В каких электротехнологиях используется электрическая дуга

Применение – электрическая дуга

Применение электрической дуги для освещения было осуществлено в 1876 г. П. И. Яблочковым, который, расположив параллельно угольные электроды, подвел к ним переменное напряжение. Дуга получилась устойчивой, электроды изнашивались равномерно. [1]

Возможность применения электрической дуги для сварки и резки металлов была вскоре использована промышленностью. [2]

Возможность применения электрической дуги для целей сварки была обоснована русскими учеными Н. Н. Бенар-досом ( 1882 г.) и Н. Г. Славяновым ( 1888 г.), которые впервые осуществили дуговую сварку металлов. [4]

Перечислим некоторые применения электрической дуги . Электрическая дуга используется в осветительной аппаратуре, в плавильных печах ( рис. 251), в медицинской аппаратуре ( в аппаратах искусственного горного солнца) и для дуговой сварки металлов. Для зажигания, например, медицинской лампы, представляющей собой кварцевый баллон с ртутными электродами ( рис. 252), ее наклоняют до появления струйки ртути, соединяющей электроды. При повороте лампы в вертикальное положение в месте разрыва струйки образуется дуга, дающая много ультрафиолетовых лучей. [5]

Что касается применений электрической дуги для осветительных целей, то оно было тесно связано с проблемой регулирования расстояния между концами электродов. [6]

Почти одновременно с применением электрической дуги для плавки металлов в дуговых печах, электрическая дуга с угольным электродом впервые в 1886 г. была использована русским изобретателем Н. Н. Бенардосом ( 1842 – 1905 гг.) для сварки металлов, а несколько позднее ( в 1890 г.) горный инженер Н. Г. Славянов ( 1854 – 1897 гг.) применил для сварки и наплавки металла электрическую дугу с металлическим электродом. [7]

По мере того, как применения электрической дуги в технике становятся все более многочисленными ( освещение, дуговые электрические печи, электросварка, выключатели и пр. Ведутся работы как по изучению физических процессов в дуге и установлению ее физических характеристик, так и по разработке теории дуги. Ряд важных исследований дуги был проведен в двадцатых годах. Значительно усилились исследования дуги в тридцатых и сороковых годах. Исследование дуги интенсивно продолжалось и в пятидесятых годах. [8]

При современных способах сварки с применением электрической дуги ( ручная, контактная) появление таких дефектов маловероятно. [9]

В своих работах он показал возможность применения электрической дуги для освещения, плавки и сварки металлов, а также восстановления металлов из окислов. Это было крупнейшим открытием, которое после работ ряда ученых и изобретателей широко стало применяться в промышленном производстве и в быту. [11]

Разновидностью способа испарения металла в вакууме является применение электрической дуги между двумя электродами из этого металла. Под действием этой дуги металл плавится, испаряется и осаждается тонким слоем на поверхности изделий. [12]

Разновидностью способа испарения металла в вакууме является применение электрической дуги между двумя электродами из этого металла. Под действием этой дуги металл плавится, испаряется и осаждается тонким слоем на поверхности изделий. [13]

Разновидностью способа испарения металла в вакууме является применение электрической дуги между двумя электродами из наносимого металла. Под действием этой дуги металл плавится, испаряется и осаждается тонким слоем па поверхности изделий. [14]

Разновидностью способа испарения металла в вакууме является применение электрической дуги между двумя электродами из наносимого металла. Под действием этой дуги металл плавится, испаряется и осаждается тонким слоем на поверхности изделий. [15]

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Электрическая дуга" в других словарях:

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА — (вольтова дуга) электрический разряд в газе в виде яркосветящегося плазменного шнура. Впервые наблюдалась В. В. Петровым в 1802. Применяется для плавки и сварки металлов, для освещения и других целей. Электрическая дуга, возникающая при разрыве… … Большой Энциклопедический словарь

Электрическая дуга — ДУГА, и, мн. дуги, дуг, дугам, ж. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА — (вольтова дуга) один из видов продолжительного самостоятельного дугового разряда (см. (3, а)) в любом газе при давлениях, близких к атмосферному и выше. При этом разрядные явления сосредоточены в узком, ярко светящемся высокотемпературном… … Большая политехническая энциклопедия

Электрическая дуга — Электрическая дуга: электрический разряд в газовой среде между контактами, возникающий при размыкании электрического контакта или при нестабильности переходного сопротивления контактов (искрение). Источник: ГОСТ Р 12.1.019 2009. Национальный… … Официальная терминология

электрическая дуга — [Интент] EN (electric) arc self maintained gas conduction for which most of the charge carriers are electrons supplied by primary‑electron emission [IEV ref 121 13 12] FR arc (électrique), m conduction gazeuse autonome dans laquelle la… … Справочник технического переводчика

электрическая дуга — [Интент] EN (electric) arc self maintained gas conduction for which most of the charge carriers are electrons supplied by primary‑electron emission [IEV ref 121 13 12] FR arc (électrique), m conduction gazeuse autonome dans laquelle la… … Справочник технического переводчика

электрическая дуга — (вольтова дуга), электрический разряд в газе в виде ярко светящегося плазменного шнура. Впервые наблюдалась В. В. Петровым в 1802. Применяется для плавки и сварки металлов, для освещения и других целей. Электрическая дуга, возникающая при разрыве … Энциклопедический словарь

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА — вольтова дуга, один из видов дугового разряда, представляющий собой ярко светящийся плазменный шнур. При горизонтальном расположении электродов этот шнур под действием восходящих потоков нагретого разрядом газа принимает форму дуги. Э. д. может… … Большой энциклопедический политехнический словарь

электрическая дуга — [electric arc] один из типов самостоятельного электрического разряда в газах или парах, используемых для плавки металлов (дуговая печь) и восстановления их из руд (рудновосстановительная печь). Явление открыто в 1802 г. русским ученым В. В.… … Энциклопедический словарь по металлургии

Электрическая дуга — 7 Электрическая дуга Электрический разряд в газовой среде между контактами, возникающий при размыкании электрического контакта или при нестабильности переходного сопротивления контактов (искрение) Источник: ГОСТ Р 12.1.009 2009: Система… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

В коммутационных электрических аппаратах, предна­значенных для замыкания и размыкания цепи с током, при отключении возникает разряд в газе либо в виде тлеющего разряда, либо в виде дуги. Тлеющий разряд возникает тогда, когда отключаемый ток ниже 0,1 А, а напряжение на контактах достигает величины 250 – 300 В. Такой разряд встречается либо на контактах ма­ломощных реле, либо как переходная фаза к разряду в виде электрической дуги.

Основные свойства дугового разряда:

– дуговой разряд имеет место только при токах большой величины; минимальный ток дуги для металлов со­ставляет примерно 0,5 А;

– температура центральной части дуги очень вели­ка и в аппаратах может достигать 6000 – 18000 К;

– плотность тока на катоде чрезвычайно велика и достигает 10 2 – 10 3 А/мм 2 ;

– падение напряжения у катода составляет всего 10 – 20 В и практически не зависит от тока.

В дуговом разряде можно различить три характер­ные области: околокатодную, область столба дуги (ствол дуги) и околоанодную (рис. 2.2.).

В каждой из этих областей процессы ионизации и деионизации протекают по-разному в зависимо­сти от условий, которые там существуют. Поскольку ре­зультирующий ток, проходящий через эти три области, одинаков, в каждой из них происходят процессы, обес­печивающие возникновение необходимого количества за­рядов.

Рис. 2.2. Распределение напряжения и напряжённости электрического поля

в стационарной дуге постоянного тока

Термоэлектронная эмиссия.Термоэлектронной эмиссией называется явление испускания электронов из накаленной поверхности.

При расхождении контактов резко возрастают переходное сопротивление контакта и плотность тока в последней площадке контактирования. Эта площадка нагревается до температуры плавления и образования контактного перешейка из расплавленного металла, который при дальнейшем расхождении контактов рвется. Здесь происходит испарение металла контактов. На отрицательном электроде образуется так назы­ваемое катодное пятно (раскаленная площадка), которое служит основа­нием дуги и очагом излучения элект­ронов в первый момент расхождения контактов. Плотность тока термо­электронной эмиссии зависит от тем­пературы и материала электрода. Она невелика и может быть достаточной для возникновения электрической ду­ги, но она недостаточна для ее го­рения.

Автоэлектронная эмиссия.Это –явление испускания электронов из ка­тода под воздействием сильного электрического поля.

Место разрыва электрической цепи может быть представлено как конден­сатор переменной емкости. Емкость в начальный момент равна бесконеч­ности, затем убывает по мере расхождения контактов. Через сопротивление цепи этот конденсатор заряжается, и напряжение на нем растет постепенно от нуля до напряжения сети. Одновременно увеличивается расстояние между контактами. Напряженность поля между контактами во время нарастания напряжения проходит через значения, превышающие 100 МВ/см. Такие значения напряженности электрического поля достаточны для вырывания электронов из холодного катода.

Ток автоэлектронной эмиссии также весьма мал и может служить только началом развития дугового разряда.

Таким образом, возникновение дугового разряда на расходящихся контак­тах объясняется наличием термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий. Преобладание того или иного фактора зависит от значения отключаемого тока, материала и чистоты поверхности контактов, скорости их расхождения и от ряда других факторов.

Ионизация толчком.Если свободный электрон будет обладать достаточной скоростью, то при столкновении с нейтральной частицей (атом, а иногда и молекула) он может выбить из неё электрон. В результате получатся новый свободный электрон и положительный ион. Вновь полученный электрон может, в свою очередь, ионизировать следующую частицу. Такая ионизация носит название ионизации толчком.

Для того чтобы электрон мог ионизировать частицу газа, он должен двигаться с некоторой определенной скоростью. Скорость электрона зависит от разности потенциалов на длине его свободного пробега. Поэтому обычно указывается не скорость движения электрона, а то минимальное значение разности потенциалов, какое необходимо иметь на длине свободного пути, чтобы электрон к концу пути приобрел необходимую скорость. Эта разность потенциалов носит название потенциала ионизации.

Потенциал ионизации для газов составляет 13 – 16 В (азот, кислород, водород) и до 24,5 В (гелий), для паров металла он примерно в два раза ниже (7,7 В для паров меди).

Термическая ионизация.Это – процесс ионизации под воздействием высокой температуры. Поддержание дуги после ее возникновения, т.е. обеспечение возникшего дугового разряда достаточным числом свободных зарядов, объяс­няется основным и практически единственным видом ионизации – термической ионизацией.

Температура столба дуги с среднем равна 6000 – 10000 К, но может достигать и более высоких значений – до 18000 К. При такой температуре сильно возрастает как число быстро движущихся частиц газа, так и скорость их движения. При столкновении быстро движущихся атомов или молекул большая часть их разрушается, образуя заряженные частицы, т.е. происходит иони­зация газа. Основной характеристикой термической ионизации является сте­пень ионизации, представляющая собой отношение числа ионизированных атомов в дуговом промежутке к общему числу атомов в этом промежутке. Одновременно с процессами ионизации в дуге происходят обратные процессы, т. е. воссоединение заряженных частиц и образование нейтральных частиц. Эти процессы носят название деионизации.

Деионизация происходит главным образом за счет рекомбинации и диф­фузии.

Рекомбинация.Процесс, при котором различно заряженные частицы, при­ходя во взаимное соприкосновение, образуют нейтральные частицы, называется рекомбинацией.

В электрической дуге отрицательными частицами являются в основном электроны. Непосредственное соединение электронов с положительным ионом ввиду большой разности скоростей маловероятно. Обычно рекомбинация происходит при помощи нейтральной частицы, которую электрон заряжает. При соударении этой отрицательно заряженной частицы с положительным ионом образуется одна или две нейтральные частицы.

Диффузия.Диффузия заряженных частиц представляет собой процесс выноса заряженных частиц из дугового промежутка в окружающее пространство, что уменьшает проводимость дуги.

Диффузия обусловлена как электрическими, так и тепловыми факторами. Плотность зарядов в столбе дуги возрастает от периферии к центру. Ввиду этого создается электрическое поле, заставляющее ионы двигаться от центра к периферии и покидать область дуги. В этом же направлении действует и разность температур столба дуги и окружающего пространства. В стабилизированной и свободно горящей дуге диффузия играет ничтожно малую роль.

Падение напряжения на стационарной дуге распределяется неравномерно вдоль дуги. Картина изменения падения напряжения U_Д и напряжённости электрического поля (продольного градиента напряжения) Е_Д = dU/dx вдоль дуги приведена на рисунке (см. рис 2.2). Под градиентом напряжения Е_Д по­нимается падение напряжения на единицу длины дуги. Как видно из рисунка, ход харак­теристик U_Д и Е_Д в приэлектродных областях резко отличается от хода характе­ристик на остальной части дуги. У электродов, в прикатодной и прианодной об­ластях, на промежутке дли­ны порядка 10 – 4 см имеет место резкое падение напря­жения, называемое катод­ным U_к и анодным U_а. Значение этого падения на­пряжения зависит от мате­риала электродов и окружа­ющего газа. Суммарное зна­чение прианодного и прикатодного падений напряжений составляет 15 – 30 В, градиент напряжения достигает 10 5 – 10 6 В/см.

В остальной части дуги, называемой столбом дуги, падение напряжения U_Д практически прямо пропорционально длине дуги. Градиент здесь приблизительно постоянен вдоль ствола. Он зависит от многих факторов и может изменяться в широких пределах, достигая 100 – 200 В/см.

Околоэлектродное падение напряжения U_Э не зависит от длины дуги, падение напряжения в столбе дуги пропорционально длине дуги. Таким образом, падение напряжения на дуговом промежутке

где: Е_Д – напряжённость электрического поля в столбе дуги;

В заключение следует ещё раз отметить, что в стадии дугового разряда преобладает термическая ионизация – разбиение атомов на электроны и положительные ионы за счёт энергии теплового поля. При тлеющем – возникает ударная ионизация у катода за счет соударения с электронами, разгоняемыми электри­ческим полем, а при таунсендовском разряде ударная ионизация пре­обладает на всём промежутке газового разряда.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском: