiškia, kad lanko tarpo pasipriešinimas mažėja greičiau, kurio srovė didėja.

Jei tam tikru greičiu sumažinsime srovę lanke nuo I1 iki nulio ir tuo pačiu fiksuosime įtampos kritimą per lanką, tai bus gautos kreivės 2 ir 3. Šios kreivės vadinamos dinamines charakteristikas.

Kuo greičiau sumažinama srovė, tuo mažesnės bus dinaminės I–V charakteristikos. Tai paaiškinama tuo, kad mažėjant srovei tokie lanko parametrai, kaip veleno skerspjūvis, temperatūra, nespėja greitai keistis ir įgyti verčių, atitinkančių mažesnę srovės vertę pastovioje būsenoje.

Įtampos kritimas per lanko tarpą:

Ud \u003d U s + EdId,

kur U c \u003d U k + U a - beveik elektrodo įtampos kritimas, Ed - išilginis įtampos gradientas lanke, Id - lanko ilgis.

Iš formulės matyti, kad padidėjus lanko ilgiui, padidės įtampos kritimas lanke, o I–V charakteristika bus didesnė.

Jie kovoja su elektros lanku projektuodami perjungiančius elektros prietaisus. Elektros lanko savybės naudojamos ir viduje.

Sveiki visi mano tinklaraščio lankytojai. Šiandienos straipsnio tema – elektros lankas ir apsauga nuo elektros lanko. Tema neatsitiktinė, rašau iš Sklifosovskio ligoninės. Atspėk kodėl?

Kas yra elektros lankas

Tai vienas iš elektros iškrovos dujose tipų (fizinis reiškinys). Jis taip pat vadinamas - lankiniu išlydžiu arba voltiniu lanku. Susideda iš jonizuotų, elektriškai beveik neutralių dujų (plazmos).

Jis gali atsirasti tarp dviejų elektrodų, kai įtampa tarp jų didėja arba kai jie artėja vienas prie kito.

Trumpai apie savybių: elektros lanko temperatūra, nuo 2500 iki 7000 °C. Tačiau ne maža temperatūra. Metalų sąveika su plazma sukelia kaitinimą, oksidaciją, lydymąsi, garavimą ir kitų rūšių koroziją. Kartu su šviesos spinduliuote, sprogimo ir smūgio bangomis, itin aukšta temperatūra, ugnimi, ozonu ir anglies dioksidu.

Internete yra daug informacijos apie tai, kas yra elektros lankas, kokios jo savybės, jei domina daugiau, pažiūrėkite. Pavyzdžiui, en.wikipedia.org.

Dabar apie mano avariją. Sunku patikėti, bet prieš 2 dienas aš tiesiogiai susidūriau su šiuo reiškiniu, ir nesėkmingai. Buvo taip: lapkričio 21 d., darbe, man liepė padaryti jungčių dėžutėje esančių lempų laidus, o tada prijungti prie tinklo. Su laidais problemų nebuvo, bet kai patekau į skydą, iškilo tam tikrų sunkumų. Gaila, kad androydas pamiršo savo namus, nenufotografavo elektros skydo, kitaip būtų aiškiau. Galbūt, kai pradėsiu dirbti, nuveiksiu daugiau. Taigi, skydas buvo labai senas - 3 fazės, nulinė magistralė (aka įžeminimas), 6 automatai ir paketinis jungiklis (atrodo, viskas paprasta), būklė iš pradžių nebuvo patikima. Aš ilgai kovojau su nuline padanga, nes visi varžtai buvo surūdiję, po to lengvai įdėjau fazę ant mašinos. Viskas gerai, patikrinau lempas, veikia.

Po to jis grįžo prie skydo atsargiai nutiesti laidus ir uždaryti. Noriu pastebėti, kad elektros skydelis buvo ~ 2 metrų aukštyje, siaurame pravažiavime, o iki jo patekti panaudojau kopėčias (kopėčias). Tiesdamas laidus radau kibirkštis ant kitų mašinų kontaktų, dėl kurių mirksėjo lempos. Atitinkamai pratęsiau visus kontaktus ir toliau tikrinau likusius laidus (kad tai padarytum vieną kartą ir daugiau prie to negrįžčiau). Pastebėjusi, kad vienas kontaktas ant maišelio turi aukštą temperatūrą, nusprendžiau ir jį pratęsti. Paėmiau atsuktuvą, atsiremiau į varžtą, pasukau, trenk! Įvyko sprogimas, blyksnis, atsitrenkiau atgal, atsitrenkiau į sieną, nukritau ant grindų, nieko nesimatė (apakino), skydas nenustojo sprogti ir zvimbti. Kodėl apsauga neveikė, aš nežinau. Pajutęs ant savęs krentančias kibirkštis, supratau, kad turiu išlipti. Išlipau liesdamas, šliaužiodamas. Išlipęs iš šio siauro praėjimo, jis pradėjo skambinti savo partneriui. Jau tuo momentu pajutau, kad su dešine ranka kažkas negerai (laikiau su ja atsuktuvą), jautėsi baisus skausmas.

Kartu su mano partneriu nusprendėme, kad reikia bėgti į pirmosios pagalbos postą. Kas nutiko toliau, manau, neverta pasakoti, jie tiesiog sugėlė ir pateko į ligoninę. Niekada nepamiršiu to baisaus ilgo trumpojo jungimo garso – niežtintis nuo zvimbimo.

Dabar guliu stacionare, turiu kelio nubrozima, gydytojai mano, kad buvau sukrepeta, tai iseitis, tai stebi sirdi. Tikiu, kad srovė manęs nemušė, bet rankos nudegimą sukėlė trumpojo jungimo metu kilęs elektros lankas.

Kas ten atsitiko, kodėl įvyko trumpasis jungimas, kol kas nežinau, manau, pasukus varžtą, pajudėjo pats kontaktas ir įvyko fazinis trumpasis jungimas arba už paketo buvo plikas laidas jungiklį ir kai priartėjo varžtas elektros lankas. Vėliau sužinosiu, ar jie tai išsiaiškins.

Po velnių, nuėjau persirengti, jie taip apvijo ranką, kad dabar rašau, kai liko viena)))

Be tvarsčių nefotografavau, tai nelabai malonus vaizdas. Nenoriu gąsdinti pradedančiųjų elektrikų....

Kokios apsaugos nuo elektros lanko priemonės galėtų mane apsaugoti? Paanalizavęs internetą pamačiau, kad populiariausia priemonė elektros instaliacijoje apsaugoti žmones nuo elektros lanko yra karščiui atsparus kostiumas. Šiaurės Amerikoje itin populiarios specialios Siemens automatinės mašinos, apsaugančios ir nuo elektros lanko, ir nuo maksimalios srovės. Rusijoje šiuo metu tokios mašinos naudojamos tik aukštos įtampos pastotėse. Mano atveju man užtektų dielektrinės pirštinės, bet pagalvokite patys, kaip jose sujungti lempas? Tai labai nepatogu. Taip pat rekomenduoju naudoti akinius, kad apsaugotumėte akis.

Elektros instaliacijose kova su elektros lanku vykdoma naudojant vakuuminius ir alyvos grandinės pertraukiklius, taip pat naudojant elektromagnetines rites kartu su lankiniais latakais.

Tai viskas? Ne! Patikimiausias būdas apsisaugoti nuo elektros lanko, mano nuomone, yra streso mažinimo darbas . Nežinau kaip jūs, bet aš daugiau nedirbsiu su stresu ...

Tai mano straipsnis elektros lankas ir lanko apsauga baigiasi. Ar yra ką pridurti? Palikite komentarą.