Физические процессы в электрической дуге

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГЕ [c.54]

Настоящая монография посвящена вопросу об электрической дуге отключения. Этот вопрос является одним из важнейших в теории электрических аппаратов. Однако рассматривать его без предварительного ознакомления с физическими процессами в дуге и ее характеристиками в установившемся и в неустановившемся режимах невозможно. Без хорошего знания этих процессов нельзя рассчитывать и на существенное улучшение конструкций выключающих аппаратов. Между тем в советской технической литературе эти процессы освещены очень мало. Значительно большее внимание уделяет им иностранная печать, но в ней встречается немало противоречий, которые необходимо вскрыть и критически разобрать. [c.3]

В нашей литературе имеется прекрасная книга О. Б. Брона и его сотрудников Электрическая дуга в аппаратах управления . Она содержит насыщенный экспериментальными данными материал, но касается только дуги отключения в аппаратах низкого напряжения и почти не затрагивает физических процессов в дуге. [c.3]

Автор настоящей монографии поставил своей задачей изложить современные представления о физических процессах, происходящих в электрической дуге отключения, и на этой основе рассмотреть методы гашения дуги в электрических аппаратах. Этим автор надеется заполнить имеющийся в литературе пробел в области наших знаний о дуге отключения. [c.3]

По мере того, как применения электрической дуги в технике становятся все более многочисленными (освещение, дуговые электрические печи, электросварка, выключатели и пр.), развиваются и исследования дуги. 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. Среди них следует особенно отметить труды Комптона [Л. 1-7, 1-8] и Слепяна [Л. 1-9]. Значительно усилились исследования дуги в тридцатых и сороковых годах. Появившиеся в этот период монографии по вопросам разряда в газах [Л.1-10—1-13 ] содержат главы, посвященные дуге. Были изданы и монографии, написанные специально о дуге [Л. 1-14—1-19]. Исследование дуги интенсивно продолжалось и в пятидесятых годах. [c.10]

Следующим эффективным типом классического светового источника является электрическая дуга, возникающая при разрыве электрического контура между концами проводников. Физические процессы, протекающие в дуговом разряде, весьма сложны. Происходит ионизация атомов и молекул газа, который заполняет пространство между электродами. Изучение газоразрядной плазмы показало, что как возбуждение атомов, так и их ионизация носит в значительной мере температурный характер. [c.122]

В гл. 2 были рассмотрены физические процессы, происходящие в остаточном стволе дуги при переходе тока через нуль. Мы установили два возможных механизма повторного зажигания дуги после перехода тока через нуль, которые можно назвать электрическим и тепловым. В первом играет роль только электрическая прочность быстро рассеивающегося ствола дуги, а во втором существенную роль играют тепловые процессы в остаточном стволе дуги, связанные с существованием остаточного тока. [c.196]

Прошедш ий со времени первых опытов В. В. Петрова дли тельный период исследования электрической дуги в разнообразных ее модификациях принес много выдающихся теоретических и экспериментальных работ, открывших путь широкому техническому освоению дугового разряда. Тем не менее наши сведения о физических процессах дуги все еще крайне ограничены и неточны. В особенности это относится к дуге холодного типа — той технически важной разновидности разряда, которая объединяет в себе обширный класс металлических дуг, развивающихся в газе или вакууме при участии паров металла катода. Отсутствие точных сведений о холодной дуге служит серьезным тормозом в развитии работ по созданию новых, более совершенных газоразрядных приборов, принуждая проводить поиски нужных решений на ощупь, методами вульгарного эмпиризма. В отмеченном отставании физики не последнюю роль сыграли известная бессистемность изучения дуги и отсутствие четкого представления относительно его дальнейших путей и основных задач. В настоящее время в связи с большим масштабом работ по оснащению народного хозяйства новой техникой назрела необходимость отыскания новых путей и организационных форм исследования дугового разряда. Во-первых, подобные исследования должны носить характер планомерной работы, проводимой по заранее выработанной широкой программе. Во-вторых, в основу этой программы должна быть положена единая руководящая идея, способная объединить отдельные участки работы. Разумеется, составлению такой программы должна предшествовать систематизация и критическая переработка имеющихся сведений о дуговом разряде, а сама исследовательская работа должна проводиться в тесной связи с практикой. Опыт такого рода планомерного исследования дуги холодного типа, проведенного автором в период с 1957 по 1959 г. в Лаборатории газо- [c.5]

Основные сведения о сварочной дуге в защитных газах. Электрическая дуга по длине состоит из трех характерных областей, различающихся протекающими в них физическими процессами и энергетическими характеристиками. Участки, непосредственно примыкающие к электродам, называются катодной (у отрицательного электрода — катода) и анодной (у положительного электрода — анода) областью, а участок между ними — столбом дуги (рис. 1.20). Участки электродов, через которые проходит основной ток дуги, называются катодными и анодными пятнами. Из-за существенного различия условий прохождения электрического тока на границе между ионизированным газом и парами металла вблизи от металлических электродов возле катода и анода находятся области, характеризующиеся скачкообразным изменением [c.53]

Очевидно, что устойчивость горения дуги переме,нного тока зависит от того, насколько легко происходит повторное зажигание дуги в каждом полупериоде, а последнее определяется ходом физических и электрических процессов в дуговом промежутке и на электродах в отрезки времени между каждым погасанием и новым зажиганием дуги. [c.25]

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА И ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В НЕЙ [c.13]

При питании дуги переменным током полярность электрода и изделия и условия существования дугового разряда периодически изменяются. Дуга переменного тока промышленной частоты 50 Гц гаснет при переходе тока через нуль и перемене полярности в начале и конце каждого полупериода и вновь возбуждается 100 раз в секунду, или дважды за каждый период. Устойчивость горения такой дуги зависит от того, насколько легко происходит повторное возбуждение дуги в каждом полупериоде. Это определяется ходом физических и электрических процессов в дуговом промежутке и на электродах в отрезки времени между каждым затуханием и новым зажиганием дуги. Снижение тока сопровождается соответствующим уменьшением температуры в столбе дуги и степени ионизации дугового промежутка. Одновременно падает и температура активных пятен на аноде и катоде. Падение температуры несколько отстает по фазе при переходе тока через нуль, что связано с тепловой инерционностью процесса. Особенно интенсивно падает температура активного пятна, расположенного на поверхности сварочной ванны, в связи с интенсивным отводом теплоты в массу детали. [c.30]

Ионизация газа и возникновение в нем мощного дугового разряда являются сложными физическими процессами, зависящими от многих факторов и условий. Исследованиями электрической сварочной дуги установлено, что выбрасывание (эмиссия) катодом свободных электронов происходит в результате следующих процессов [c.44]

Физические и электрические свойства сварочной дуги. Для возникновения электрического разряда газовый промежуток между электродами должен быть ионизирован. Процесс ионизации протекает в следующем порядке. При соприкосновении торца электрода и свариваемого изделия выступы шероховатых поверхностей мгновенно разогреваются током до температуры плавления и испарения вследствие большого омического сопротивления контакта. После отрыва электрода от изделия разогретый торец электрода (отрицательный.полюс) начинает испускать электроны, устремляющиеся к аноду под действием разности потенциалов между электродами. При столкновении с электродными частицами металлов которые в виде паров имеются в межэлектродном промежутке, электроны ионизируют их. Ионизация мгновенно охватывает весь межэлектродный промежуток, и он становится электропроводным. В процессе горения дуги ионизация поддерживается благодаря высокой температуре. [c.49]

Эластичные [<леиты С 9/34 резервуары D 88/(16-24) сосуды, наполнение В 3/00) В 65 материалы для изготовления гибких печатных форм В 41 D 7/00-7/04 подшипники F 16 С 21 j (00-08) свойства, измерение G 01 (М 5/00, N 3/00)] Элеваторы в устройствах для загрузки транспортных средств мусором В 65 F 3/18 Электрическая [дуга, использование <(для нагрева материалов при их распылении 1122 в устройствах для распыления материалов 7/22 в электростатических распылителях 5/06) В 05 В для переплавки металлов С 22 В 9/20) обработка жидкого металла в литейных формах В 22 D 27/02 энергия <использование (для получения механических колебаний В 06 В 1/02-1/08 в химических или физических процессах В 01 J 1/08) осветительные устройства со встроенным источником электроэнергии F 21 S 9/00-9/04)] Электрические [F 02 генераторы (использование в системах зажигания двигателей Р 1/02-1/06 привод с использованием ДВС В 63/(00-04)) цепи, использование для запуска двигателей N 11/08) ж.-д. В 60 (L, М) заряды (использование для изготовления металлических порошков В 22 F 9/14 средства для снятия с шин транспортных средств В 60 С 19/08) изоляторы в линиях энергоснабжения В 60 М 1/16-1/18 конвейеры В 65 G 54/02 контактные сети для электрического транспорта В 60 М опоры F 16 С 32/04 отопительные системы для жилых и других зданий F 24 D 13/(00-04) предельные вьпслючатели и цепи в подъемных кранах В 66 С 13/50 разряды, использование (для зарядки или ионизации частиц В 03 С 3/38 для нагрева печей F 27 D 11/(08-10)) ракеты В 64 G, F 02 К 11/00, В 64 С 39/00 сервоусилители (в [c.218]

Описаны схемы, конструкции и характеристики ряда ориги нальных плазмотронов, обладающих широким диапазоном парамет ров нагреваемого газа и высокой эффективностью. Большое вни мание уделено описанию физических процессов в плазмотронах. а также методам расчета характеристик электрической дуги. [c.2]

Таким образом, В. Ф. Миткевич впервые установил, что электрическая дуга представляет собою электронное явление. Это было очень важным шагом в установлении правильных физических представлений о процессах, происходящих в электрической дуге. [c.9]

Принимая ячейки за -основную структурную единицу катодного пятна, мы можем выработанные выше представления относительно физических процессов в ячейках и механизма их перестройки применить к каждО Му автономному пятну. В соответствии с этим каждое из таких пятен следует предста влять в виде ансамбля четырех разнородных областей, а именно -поверхностной области эмиссии катода 5е, области -интенсивного испарения металла 8т, объемной области ионизации ртутного пара электронами Уд И разделяющей их -облз сти положительного объемного заряда VОсновываясь на всей совокупностн -данных о ртутной дуге, можно принять, что эмиссия электронов на ртути вызывается электрическим полем объем ного заряда области Vp. Ускоряясь в этой области, электроны производят ионизацию па- ра в Уд по средством -ступенчатых процессов. Положительные ионы нз Уд -поступают в область У в результате теплового движения. Приобретая в ней энергию, они передают ее в той или иной -мере -катоду, что и служит источником нагревания металла. Из указанной причинной связи между процессами дугового цик-196 [c.196]

Физические процессы, протекающие в дуговом разряде, довольно сложны. Дуга возникает, как правило, после разрыва электрической цепи, в частпости, между специально предпазна-ченными для этой цели электродами. В нервьи момент зажигания дуги эти электроды приводятся в соприкосновение на короткое время. Раскаленный катод дуги начинает испускать электроны, которые разгоняются в межэлектродном промежутке вследствие наложенного на пего напряжения. Электроны большой скорости, сталкиваясь с атомами и молекулами газов, заполняющих дуговой промежуток, ионизируют их. Освободившиеся электроны и ионы, ускоряясь, в свою очередь ионизируют другие нейтральные частицы или претерпевают упругие и неупругие столкновения с ними. Достигая анода, они замыкают электрическххй ток в цепи дуги. [c.239]

Результаты олисаяных наблюдений. позволяют сделать ряд общих выводов относительно физической сущности процесса управления разрядом, его. характеристик и некоторых его особенностей, таких, а тенденция к погасаниям. Из этих наблюдений мы должны прежде всего заключить, что как само осуществление того или иного стационар ного режима дуги, так и любое изменение этого режима оказываются возможными благодаря координации процессов распада и восстановления ячеек катодного пятна. Все известные методы управления разрядным токо м основа.ны на иопользовании этого координационного механизма. Его сущность состоит в том, что любое нарушение равновесного количества ячеек, отвечающего данному режиму внешней цени разряда, вызывает цепь последовательных воздействий на разряд и в первую очередь его катодную область, под влиянием которых равновесие восстанавливается. Одним из первых звеньев в этой цепи является изменение напряжения на электродах дуги, вызывающее временное изменение величины катодного падения. Посредством таких изменений достигается регулировка количества действующих на катоде ячеек. Процесс становления равновесного количества ячеек проходит две стадии. Первая стадия характеризуется изменением интенсивности электрических процессов в пределах каждой ячейки, включая изменение эмиссионного тока, интенсивности ионизации металлического пара и величины ионного тока на катод. В отличие от этого на протяжении второй стадии в результате указанных воздействий на катодное пятно происходит изменение количества ячеек на катоде. Последнее достигается либо путем отмирания лишних или сверхкомплектных при данном режиме ячеек, либо посредством деления ячеек, в зависимости от характера откло1не-ния состояния дуги от равновесного. Легко заметить, что действие рассмотренного координационного механизма. основано на следующих свойствах элементарных ячеек дуги их неустойчивости, необходимости для их существования в фор.ме автономных областей вполне определенного тока, способности ячеек принимать на себя кратковременно токи, резко отличающиеся от нормы, и, наконец, их способности к делению. [c.188]

Дуговая сварка плавлением при помощи электрической дуги или других источников тепловой энергии широко распространена благодаря простоте соединения частей металла путем местного расплавления соединяемых поверхностей. Расплавление основного и присадочного металла облегчает их физические контакты, обеспечивает подобно жидкостям смешивание металлов в жидкой сварочной ванне, одновременно удаляя оксиды и другие загрязнения. Происходят металлургическая обработка расплавленного металла и его затвердевание, образуются новые межатомные связи. В кристаллизуемом металле образуется сварной шов (рис. 1.2, в). Свойства сварного шва и соединения в целом регулируются технологией расплавления металла, процессом его обработки и кристаллизации. Взаимная растворимость в л<идком состоянии и образование сварного шва характерны для однородных металлов, например для стали, меди, алюминия и др. Более сложным оказывается соединение разнородных материалов и металлов. Это объясняется большой разницей их физико-химических свойств температуры плавления, теплопроводимости и др., а также несходством атомного строения. Некоторые металлы, например железо и свинец и др., не смешиваются при расплавлении и не образуют сварного соединения другие — железо и медь, железо и, никель, никель и медь хорошо смешиваются при сварке образуют твердые растворы. Для соединения металлов, не поддающихся смешиванию при расплавлении, применяют особые виды сварки и методы ее выполнения. [c.8]

Известно, что при различно.м физическом состоянии электродов вольтамперная характеристика электрической дуги становится несимметричной, в результате чего возникает постоянная составляющая тока, отрицательно воздействующая на процесс удаления окпсной пленки и на однородность сварного шва. [c.107]

О. А. Есина и П. В. Гельда ( Физическая химия пироме-галлургических процессов и Процессы высокотемпературного восстановления ), Г. А. Сисояна ( Электрическая дуга в руднотермических печах ) и др. [c.4]

На рис. 44 показана маленькая друговая печь, используемая в Национальной физической лаборатории. Водоохлаждае-мое полусферическое основание плавильной камеры сделано из меди и представляет положительный электрод, на который помещают расплавляемый материал. Печь закрывают плоской латунной плитой. На этой плите укреплены отрицательный электрод, смотровая труба, отводные трубы к вакуумной системе и к лйнии газовой очистки. Две части плавильной камеры электрически изолированы одна от другой, а вакуумное соединение уплотняется кольцевой изоляцией. Охлаждаемый водой вольфрамовый электрод вводится через гибкий сильфон, укрепленный стальными кольцами. Вакуумное соединение уплотнено кольцевыми прокладками, которые допускают регулировку положения электрода. Латунная плита снабжена смотровой трубой, смонтированной таким образом, что наблюдатель может следить за процессом плавки во время передвижения дуги. Для освещения при низких температурах применяется лампочка, помещенная в герметически закрытой смотровой трубе. При очень высоких температурах смотровое окошко закрывается синим стеклом. Вольфрамовый электрод снабжен изолированной рукояткой. Пользуясь этой рукояткой и сильфоном, работающий может, сначал а вызвать злектриче-скую дугу, а затем изменять положение вольфрамового электрода соответственно ходу плавки. Расплав образуется на водоохлаждаемом основании. Предварительно печь откачивается, и плавка обычно проводится в атмосфере аргона под давлением 0,5 ат. [c.67]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...