Электрическая дуга возникает при: Электрическая дуга — причины, свойства, ВАХ

Электрическая дуга — причины, свойства, ВАХ

Электрическая дуга представляет собой электрический разряд в среде (воздух, вакуум, элегаз, трансформаторное масло) с большим током, низким напряжением, высокой температурой. Это явление как электрическое, так и тепловое.

Может возникать между двумя контактами при их размыкании.

Обратимся к ВАХ-диаграмме:

На данном графике у нас зависимость тока от напряжения, немного не в масштабе, но так нагляднее. Значит, есть три области:

• в первой области у нас высокое падение напряжения у катода и малые токи — это область тлеющего разряда
• во второй области у нас падение напряжения резко снижается, а ток продолжает увеличиваться — это переходная область между тлеющим и дуговым разрядом
• третья область характеризует дуговой разряд — малое падение напряжения и высокая плотность тока и следовательно высокая температура.

Механизм возникновения дуги может быть следующий: контакты размыкаются и между ними возникает разряд.

В процессе размыкания воздух между контактами ионизируется, обретая свойства проводника, затем возникает дуга. Зажигание дуги — это процессы ионизации воздушного промежутка, гашение дуги — явления деионизации воздушного промежутка.

Явления ионизации и деионизации

В начале горения дуги преобладают процессы ионизации, когда дуга устойчива, то процессы ионизации и деионизации происходят одинаково часто, как-только процессы деионизации начинают преобладать над процессами ионизации — дуга гаснет.

ионизация:

• термоэлектронная эмиссия — электроны отрываются от раскаленной поверхности катодного пятна;
• автоэлектронная эмиссия — электроны вырываются с поверхности из-за высокой напряженности электрического поля.
• ионизация толчком — электрон вылетает с достаточной скоростью и в пути сталкивается с нейтральной частицей, в результате образуется электрон и ион.
• термическая ионизация — основной вид ионизации, поддерживает дугу после её зажигания. Температура дуги может достигать тысяч кельвинов, а в такой среде увеличивается число частиц и их скорости, что способствует активным процессам ионизации.

деионизация:

• рекомбинация — образование нейтральных частиц из противоположно заряженных при взаимодействии
• диффузия — положительно заряженные частицы отправляются “за борт”, из-за действия электрического поля дуги от середины к границе

Бывают ситуации, когда при размыкании контактов дуга не загорается, тогда говорят о безыскровом разрыве. Такое возможно при малых значениях тока и напряжения, или при отключении в момент, когда значение тока проходит через ноль.

Свойства дуги постоянного тока

Дуга может возникать как при постоянном токе-напряжении, так и при переменном. Начнем рассмотрение с постоянки:

Анодная и катодная области — размер=10

-4см; суммарное падение напряжения=15-30В; напряженность=10⁵-10⁶В/см; в катодной области происходит процесс ударной ионизации из-за высокой напряженности, образовавшиеся в результате ионизации электроны и ионы образуют плазму дуги, которая обладает высокой проводимостью, данная область отвечает за разжигание дуги.

Ствол дуги — падение напряжения пропорционально длине дуги; плотность тока порядка 10кА на см², за счет чего и температура порядка 6000К и выше. В данной области дуги происходят процессы термоионизации, данная область отвечает за поддержание горения.

ВАХ дугового разряда постоянного тока

Эта кривая соответствует кривой 3 на самом верхнем рисунке. Тут есть:

• Uз — напряжение зажигания
• Uг — напряжение гашения

Если ток уменьшить от Io до 0 мгновенно, то получится прямая, которая лежит снизу. Эти кривые характеризуют дуговой промежуток как проводник, показывают какое напряжение нужно приложить, чтобы создать в промежутке дугу.

Чтобы погасить дугу постоянного тока, необходимо, чтобы процессы деионизации преобладали над процессами ионизации.

Сопротивление дуги:

• можно определить из ВАХ дуги
• активное, независимо от рода тока
• переменная величина
• падает с ростом тока

Если разорвать цепь амперметра под нагрузкой, то тоже можно увидеть дугу.

Если не отображается плеер (значит у вас старый браузер), можете скачать видео в формате mp4 по этой ссылке

---

Свойства дуги переменного тока

Особенностью дуги переменного тока является её поведение во времени. Если посмотреть на график ниже, то видно, что дуга каждый полупериод проходит через ноль.

Видно, что ток отстает от напряжения примерно на 90 градусов. Вначале появляется ток и резко повышается напряжение до величины зажигания (Uз). Далее ток продолжает расти, а падение напряжения снижается. В точке максимального амплитудного значения тока, значение напряжения дуги минимальное. Далее ток стремится к нулю, а падение напряжения опять возрастает до значения гашения (Uг), которое соответствует моменту, когда ток переходит через ноль. Далее всё повторяется опять. Слева от временной характеристики приведена вольт-амперная характеристика.

Особенностью переменной дуги, кроме её зажигания и гашения на протяжении полупериода, является то, как ток пересекает ноль. Это происходит не по форме синусоиды, а более резко. Образуется бестоковая пауза, во время которой происходят знакомые нам процессы деионизации. То есть возрастает сопротивление дугового промежутка. И чем больше возрастет сопротивление, тем сложнее будет дуге обратно зажечься.

Если дуге дать гореть достаточно долго, то уничтожению подлежат не только контакты, но и само электрооборудование. Условия для гашения дуги заложены на стадии проектирования, постоянно внедряются новые методы борьбы с этим вредным явлением в коммутационных аппаратах.

Само по себе явление дуги не является полезным для электрооборудования, так как ведет к ухудшению эксплуатационных свойств контактов: выгорание, коррозия, механическое повреждение.

Но не всё так печально, потому что светлые умы нашли полезное применение дуговому разряду — использование в дуговой сварке, металлургии, осветительной технике, ртутных выпрямителях.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

Электрическая дуга, свойства, температура. Защита от электрической дуги

Привет всем посетителям моего блога. Тема сегодняшней статьи электрическая дуга и защита от электрической дуги. Тема не случайная, пишу из больницы имени Склифосовского. Догадываетесь почему?

Что такое электрическая дуга

Это один из видов электрического разряда в газе (физическое явление). Также ее называют – Дуговой разряд или Вольтова дуга. Состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа (плазмы).

Может возникнуть между двумя электродами при увеличении напряжения между ними, либо приближении друг к другу.

Вкратце о свойствах: температура электрической дуги, от 2500 до 7000 °С. Не маленькая температура, однако. Взаимодействие металлов с плазмой, приводит к нагреву, окислению, расплавлению, испарению и другим видам коррозии. Сопровождается световым излучением, взрывной и ударной волной, сверхвысокой температурой, возгоранием, выделением озона и углекислого газа.

В интернете есть немало информации о том, что такое электрическая дуга, каковы ее свойства, если интересно подробнее, посмотрите. Например, в ru.wikipedia.org.

Теперь о моем несчастном случае. Трудно поверить, но 2 дня назад я напрямую столкнулся с этим явлением, причем неудачно. Дело было так: 21 ноября, на работе, мне было поручено сделать разводку светильников в распаечной коробке, после чего подключить их в сеть. С разводкой проблем не возникло, а вот когда полез в щит, возникли некоторые трудности. Жаль андройд свой дома забыл, не сделал фото электрощита, а то было бы более ясно. Возможно сделаю еще, как выйду на работу. Итак, щит был очень старый — 3 фазы, нулевая шина (она же заземление), 6 автоматов и пакетный выключатель (вроде все просто), состояние изначально не вызывало доверия. Долго боролся с нулевой шиной, так как все болты были ржавые, после чего без труда посадил фазу на автомат. Все хорошо, проверил светильники, работают.

После, вернулся к щиту, чтобы аккуратно уложить провода,  закрыть его. Хочу заметить, электрощит находился на высоте ~2 метра, в узком проходе и чтобы добраться до него, использовал стремянку (лестницу).  Укладывая провода,  обнаружил искрения на контактах других автоматов, что вызывало моргание ламп. Соответственно я протянул все контакты и продолжил осмотр остальных проводов (чтобы 1 раз сделать и не возвращаться больше к этому). Обнаружив, что один контакт на пакетнике имеет высокую температуру, решил протянуть его тоже. Взял отвертку, прислонил к винту, повернул, бах! Раздался взрыв, вспышка, меня отбросило назад, ударившись об стену, я упал на пол, ничего не видно (ослепило), щит не переставал взрываться и гудеть. Почему не сработала защита мне не известно. Чувствуя на себе падающие искры я осознал, что надо выбираться. Выбирался на ощупь, ползком. Выбравшись из этого узкого прохода, начал звать напарника. Уже на тот момент я почувствовал, что с моей правой рукой (ей я держал отвертку) что-то не так, ужасная боль ощущалась.

Вместе с напарником мы решили, что нужно бежать в медпункт. Что было дальше, думаю не стоит рассказывать, всего обкололи и в больницу. Никогда походу не забуду этот ужасный звук долгого короткого замыкания – зуд с жужжанием.

Сейчас лежу в больнице, на коленке у меня ссадина, врачи думают, что меня било током, это выход, поэтому наблюдают за сердцем. Я же считаю, что током меня не било, а ожег на руке, был нанесен электрической дугой, которая возникла при замыкании.

Что там случилось, почему произошло замыкание мне пока не известно, думаю, при повороте винта, сдвинулся сам контакт и произошло замыкание фаза-фаза, либо сзади пакетного выключателя находился оголенный провод и при приближении винта возникла электрическая дуга. Узнаю позже, если разберутся.

Блин, сходил на перевязку, так руку замотали, что пишу одной левой теперь )))

Фото без бинтов делать не стал, очень не приятное зрелище. Не хочу пугать начинающих электриков….

Итак, идем дальше:

 

Защита от электрической дуги

Какие бывают меры защиты от электрической дуги, что могло меня защитить? Проанализировав интернет, увидел, что самым популярным средством защиты людей в электроустановках от электрической дуги является термостойкий костюм. В северной Америке большой популярностью пользуются специальные автоматы фирмы Siemens, которые защищают как от электрической дуги, так и от максимального тока. В России, на данный момент, подобные автоматы используются только на высоковольтных подстанциях. В моем случае мне бы хватило диэлектрической перчатки, но сами подумайте, как в них подключать светильники? Это очень неудобно. Также рекомендую использовать защитные очки, чтобы защитить глаза.

В электроустановках борьба с электрической дугой осуществляется с помощью вакуумных и масляных выключателей, а также при помощи электромагнитных катушек совместно с дугогасительными камерами.

Это все? Нет! Самым надежным способом обезопасить себя от электрической дуги, на мой взгляд, являются работы со снятием напряжения. Не знаю как вы, а я под напряжением работать больше не буду…

Сегодня без анекдотов и новостей. Рекомендую прочитать статью средства защиты в электроустановках, все они созданы для нашей с вами защиты. Но от несчастного случая никто не застрахован, берегите себя.

 

Полезные записи:

 

На этом моя статья электрическая дуга и защита от электрической дуги заканчивается. Есть что дополнить? Оставь комментарий.

Дуга электрическая — это… Что такое Дуга электрическая?

        вольтова дуга, один из видов самостоятельного дугового разряда (См. Дуговой разряд) в газе, в котором разрядные явления сосредоточены в узком ярко светящемся плазменном шнуре. При горизонтальном расположении электродов этот шнур под действием восходящих потоков нагретого разрядом газа принимает форму дуги.          Д. э. в воздухе между двумя угольными электродами (рис. 1 ) впервые наблюдалась (1802) и была описана (1803) русским учёным В. В. Петровым и английским учёным Г. Дэви (1808—09), который назвал её вольтовой дугой. Развитию теории Д. э. и изучению проблемы её применения в промышленности были посвящены работы русских учёных Н. Н. Бенардоса (сварка с применением угольных электродов, 1882, а также сварка на переменном токе) и Н. Г. Славянова (сварка с применением металлических электродов, 1888—91).

         Д. э. может иметь место в любом газе при давлениях от близких к атмосферному и выше. Температура плазмы в шнуре Д. э. при атмосферном давлении и силе тока в несколько а

около 5000 К, при высоких давлениях и силе тока — до 12000 К, при обдувании шнура Д. э. мощным потоком газа температура достигает 50000 К. Распределение температуры в различных участках Д. э. между угольными электродами при силе тока 200 а показано на рис. 2.

         Магнитное поле, образованное током Д. э., взаимодействуя с током дуги, вызывает сжатие (стягивание) шнура (см. Пинч-эффект). С увеличением давления в окружающей среде сила тока Д. э. возрастает, а поперечные размеры её шнура уменьшаются. Вблизи электродов шнур Д. э. суживается ещё больше, образуя на их поверхности яркие катодные и анодные пятна.

Плотность тока у катода Д. э. зависит от материала катода и природы газа и обычно составляет 10⁴—10⁵а/см², но при особых условиях может достигать 10⁷а/см².

         Вольтамперная характеристика Д. э. — падающая: увеличение тока сопровождается уменьшением напряжения между электродами.

         Д. э. применяется в электрометаллургии для получения чистых и тугоплавких металлов (см. Дуговая вакуумная печь), в светотехнике (см. Газоразрядные источники света) и особенно широко в электросварке (См. Электросварка). В некоторых областях техники (например, в технике высоких напряжений) с явлением Д. э. приходится бороться. Для гашения Д. э., возникающей при разрыве цепей высокого напряжения, применяют выключатели с различными дугогасительными устройствами (См. Дугогасительное устройство), в том числе выключатели масляные, воздушные, элегазовые, с гашением дуги магнитным полем и др.          Лит.: Никитин В. П., Русская школа в развитии электрической дуговой сварки, «Автогенное дело», 1948, №7; Самервилл Дж. М., Электрическая дуга, пер. с англ., М.—Л., 1962; Буткевич Г. В., Дуговые процессы при коммутации электрических цепей, М., 1967, а также при ст. Дуговой разряд.         

        Рис. 2. Распределение температуры в различных участках шнура электрической дуги.

        

        Рис. 1. Электрическая дуга между вертикально расположенными угольными электродами.

5 критических неисправностей, вызывающих электрические пожары

Электричество — это то, от чего мы все зависим, чтобы обеспечить работу и комфорт нашего бизнеса и наших домов. И мы ожидаем, что наши электрические установки будут безопасными, защищающими людей от риска поражения электрическим током и электрическим током, а также защищающими здания от риска электрического пожара. Хотя местные правила электробезопасности и защитные технологии продолжают развиваться, существует еще много опасностей.

В моем последнем посте из этой серии я упомянул, что во Франции каждые 8 ​​минут возникает электрический пожар. Это ошеломляющая статистика. В этом посте мы рассмотрим причины этих проблем. Во-первых, электрические установки могут со временем выйти из строя, что приведет к обнажению проводов под напряжением или к неисправности электрического оборудования. Но опасности также могут существовать из-за того, что электрическая система объекта или дома не была установлена, модернизирована или обслужена неправильно. Вот почему важно тщательно проверить электрические установки, если вы заметите что-либо, вызывающее беспокойство, например поврежденную розетку.

Дуговые замыкания. Технически электрическая дуга определяется как «легкий электрический разряд через изоляционный материал, обычно сопровождающийся частичным испарением [испарением] электродов». Когда дуга возникает в зазоре, температура в центре может составлять от 5000 до 15000 ° C, при этом горячий газ и кусочки электрода вылетают во все стороны. Очевидно, это может быть пожароопасным. Но почему возникают такие дуги? Такие «дуговые замыкания» часто связаны с ошибкой человека или старением оборудования. Например, они могут быть из-за незакрепленных клемм или пережатия кабеля. Всякий раз, когда соединение не затягивается должным образом или проводник поврежден, возникает локальная горячая точка, которая обугливает изоляционные материалы вблизи этого проводника. Эта карбонизация действует как проводник, позволяя токам проходить через них в виде электрических дуг. Эти дуги вызывают большее горение, которое, в свою очередь, производит больше углерода, проводит больше тока и т. Д. Это порочный круг, который может быстро превратиться в опасность пожара.

E электрических перегрузок. Повышение тока, превышающее допустимую для кабеля мощность, вызывает его перегрев, что, в свою очередь, может вызвать пожар. Эта ситуация часто возникает из-за того, что к одной цепи подключено слишком много нагрузок, например несколько энергоемких устройств на одном удлинителе.

Короткие замыкания. При случайном контакте между двумя проводниками ток будет идти по «кратчайшему» маршруту от одного к другому, не проходя через остальную часть цепи. Этот тип повреждения вызывает увеличение тока и последующее повышение температуры проводников. В конечном итоге это может привести к выходу из строя цепи питания и возникновению пожара.

Ток утечки. Когда электрическая изоляция ухудшается, или если присутствует чрезмерная влажность или коррозия, электрический ток может течь в направлении заземления или соседних проводящих элементов. Эти условия часто встречаются в старых, ветхих учреждениях. Помимо потери энергии, ток утечки может вызвать электрический пожар.Однако это также может быть серьезным риском для безопасности человека. Например, представьте оголенный электрический кабель под мокрым ковром. Человек, идущий по ковру, может получить травму от «электризации» (т. Е. Удара током) или, в худшем случае, пропустить через свое тело достаточно тока, чтобы получить смертельный удар током.

Молния. Обычный разряд молнии пропускает электрический ток силой 30 000 ампер (30 кА). Если такой разряд проходит по линии электропередачи к объекту или если объект поражен непосредственно молнией, он может вызвать серьезную опасность пожара. Вызванный молнией выброс тока через электрическую сеть объекта может вызвать повреждение электронного оборудования и даже вызвать пожар внутри электрических устройств.

Как вы читали, существует много типов электрических неисправностей, которые могут создавать серьезные риски. К счастью, для всего этого есть защитные решения. Schneider Electric является лидером в области электрической защиты, включая защиту от пожара, поражения электрическим током и поражения электрическим током. Прочтите больше статей по электробезопасности здесь, в блоге SE.

Электрическая дуга

Электрическая дуга — это электрический пробой газа, который вызывает непрерывный плазменный разряд, возникающий в результате протекания тока через обычно непроводящие среды, такие как воздух. Синоним Дуговой разряд . Явление было впервые описано Василием В. Петровым, русским ученым, который открыл его в 1802 году. Архаичным термином является вольтовая дуга, , как используется во фразе «гальваническая дуговая лампа».

Обзор

Различные формы электрической дуги — это возникающие свойства нелинейных моделей тока и электрического поля.Дуга возникает в заполненном газом пространстве между двумя проводящими электродами (часто сделанными из углерода) и приводит к очень высокой температуре, способной плавить или испарять большинство материалов. Электрическая дуга — это непрерывный разряд, а подобный электрический искровой разряд — кратковременный. Электрическая дуга может возникать как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока. В последнем случае дуга может повторно зажигаться на каждом полупериоде тока. Электрическая дуга отличается от тлеющего разряда тем, что плотность тока достаточно высока, а падение напряжения внутри дуги невелико; на катоде плотность тока может достигать одного миллиона ампер на квадратный сантиметр.[ А. Ховатсон, «Введение в газовые разряды», Pergamon Press, Oxford pgs. 80-95 ]

Электрическая дуга имеет нелинейную зависимость между током и напряжением. После возникновения дуги (либо в результате развития тлеющего разряда [ Princples of Electronics By VK Mehta ISBN 8121924502 ​​pages 101-107 ], либо путем кратковременного прикосновения к электродам с последующим их разделением) увеличение тока приводит к снижению напряжения между дугами терминалы. Этот эффект отрицательного импеданса требует, чтобы в цепь была добавлена ​​некоторая положительная форма импеданса, если желательно поддерживать стабильную дугу.Это свойство является причиной того, что неконтролируемые электрические дуги в устройстве становятся настолько разрушительными, поскольку после возникновения дуги будет потребляться все больше и больше тока от источника постоянного напряжения до тех пор, пока устройство не выйдет из строя.

Использует

В промышленности электрические дуги используются для сварки, плазменной резки, электроэрозионной обработки, в качестве дуговых ламп в проекторах кинотеатров и в качестве точек наблюдения в сценическом освещении. Электродуговые печи используются для производства стали и других веществ.Карбид кальция изготавливается таким образом, поскольку он требует большого количества энергии для обеспечения эндотермической реакции (при температуре 2500 ° C).

Электрические дуги низкого давления используются для освещения, например, люминесцентных ламп, ртутных и натриевых уличных фонарей, а также ламп-вспышек.

Исследованы электрические дуги для электрических двигателей космических аппаратов.

Нежелательная дуга

Нежелательная или непреднамеренная электрическая дуга может иметь пагубные последствия для систем передачи и распределения электроэнергии и электронного оборудования.К устройствам, которые могут вызвать искрение, относятся переключатели, автоматические выключатели, контакты реле, предохранители и плохие заделки кабелей. Когда индукционная цепь выключена, ток не может мгновенно перейти к нулю; на разделительных контактах образуется переходная дуга. Коммутационные устройства, подверженные возникновению дуги, обычно предназначены для сдерживания и гашения дуги, а демпфирующие цепи могут обеспечивать путь для переходных токов, предотвращая образование дуги. Если в цепи достаточно тока и напряжения для поддержания дуги, образованной вне переключающего устройства, дуга может вызвать повреждение оборудования, например оплавление проводов, разрушение изоляции и возгорание.Вспышка дуги описывает взрывоопасное электрическое событие, представляющее опасность для людей и оборудования.

Нежелательную дугу в электрических контакторах можно подавить с помощью различных устройств, в том числе:

* погружением в масло, инертный газ или вакуум
* дугогасительные камеры
* магнитные дуги

ee также

* датчик дуги
* дуговая сварка
* Дуговая лампа
* Искровой разрядник
* Вакуумная дуга

Справочная информация

Внешние ссылки

* [ http: // www.arcadvisor.com/index.html Анализ дуги ]
* [ http://www.rmcybernetics.com/research/resonance/plasma.htm Необычные фотографии дуги ]
* [ http: // arcmelt . velp.info / Дополнительная информация о создании электрической дуги ] с помощью сварочного аппарата.
* [ http://205.243.100.155/frames/longarc.htm Видео с трехфазной «лестницей Якобса» 230 000 вольт и непреднамеренной электрической дугой 500 000 вольт ]
* [ http: //www.cirris .com / testing / Voltage / arc.html Высоковольтный калькулятор дугового зазора ] для расчета длины дуги, зная напряжение, или наоборот.

Фонд Викимедиа. 2010.

Электрическая дуга — Infogalactic: ядро ​​планетарных знаний

Электрическая дуга между двумя гвоздями

Электрическая дуга или дуговый разряд — это электрический пробой газа, который вызывает продолжающийся плазменный разряд, возникающий в результате прохождения тока через обычно непроводящую среду, такую ​​как воздух.Дуговый разряд характеризуется более низким напряжением, чем тлеющий разряд, и основан на термоэлектронной эмиссии электронов от электродов, поддерживающих дугу. Архаичный термин — вольтовая дуга , используемый во фразе «гальваническая дуговая лампа».

История

Считается, что это явление впервые было описано сэром Хамфри Дэви в статье 1801 года, опубликованной в «Журнале естественной философии, химии и искусств» Уильяма Николсона. ^[1] Однако это была не электрическая дуга, поскольку это явление рассматривается современной наукой: «Очевидно, это описание не дуги, а искры.Суть дуги в том, что она должна быть непрерывной, и полюса не должны соприкасаться после того, как она однажды возникла. Искра, созданная сэром Хэмфри Дэви, явно не была непрерывной; и хотя углерод оставался раскаленным в течение некоторого времени после контакта, не могло быть никакой дуги, соединяющей их, или наблюдатель мог бы упомянуть об этом так близко ». ^[2] В том же году Дэви публично продемонстрировал эффект до того, как Королевское общество, передавая электрический ток через два соприкасающихся углеродных стержня, а затем отводя их на небольшое расстояние друг от друга. В ходе демонстрации между угольными углями возникла «слабая» дуга, которую трудно отличить от постоянной искры. Общество подписалось на более мощную батарею из 1000 пластин, и в 1808 году он продемонстрировал крупномасштабную дугу. ^[3] Ему приписывают название дуги. ^[4] Он назвал это дугой, потому что она принимает форму направленной вверх дуги, когда расстояние между электродами невелико. ^[5] Это происходит из-за выталкивающей силы, действующей на горячий газ. Самостоятельно это явление было открыто в 1802 году и описано в 1803 году ^[6] как «особая жидкость с электрическими свойствами» Василием В.Петров, русский ученый, экспериментирующий с медно-цинковой батареей, состоящей из 4200 дисков. ^[7]

Обзор

Электрические дуги между шиной питания и «башмаком» электрического пикапа в поезде лондонского метро.

Электрическая дуга — это форма электрического разряда с наибольшей плотностью тока. Максимальный ток через дугу ограничивается только внешней цепью, а не самой дугой.

Дуга между двумя электродами может быть инициирована ионизацией и тлеющим разрядом, поскольку ток через электроды увеличивается.Напряжение пробоя межэлектродного промежутка зависит от давления и типа газа, окружающего электроды. Когда начинается дуга, ее напряжение на клеммах намного меньше, чем у тлеющего разряда, а сила тока выше. Дуга в газах, близких к атмосферному, характеризуется излучением видимого света, высокой плотностью тока и высокой температурой. От тлеющего разряда дуга отчасти отличается примерно одинаковыми эффективными температурами электронов и положительных ионов; в тлеющем разряде ионы обладают гораздо меньшей тепловой энергией, чем электроны.

Нажатая дуга может быть инициирована двумя электродами, которые изначально находятся в контакте и разводятся в стороны; это может вызвать дугу без высоковольтного тлеющего разряда. Таким образом, сварщик начинает сваривать соединение, на мгновение прикасаясь сварочным электродом к заготовке, а затем отводя его до образования стабильной дуги. Другой пример — разделение электрических контактов в переключателях, реле и автоматических выключателях; в высокоэнергетических цепях может потребоваться гашение дуги для предотвращения повреждения контактов. ^[8]

Электрическое сопротивление вдоль непрерывной электрической дуги создает тепло, которое ионизирует большее количество молекул газа (где степень ионизации определяется температурой), и в следующей последовательности: твердое тело-жидкость-газ-плазма; газ постепенно превращается в тепловую плазму. Тепловая плазма находится в тепловом равновесии; температура относительно однородна по всем атомам, молекулам, ионам и электронам. Энергия, передаваемая электронам, быстро распространяется на более тяжелые частицы за счет упругих столкновений из-за их большой подвижности и большого числа.

Ток в дуге поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии и автоэмиссии электронов на катоде. Ток может быть сконцентрирован в очень маленьком горячем пятне на катоде; могут быть найдены плотности тока порядка одного миллиона ампер на квадратный сантиметр. В отличие от тлеющего разряда, дуга имеет плохо различимую структуру, поскольку положительный столб довольно яркий и простирается почти до электродов с обоих концов. Катодное и анодное падение в несколько вольт происходит в пределах доли миллиметра от каждого электрода.Положительный столбец имеет более низкий градиент напряжения и может отсутствовать на очень коротких дугах. ^[8]

Низкочастотная (менее 100 Гц) дуга переменного тока напоминает дугу постоянного тока; в каждом цикле дуга возникает из-за пробоя, и электроды меняются ролями анода и катода при изменении направления тока. Поскольку частота тока увеличивается, не хватает времени для рассеивания всей ионизации в каждом полупериоде, и пробой больше не требуется для поддержания дуги; напряжение vs.токовая характеристика становится более близкой к омической. ^[8]

Электрическая дуга между жилами проволоки.

Различные формы электрических дуг — это возникающие свойства нелинейных структур тока и электрического поля. Дуга возникает в заполненном газом пространстве между двумя проводящими электродами (часто сделанными из вольфрама или углерода) и приводит к очень высокой температуре, способной плавить или испарять большинство материалов. Электрическая дуга — это непрерывный разряд, а подобный электрический искровой разряд — мгновенный.Электрическая дуга может возникать как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока. В последнем случае дуга может повторно зажигаться на каждом полупериоде тока. Электрическая дуга отличается от тлеющего разряда тем, что плотность тока достаточно высока, а падение напряжения внутри дуги невелико; на катоде плотность тока может достигать одного мегампера на квадратный сантиметр. ^[8]

Электрическая дуга имеет нелинейную зависимость между током и напряжением.Как только дуга возникает (либо в результате тлеющего разряда ^[9] , либо путем кратковременного прикосновения к электродам с последующим их разделением), повышенный ток приводит к снижению напряжения между выводами дуги. Этот эффект отрицательного сопротивления требует, чтобы в цепи был установлен некоторый положительный импеданс — электрический балласт, чтобы поддерживать стабильную дугу. Это свойство является причиной того, что неконтролируемые электрические дуги в устройстве становятся настолько разрушительными, поскольку после возникновения дуги будет потребляться все больше и больше тока от источника постоянного напряжения до тех пор, пока устройство не выйдет из строя.

использует

В промышленности электрические дуги используются для сварки, плазменной резки, для электроэрозионной обработки, в качестве дуговых ламп в кинопроекторах и в точках освещения сцены. Электродуговые печи используются для производства стали и других веществ. Карбид кальция производится таким образом, поскольку для протекания эндотермической реакции требуется большое количество энергии (при температуре 2500 ° C).

Свечи зажигания используются в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств, чтобы инициировать сгорание топлива по времени.

Искровые разрядники также применяются в зажигалках электроплит (как внешних, так и встроенных).

Углеродные дуговые лампы были первыми электрическими лампами. Они использовались для уличных фонарей в 19 веке и для специальных приложений, таких как прожекторы, до Второй мировой войны. Сегодня электрические дуги низкого давления используются во многих приложениях. Например, для освещения используются люминесцентные лампы, ртутные, натриевые и металлогалогенные лампы; ксеноновые дуговые лампы используются в кинопроекторах.

Формирование интенсивной электрической дуги, похожей на вспышку небольшой дуги, лежит в основе взрывающихся детонаторов.

Исследованы электрические дуги для электродвигателей космических аппаратов.

Направляя дугу

Ученые открыли метод управления прохождением дуги между двумя электродами, направляя лазерные лучи на газ между электродами. Газ превращается в плазму и направляет дугу. Путем создания плазменного пути между электродами с помощью различных лазерных лучей дуга может быть образована изогнутыми и S-образными дорожками. Дуга также может ударить о препятствие и перестроиться на другой стороне препятствия.Технология дуги с лазерным наведением может быть полезна в приложениях для подачи электрической искры в определенное место. ^{[10] [11]}

Нежелательная дуга

Нежелательная или непреднамеренная электрическая дуга может иметь пагубные последствия для систем передачи, распределения и электронного оборудования. К устройствам, которые могут вызвать искрение, относятся переключатели, автоматические выключатели, контакты реле, предохранители и плохие заделки кабелей. Когда индукционная цепь отключена, ток не может мгновенно перейти к нулю: на разделительных контактах образуется переходная дуга.Коммутационные устройства, подверженные возникновению дуги, обычно предназначены для сдерживания и гашения дуги, а демпфирующие цепи могут обеспечивать путь для переходных токов, предотвращая образование дуги. Если в цепи достаточно тока и напряжения для поддержания дуги, образованной вне переключающего устройства, дуга может вызвать повреждение оборудования, например оплавление проводов, разрушение изоляции и возгорание. Вспышка дуги описывает взрывоопасное электрическое событие, представляющее опасность для людей и оборудования.

Нежелательное искрение в электрических контактах контакторов, реле и переключателей можно уменьшить с помощью таких устройств, как контактные дугогасящие устройства ^[12] и демпфирующие устройства RC или с помощью таких методов, как:

Дуга может также возникнуть при низком сопротивлении канала (посторонний предмет, токопроводящая пыль, влага…) образуется между местами с разным напряжением. Таким образом, проводящий канал может способствовать образованию электрической дуги. Ионизированный воздух имеет высокую электропроводность, приближающуюся к проводимости металлов, и может проводить чрезвычайно высокие токи, вызывая короткое замыкание и срабатывая защитные устройства (предохранители и автоматические выключатели). Аналогичная ситуация может возникнуть, когда лампочка перегорает, и фрагменты нити накала создают электрическую дугу между выводами внутри лампы, что приводит к перегрузке по току, которая отключает выключатели.

Электрическая дуга на поверхности пластмасс вызывает их разрушение. На пути дуги может образовываться токопроводящая дорожка с высоким содержанием углерода, что отрицательно влияет на их изоляционные свойства. Восприимчивость к дуге проверяется в соответствии с ASTM D495 с помощью точечных электродов и непрерывной и прерывистой дуги; он измеряется в секундах, необходимых для образования проводящей дорожки в условиях высокого напряжения и низкого тока. Некоторые материалы менее подвержены разложению, чем другие. Например, политетрафторэтилен имеет сопротивление дуге около 200 секунд.Из термореактивных пластиков лучше фенольные смолы алкидные и меламиновые. Полиэтилены обладают сопротивлением дуге около 150 секунд; полистиролы и поливинилхлориды имеют относительно низкое сопротивление — около 70 секунд. Пластмассы могут выделять газы с дугогасящими свойствами; они известны как дугогасящие пластмассы .

Электрическая дуга на некоторых типах печатных плат, возможно, из-за трещин на следах или разрушения припоя, делает поврежденный изолирующий слой проводящим, поскольку диэлектрик сгорает из-за высоких температур. Эта проводимость продлевает искрение из-за каскадного разрушения поверхности.

Гашение дуги

Основная статья: Подавление дуги

Подавление дуги — это метод уменьшения или устранения электрической дуги. Существует несколько возможных областей использования методов гашения дуги, среди которых осаждение металлической пленки и напыление, защита от дугового разряда, электростатические процессы, в которых электрическая дуга нежелательна (например, порошковая окраска, очистка воздуха, полировка пленки PVDF) и подавление дуги контактным током. .В промышленной, военной и бытовой электронике последний метод обычно применяется к таким устройствам, как электромеханические силовые переключатели, реле и контакторы. В этом контексте гашение дуги относится к концепции защиты контактов.

Часть энергии электрической дуги образует новые химические соединения из воздуха, окружающего дугу: в их число входят оксиды азота и озона, второй из которых можно определить по его характерному резкому запаху. Эти химические вещества могут образовываться в контактах высокой мощности в реле и коммутаторах двигателей, и они вызывают коррозию близлежащих металлических поверхностей.Электрическая дуга также разъедает поверхности контактов, изнашивая их и создавая высокое сопротивление контакта при замыкании. ^[13]

См. Также

Список литературы

1. ↑ Электрическая дуга, Герта Айртон, страница 94
2. ↑ Электрическая дуга, Герта Айртон, стр.20
3. ↑ Лакиеш, Мэтью (1920). Искусственный свет и его влияние на цивилизацию . Нью-Йорк: Век. п. 112. OCLC 1446711.
4. ↑ «Дуга». Колумбийская энциклопедия (3-е изд.). Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета. 1963. LCCN 63020205.
5. ↑ Дэви, Хамфри (1812). Элементы химической философии . п. 85. ISBN 0-217-88947-6 . Вероятное происхождение термина arc .
6. ↑ Наука о происхождении дуговой плазмы. Ранние непрерывные разряды, Андре АНДЕРС
7. ↑ Карцев В. П. (1983). Ши, Уильям Р. (ред.). Математизация природы . Бостон, Массачусетс: Kluwer Academic. п. 279. ISBN 90-277-1402-9 .
8. ↑ ^{8,0 8,1 8,2 8,3} Ховатсон А. (1965). Введение в газовые разряды .Оксфорд: Pergamon Press. С. 47–101. ISBN 0-08-020575-5 .
9. ↑ Мехта, В.К. (2005). Принципы электроники: для диплома, AMIE, степени и других инженерных экзаменов (9-е изд., Многоцветное иллюстративное издание). Нью-Дели: С. Чанд. С. 101–107. ISBN 81-219-2450-2 .
10. ↑ «Лазерные лучи создают туннели для молний».Проверено 20 июня 2015.
11. ↑ Клеричи, Маттео; Ху, Йи; Лассонд, Филипп; Милиан, Карлес; Куайрон, Арно; Christodoulides, Demetrios N .; Чен, Чжиган; Раззари, Лука; Видаль, Франсуа (01.06.2015). «Лазерное наведение электрических разрядов вокруг объектов». Успехи науки . 1 (5): e1400111. DOI: 10.1126 / sciadv.1400111. ISSN 2375-2548.
12. ↑ «Подавление дуги». Получено 6 декабря 2013 г.
13. ↑ «Лабораторная записка № 106 Влияние дугогасителя на окружающую среду ». Технологии гашения дуги. Апрель 2011 г. Получено 10 октября 2011 г.

Внешние ссылки

% PDF-1.4 % 1 0 obj > endobj 6 0 obj /Заглавие /Предмет / Автор /Режиссер / Ключевые слова / CreationDate (D: 20201108170955-00’00 ‘) / ModDate (D: 20180525103218 + 02’00 ‘) / В ловушке / Ложь /PTEX.Fullbanner (Это pdfTeX, версия 3.14159265-2.6-1.40.19 \ (TeX Live 2018 / TeX Live для opensuse.org \) kpathsea версии 6.3.0) >> endobj 2 0 obj > endobj 3 0 obj > endobj 4 0 obj > endobj 5 0 obj > endobj 7 0 объект > endobj 8 0 объект > endobj 9 0 объект > endobj 10 0 obj > endobj 11 0 объект > endobj 12 0 объект > endobj 13 0 объект > endobj 14 0 объект > endobj 15 0 объект > endobj 16 0 объект > endobj 17 0 объект > endobj 18 0 объект > endobj 19 0 объект > endobj 20 0 объект > endobj 21 0 объект > endobj 22 0 объект > endobj 23 0 объект > endobj 24 0 объект > endobj 25 0 объект > endobj 26 0 объект > endobj 27 0 объект > endobj 28 0 объект > endobj 29 0 объект > endobj 30 0 объект > endobj 31 0 объект > endobj 32 0 объект > endobj 33 0 объект > endobj 34 0 объект > endobj 35 0 объект > endobj 36 0 объект > endobj 37 0 объект > endobj 38 0 объект > endobj 39 0 объект > endobj 40 0 объект > endobj 41 0 объект > endobj 42 0 объект > endobj 43 0 объект > endobj 44 0 объект > endobj 45 0 объект > endobj 46 0 объект > endobj 47 0 объект > endobj 48 0 объект > endobj 49 0 объект > endobj 50 0 объект > endobj 51 0 объект > endobj 52 0 объект > endobj 53 0 объект > endobj 54 0 объект > endobj 55 0 объект > endobj 56 0 объект > endobj 57 0 объект > endobj 58 0 объект > endobj 59 0 объект > endobj 60 0 объект > endobj 61 0 объект > endobj 62 0 объект > endobj 63 0 объект > endobj 64 0 объект > endobj 65 0 объект > endobj 66 0 объект > endobj 67 0 объект > endobj 68 0 объект > endobj 69 0 объект > endobj 70 0 объект > endobj 71 0 объект > endobj 72 0 объект > endobj 73 0 объект > endobj 74 0 объект > endobj 75 0 объект > endobj 76 0 объект > endobj 77 0 объект > endobj 78 0 объект > endobj 79 0 объект > endobj 80 0 объект > endobj 81 0 объект > endobj 82 0 объект > endobj 83 0 объект > endobj 84 0 объект > endobj 85 0 объект > endobj 86 0 объект > endobj 87 0 объект > endobj 88 0 объект > endobj 89 0 объект > endobj 90 0 объект > endobj 91 0 объект > endobj 92 0 объект > endobj 93 0 объект > endobj 94 0 объект > endobj 95 0 объект > endobj 96 0 объект > endobj 97 0 объект > endobj 98 0 объект > endobj 99 0 объект > endobj 100 0 объект > endobj 101 0 объект > endobj 102 0 объект > endobj 103 0 объект > endobj 104 0 объект > endobj 105 0 объект > endobj 106 0 объект > endobj 107 0 объект > endobj 108 0 объект > endobj 109 0 объект > endobj 110 0 объект > endobj 111 0 объект > endobj 112 0 объект > endobj 113 0 объект > endobj 114 0 объект > endobj 115 0 объект > endobj 116 0 объект > endobj 117 0 объект > endobj 118 0 объект > endobj 119 0 объект > endobj 120 0 объект > endobj 121 0 объект > endobj 122 0 объект > endobj 123 0 объект > endobj 124 0 объект > endobj 125 0 объект > endobj 126 0 объект > endobj 127 0 объект > endobj 128 0 объект > endobj 129 0 объект > endobj 130 0 объект > endobj 131 0 объект > endobj 132 0 объект > endobj 133 0 объект > endobj 134 0 объект > endobj 135 0 объект > endobj 136 0 объект > endobj 137 0 объект > endobj 138 0 объект > endobj 139 0 объект > endobj 140 0 объект > endobj 141 0 объект > endobj 142 0 объект > endobj 143 0 объект > endobj 144 0 объект > endobj 145 0 объект > endobj 146 0 объект > endobj 147 0 объект > endobj 148 0 объект > endobj 149 0 объект > endobj 150 0 объект > endobj 151 0 объект > endobj 152 0 объект > endobj 153 0 объект > endobj 154 0 объект > endobj 155 0 объект > endobj 156 0 объект > endobj 157 0 объект > endobj 158 0 объект > endobj 159 0 объект > endobj 160 0 объект > endobj 161 0 объект > endobj 162 0 объект > endobj 163 0 объект > endobj 164 0 объект > endobj 165 0 объект > endobj 166 0 объект > endobj 167 0 объект > endobj 168 0 объект > endobj 169 0 объект > endobj 170 0 объект > endobj 171 0 объект > endobj 172 0 объект > endobj 173 0 объект > endobj 174 0 объект > endobj 175 0 объект > endobj 176 0 объект > endobj 177 0 объект > endobj 178 0 объект > endobj 179 0 объект > endobj 180 0 объект > endobj 181 0 объект > endobj 182 0 объект > endobj 183 0 объект > endobj 184 0 объект > endobj 185 0 объект > endobj 186 0 объект > endobj 187 0 объект > endobj 188 0 объект > endobj 189 0 объект > endobj 190 0 объект > endobj 191 0 объект > endobj 192 0 объект > endobj 193 0 объект > endobj 194 0 объект > endobj 195 0 объект > endobj 196 0 объект > endobj 197 0 объект > endobj 198 0 объект > endobj 199 0 объект > endobj 200 0 объект > endobj 201 0 объект > endobj 202 0 объект > endobj 203 0 объект > endobj 204 0 объект > endobj 205 0 объект > endobj 206 0 объект > endobj 207 0 объект > endobj 208 0 объект > endobj 209 0 объект > endobj 210 0 объект > endobj 211 0 объект > endobj 212 0 объект > endobj 213 0 объект > endobj 214 0 объект > endobj 215 0 объект > endobj 216 0 объект > endobj 217 0 объект > endobj 218 0 объект > endobj 219 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] >> endobj 220 0 объект > ручей x ڭ XKo6WD + z> ͭ! 饋 bO% EQ & [EQ | ~ $ | Yb- e ~? Onq ޠ ay 6 﫵 ZY 7Yw] / DjM, DgMFgf ~ W $ d $ d, $ w 2 ~~ H 䬧 dzKBifL0.