Elektr yoyi- Bu gazlardagi elektr zaryadsizlanishi. Gazning o'zi izolyator bo'lib, unda oqim tashuvchilari yo'q. Gazda ko'p miqdorda elektr zaryadlangan zarrachalar - manfiy zaryad belgisi bo'lgan erkin elektronlar va musbat va manfiy zaryadlangan ionlar hosil bo'lganda, gaz tok o'tkaza boshlaydi.

Elektrodning uchi asosiy metall bilan aloqa qilganda, katta miqdorda issiqlik ajralib chiqadi, buning natijasida erkin elektronlar harakati tezlashadi.

Elektrod elektrodlararo bo'shliqda asosiy metalldan ajratilganda, elektronlar neytral gaz atomlari bilan to'qnashadi va ularni ionlashtiradi, ya'ni. bilan ionlarga ajratiladi turli belgilar zaryad. Natijada, gaz elektr o'tkazuvchan bo'ladi. Elektrod uchi yuzasidan elektron chiqarish (chiqish) turlari:

  • termion emissiya;
  • avtoelektron emissiya;
  • fotoelektron emissiyasi;
  • og'ir ion oqimlari tufayli elektron emissiyasi.

Yoyning barqaror yonishiga elektr yoyining neytral gaz hajmida erkin elektronlar va ionlarning hosil bo'lish (ionlash) jarayonlari ta'sir qiladi. Elektr razryaddagi ionlanish turlarini ko'rib chiqamiz.

To'qnashuv orqali ionlanish. Elektronlarning harakati katod hududida elektr maydoni ta'sirida juda tezlashadi. Ular yo'lda neytral gaz atomlari bilan uchrashadilar, ularni uradilar va elektronlarni nokaut qiladilar. Isitish orqali ionlanish (termik ionlanish). Gaz muhitida ionlarning hosil bo'lishi 1750 ° C dan yuqori haroratlarda kuzatiladi. Isitish orqali ionlanish katta kinetik energiyaga ega bo'lgan gaz zarralarining elastik bo'lmagan to'qnashuvi tufayli sodir bo'ladi. Nurlanishning ionlanishi (fotoionizatsiya). Bunday holda, elektr yoyida gazlarning ionlanishi energiyaning gaz bo'shlig'iga ta'sir qiladi. yorug'lik nurlanishi. Agar yorug'lik kvantlarining energiyasi gaz zarralarini ionlash uchun zarur bo'lgan energiyadan oshsa, nurlanish orqali ionlanish sodir bo'ladi.

Payvandlash yoyi xususiyatlari

Payvandlash yoyining yonishi elektrod payvandlanadigan metallga tegib ketgan paytdan boshlab boshlanadi, ya'ni. qisqa tutashuvdan.

Shaklda. 1-rasmda ateşleme paytidagi jarayonlar ketma-ketligi ko'rsatilgan payvandlash yoyi.

Elektrodning oxiri va payvandlanadigan metallning yuzasi nosimmetrikliklar bo'lganligi sababli, qisqa tutashuv paytida ular orasidagi aloqa alohida nuqtalarda sodir bo'ladi (1a-rasm).

1-rasm. Payvandlash yoyi ateşleme ketma-ketligi
a - qisqa tutashuv; b - suyuq metalldan ko'prik hosil qilish; c - yoyning paydo bo'lishi

Shuning uchun aloqa nuqtalarida oqim zichligi katta qiymatlarga etadi, metall bir zumda eriydi, elektrod va payvandlanadigan metall o'rtasida suyuq metall ko'prik hosil qiladi (1b-rasm).

Elektrodni metall yuzadan ma'lum uzunlikka olib tashlanganda, yoy uzunligi L deb ataladi, suyuq ko'prik kesmaning kamayishi bilan cho'zilib ketadi, so'ngra metall ko'prikka etib kelgan paytda, qaynash nuqtasi bug'lanadi va ko'prik. yorilishlar (1c-rasm).

Bo'shatish bo'shlig'i hosil bo'lib, u metall bug'ining zaryadlangan zarralari, elektrod qoplamasi va gazlar bilan to'ldiriladi. Shunday qilib, elektronlar, ionlar va neytral atomlardan tashkil topgan qizdirilgan gazning yorug'lik ustuni bo'lgan payvandlash yoyi paydo bo'ladi.

Gazning bu holati plazma deb ataladi, u elektr neytral hisoblanadi, chunki u bir xil miqdordagi musbat va manfiy zarralarni o'z ichiga oladi.

Yoy ustunining harorati elektrod va ishlov beriladigan qismning metallining qaynash nuqtasi haroratidan yuqori bo'lib, elektrod va ishlov beriladigan qismning uchi yoy ustunidan elektrodga yaqin yoy hududlari deb ataladigan oraliq gaz qatlamlari bilan ajratilgan (2-rasm). 2).

Guruch. 2. Payvandlash yoyi diagrammasi.
1 - elektrodlar; 2 - katodli nuqta; 3 - katod mintaqasi; 4 - yoy ustuni; 5 - anod hududi; 6 - anod nuqtasi; 7 - payvandlash havzasi; 8 - payvandlanadigan qism.

3-katod hududida elektronlar 2-katod nuqtasidan yoy ustuni 4ga chiqariladi, ular neytral atomlarni ionlashtiradi.

Katod mintaqasida kamon kuchlanishining muhim qismi millimetrning bir qismi uzunligida to'plangan bo'lib, u katod kuchlanishining pasayishi deb ataladi va 10...16 V ga etadi.

Anod hududida 5 anod nuqtasi 6 yaqinida elektron o'rtacha erkin yo'l bo'ylab kuchlanishning keskin pasayishi kuzatiladi. Ushbu kuchlanishning pasayishi anod kuchlanishining pasayishi deb ataladi, uning qiymati 6...8 V. Bu bo'limda elektronlar tezligini keskin oshiradi va anod nuqtasida neytrallanadi. Anod elektronlar oqimi va termal nurlanish shaklida yoydan energiya oladi, shuning uchun anod mintaqasining harorati katod mintaqasi haroratidan yuqori bo'ladi va anodda katta miqdorda issiqlik hosil bo'ladi.

To'g'ridan-to'g'ri polaritning to'g'ridan-to'g'ri oqimi bilan payvandlashda, ichidagi harorat turli zonalar payvandlash yoyi:

  • kamon ustunining o'rtasida - taxminan 6000 ° S;
  • anod hududida - 2600 ° S;
  • katod mintaqasida - 2400 ° S;
  • manba hovuzida - 1700 ... 2000 ° S.

O'zgaruvchan tok bilan payvandlashda yoyning issiqlik taqsimoti va katod va anod hududlaridagi harorat taxminan bir xil (elektroddagi katod mintaqasi).

Zamonaviy sanoatda payvandlash katta ahamiyatga ega, u barcha sohalarda juda keng qo'llanilishiga ega. Payvandlash jarayonini amalga oshirish uchun payvandlash yoyi talab qilinadi.

Payvandlash yoyi nima, uning ta'rifi

Gazlar aralashmasida kuchlanish qo'llaniladigan elektrodlar o'rtasida mavjud bo'lgan quvvat va davomiylik nuqtai nazaridan payvandlash yoyi juda katta elektr zaryadsizlanishi hisoblanadi. Uning xususiyatlari yuqori harorat va oqim zichligi bilan ajralib turadi, buning natijasida u erish nuqtasi 3000 darajadan yuqori bo'lgan metallarni eritishga qodir. Umuman olganda, elektr yoyi o'zgaruvchan gazdan yasalgan o'tkazgichdir, deb aytishimiz mumkin elektr energiyasi termal uchun. Elektr zaryadiga o'tish deyiladi elektr toki gazsimon muhit orqali.

Bir nechta turlari mavjud elektr zaryadsizlanishi:

  • Yorqin oqim. Past bosimda paydo bo'ladi, lyuminestsent lampalar va plazma ekranlarida ishlatiladi;
  • Uchqun chiqishi. Bosim atmosfera bosimiga teng bo'lganda va intervalgacha shaklga ega bo'lganda paydo bo'ladi. Chaqmoq uchqun chiqishiga to'g'ri keladi, u ichki yonish dvigatellarini yoqish uchun ham ishlatiladi;
  • Ark zaryadsizlanishi. Payvandlash va yoritish uchun ishlatiladi. U doimiy shakl bilan tavsiflanadi va atmosfera bosimida paydo bo'ladi;
  • Toj. Bu elektrodning tanasi qo'pol va bir hil bo'lmaganda paydo bo'ladi, ikkinchi elektrod etishmayotgan bo'lishi mumkin, ya'ni jet paydo bo'ladi. Gazlarni changdan tozalash uchun ishlatiladi;

Tabiat va tuzilish

Payvandlash yoyining tabiati birinchi qarashda ko'rinadigan darajada murakkab emas. Elektr toki katoddan o'tib, keyin ionlangan gazga kiradi, yorqin porlash va juda yuqori harorat bilan zaryadsizlanish paydo bo'ladi, shuning uchun elektr yoyining harorati 7000 - 10000 darajaga yetishi mumkin. Shundan so'ng, oqim payvandlanadigan materialga o'tadi. Harorat juda yuqori bo'lgani uchun, yoy zararli moddalar chiqaradi inson tanasi ultrabinafsha va infraqizil nurlanish, ko'zlarga zarar etkazishi yoki terining engil kuyishiga olib kelishi mumkin, shuning uchun payvandlash jarayonini amalga oshirishda to'g'ri himoya qilish kerak.

Payvandlash yoyining tuzilishi uchta asosiy sohadan iborat: anodik, katod va boshq ustuni. Yoyni yoqish paytida katod va anodda faol dog'lar hosil bo'ladi - bu joylarda harorat eng yuqori qiymatlarga etadi; Va ustunning o'zi bu joylar orasida joylashgan, ustundagi kuchlanish pasayishi juda kichik. Shunday qilib, payvandlash yoyi uzunligi yuqoridagi maydonlarning yig'indisi bo'lib, odatda uzunligi bir necha millimetrni tashkil qiladi, anodik va katod joylari mos ravishda 10-4 va 10-5 sm bo'lsa, eng qulay uzunlik taxminan 4-. 6 mm, bu uzunlik bilan doimiy va qulay harorat.

Turlari

Payvandlash yoyi turlari payvandlash oqimining ta'minot pallasida va ular paydo bo'ladigan muhitda farqlanadi, eng keng tarqalgan variantlar:

  • To'g'ridan-to'g'ri harakat. Ushbu usul bilan payvandlash mashinasi payvandlanadigan metall konstruktsiyaga parallel ravishda joylashgan va yoy elektrod va metallga nisbatan to'qson graduslik burchak ostida sodir bo'ladi;
  • Bilvosita payvandlash yoyi. Payvandlanadigan qismning yuzasiga 40-60 daraja burchak ostida joylashgan ikkita elektroddan foydalanilganda paydo bo'ladi, elektrodlar o'rtasida yoy paydo bo'ladi va metallni payvandlaydi;

Ular paydo bo'ladigan atmosferaga qarab tasnif ham mavjud:

  • Ochiq turdagi. Ushbu turdagi yoy havoda yonadi va uning atrofida payvandlanadigan materialning bug'lari, elektrodlar va ularning qoplamalari bo'lgan gaz fazasi hosil bo'ladi;
  • Yopiq turi. Bunday yoyning yonishi metall, elektrod va oqimning bug'lari qatlami ostida sodir bo'lib, yoy atrofida hosil bo'lgan gaz fazasiga kiradi;
  • Gaz ta'minoti bilan yoy. Siqilgan gazlar yonayotgan yoyga - geliy, argon, karbonat angidrid, vodorod va boshqa turli xil gazlar aralashmalari bilan ta'minlanadi, shunda ular payvandlangan metall oksidlanishni kamaytiradi; Ark atrofidagi gaz fazasi etkazib beriladigan gaz, metall va elektrod bug'larini o'z ichiga oladi;

Ular, shuningdek, ta'sir muddati bilan ajralib turadi - statsionar (uzoq muddatli foydalanish uchun) va impulsli (bir martalik foydalanish uchun), ishlatiladigan elektrodning materiali - uglerod, volfram - iste'mol qilinmaydigan elektrodlar va metall - sarflanadigan. Eng keng tarqalgan iste'mol qilinadigan elektrod po'latdir. Bugungi kunda iste'mol qilinmaydigan elektrod bilan payvandlash ko'pincha qo'llaniladi. Shunday qilib, payvandlash yoylarining turlari har xil.

Yonish sharoitlari

At standart shartlar, ya'ni 25 daraja haroratda va 1 atmosfera bosimida gazlar elektr tokini o'tkazishga qodir emas. Yoy hosil bo'lishi uchun elektrodlar orasidagi gazlar ionlangan bo'lishi kerak, ya'ni ular turli zaryadlangan zarralar - elektronlar yoki ionlar (kationlar yoki anionlar) ni o'z ichiga oladi. Ionlangan gazning hosil bo'lish jarayoni ionlanish deb ataladi va elektron va ion hosil qilish uchun atom zarrasidan elektronni olib tashlash uchun sarflanishi kerak bo'lgan ish ionlanish ishi deb ataladi, bu elektron voltlarda o'lchanadi va ionlanish potentsiali deb ataladi. Atomdan elektronni olib tashlash uchun qanday energiya sarflash kerakligi gaz fazasining tabiatiga bog'liq bo'lib, 3,5 dan 25 eV gacha bo'lishi mumkin; Ishqoriy va gidroksidi tuproq guruhlari metallari - kaliy, kaltsiy va shunga mos ravishda ularning kimyoviy birikmalari - eng past ionlanish potentsialiga ega. Elektrodlar bunday birikmalar bilan qoplangan, shuning uchun ular payvandlash yoyining barqaror mavjudligi va yonishiga hissa qo'shadi.

Shuningdek, yoyning paydo bo'lishi va yonishi uchun katodda doimiy harorat talab qilinadi, bu katodning tabiatiga, uning diametriga, o'lchamiga va atrof-muhit haroratiga bog'liq. Shuning uchun elektr yoyining harorati doimiy bo'lishi kerak va katta oqim qiymatlari tufayli o'zgarmasligi kerak, harorat 7 ming darajaga yetishi mumkin, shuning uchun mutlaqo barcha materiallarni payvandlash orqali ulash mumkin; Ishlaydigan quvvat manbai yordamida doimiy harorat ta'minlanadi, shuning uchun payvandlash mashinasini loyihalashda uning tanlovi juda muhim, u kamonning xususiyatlariga ta'sir qiladi.

Chiqish

Bu tez qisqa tutashuv paytida, ya'ni elektrod payvandlanayotgan materialning yuzasi bilan aloqa qilganda, ulkan harorat tufayli materialning yuzasi eriydi va elektrod o'rtasida eritilgan materialning kichik chizig'i hosil bo'ladi. va sirt. Elektrod va payvandlanadigan material bir-biridan ajralib turganda, materialning bo'yni hosil bo'ladi, u yuqori oqim zichligi tufayli bir zumda buziladi va bug'lanadi. Gaz ionlanadi va elektr yoyi paydo bo'ladi. Siz uni teginish yoki chizish orqali hayajonlantirishingiz mumkin.

Xususiyatlari

Boshqa elektr zaryadlari bilan solishtirganda quyidagi xususiyatlarga ega:

  • Yuqori oqim zichligi, har biriga bir necha ming amperga etadi kvadrat santimetr, buning natijasida juda yuqori haroratga erishiladi;
  • Elektrodlar orasidagi bo'shliqda elektr maydonining notekis taqsimlanishi. Elektrodlar yaqinida kuchlanishning pasayishi juda yuqori, ustunda esa aksincha;
  • Yuqori oqim zichligi tufayli ustundagi eng yuqori qiymatlarga yetadigan katta harorat. Ustun uzunligi oshgani sayin harorat pasayadi, torayganda esa, aksincha, ortadi;
  • Payvandlash yoylari yordamida siz turli xil oqim kuchlanish xususiyatlarini olishingiz mumkin - kuchlanish pasayishining doimiy uzunlikdagi oqim zichligiga bog'liqligi, ya'ni barqaror yonish. Hozirgi vaqtda uchta oqim kuchlanish xususiyati mavjud.

Birinchisi, kuchning ortishi va shunga mos ravishda oqim zichligi bilan kuchlanish pasayganda, tushadi. Ikkinchisi qiyin, oqimning o'zgarishi kuchlanish qiymatiga hech qanday ta'sir qilmasa va uchinchisi kuchayib borayotganida, oqim kuchayganda, kuchlanish ham ortadi.

Shunday qilib, payvandlash yoyi mahkamlashning eng yaxshi va ishonchli usuli deb atash mumkin metall konstruktsiyalar. Payvandlash jarayoni bugungi sanoatga katta ta'sir ko'rsatadi, chunki faqat payvandlash yoyining yuqori harorati ko'pchilik metallarni ushlab turishga qodir. Yuqori sifatli va ishonchli tikuvlarni olish uchun kamonning barcha xususiyatlarini to'g'ri va to'g'ri hisobga olish, barcha qiymatlarni kuzatish kerak, buning natijasida protsedura tez va samarali bo'ladi. Bundan tashqari, yoyning xususiyatlarini hisobga olish kerak: oqim zichligi, harorat va kuchlanish.

1. Yoyning paydo bo'lishi va yonishi uchun shartlar

Elektr pallasida oqim mavjud bo'lganda ochilish kontaktlar orasidagi elektr zaryadsizlanishi bilan birga keladi. Agar uzilgan zanjirda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim va kuchlanish berilgan shartlar uchun kritik qiymatdan katta bo'lsa, u holda yoy, yonish davomiyligi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan parametrlariga va yoy bo'shlig'ining deionizatsiya shartlariga bog'liq. Mis kontaktlari ochilganda yoyning shakllanishi 0,4-0,5 A oqim va 15 V kuchlanishda mumkin.

Guruch. 1. Statsionar to'g'ridan-to'g'ri yoyida kuchlanish U (a) va kuchlanishning joylashishiE(b).

Yoyda katodga yaqin bo'shliq, yoy o'qi va anodga yaqin bo'shliqlar farqlanadi (1-rasm). Barcha stresslar ushbu hududlar o'rtasida taqsimlanadi U Kimga, U sd, U A. DC yoyida katod kuchlanishining pasayishi 10-20 V, bu qismning uzunligi 10-4-10-5 sm, shuning uchun katod yaqinida yuqori elektr maydon kuchi kuzatiladi (105-106 V / sm). . Bunday yuqori kuchlanishlarda zarba ionlanishi sodir bo'ladi. Uning mohiyati shundaki, elektr maydonining kuchlari (maydon emissiyasi) yoki katodning qizishi (termion emissiyasi) tufayli katoddan yirtilgan elektronlar elektr maydonida tezlashadi va neytral atomga urilganda, unga kinetik energiyasini beradi. Agar bu energiya neytral atomning qobig'idan bitta elektronni olib tashlash uchun etarli bo'lsa, u holda ionlanish sodir bo'ladi. Olingan erkin elektronlar va ionlar yoy barrelining plazmasini tashkil qiladi.

Guruch. 2. .

Plazma o'tkazuvchanligi metallarning o'tkazuvchanligiga yaqinlashadi [ da= 2500 1/(Ohm×sm)]/ Ark barrelida katta oqim o'tadi va yuqori harorat hosil bo'ladi. Oqim zichligi 10 000 A/sm2 yoki undan ko'pga yetishi mumkin, harorat esa atmosfera bosimida 6000 K dan yuqori bosimlarda 18 000 K yoki undan ko'p bo'lishi mumkin.

Ark barrelidagi yuqori haroratlar yuqori plazma o'tkazuvchanligini saqlaydigan kuchli termal ionlanishga olib keladi.

Termik ionlanish - yuqori kinetik energiyaga ega bo'lgan molekulalar va atomlarning yuqori harakat tezligida to'qnashuvi natijasida ionlarning hosil bo'lish jarayoni.

Yoydagi oqim qanchalik yuqori bo'lsa, uning qarshiligi shunchalik past bo'ladi va shuning uchun kamonni yoqish uchun kamroq kuchlanish talab qilinadi, ya'ni yuqori oqim bilan yoyni o'chirish qiyinroq.

AC quvvat manbai kuchlanishi bilan u cd sinusoidal ravishda o'zgaradi, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim ham o'zgaradi i(2-rasm) va oqim kuchlanishdan taxminan 90 ° orqada qoladi. Ark kuchlanishi u d, kalitning kontaktlari orasidagi yonish, vaqti-vaqti bilan. Past oqimlarda kuchlanish qiymatga oshadi u h (ateşleme zo'riqishida), keyin kamondagi oqim kuchayishi va termal ionlashuv kuchayishi bilan kuchlanish pasayadi. Yarim davr oxirida, oqim nolga yaqinlashganda, kamon söndürme kuchlanishida o'chadi. u d. Bo'shliqni deionizatsiya qilish choralari ko'rilmasa, keyingi yarim tsiklda hodisa takrorlanadi.

Agar yoy u yoki bu vosita bilan o'chirilgan bo'lsa, u holda kalit kontaktlari orasidagi kuchlanish besleme zo'riqishida tiklanishi kerak - u vz (2-rasm, A nuqta). Biroq, kontaktlarning zanglashiga olib kirishi induktiv, faol va sig'imli qarshiliklarni o'z ichiga olganligi sababli, vaqtinchalik jarayon sodir bo'ladi, kuchlanish tebranishlari paydo bo'ladi (2-rasm), ularning amplitudasi. U in,max normal kuchlanishdan sezilarli darajada oshib ketishi mumkin. Kommutatsiya uskunalari uchun AB qismidagi kuchlanish qanchalik tez tiklanishi muhim ahamiyatga ega. Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, kamon zaryadsizlanishi katoddan zarba ionlanishi va elektron emissiyasi bilan boshlanadi va tutashuvdan so'ng yoy boshq barrelidagi termal ionlanish orqali saqlanadi.

Kommutatsiya qurilmalarida nafaqat kontaktlarni ochish, balki ular orasida paydo bo'ladigan yoyni o'chirish ham kerak.

O'zgaruvchan tok zanjirlarida yoydagi tok har yarim tsiklda noldan o'tadi (2-rasm), bu momentlarda yoy o'z-o'zidan o'chadi, ammo keyingi yarim tsiklda u yana paydo bo'lishi mumkin. Oscillogrammalardan ko'rinib turibdiki, yoydagi oqim nolga tabiiy o'tishdan biroz oldinroq nolga yaqinlashadi (3-rasm, A). Bu oqim pasayganda, yoyga beriladigan energiya kamayadi, shuning uchun yoy harorati pasayadi va termal ionlanish to'xtaydi. O'lik vaqtning davomiyligi t n kichik (o'nlab dan bir necha yuz mikrosekundgacha), lekin yoyning yo'qolishida muhim rol o'ynaydi. Agar siz o'lik vaqt ichida kontaktlarni ochsangiz va ularni elektr uzilishi sodir bo'lmaydigan masofaga etarlicha tezlikda ajratsangiz, kontaktlarning zanglashiga olib kelishi juda tez o'chadi.

O'lik pauza paytida ionlanish intensivligi sezilarli darajada pasayadi, chunki termal ionlanish sodir bo'lmaydi. Kommutatsiya qurilmalarida, bundan tashqari, sun'iy choralar yoy bo'shlig'ini sovutish va zaryadlangan zarrachalar sonini kamaytirish. Ushbu deionizatsiya jarayonlari bo'shliqning elektr quvvatini bosqichma-bosqich oshirishga olib keladi u pr (3-rasm, b).

Oqim noldan o'tgandan so'ng bo'shliqning elektr quvvatining keskin oshishi, asosan, katodga yaqin bo'shliqning kuchini oshirish hisobiga sodir bo'ladi (AC davrlarida 150-250V). Shu bilan birga, qayta tiklash kuchlanishi oshadi u V. Agar istalgan vaqtda u pr > u bo'shliq buzilmaydi, oqim noldan o'tgandan keyin yoy yana yonmaydi. Agar biror nuqtada u pr = u c, keyin bo'shliqda yoy yana yonadi.

Guruch. 3. :

A- oqim tabiiy ravishda noldan o'tganda yoyning so'nishi; b- oqim noldan o'tganda yoy bo'shlig'ining elektr quvvatini oshirish

Shunday qilib, kamonni o'chirish vazifasi kontaktlar orasidagi bo'shliqning elektr quvvati bo'lishi uchun shunday sharoitlarni yaratishga to'g'ri keladi. u ular orasida yanada keskinlik bor edi u V.

O'chirilgan qurilmaning kontaktlari orasidagi kuchlanishni oshirish jarayoni o'chirilgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan parametrlariga qarab boshqa xarakterga ega bo'lishi mumkin. Agar faol qarshilik ustunligi bo'lgan sxema o'chirilgan bo'lsa, u holda kuchlanish aperiodik qonunga muvofiq tiklanadi; agar kontaktlarning zanglashiga olib kirishda induktiv reaktivlik ustunlik qilsa, u holda tebranishlar sodir bo'ladi, ularning chastotalari kontaktlarning zanglashiga olib keladigan sig'im va indüktans nisbatiga bog'liq. Salınım jarayoni kuchlanishni tiklashning sezilarli sur'atlariga olib keladi va nima ko'proq tezlik du V/ dt, bo'shliqning buzilishi va yoyning yana yonishi ehtimoli qanchalik baland. Yoyni o'chirish shartlarini engillashtirish uchun ajratilgan oqim pallasida faol qarshiliklar kiritiladi, keyin kuchlanishning tiklanish tabiati aperiodik bo'ladi (3-rasm, b).

3. 1000 gacha bo'lgan kommutatsiya qurilmalarida yoylarni o'chirish usullariIN

1 kVgacha bo'lgan kommutatsiya qurilmalarida kamonni o'chirishning quyidagi usullari keng qo'llaniladi:

Kontaktlarning tez ajralib chiqishi bilan yoyni uzaytirish.

Ark qancha uzun bo'lsa, uning mavjudligi uchun zarur bo'lgan kuchlanish shunchalik katta bo'ladi. Quvvat manbai kuchlanishi pastroq bo'lsa, kamon o'chadi.

Uzun yoyni bir nechta qisqa yoylarga bo'lish (4-rasm, A).
Shaklda ko'rsatilganidek. 1, boshq kuchlanishi katod kuchlanishining yig'indisidir U k va anod U va kuchlanish pasayishi va kamon mili kuchlanishi U sd:

U d= U k+ U a+ U sd= U e+ U sd.

Agar kontaktlar ochilganda paydo bo'ladigan uzun yoy metall plitalardan yasalgan yoyni o'chirish panjarasiga tortilsa, u holda u bo'linadi. N qisqa yoylar. Har bir qisqa yoy o'zining katod va anod kuchlanishiga ega bo'ladi U e. Ark o'chadi, agar:

U n U uh,

Qayerda U- tarmoqdagi kuchlanish; U e - katod va anod kuchlanishining pasayishi yig'indisi (to'g'ridan-to'g'ri yoyida 20-25 V).

AC yoyi ham bo'linishi mumkin N qisqa yoylar. Hozirgi vaqtda oqim noldan o'tadi, katodga yaqin bo'shliq bir zumda 150-250 V elektr quvvatiga ega bo'ladi.

Agar yoy o'chadi

Tor tirqishlarda yoyning yo'qolishi.

Agar yoy kamonga chidamli materialdan hosil bo'lgan tor bo'shliqda yonib ketsa, u holda sovuq yuzalar bilan aloqa qilish natijasida zaryadlangan zarrachalarning intensiv sovishi va tarqalishi sodir bo'ladi. muhit. Bu tez deionizatsiya va yoyning yo'qolishiga olib keladi.

Guruch. 4.

A– uzun yoyni qisqa yoylarga bo‘lish; b– yoyni kamon o‘chirish kamerasining tor tirqishiga o‘tkazish; V– yoyning magnit maydonda aylanishi; G– neftda yoyning so‘nishi: 1 – qo‘zg‘almas kontakt; 2 - yoy tanasi; 3 - vodorod qobig'i; 4 - gaz zonasi; 5 – neft bug‘ zonasi; 6 - harakatlanuvchi kontakt

Yoyning magnit maydondagi harakati.

Elektr yoyini oqim o'tkazuvchi o'tkazgich deb hisoblash mumkin. Agar yoy magnit maydonda bo'lsa, u holda unga chap qo'l qoidasi bilan aniqlangan kuch ta'sir qiladi. Agar siz yoyning o'qiga perpendikulyar yo'naltirilgan magnit maydon yaratsangiz, u translatsion harakatni qabul qiladi va yoyni o'chirish kamerasining tirqishiga tortiladi (4-rasm, b).

Radial magnit maydonda yoy aylanish harakatini oladi (4-rasm, V). Magnit maydon hosil bo'lishi mumkin doimiy magnitlar, maxsus bobinlar yoki oqim qismlarining o'zi sxemasi. Tez aylanish va yoyning harakati uning sovishi va deionizatsiyasiga hissa qo'shadi.

Yoyni o'chirishning oxirgi ikki usuli (tor tirqishlarda va magnit maydonda) 1 kV dan yuqori kuchlanishli qurilmalarni o'chirishda ham qo'llaniladi.

4. 1 dan yuqori qurilmalarda yoyni o'chirishning asosiy usullarikV.

1 kV dan yuqori kommutatsiya qurilmalarida paragraflarda tasvirlangan 2 va 3 usullar qo'llaniladi. 1.3. va quyidagi yoyni o'chirish usullari ham keng qo'llaniladi:

1. Neftda yoyning yo'qolishi .

Agar o'chirish moslamasining kontaktlari moyga joylashtirilgan bo'lsa, unda ochilish paytida paydo bo'ladigan yoy kuchli gaz hosil bo'lishiga va yog'ning bug'lanishiga olib keladi (4-rasm, G). Yoy atrofida gaz pufakchasi hosil bo'lib, asosan vodoroddan (70-80%) iborat; yog'ning tez parchalanishi qabariqdagi bosimning oshishiga olib keladi, bu esa uning yaxshi sovishi va deionizatsiyasiga yordam beradi. Vodorod yuqori yoyni o'chirish xususiyatiga ega. To'g'ridan-to'g'ri yoy mili bilan aloqa qilish, uning deionizatsiyasiga hissa qo'shadi. Gaz pufakchasi ichida gaz va neft bug'larining uzluksiz harakati mavjud. Yog 'ichida yoyni o'chirish o'chirgichlarda keng qo'llaniladi.

2. Gaz - havo puflash .

Gazlarning yo'naltirilgan harakati hosil bo'lsa, yoyni sovutish yaxshilanadi - portlatish. Yoy bo'ylab yoki bo'ylab puflash (5-rasm) gaz zarralarining uning barreliga kirib borishiga, yoyning intensiv tarqalishiga va sovishiga yordam beradi. Gaz yog'ning yoy (yog 'kalitlari) yoki qattiq gaz hosil qiluvchi materiallar (avtogaz portlashi) tomonidan parchalanishi paytida hosil bo'ladi. Maxsus siqilgan havo tsilindrlaridan (havo kalitlari) keladigan sovuq, ionlashtirilmagan havo bilan puflash yanada samaralidir.

3. Ko'p oqim zanjirining uzilishi .

Yuqori kuchlanishdagi katta oqimlarni o'chirish qiyin. Bu qachon ekanligi bilan izohlanadi katta qiymatlar Qo'shilgan energiya va tiklanish kuchlanishi bilan yoy bo'shlig'ining deionizatsiyasi yanada murakkablashadi. Shuning uchun yuqori voltli o'chirgichlarda har bir fazada bir nechta boshq uzilishlari qo'llaniladi (6-rasm). Bunday kalitlarda nominal qiymatning bir qismi uchun mo'ljallangan bir nechta söndürme moslamalari mavjud. ip Fazadagi tanaffuslar soni kalit turiga va uning kuchlanishiga bog'liq. 500-750 kV o'chirgichlarda 12 yoki undan ko'p uzilishlar bo'lishi mumkin. Arkning yo'qolishini engillashtirish uchun tiklanish kuchlanishi tanaffuslar o'rtasida teng taqsimlanishi kerak. Shaklda. 6-rasmda sxematik ravishda har bir fazada ikkita tanaffusga ega bo'lgan moyli kalit ko'rsatilgan.

Bir fazali qisqa tutashuv uzilganda, qayta tiklanadigan kuchlanish uzilishlar o'rtasida quyidagicha taqsimlanadi:

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

Qayerda U 1 ,U 2 - birinchi va ikkinchi tanaffuslarga qo'llaniladigan stresslar; BILAN 1 - bu bo'shliqlarning kontaktlari orasidagi sig'im; C 2 - kontakt tizimining erga nisbatan sig'imi.


Guruch. 6. O'chirgichdagi uzilishlar bo'yicha kuchlanish taqsimoti: a - moy kalitidagi uzilishlar bo'yicha kuchlanish taqsimoti; b – sig‘imli kuchlanish ajratgichlar; c - faol kuchlanish bo'luvchilari.

Chunki BILAN 2 ko'proq C 1, keyin kuchlanish U 1 > U 2 va shuning uchun o'chirish moslamalari turli sharoitlarda ishlaydi. Voltajni tenglashtirish uchun sig'imlar yoki faol qarshiliklar elektron to'xtatuvchining (MC) asosiy kontaktlariga parallel ravishda ulanadi (16-rasm, b, V). Imkoniyatlar va faol shunt qarshilik qiymatlari uzilishlardagi kuchlanish teng taqsimlanishi uchun tanlanadi. Manevr qarshiliklari bo'lgan kalitlarda, asosiy davrlar orasidagi yoyni o'chirgandan so'ng, qarshiliklar bilan chegaralangan qo'shimcha oqim yordamchi kontaktlar (AC) tomonidan buziladi.

Shunt qarshiliklari qayta tiklash kuchlanishining ko'tarilish tezligini pasaytiradi, bu esa yoyni o'chirishni osonlashtiradi.

4. Vakuumda yoyning yo'qolishi .

Juda kam uchraydigan gaz (10-6-10-8 N/sm2) atmosfera bosimida gazdan oʻnlab marta koʻproq elektr quvvatiga ega. Agar kontaktlar vakuumda ochilsa, yoydagi oqimning noldan birinchi o'tishidan so'ng darhol bo'shliqning kuchi tiklanadi va yoy yana yonmaydi.

5. Yuqori bosimli gazlarda yoyning yo'qolishi .

2 MPa yoki undan yuqori bosimdagi havo yuqori elektr quvvatiga ega. Bu siqilgan havo atmosferasida yoyni o'chirish uchun juda ixcham qurilmalarni yaratishga imkon beradi. Oltingugurt geksaftorid SF6 (SF6 gazi) kabi yuqori quvvatli gazlardan foydalanish yanada samaralidir. SF6 gazi nafaqat havo va vodorodga qaraganda ko'proq elektr quvvatiga ega, balki atmosfera bosimida ham yaxshi kamon o'chirish xususiyatlariga ega.

Elektr yoyi.

Kontakt qurilmasi tomonidan kontaktlarning zanglashiga olib kelishi plazma ko'rinishi bilan tavsiflanadi, u o'zaro aloqa bo'shlig'ini elektr tokining o'tkazgichidan izolyatorga aylantirish jarayonida gazni tushirishning turli bosqichlaridan o'tadi.

0,5-1 A dan yuqori oqimlarda yoyni tushirish bosqichi paydo bo'ladi (maydon 1 )(1-rasm); oqim pasayganda, katodda (mintaqada) porlash oqimi paydo bo'ladi 2 ); keyingi bosqich (hudud 3 ) – Townsend oqindisi, va nihoyat, mintaqa 4 - izolyatsiya bosqichi, bunda elektr tokining tashuvchilari - elektronlar va ionlar - ionlanish natijasida hosil bo'lmaydi, lekin faqat atrof-muhitdan kelib chiqishi mumkin.

Guruch. 1. Gazlarda elektr razryadlanish bosqichlarining tok kuchlanish xarakteristikalari

Egri chiziqning birinchi bo'limi yoy zaryadidir (maydon 1) - elektrodlardagi past kuchlanishning pasayishi va yuqori oqim zichligi bilan tavsiflanadi. Oqim kuchayganda, kamon oralig'idagi kuchlanish birinchi navbatda keskin pasayadi va keyin biroz o'zgaradi.

Ikkinchi bo'lim (mintaqa 2 ) porlash razryad hududini ifodalovchi egri chiziq katodda yuqori kuchlanish pasayishi (250 - 300 V) va past oqimlar bilan tavsiflanadi. Oqim kuchayganda, tushirish oralig'idagi kuchlanish pasayishi ortadi.

Townsend oqindi (viloyat 3 ) yuqori kuchlanishlarda juda past oqim qiymatlari bilan tavsiflanadi.

Elektr yoyi yuqori harorat bilan birga keladi va bu harorat bilan bog'liq. Demak, yoy nafaqat elektr hodisasi, balki termal hodisa hamdir.

Oddiy sharoitlarda havo yaxshi izolyator hisoblanadi. Shunday qilib, 1 sm havo bo'shlig'ini sindirish uchun kamida 30 kV kuchlanish qo'llanilishi kerak. Havo bo'shlig'ining o'tkazgichga aylanishi uchun unda zaryadlangan zarralarning ma'lum bir kontsentratsiyasini yaratish kerak: salbiy - asosan erkin elektronlar va ijobiy - ionlar. Neytral zarrachadan bir yoki bir nechta elektronni ajratib, erkin elektron va ionlar hosil qilish jarayoni deyiladi ionlanish

Gazning ionlanishi yorug'lik, rentgen nurlari, yuqori harorat, elektr maydoni ta'sirida va boshqa bir qator omillar ta'sirida paydo bo'lishi mumkin. Elektr qurilmalaridagi yoy jarayonlari uchun quyidagilar katta ahamiyatga ega: elektrodlarda sodir bo'ladigan jarayonlardan - termion va maydon emissiyasi va yoy bo'shlig'ida sodir bo'ladigan jarayonlardan - termal ionlanish va surish ionlashuvi.

Oqim bilan kontaktlarning zanglashiga olib, yopish va ochish uchun mo'ljallangan elektr kommutatsiya qurilmalarida, o'chirilganda, gazda porlash yoki yoy shaklida oqim paydo bo'ladi. O'chirilgan oqim 0,1 A dan past bo'lganda va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish 250 - 300 V ga yetganda porlash deşarj sodir bo'ladi. Bunday zaryadsizlanish kam quvvatli o'rni kontaktlarida yoki shakldagi zaryadga o'tish bosqichida sodir bo'ladi. elektr yoyidan.

Yoyli razryadning asosiy xossalari.

1) Arkning zaryadsizlanishi faqat yuqori oqimlarda sodir bo'ladi; metallar uchun minimal yoy oqimi taxminan 0,5 A ni tashkil qiladi;

2) Yoyning markaziy qismining harorati juda yuqori va qurilmalarda 6000 - 18000 K ga etishi mumkin;

3) Katoddagi tok zichligi nihoyatda yuqori va 10 2 – 10 3 A/mm 2 ga etadi;

4) Katoddagi kuchlanishning pasayishi atigi 10 - 20 V ni tashkil qiladi va amalda oqimga bog'liq emas.

Yoyli razryadda uchta xarakterli mintaqani ajratish mumkin: katod yaqinida, yoy ustunining mintaqasi (yoy o'qi) va anod yaqinida (2-rasm).

Ushbu sohalarning har birida ionlanish va deionizatsiya jarayonlari u erda mavjud bo'lgan sharoitlarga qarab turlicha boradi. Ushbu uchta hududdan o'tadigan oqim bir xil bo'lganligi sababli, ularning har birida sodir bo'lishini ta'minlaydigan jarayonlar sodir bo'ladi. kerakli miqdor to'lovlar.

Guruch. 2. Statsionar doimiy yoyda kuchlanish va elektr maydon kuchini taqsimlash

Termion emissiyasi. Termionik emissiya - bu qizdirilgan sirtdan elektronlar chiqarish hodisasi.

Kontaktlar bir-biridan ajralib ketganda, oxirgi aloqa sohasidagi kontakt qarshiligi va oqim zichligi keskin ortadi. Bu maydon erish harorati va kontaktlarning yanada divergentsiya bilan buzadi erigan metall, bir kontakt istmus shakllantirish uchun isitiladi. Bu erda kontakt metall bug'lanadi. Manfiy elektrodda katod nuqtasi (issiq maydon) deb ataladigan joy hosil bo'lib, u yoyning asosi va kontaktning birinchi ajralish momentida elektron nurlanish manbai bo'lib xizmat qiladi. Termiyonik emissiya oqimining zichligi harorat va elektrod materialiga bog'liq. U kichik va elektr yoyini yaratish uchun etarli bo'lishi mumkin, lekin uni yoqish uchun etarli emas.

Avtoelektron emissiyalar. Bu kuchli elektr maydoni ta'sirida katoddan elektronlarning chiqishi hodisasi.

Elektr zanjirining uzilish nuqtasi o'zgaruvchan kondansatör sifatida ifodalanishi mumkin. Dastlabki momentdagi sig'im cheksizlikka teng, keyin kontaktlarning ajralishi bilan kamayadi. Devrenning qarshiligi orqali bu kondansatör zaryadlanadi va undagi kuchlanish asta-sekin noldan tarmoq kuchlanishiga oshadi. Shu bilan birga, kontaktlar orasidagi masofa ortadi. Kuchlanishning ko'tarilishi paytida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan maydon kuchi 100 MV / sm dan oshadigan qiymatlardan o'tadi. Bunday elektr maydon kuchlari elektronlarni sovuq katoddan yirtib tashlash uchun etarli.

Dala emissiya oqimi ham juda kichik va faqat yoy zaryadining rivojlanishining boshlanishi bo'lib xizmat qilishi mumkin.

Shunday qilib, ajralib chiqadigan kontaktlarda yoy zaryadining paydo bo'lishi termion va maydon elektronlari emissiyasining mavjudligi bilan izohlanadi. Bir yoki boshqa omillarning ustunligi o'zgaruvchan tokning qiymatiga, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan materialiga va sirtining tozaligiga, ularning ajralib chiqish tezligiga va boshqa bir qator omillarga bog'liq.

Bosish orqali ionlanish. Agar erkin elektron etarli tezlikka ega bo'lsa, u neytral zarracha (atom va ba'zan molekula) bilan to'qnashganda, undan elektronni chiqarib yuborishi mumkin. Natijada yangi erkin elektron va musbat ion bo'ladi. Yangi olingan elektron, o'z navbatida, keyingi zarrachani ionlashtirishi mumkin. Bunday ionlanish surish ionlashuvi deb ataladi.

Elektron gaz zarrachasini ionlashi uchun u ma'lum tezlikda harakatlanishi kerak. Elektronning tezligi uning erkin yo'lidagi potentsiallar farqiga bog'liq. Shuning uchun, odatda, elektronning harakat tezligi emas, balki erkin yo'lning uzunligi bo'ylab mavjud bo'lishi kerak bo'lgan potentsial farqning minimal qiymati ko'rsatiladi, shunda elektron yo'lning oxirigacha kerakli tezlikni oladi. . Bu potentsial farq deyiladi ionlanish potentsiali.

Gazlar uchun ionlanish potentsiali 13 - 16 V (azot, kislorod, vodorod) va 24,5 V gacha (metall bug'lari uchun bu taxminan ikki baravar past (mis bug'lari uchun 7,7 V).

Termal ionlanish. Bu yuqori harorat ta'sirida ionlanish jarayoni. Arkni sodir bo'lgandan keyin saqlab qolish, ya'ni. Olingan kamon zaryadini etarli miqdordagi erkin zaryadlar bilan ta'minlash ionlanishning asosiy va amalda yagona turi - termal ionlanish bilan izohlanadi.

Yoy ustunining harorati o'rtacha 6000 - 10000 K ni tashkil qiladi, lekin undan yuqori qiymatlarga erishish mumkin - 18000 K gacha. Bu haroratda tez harakatlanuvchi gaz zarralari soni ham, ularning harakat tezligi ham sezilarli darajada oshadi. Tez harakatlanuvchi atomlar yoki molekulalar to'qnashganda, ularning aksariyati yo'q qilinadi, zaryadlangan zarrachalarni hosil qiladi, ya'ni. gazning ionlanishi sodir bo'ladi. Termal ionlanishning asosiy xarakteristikasi ionlanish darajasi, bu yoy bo'shlig'idagi ionlangan atomlar sonining ushbu bo'shliqdagi atomlarning umumiy soniga nisbati. Yoydagi ionlanish jarayonlari bilan bir vaqtda teskari jarayonlar sodir bo'ladi, ya'ni zaryadlangan zarrachalarning qayta birlashishi va neytral zarrachalarning hosil bo'lishi. Bu jarayonlar deyiladi deionizatsiya.

Deionizatsiya asosan tufayli sodir bo'ladi rekombinatsiya Va diffuziya.

Rekombinatsiya. Har xil zaryadlangan zarralarning oʻzaro aloqaga kirishib neytral zarrachalar hosil qilish jarayoni rekombinatsiya deyiladi.

Elektr yoyida manfiy zarralar asosan elektronlardir. Elektronlarning musbat ion bilan to'g'ridan-to'g'ri ulanishi katta tezlik farqi tufayli dargumon. Odatda, rekombinatsiya elektron tomonidan zaryadlangan neytral zarracha yordamida sodir bo'ladi. Bu manfiy zaryadlangan zarracha musbat ion bilan toʻqnashganda bir yoki ikkita neytral zarracha hosil boʻladi.

Diffuziya. Zaryadlangan zarrachalarning tarqalishi - bu zaryadlangan zarralarni yoy bo'shlig'idan atrofdagi bo'shliqqa olib tashlash jarayoni, bu esa yoyning o'tkazuvchanligini pasaytiradi.

Diffuziya ham elektr, ham termal omillar ta'sirida yuzaga keladi. Yoy ustunidagi zaryad zichligi periferiyadan markazga oshadi. Shu sababli, elektr maydoni hosil bo'lib, ionlarning markazdan periferiyaga o'tishi va yoy hududini tark etishiga olib keladi. Ark ustuni va uning atrofidagi bo'shliq o'rtasidagi harorat farqi ham xuddi shu yo'nalishda harakat qiladi. Stabillashgan va erkin yonayotgan yoyda diffuziya ahamiyatsiz rol o'ynaydi.

Statsionar yoy bo'ylab kuchlanishning pasayishi yoy bo'ylab notekis taqsimlanadi. Voltaj pasayishining o'zgarishi sxemasi U D va elektr maydon kuchi (uzunlamasına kuchlanish gradienti) E D = dU/dx yoy bo'ylab rasmda ko'rsatilgan (2-rasm). Voltaj gradienti ostida E D yoy uzunligi birligiga kuchlanishning pasayishiga ishora qiladi. Rasmdan ko'rinib turibdiki, xarakteristikalar kursi U D va E Elektrodga yaqin hududlarda D yoyning qolgan qismidagi xarakteristikalar kursidan keskin farq qiladi. Elektrodlarda, katodga yaqin va anodga yaqin hududlarda, taxminan 10-4 sm uzunlik oralig'ida kuchlanishning keskin pasayishi kuzatiladi. katod U va anodik U A. Ushbu kuchlanish pasayishining kattaligi elektrod materialiga va uning atrofidagi gazga bog'liq. Anodga yaqin va katodga yaqin kuchlanish pasayishining umumiy qiymati 15 - 30 V, kuchlanish gradienti 10 5 - 10 6 V / sm ga etadi.

Ark ustuni deb ataladigan yoyning qolgan qismida kuchlanish pasayishi U D yoy uzunligiga deyarli to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu erda gradient magistral bo'ylab taxminan doimiydir. Bu juda ko'p omillarga bog'liq va keng miqyosda o'zgarishi mumkin, 100 - 200 V / sm ga etadi.

Yaqin elektrod kuchlanishining pasayishi U E kamon uzunligiga bog'liq emas, kamon ustunidagi kuchlanishning pasayishi yoy uzunligiga mutanosibdir; Shunday qilib, kamon bo'shlig'idagi kuchlanish pasayishi

U D = U E + E D l D,

Qayerda: E D – yoy ustunidagi elektr maydon kuchi;

l D - yoy uzunligi; U E = U k + U A.

Xulosa qilib shuni yana bir bor ta'kidlash kerakki, yoyni tushirish bosqichida termal ionlanish ustunlik qiladi - issiqlik maydonining energiyasi tufayli atomlarning elektronlarga va musbat ionlarga bo'linishi. Yorqin razryad bilan katodda elektr maydoni tomonidan tezlashtirilgan elektronlar bilan to'qnashuv tufayli zarba ionlashuvi sodir bo'ladi va Taunsend razryadida zarba ionlanishi butun gaz tushirish oralig'ida ustunlik qiladi.

Elektrning statik oqim-kuchlanish xarakteristikasi

DC yoylari.

Arkning eng muhim xarakteristikasi - bu kuchlanishning joriy qiymatga bog'liqligi. Bu xarakteristikaga joriy kuchlanish deyiladi. Oqim kuchayishi bilan i yoy harorati ortadi, termal ionlanish kuchayadi, razryaddagi ionlashgan zarrachalar soni ortadi va yoyning elektr qarshiligi kamayadi. r d.

Ark kuchlanishi ir d.Tok kuchaygan sari yoy qarshiligi shunchalik keskin kamayadiki, zanjirdagi tok kuchayishiga qaramay, kamon kuchlanishi pasayadi. Barqaror holatdagi har bir joriy qiymat zaryadlangan zarrachalar sonining o'ziga xos dinamik balansiga mos keladi.

Bir joriy qiymatdan ikkinchisiga o'tishda yoyning termal holati bir zumda o'zgarmaydi. Ark bo'shlig'i mavjud termal inertsiya. Agar oqim vaqt o'tishi bilan sekin o'zgarsa, u holda tushirishning termal inertsiyasi hech qanday ta'sir qilmaydi. Har bir oqim qiymati yoy qarshiligining yoki undagi kuchlanishning aniq qiymatiga mos keladi.

Ark kuchlanishining sekin o'zgarganda oqimga bog'liqligi deyiladi statik oqim-kuchlanish xarakteristikasi yoylar.

Yoyning statik xarakteristikalari elektrodlar orasidagi masofaga (yoy uzunligi), elektrodlarning materialiga va yoy yonadigan muhit parametrlariga bog'liq.

Yoyning statik oqim-kuchlanish xususiyatlari shaklda ko'rsatilgan egri shaklga ega. 3.

Guruch. 3. Yoyning statik tok kuchlanish xarakteristikalari

Ark uzunligi qanchalik uzun bo'lsa, uning statik oqim kuchlanish xususiyati shunchalik yuqori bo'ladi. Yoy yonayotgan muhitning bosimi ortishi bilan intensivlik ham ortadi E D va oqim kuchlanishining xarakteristikasi rasmga o'xshash tarzda ko'tariladi. 3.

Arkni sovutish bu xususiyatga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Arkning sovishi qanchalik kuchli bo'lsa, undan ko'proq quvvat chiqariladi. Bunday holda, kamon tomonidan chiqarilgan quvvat ortishi kerak. Berilgan oqim uchun bu kamon kuchlanishini oshirish orqali mumkin. Shunday qilib, sovutish kuchayishi bilan oqim kuchlanishining xarakteristikasi yuqoriroq bo'ladi. Bu apparatlarning kamon o'chirish qurilmalarida keng qo'llaniladi.

Elektrning dinamik oqim-kuchlanish xarakteristikasi

DC yoylari.

Agar zanjirdagi oqim asta-sekin o'zgarsa, u holda oqim i 1 yoy qarshiligiga mos keladi r D1, yuqori oqim uchun i 2 pastki qarshilikka mos keladi r D2, bu rasmda aks ettirilgan. 4. (qarang. yoy - egri chiziqning statik xarakteristikalari A).

Guruch. 4. Yoyning dinamik oqim-kuchlanish xarakteristikasi.

Haqiqiy o'rnatishlarda oqim juda tez o'zgarishi mumkin. Yoy ustunining termal inertsiyasi tufayli yoy qarshiligining o'zgarishi oqimning o'zgarishidan orqada qoladi.

Tez o'zgarganda yoy kuchlanishining oqimga bog'liqligi deyiladi dinamik oqim-kuchlanish xarakteristikasi.

Oqimning keskin o'sishi bilan dinamik javob statikdan yuqoriga chiqadi (egri IN), chunki oqimning tez o'sishi bilan yoy qarshiligi oqim oshganidan ko'ra sekinroq tushadi. Kamaytirilganda u pastroq bo'ladi, chunki bu rejimda yoy qarshiligi oqimning sekin o'zgarishiga qaraganda kamroq (egri chiziq). BILAN).

Dinamik xarakteristikasi asosan yoydagi oqimning o'zgarish tezligi bilan belgilanadi. Agar yoyning termal vaqt konstantasi bilan solishtirganda cheksiz kichik vaqt ichida zanjirga juda katta qarshilik kiritilgan bo'lsa, u holda oqim nolga teng bo'lgan vaqt davomida yoy qarshiligi doimiy bo'lib qoladi. Bunday holda, dinamik xarakteristika nuqtadan o'tadigan to'g'ri chiziq sifatida tasvirlanadi 2 kelib chiqishiga (to'g'ri chiziq D), T. Ya'ni, yoy o'zini metall o'tkazgich kabi tutadi, chunki yoy bo'ylab kuchlanish oqimga mutanosibdir.

DC yoyi o'chirish shartlari.

To'g'ridan-to'g'ri elektr yoyini o'chirish uchun barcha oqim qiymatlarida yoy bo'shlig'ida deionizatsiya jarayonlari ionlash jarayonlariga qaraganda intensivroq bo'lishi uchun sharoit yaratish kerak.

Guruch. 5. Elektr yoyi bo'lgan zanjirdagi kuchlanish balansi.

Qarshilikni o'z ichiga olgan elektr zanjirini ko'rib chiqing R, induktivlik L va kuchlanish pasayishi bilan yoy bo'shlig'i U D kuchlanish qo'llaniladi U(5-rasm, A). Doimiy uzunlikdagi yoy bilan ushbu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kuchlanish balansi tenglamasi istalgan vaqtda amal qiladi:

oqim o'zgarganda induktivlikdagi kuchlanishning pasayishi qayerda.

Statsionar rejim, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim o'zgarmaydigan rejim bo'ladi, ya'ni. va stress balansi tenglamasi quyidagi shaklda bo'ladi:

Elektr yoyini o'chirish uchun undagi oqim doimo kamayishi kerak, ya'ni. , A

Stress balansi tenglamasining grafik yechimi rasmda keltirilgan. 5, b. Mana to'g'ri chiziq 1 manba kuchlanishini ifodalaydi U; qiya to'g'ri chiziq 2 – qarshilikdagi kuchlanishning pasayishi R(sxemaning reostatik xarakteristikasi), kuchlanishdan chiqariladi U, ya'ni. U–iR; egri chiziq 3 – yoy bo‘shlig‘ining joriy kuchlanish xarakteristikasi U D.

O'zgaruvchan tokning elektr yoyining xususiyatlari.

Agar to'g'ridan-to'g'ri yoyni o'chirish uchun oqim nolga tushadigan sharoitlarni yaratish kerak bo'lsa, u holda o'zgaruvchan tok bilan yoy bo'shlig'ining ionlanish darajasidan qat'i nazar, yoydagi oqim har yarimda noldan o'tadi. -sikl, ya'ni. Har bir yarim tsiklda yoy o'chadi va yana yonadi. Arkni o'chirish vazifasi juda soddalashtirilgan. Bu erda oqim noldan o'tgandan keyin tiklanmaydigan sharoitlarni yaratish kerak.

Bir davr uchun o'zgaruvchan tok yoyining joriy kuchlanish xarakteristikasi shaklda ko'rsatilgan. 6. 50 Gts sanoat chastotasida ham yoydagi oqim juda tez o'zgarganligi sababli, taqdim etilgan xarakteristika dinamikdir. Sinusoidal oqim bilan, birinchi navbatda, bo'limda boshq kuchlanishi ortadi 1, va keyin, oqimning oshishi tufayli, bo'limda tushadi 2 (bo'limlar 1 Va 2 yarim tsiklning birinchi yarmiga qarang). Oqim maksimaldan o'tgandan so'ng, dinamik oqim kuchlanishining xarakteristikasi egri chiziq bo'ylab ortadi 3 oqimning pasayishi tufayli, keyin esa bo'limda kamayadi 4 kuchlanish nolga yaqinlashganligi sababli (bo'limlar 3 Va 4 xuddi shu yarim tsiklning ikkinchi yarmiga qarang).

Guruch. 6. O'zgaruvchan tok yoyining joriy kuchlanish xarakteristikalari

O'zgaruvchan tok bilan yoy harorati o'zgaruvchan miqdordir. Shu bilan birga, gazning termal inertsiyasi juda sezilarli bo'lib chiqadi va oqim noldan o'tgunga qadar, kamaygan bo'lsa ham, kamon harorati ancha yuqori bo'lib qoladi. Shunga qaramay, oqim noldan o'tganda sodir bo'ladigan haroratning pasayishi bo'shliqning deionizatsiyasiga yordam beradi va o'zgaruvchan tok elektr yoyining o'chirilishini osonlashtiradi.

Magnit maydondagi elektr yoyi.

Elektr yoyi tokning gazsimon o'tkazgichidir. Magnit maydon bu o'tkazgichga xuddi metall kabi ta'sir qilib, maydon induksiyasiga va yoydagi oqimga mutanosib kuch hosil qiladi. Yoyga ta'sir etuvchi magnit maydon uning uzunligini oshiradi va yoy elementlarini kosmosda harakatga keltiradi. Ark elementlarining ko'ndalang harakati kuchli sovutishni hosil qiladi, bu esa yoy ustuni bo'ylab kuchlanish gradientining oshishiga olib keladi. Yoy gaz muhitida yuqori tezlikda harakat qilganda, yoy alohida parallel tolalarga bo'linadi. Yoy qanchalik uzun bo'lsa, yoyning delaminatsiyasi shunchalik kuchli bo'ladi.

Ark juda harakatchan o'tkazgichdir. Ma'lumki, oqim o'tkazuvchi qism kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektromagnit energiyasini oshirishga moyil bo'lgan kuchlarga ta'sir qiladi. Energiya indüktans bilan mutanosib bo'lganligi sababli, yoy o'z maydonining ta'siri ostida burilishlar va halqalarni hosil qilishga intiladi, chunki bu kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Arkning bu qobiliyati uning uzunligi qanchalik kuchli bo'lsa.

Havoda harakatlanuvchi yoy aerodinamik havo qarshiligini yengib chiqadi, bu yoyning diametriga, elektrodlar orasidagi masofaga, gaz zichligiga va harakat tezligiga bog'liq. Tajriba shuni ko'rsatadiki, barcha holatlarda bir xil magnit maydonda yoy doimiy tezlikda harakat qiladi. Shunday qilib, elektrodinamik kuch aerodinamik qarshilik kuchi bilan muvozanatlanadi.

Samarali sovutishni yaratish uchun yoy magnit maydon yordamida yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan yoyga chidamli materialning devorlari orasidagi tor (yoyning diametri tirqishning kengligidan kattaroq) bo'shliqqa tortiladi. Yivning devorlariga issiqlik uzatilishining kuchayishi tufayli, tor tirqish mavjudligida yoy ustunidagi kuchlanish gradienti elektrodlar orasida erkin harakatlanadigan yoyga qaraganda ancha yuqori. Bu o'chirish uchun zarur bo'lgan o'chirishning uzunligi va vaqtini qisqartirish imkonini beradi.

Kommutatsiya qurilmalarida elektr yoyiga ta'sir qilish usullari.

Qurilmada paydo bo'ladigan yoy ustuniga ta'sir qilishdan maqsad, kommutatsiya elementi izolyatsion holatga o'tganda, uning faol elektr qarshiligini cheksizgacha oshirishdir. Bunga deyarli har doim yoy ustunini intensiv sovutish, uning harorati va issiqlik miqdorini kamaytirish orqali erishiladi, natijada ionlanish darajasi va elektr tashuvchilar va ionlangan zarrachalar soni kamayadi va plazmaning elektr qarshiligi ortadi.

Past kuchlanishli kommutatsiya qurilmalarida elektr yoyini muvaffaqiyatli o'chirish uchun quyidagilarni bajarish kerak. quyidagi shartlar:

1) yoyning uzunligini uni cho'zish yoki kalitning har bir qutbidagi uzilishlar sonini oshirish orqali oshirish;

2) kamonni so'rib oladigan radiatorlarga o'xshash yoyni o'chirish panjarasining metall plitalariga o'tkazing. issiqlik energiyasi yoy ustuni va uni ketma-ket bog'langan yoylar qatoriga ajrating;

3) yoy ustunini magnit maydon yordamida yoyga chidamli bo'lgan tirqish kamerasiga o'tkazing izolyatsion material yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bilan, bu erda yoy devorlar bilan aloqa qilishda intensiv ravishda sovutiladi;

4) gaz hosil qiluvchi material - toladan yasalgan yopiq trubkada yoy hosil qilish; harorat ta'sirida ajralib chiqadigan gazlar hosil bo'ladi yuqori qon bosimi, bu kamonni o'chirishga yordam beradi;

5) kamondagi metall bug'larining kontsentratsiyasini kamaytirish, buning uchun asboblarni loyihalash bosqichida tegishli materiallardan foydalanish;

6) vakuumda yoyni o'chirish; juda past gaz bosimida ularni ionlash va yoyda oqim o'tkazishni qo'llab-quvvatlash uchun gaz atomlari etarli emas; kamon ustuni kanalining elektr qarshiligi juda yuqori bo'ladi va kamon o'chadi;

7) o'zgaruvchan tok nolni kesib o'tishidan oldin kontaktlarni sinxron ravishda oching, bu esa hosil bo'lgan yoyda issiqlik energiyasini chiqarishni sezilarli darajada kamaytiradi, ya'ni. yoyning yo'qolishiga yordam beradi;

8) yoyni o'chiruvchi va uni o'chirish shartlarini osonlashtiradigan sof faol qarshiliklardan foydalaning;

9) kontaktlarning zanglashiga olib keladigan va kamon oqimini o'zlariga o'tkazadigan yarimo'tkazgichli elementlardan foydalaning, bu esa kontaktlarda yoy hosil bo'lishini amalda yo'q qiladi.

Elektr yoyi - bu yuqori oqim zichligi, yuqori harorat, yuqori qon bosimi gaz va kamon oralig'ida kichik kuchlanish pasayishi. Bunday holda, elektrodlarning (kontaktlarning) kuchli isishi sodir bo'ladi, ularda katod va anod dog'lari hosil bo'ladi. Katod porlashi kichik yorqin nuqtada to'plangan, qarama-qarshi elektrodning issiq qismi anod nuqtasini hosil qiladi.

Arkda uchta mintaqani qayd etish mumkin, ularda sodir bo'ladigan jarayonlarning tabiati juda farq qiladi. To'g'ridan-to'g'ri yoyning salbiy elektrodiga (katod) ulashgan katod kuchlanishining pasayishi maydoni. Keyinchalik plazma yoyi barrel keladi. To'g'ridan-to'g'ri musbat elektrodga (anod) ulashgan anod kuchlanishining pasayishi hududi. Ushbu maydonlar sxematik tarzda rasmda ko'rsatilgan. 1.

Guruch. 1. Elektr yoyining tuzilishi

Rasmdagi katod va anod kuchlanishining tushishi mintaqalarining o'lchamlari juda abartılı. Haqiqatda, ularning miqdori juda kichik, masalan, katod kuchlanishining pasayishi elektronning erkin harakatlanish yo'li tartibida (1 m dan kam). Anod kuchlanishining pasayishi mintaqasining uzunligi odatda bu qiymatdan biroz kattaroqdir.

Oddiy sharoitlarda havo yaxshi izolyator hisoblanadi. Shunday qilib, 1 sm havo bo'shlig'ini sindirish uchun zarur bo'lgan kuchlanish 30 kV. Havo bo'shlig'ining o'tkazgichga aylanishi uchun unda zaryadlangan zarrachalarning (elektronlar va ionlar) ma'lum bir konsentratsiyasini yaratish kerak.

Elektr yoyi qanday paydo bo'ladi?

Zaryadlangan zarrachalar oqimi bo'lgan elektr yoyi, kontaktning divergensiyasining dastlabki momentida yoy bo'shlig'i gazining erkin elektronlari va katod yuzasidan chiqarilgan elektronlar mavjudligi natijasida paydo bo'ladi. Kontaktlar orasidagi bo'shliqda joylashgan erkin elektronlar elektr maydon kuchlari ta'sirida katoddan anodga yo'nalishda yuqori tezlikda harakatlanadi.

Kontakt divergentsiyasining boshida maydon kuchi santimetr uchun bir necha ming kilovoltga yetishi mumkin. Ushbu maydon kuchlari ta'sirida elektronlar katod yuzasidan chiqariladi va anodga o'tadi, undan elektron bulutini hosil qiluvchi elektronlarni uradi. Shu tarzda yaratilgan elektronlarning dastlabki oqimi keyinchalik yoy bo'shlig'ining intensiv ionlanishini hosil qiladi.

Ionlanish jarayonlari bilan bir qatorda yoyda deionizatsiya jarayonlari parallel va doimiy ravishda sodir bo'ladi. Deionizatsiya jarayonlari shundan iboratki, har xil belgilarga ega ikkita ion yoki ijobiy ion va elektronlar, ular tortiladi va to'qnashadi, neytrallanadi, bundan tashqari, zaryadlangan zarralar zaryadlari yuqori konsentratsiyali yonayotgan ruhlar hududidan zaryadlar kontsentratsiyasi kamroq bo'lgan muhitga o'tadi. Bu omillarning barchasi yoy haroratining pasayishiga, uning sovishi va yo'qolishiga olib keladi.

Guruch. 2. Elektr yoyi

Yonishdan keyin yoy

Stabil yonish rejimida undagi ionlanish va deionizatsiya jarayonlari muvozanatda bo'ladi. Teng miqdordagi erkin musbat va manfiy zaryadga ega bo'lgan boshq barrel yuqori darajada gaz ionlanishi bilan tavsiflanadi.

Ionlanish darajasi birlikka yaqin bo'lgan modda, ya'ni. unda neytral atomlar va molekulalar mavjud bo'lmagan plazma deyiladi.

Elektr yoyi quyidagi xususiyatlar bilan tavsiflanadi:

1. Ark o'qi va atrof-muhit o'rtasidagi aniq belgilangan chegara.

2. Yuqori harorat barrel ichida 6000 - 25000K gacha bo'lgan yoy bor.

3. Yuqori zichlik oqim va boshq barrel (100 - 1000 A / mm 2).

4. Anod va katod kuchlanishining kichik qiymatlari tushishi va amalda oqimga bog'liq emas (10 - 20 V).

Elektr yoyining joriy kuchlanish xarakteristikalari

DC yoyining asosiy xarakteristikasi - yoy kuchlanishining oqimga bog'liqligi, bu deyiladi joriy kuchlanish xarakteristikasi (VAC).

Kontaktlar o'rtasida ma'lum bir kuchlanishda yoy paydo bo'ladi (3-rasm), ateşleme kuchlanishi Uz deb ataladi va kontaktlar orasidagi masofaga, muhitning harorati va bosimiga va kontaktlarning ajralib chiqish tezligiga qarab. Yoyning so'nish kuchlanishi Ug har doim Uz kuchlanishidan kichik bo'ladi.


Guruch. 3. Doimiy tok yoyining volt-amper xarakteristikasi (a) va uning ekvivalent zanjiri (b)

Egri 1 yoyning statik xarakteristikasini ifodalaydi, ya'ni. oqimni asta-sekin o'zgartirish orqali olinadi. Xarakteristika tushish xususiyatiga ega. Oqim kuchayishi bilan kamon kuchlanishi kamayadi. Bu shuni anglatadiki, yoy bo'shlig'ining qarshiligi oqim kuchayishi bilan tezroq kamayadi.

Agar u yoki bu tezlikda yoydagi oqim I1 dan nolga kamaytirilsa va bir vaqtning o'zida yoy bo'ylab kuchlanishning pasayishi qayd etilsa, u holda 2 va 3 egri chiziqlar olinadi dinamik xususiyatlar.

Oqim qanchalik tez kamaytirilsa, dinamik oqim kuchlanishining xususiyatlari shunchalik past bo'ladi. Bu oqim pasayganda, barrel kesimi va harorat kabi kamon parametrlari barqaror holatda pastroq oqim qiymatiga mos keladigan qiymatlarni tezda o'zgartirishga va olishga vaqtlari yo'qligi bilan izohlanadi.

Ark bo'shlig'i bo'ylab kuchlanish pasayishi:

Ud = U z + EdId,

Qayerda U z = U k + U a - elektrodga yaqin kuchlanish pasayishi, Ed - yoydagi uzunlamasına kuchlanish gradienti, Id - yoy uzunligi.

Formuladan kelib chiqadiki, yoy uzunligi oshgani sayin, yoy bo'ylab kuchlanish pasayishi kuchayadi va oqim kuchlanishining xarakteristikasi yuqoriroq joylashadi.

Elektr yoylari elektr kommutatsiya qurilmalarini loyihalashda ko'rib chiqiladi. Elektr yoyining xususiyatlari va ichida ishlatiladi.