5-MA'RUZA

ELEKTR ARC

Elektr yoyida yuzaga kelishi va fizik jarayonlar. Muhim oqimlar va kuchlanishlarda elektr zanjirini ochish divergent kontaktlar orasidagi elektr zaryadsizlanishi bilan birga keladi. Kontaktlar orasidagi havo bo'shlig'i ionlanadi va o'tkazuvchan bo'ladi va unda yoy yonadi. O'chirish jarayoni kontaktlarning zanglashiga olib keladigan havo bo'shlig'ini deionizatsiya qilish, ya'ni elektr zaryadini to'xtatish va dielektrik xususiyatlarni tiklashdan iborat. Maxsus sharoitlarda: past oqimlar va kuchlanishlar, oqim noldan o'tayotgan paytda o'zgaruvchan tok pallasida uzilish elektr zaryadsizlanishisiz sodir bo'lishi mumkin. Ushbu o'chirish uchqunsiz tanaffus deb ataladi.

Bo'shatish bo'shlig'idagi kuchlanish pasayishining gazlardagi elektr zaryadsizlanish oqimiga bog'liqligi rasmda ko'rsatilgan. 1.

Elektr yoyi yuqori harorat bilan birga keladi. Demak, yoy nafaqat elektr hodisasi, balki termal hodisa hamdir. Oddiy sharoitlarda havo yaxshi izolyator hisoblanadi. 1 sm havo bo'shlig'ini buzish uchun 30 kV kuchlanish talab qilinadi. Havo bo'shlig'ining o'tkazgichga aylanishi uchun unda zaryadlangan zarralarning ma'lum bir konsentratsiyasini yaratish kerak: erkin elektronlar va ijobiy ionlar. Neytral zarrachadan elektronlarning ajralishi va erkin elektronlar va musbat zaryadlangan ionlarning hosil bo'lishi jarayoni deyiladi. ionlanish. Gazning ionlanishi yuqori harorat va elektr maydoni ta'sirida sodir bo'ladi. Elektr qurilmalaridagi yoy jarayonlari uchun elektrodlardagi jarayonlar (termion va maydon emissiyasi) va yoy bo'shlig'idagi jarayonlar (issiqlik va zarba ionizatsiyasi) eng katta ahamiyatga ega.

Termion emissiyasi qizdirilgan sirtdan elektronlarning chiqishi deyiladi. Kontaktlar bir-biridan ajralib ketganda, kontakt sohasidagi kontakt qarshiligi va oqim zichligi keskin ortadi. Hudud qiziydi, eriydi va eritilgan metallning kontakt istmusi hosil bo'ladi. Kontaktlarning yanada uzoqlashishi bilan istmus buziladi va kontaktlarning metallining bug'lanishi sodir bo'ladi. Yoyning asosi va elektron nurlanish manbai bo'lib xizmat qiladigan salbiy elektrodda issiq maydon (katod nuqtasi) hosil bo'ladi. Termionik emissiya kontaktlar ochilganda elektr yoyi paydo bo'lishiga olib keladi. Termiyonik emissiya oqimining zichligi harorat va elektrod materialiga bog'liq.

Avtoelektron emissiyalar kuchli elektr maydoni ta'sirida katoddan elektron chiqarish hodisasi. Kontaktlar ochiq bo'lsa, ularga tarmoq kuchlanishi qo'llaniladi. Kontaktlar yopilganda, harakatlanuvchi kontakt statsionarga yaqinlashganda, kontaktlar orasidagi elektr maydon kuchi ortadi. Kontaktlar orasidagi kritik masofada maydon kuchi 1000 kV/mm ga etadi. Ushbu elektr maydon kuchi elektronlarni sovuq katoddan yirtib tashlash uchun etarli. Maydon emissiya oqimi kichik va faqat yoy zaryadsizlanishining boshlanishi bo'lib xizmat qiladi.

Shunday qilib, ajralib chiqadigan kontaktlarda yoy zaryadining paydo bo'lishi termion va maydon elektronlari emissiyasining mavjudligi bilan izohlanadi. Kontaktlar yopilganda elektr yoyining paydo bo'lishi dala elektron emissiyasiga bog'liq.

Ta'sirli ionlanish elektronlar neytral zarracha bilan to'qnashganda erkin elektronlar va musbat ionlarning hosil bo'lishi deyiladi. Erkin elektron neytral zarrachani parchalaydi. Natijada yangi erkin elektron va musbat ion bo'ladi. Yangi elektron, o'z navbatida, keyingi zarrachani ionlashtiradi. Elektron gaz zarrachasini ionlashi uchun u ma'lum tezlikda harakatlanishi kerak. Elektronning tezligi o'rtacha erkin yo'l bo'ylab potentsiallar farqiga bog'liq. Shuning uchun, odatda, elektronning harakat tezligi emas, balki elektron kerakli tezlikni olishi uchun erkin yo'l uzunligi bo'ylab minimal potentsiallar farqi ko'rsatiladi. Bu potentsial farq ionlanish potensiali deb ataladi. Gaz aralashmasining ionlanish potentsiali gaz aralashmasi tarkibiga kiradigan komponentlarning eng past ionlanish potentsiali bilan belgilanadi va komponentlarning konsentratsiyasiga juda bog'liq emas. Gazlar uchun ionlanish potentsiali 13÷16V (azot, kislorod, vodorod), metall bug'lari uchun u taxminan ikki marta past: mis bug'lari uchun 7,7V.

Termal ionlanish yuqori harorat ta'sirida yuzaga keladi. Ark barrelining harorati 4000÷7000 K ga, ba'zan esa 15000 K ga etadi. Bu haroratda harakatlanuvchi gaz zarralarining soni va tezligi keskin ortadi. Ular to'qnashganda atomlar va molekulalar yo'q bo'lib, zaryadlangan zarrachalarni hosil qiladi. Termal ionlanishning asosiy xarakteristikasi ionlanish darajasi bo'lib, bu ionlangan atomlar sonining yoy bo'shlig'idagi atomlarning umumiy soniga nisbati. Olingan kamon zaryadini etarli miqdordagi erkin zaryad bilan ushlab turish termal ionizatsiya bilan ta'minlanadi.

Yoydagi ionlanish jarayonlari bilan bir vaqtda teskari jarayonlar sodir bo'ladi deionizatsiya- zaryadlangan zarralarning qayta birlashishi va neytral molekulalarning hosil bo'lishi. Yoy sodir bo'lganda, doimiy yonib turgan yoyda ionlanish jarayonlari ustunlik qiladi, deionizatsiya jarayonlari ustunlik qilganda, yoy o'chadi;

Deionizatsiya asosan rekombinatsiya va diffuziya orqali sodir bo'ladi. Rekombinatsiya turli zaryadlangan zarralarning neytral zarrachalar hosil qilish uchun aloqa qilish jarayonidir. Diffuziya zaryadlangan zarralar - 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 milidagi zaryadlarning zichligi periferiyadan markazga oshadi. Shu sababli, elektr maydoni hosil bo'lib, ionlarning markazdan periferiyaga o'tishi va yoy hududini tark etishiga olib keladi. Ark o'qi 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. Siqilgan havo bilan puflangan yoyda, shuningdek, tez harakatlanuvchi ochiq yoyda, diffuziya tufayli deionizatsiya qiymati rekombinatsiyaga yaqin bo'lishi mumkin. Tor bo'shliqda yonayotgan yoyda yoki yopiq kamera, rekombinatsiya tufayli deionizatsiya sodir bo'ladi.

ELEKTR ARQ BO'YICHA VOLTAJ TUSHISHI

Statsionar yoy bo'ylab kuchlanishning pasayishi notekis taqsimlanadi. Voltaj pasayishining o'zgarishi sxemasi U d va bo'ylama kuchlanish gradienti (yoy uzunligi birligiga kuchlanish pasayishi) E d yoy bo'ylab rasmda ko'rsatilgan. 2.

Xususiyatlarning rivojlanishi U d Va E d elektrodga yaqin hududlarda yoyning qolgan qismidagi xarakteristikalar kursidan keskin farq qiladi. Elektrodlarda, katodga yaqin va anodga yaqin hududlarda, taxminan 10-3 mm bo'shliqda, katodga yaqin deb ataladigan keskin kuchlanish pasayishi kuzatiladi. U Kimga va anod U A . IN katod mintaqada, ularning yuqori harakatchanligi tufayli elektronlarning etishmasligi hosil bo'ladi. Ushbu sohada musbat hajmli zaryad hosil bo'ladi, bu esa potentsial farqni keltirib chiqaradi U Kimga, taxminan 10÷20V. Katod hududidagi maydon kuchi 10 5 V / sm ga etadi va maydon emissiyasi tufayli katoddan elektronlarning chiqishini ta'minlaydi.

Bundan tashqari, katoddagi kuchlanish katodni isitish va termion emissiyani ta'minlash uchun zarur energiyani chiqarishni ta'minlaydi. Guruch. 2. Bo'ylab kuchlanish taqsimoti

IN statsionar DC yoyi anod U A maydon, manfiy fazoviy zaryad hosil bo'lib, potentsial farqni keltirib chiqaradi

. Anod tomon yo'nalgan elektronlar tezlashadi va anod yaqinida mavjud bo'lgan ikkilamchi elektronlarni anoddan chiqarib tashlaydi.
Anodga yaqin va katodga yaqin kuchlanish pasayishining umumiy qiymatiga yaqin elektrod kuchlanishining pasayishi deyiladi:

va 20-30V. U d Arkning qolgan qismida, kamon mili deb ataladi, kuchlanish pasayishi

,

yoy uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional: Qayerda E ST - yoy milidagi uzunlamasına kuchlanish gradienti, E l

Bu erda gradient magistral bo'ylab doimiydir. U ko'p omillarga bog'liq va keng miqyosda o'zgarishi mumkin, 100÷200 V/sm ga etadi.

Shunday qilib, yoy bo'shlig'idagi kuchlanish pasayishi:

DC ELEKTR ARK BARQARORLIGI

To'g'ridan-to'g'ri elektr yoyini o'chirish uchun yoy bo'shlig'idagi deionizatsiya jarayonlari barcha joriy qiymatlarda ionizatsiya jarayonlaridan oshib ketadigan sharoitlarni yaratish kerak.

Qarshilikni o'z ichiga olgan sxema (3-rasm) uchun R, induktivlik L, kuchlanish pasayishi bilan boshq bo'shlig'i U d, doimiy kuchlanish manbai U, o'tish rejimida ( ) Kirxgof tenglamasi o‘rinli: , (1) Qayerda - oqim o'zgarganda indüktans bo'ylab kuchlanish pasayishi. Doimiy yonib turgan yoy bilan (statsionar holat ) ifoda (1) quyidagi shaklni oladi: . (2) Yoyni o'chirish uchun undagi oqim doimo kamayishi kerak. Bu shuni anglatadiki :

Bizning veb-sayt svarak.ru bu mavzuda maqolalar chop etadi. Birinchi marta voltaik yoy hodisasini uchqun razryadini olgan rus akademigi Petrov kuzatgan.

Voltaik yoy ikkita xususiyat bilan tavsiflanadi:

• katta miqdorda issiqlikni chiqaradi
• kuchli radiatsiya.

Ikkala xususiyat ham elektr yoyi texnologiyada qo'llaniladi.

Payvandlash uskunalari uchun birinchi xususiyat ijobiy omil, ikkinchisi - salbiy.

Har qanday elektr o'tkazuvchan materiallar elektr zaryadsizlanishi uchun elektr o'tkazgich sifatida xizmat qilishi mumkin. Ko'pincha uglerod va grafit novdalar o'tkazgich sifatida ishlatiladi. dumaloq qism(ark chiroqlari).

Ikki ko'mir orasidagi odatiy variant rasmda ko'rsatilgan.

Yuqori elektrod mashinaning musbat qutbiga (anod) ulanadi. Ikkinchi uglerod manfiy qutbga (katod) ulangan.

Elektr payvandlash yoyi

Elektr yoyining harorati, uning ta'siri.

Yoyning turli nuqtalarida issiqlik chiqishi bir xil emas. Ijobiy elektrodda umumiy miqdorning 43%, salbiy 36% va yoyning o'zida (elektrodlar orasidagi) qolgan 21% chiqariladi.

Payvandlash yoyida zonalar va ularning haroratlari diagrammasi

Shu munosabat bilan va harorat elektrodlarda bir xil emas. Anodda taxminan. 4000 ° S, va katod 3400°. O'rtacha, elektr yoyining harorati hisoblanadi 3500 ° S.

Turli xillarga rahmat harorat voltaik yoyning qutblarida uglerod o'tkazgichlari joylashgan

har xil qalinlikda bo'ladi. Ijobiy ko'mir qalinroq olinadi, salbiy -

yupqaroq. Ark novdasi (o'rta qism) katod tomonidan chiqarilgan elektronlar oqimidan iborat bo'lib, ular katta tezlikda anod tomon shoshiladi. Yuqori kinetik energiyaga ega bo'lib, ular anod yuzasiga tegib, kinetik energiyani issiqlik energiyasiga aylantiradilar.

Uning atrofidagi yashil rangli halo joy kimyoviy reaksiyalar, elektrod moddasining bug'lari va voltaik yoy yonadigan atmosfera o'rtasida sodir bo'ladi.

Chiqish jarayoni payvandlash yoyi

Elektr yoyining paydo bo'lishi

Ta'lim jarayoni voltaik yoy ichida paydo bo'ladi quyidagi shakl. Hozirgi vaqtda elektrodlar aloqada bo'lganda, o'tish oqimi ulanish joyida katta miqdorda issiqlik chiqaradi, chunki bu erda katta elektr qarshilik mavjud (Joule qonuni).

Buning yordamida o'tkazgichlarning uchlari yorug'lik nuriga qadar qiziydi va elektrodlarni ajratgandan so'ng, katod elektronlarni chiqara boshlaydi, ular elektrodlar orasidagi havo bo'shlig'idan uchib, havo molekulalarini musbat va manfiy zaryadlangan zarrachalarga bo'linadi. (kationlar va anionlar).

Natijada, havo elektr o'tkazuvchan bo'ladi.

Payvandlash texnologiyasida eng katta dastur metall elektrodlar orasidagi deşarjga ega va bitta elektrod metall novda bo'lib, u bir vaqtning o'zida plomba moddasi bo'lib xizmat qiladi, ikkinchi elektrod esa payvandlanadigan qismdir.

Jarayon uglerod elektrodlari bilan bir xil bo'lib qoladi, ammo bu erda yangi omil paydo bo'ladi. Agar uglerod yoyida o'tkazgichlar asta-sekin bug'langan bo'lsa (yoqib yuborilsa), metall yoyda elektrodlar juda intensiv eriydi va qisman bug'lanadi. Elektrodlar orasida metall bug'lari mavjudligi sababli, metall yoyning qarshiligi (elektr) uglerod yoyidan past bo'ladi.

Uglerod razryadi o'rtacha 40-60 V kuchlanishda yonadi, metall yoy kuchlanishi esa o'rtacha 18-22 V (uzunligi 3 mm).

Yoy uzunligi, krater, penetratsiya.

Elektr boshq payvandlash jarayonining o'zi quyidagicha davom etadi.

Quvvatlangan elektrodni mahsulotga tegizishimiz va uni darhol ma'lum masofaga tortib olishimiz bilanoq, voltaik yoy hosil bo'ladi va asosiy metall va o'tkazgich metallining erishi darhol boshlanadi. Binobarin, elektrodning uchi har doim erigan holatda bo'ladi va undan suyuq metall tomchilar shaklida payvandlanadigan tikuvga o'tadi, bu erda elektrod metalli payvandlanadigan mahsulotning erigan metalli bilan aralashtiriladi.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, taxminan 20-30 sekundda bunday tomchilar elektroddan o'tadi, ya'ni bu jarayon juda tez sodir bo'ladi.

Voltaik yoy juda yuqori haroratni rivojlantirsa ham, u issiqlikni juda tez chiqaradi kichik joy faqat kamon ostida.

Yoy uzunligi diagrammasi

Agar biz qorong'u ko'zoynak orqali metall elektrod tomonidan qo'zg'atilgan yoyga qarasak, elektrod va asosiy metall o'rtasida yoy hosil bo'lgan joyda, asosiy metallda oq-issiq sirt ajralib turishiga amin bo'lamiz. puflangan teshik ostida suyuq metall bilan to'ldirilgan depressiya ko'rinishi mavjud. Bu tushkunlik suyuq metallni yoy bilan puflash natijasida hosil bo'lganga o'xshaydi. Bu depressiyaga payvand choki deyiladi. U oq issiqlikka qizdirilgan metall bilan o'ralgan va qo'shni hududning isitish harorati tezda qizil rangga tushadi va allaqachon qisqa masofada, uning qiymati elektrodning diametriga va oqim kuchiga, haroratga qarab o'zgaradi. payvandlanadigan ob'ektning harorati bilan taqqoslanadi.

Yaxshi va yomon payvandlash yoyi, qanday ajratish mumkin? Foydali maslahatlar.

Elektrodning oxiri va vannaning pastki qismi, ya'ni eritilgan metall yuzasi orasidagi masofa yoy uzunligi deb ataladi. Bu qiymat payvandlash texnologiyasida juda muhimdir. Yaxshi payvandlashni olish uchun yoy uzunligini iloji boricha qisqaroq qilib olish kerak, ya'ni kamonni qisqaroq tutish kerak va uning uzunligi 3-4 mm dan oshmasligi kerak. Albatta, yoy uzunligi doimiy qiymat emas, chunki elektrodning oxiri doimo eriydi va shuning uchun u bilan krater orasidagi masofa oshadi; agar elektrod aloqa uzilib qolguncha harakatsiz ushlab turilgan bo'lsa. Shuning uchun, payvandlashda, yoy uzunligini taxminan 2-4 mm oralig'ida doimiy ravishda ushlab turish uchun elektrodni erigan holda asosiy metallga doimiy ravishda yaqinlashtirish kerak.

Qisqa yoyni (ya'ni 3-4 mm dan ortiq bo'lmagan) saqlash zarurati elektrodning erigan metalli elektroddan kraterga o'tish paytida yoyni o'rab turgan havodan kislorod va azotni o'zlashtirishi bilan bog'liq. bu uning mexanik xususiyatlarini yomonlashtiradi (nisbiy cho'zilish va zarba qarshiligi ). Suyuq metall havodan qanchalik kam vaqt o'tsa, havoning zararli ta'siri shunchalik kam bo'lishi aniq.

Qisqa:

Qisqa yoy bilan bu vaqt uzun yoyga qaraganda kamroq bo'ladi va shuning uchun elektrod metalli uzoq yoy tufayli uzoq masofani bosib o'tib, iloji boricha ko'proq kislorod va azotni o'zlashtirishga vaqt topa olmaydi. Har bir payvandchining istagi har doim eng yaxshi sifatli payvandni olish bo'lishi kerakligi sababli, qisqa yoy yaxshi payvandlash uchun zaruriy shartdir. Qisqa yoyni nafaqat ko'rish, balki eshitish orqali ham ajratish mumkin, chunki qisqa yoy issiq qovurilgan idishga quyilgan yog'ning ovozini eslatuvchi xarakterli quruq shitirlash ovozini chiqaradi. Har bir payvandchi qisqa yoyning bu ovozi bilan tanish bo'lishi kerak.

Uzoq:

Uzoq yoy bilan (ya'ni, uzunligi 4 mm dan ortiq) biz hech qachon yaxshi tikuvni olmaymiz. Uzoq yoy bilan payvandlangan metallning kuchli oksidlanishi haqida gapirmaslik kerak, tikuvning o'zi ham juda notekis ko'rinishga ega. Buning sababi shundaki, uzoq oqim qisqa vaqtga qaraganda kamroq barqaror bo'lib, uchqun payvand qilish joyidan chetga siljiydi va yon tomonlarga siljiydi, buning natijasida undan isitish qisqa yoy kabi hosil bo'lmaydi, balki tarqaladi. katta maydon. Shu sababli, yoy tomonidan chiqarilgan issiqlik hammasi payvandlash joyida metallni eritish tomon ketmaydi, balki qisman katta sirt ustida behuda tarqaladi.

Uzun yoy bilan, shuning uchun yomon penetratsiya olinadi va qo'shimcha ravishda, elektroddan yomon isitiladigan joyga tushadigan tomchilar asosiy metall bilan birlashmaydi, balki yon tomonlarga sepiladi.

Tashqi ko'rinishiga ko'ra, siz har doim qisqa yoki uzun yoy bilan payvandlangan tikuvni darhol ajrata olasiz. Qisqa yoy bilan to'g'ri payvandlangan tikuv to'g'ri konturga, silliq konveks yuzasiga va toza, yorqin ko'rinishga ega. Uzun yoy bilan payvandlangan tikuv notekis, shaklsiz ko'rinishga ega va elektroddan muzlatilgan metallning ko'p sonli tomchilari va chayqalishlari bilan o'ralgan. Bunday tikuv, albatta, mutlaqo yaroqsiz.

Ark himoyasi

Elektr yoyiga qarshi himoya kostyumlariga misollar

Agar payvandlash mashinalari kamondan foydalansa, unda ko'plab boshqa mashinalar va qo'shimcha ravishda odam undan qochish kerak. Uskunada kamon paydo bo'lishi xavfi bir necha omillarga bog'liq:

• xodim tomonidan uskunadan foydalanish chastotasi;
• apparat bilan shug'ullanadigan ishchilarning tajribasi va bilimi
• uskunaning eskirish darajasi;

Agar biror kishi zarur shaxsiy himoya kostyumini kiymasa va elektr yoyi chegarasiga tushib qolsa, omon qolish ehtimoli keskin kamayadi. Jiddiy kuyish xavfi juda yuqori.

Jadval: elektr yoyi ta'sir qilish darajasi

Elektron pochtadan himoya qilish uchun qanday imkoniyatlar mavjud? Dugi?

1. hamma narsaga rioya qiling zarur qoidalar va xavfsizlik standartlari;
2. himoya materialidan uzoq vaqt foydalanilganda, tez-tez yuvilganda, kostyum yomonlashmasligi kerak; (hammasi modelga bog'liq);
3. matoning maksimal 2 soniya qoldiq yonishi bo'lishi kerak;
4. antistatik ta'sirga ega bo'lgan va shuningdek, maxsus poyabzal kiyishingiz kerak elektr yoyi himoya kostyumi.

Voltaik yoyning xarakteristikalari haqida gap ketganda, shuni ta'kidlash kerakki, u yorug'lik zaryadiga qaraganda pastroq kuchlanishga ega va yoyni qo'llab-quvvatlovchi elektrodlardan elektronlarning termion nurlanishiga tayanadi. Ingliz tilida so'zlashadigan mamlakatlarda bu atama arxaik va eskirgan deb hisoblanadi.

Arkni bostirish usullaridan yoy hosil bo'lish muddatini yoki ehtimolini kamaytirish uchun foydalanish mumkin.

1800-yillarning oxirida voltaik yoy ommaviy yoritish uchun keng qo'llanilgan. Ba'zi elektr yoylari past bosim ko'plab ilovalarda qo'llaniladi. Masalan, ular yoritish uchun foydalanadilar lyuminestsent lampalar, simob, natriy va metall halid lampalar. Kino proyektorlari uchun ksenon boshq lampalar ishlatilgan.

Voltaik yoyni ochish

Bu hodisa birinchi marta ser Xamfri Deyvi tomonidan 1801 yilda Uilyam Nikolsonning Natural Philosophy, Chemistry and Arts jurnalida chop etilgan maqolasida tasvirlangan deb ishoniladi. Biroq, Davy tomonidan tasvirlangan hodisa elektr yoyi emas, balki faqat uchqun edi. Keyinchalik tadqiqotchilar shunday deb yozishdi: “Bu, shubhasiz, yoyning emas, balki uchqunning tavsifi. Birinchisining mohiyati shundan iboratki, u uzluksiz bo'lishi kerak va u paydo bo'lgandan keyin uning qutblari tegmasligi kerak. Ser Xamfri Deyvi tomonidan ishlab chiqarilgan uchqun uzluksiz emas edi va uglerod atomlari bilan aloqa qilgandan keyin bir muncha vaqt zaryadlangan bo'lsa-da, uni voltaik deb tasniflash uchun hech qanday yoy ulanishi kerak emas edi.

O'sha yili Deyvi o'z ta'sirini Qirollik jamiyati oldida namoyish etdi elektr toki ikkita teginish uglerod tayoqchasi orqali va keyin ularni bir-biridan qisqa masofaga torting. Namoyish ko'mir nuqtalari orasidagi doimiy uchqundan deyarli farq qiladigan "zaif" yoyni ko'rsatdi. Ilmiy hamjamiyat unga 1000 ta plastinkadan iborat kuchliroq batareyani taqdim etdi va 1808 yilda u keng miqyosda voltaik yoyning paydo bo'lishini namoyish etdi. Unga nom qo'yganligi ham bor Ingliz(elektr yoyi). U uni yoy deb atadi, chunki elektrodlar orasidagi masofa yaqinlashganda, u ko'tarilgan kamon shaklini oladi. Bu issiq gazning o'tkazuvchanlik xususiyatlariga bog'liq.

Voltaik yoy qanday paydo bo'lgan? Birinchi uzluksiz yoy 1802 yilda mustaqil ravishda kuzatilgan va 1803 yilda rus olimi Vasiliy Petrov tomonidan 4200 diskdan iborat mis-sink batareyasi bilan tajriba o'tkazgan "elektr xossalariga ega maxsus suyuqlik" sifatida tasvirlangan.

Qo'shimcha o'rganish

O'n to'qqizinchi asrning oxirida voltaik yoy ommaviy yoritish uchun keng qo'llanilgan. Elektr yoylarining miltillash va xirillash tendentsiyasi jiddiy muammo edi. 1895 yilda Gerta Marks Ayrton elektr toki haqida bir qator maqolalar yozib, volta yoyi kislorodning yoyni yaratish uchun ishlatiladigan uglerod tayoqchalari bilan aloqa qilishining natijasi ekanligini tushuntirdi.

1899 yilda u elektrotexnika muhandislari instituti (IEE) oldida o'z qog'ozini o'qigan birinchi ayol edi. Uning ma'ruzasi "Elektr yoyi mexanizmi" deb nomlangan. Ko'p o'tmay, Ayrton elektr muhandislari institutining birinchi ayol a'zosi etib saylandi. Keyingi ayol 1958 yilda institutga qabul qilindi. Ayrton Qirollik jamiyatiga qog'oz o'qish uchun ariza berdi, lekin jinsi tufayli unga ruxsat berilmadi va 1901 yilda uning o'rniga "Elektr yoyi mexanizmi" ni Jon Perri o'qidi.

Tavsif

Elektr yoyi eng yuqori oqim zichligiga ega bo'lgan turdir. Yoy orqali o'tadigan maksimal oqim faqat bilan cheklangan tashqi muhit, va yoyning o'zi emas.

Ikki elektrod orasidagi yoy elektrodlar orqali oqim kuchayganda ionlanish va porlash deşarjlari bilan boshlanishi mumkin. Elektrod bo'shlig'ining parchalanish kuchlanishi bosimning, elektrodlar orasidagi masofaning va elektrodlarni o'rab turgan gaz turining qo'shma funktsiyasidir. Ark boshlanganda, uning terminal kuchlanishi porlash razryadidan ancha past bo'ladi va oqim yuqoriroq bo'ladi. Atmosfera bosimi yaqinidagi gazlardagi yoy ko'rinadigan yorug'lik, yuqori oqim zichligi va yuqori harorat bilan tavsiflanadi. Uning nurli razryaddan farqi shundaki, ikkala elektronning ham, musbat ionlarning ham samarali temperaturalari taxminan bir xil bo‘ladi va porlash razryadda ionlar elektronlarga qaraganda ancha past issiqlik energiyasiga ega.

Payvandlashda

Kengaytirilgan yoy dastlab kontaktda bo'lgan ikkita elektrod tomonidan boshlanishi va tajriba davomida ajratilishi mumkin. Ushbu harakat yuqori kuchlanishli porlashsiz yoyni boshlashi mumkin. Bu payvandchi payvandlash elektrodini ob'ektga bir zumda tegizish orqali bo'g'inni payvandlashni boshlaydi.

Yana bir misol - kalitlarga, o'rni yoki elektron to'xtatuvchilarga elektr kontaktlarini ajratish. Yuqori energiya davrlari kontaktning shikastlanishini oldini olish uchun yoyni bostirishni talab qilishi mumkin.

Voltaik yoy: xususiyatlari

Uzluksiz yoy bo'ylab elektr qarshiligi issiqlik hosil qiladi, bu ko'proq gaz molekulalarini ionlashtiradi (bu erda ionlanish darajasi harorat bilan belgilanadi) va bu ketma-ketlikka ko'ra, gaz asta-sekin termal muvozanatda bo'lgan termal plazmaga aylanadi, chunki harorat barcha atomlar, molekulalar, ionlar va elektronlar bo'ylab nisbatan bir xil taqsimlangan. Elektronlar tomonidan uzatiladigan energiya yuqori harakatchanlik va elastik to'qnashuvlar tufayli og'irroq zarralar bilan tezda tarqaladi. katta raqamlar.

Yoydagi oqim katoddagi elektronlarning termion va maydon emissiyasi bilan ta'minlanadi. Oqim katoddagi juda kichik issiq nuqtaga to'planishi mumkin - har bir million amperga teng. kvadrat santimetr. Yorqin razryaddan farqli o'laroq, kamon nozik tuzilishga ega, chunki ijobiy ustun juda yorqin va deyarli ikkala uchida elektrodlarga cho'zilgan. Katod tushishi va bir necha voltli anod tushishi har bir elektrodning bir millimetr qismiga to'g'ri keladi. Ijobiy ustun pastroq kuchlanish gradientiga ega va juda qisqa yoylarda yo'q bo'lishi mumkin.

Past chastotali yoy

Past chastotali (100 Gts dan kam) o'zgaruvchan tok yoyi doimiy tok yoyiga o'xshaydi. Har bir tsiklda yoy buzilish bilan boshlanadi va oqim yo'nalishini o'zgartirganda elektrodlar rollarni almashtiradi. Oqim chastotasi oshgani sayin, har bir yarim tsiklning divergentsiyasida ionlash uchun etarli vaqt yo'q va yoyni saqlab qolish uchun buzilish endi kerak emas - kuchlanish va oqim xususiyatlari yanada ohmik bo'ladi.

Boshqa jismoniy hodisalar orasida joy

Elektr yoylarining turli shakllari - bu oqim va elektr maydonining chiziqli bo'lmagan naqshlarining paydo bo'ladigan xususiyatlari. Yoy ikkita Supero'tkazuvchilar elektrodlar (ko'pincha volfram yoki uglerod) orasidagi gaz bilan to'ldirilgan bo'shliqda paydo bo'ladi, natijada ko'pchilik materiallarni eritish yoki bug'lash qobiliyatiga ega bo'lgan juda yuqori haroratlar paydo bo'ladi. Elektr yoyi uzluksiz zaryadsizlanishdir, shunga o'xshash elektr uchqunli razryad esa bir zumda bo'ladi. Voltaik yoy to'g'ridan-to'g'ri oqim davrlarida yoki o'zgaruvchan tok zanjirlarida paydo bo'lishi mumkin. Ikkinchi holda, u joriy avlodning har bir yarim tsiklida yana zarba berishi mumkin. Elektr yoyi nurli razryaddan farq qiladi, chunki oqim zichligi ancha yuqori va kamon ichidagi kuchlanish pasayishi past. Katodda oqim zichligi kvadrat santimetr uchun bir megaamperga yetishi mumkin.

Buzg'unchi potentsial

Elektr yoyi oqim va kuchlanish o'rtasida chiziqli bo'lmagan munosabatga ega. Yoy hosil bo'lgandan so'ng (yoki yorug'lik oqimidan oldinga siljish orqali yoki elektrodlarga bir lahza tegib, keyin ularni ajratish orqali), oqimning oshishi kamon terminallari orasidagi kuchlanishning past bo'lishiga olib keladi. Bu salbiy qarshilik ta'siri, bir turdagi talab qiladi ijobiy shakl barqaror yoyni saqlab turish uchun sxemaga impedans (elektr ballast kabi) qo'yilgan. Bu xususiyat qurilmadagi boshqarilmaydigan elektr yoylari shunchalik halokatli bo'ladi, chunki yoy paydo bo'lgandan so'ng, u qurilma yo'q qilinmaguncha doimiy kuchlanish manbasidan tobora ko'proq oqim oladi.

Amaliy dastur

IN sanoat miqyosi payvandlash uchun elektr yoylari ishlatiladi, plazma kesish, elektr zaryadsizlanishi bilan mexanik ishlov berish, kino proyektorlarida va yoritishda boshq chiroq sifatida. Elektr boshq pechlari po'lat va boshqa moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kaltsiy karbid shu tarzda olinadi, chunki endotermik reaktsiyaga erishish uchun katta miqdorda energiya talab qilinadi (2500 ° S haroratda).

Karbonli yoy chiroqlari birinchi elektr chiroqlar edi. Ular 19-asrda ko'cha chiroqlari va Ikkinchi Jahon urushigacha projektorlar kabi maxsus qurilmalar uchun ishlatilgan. Bugungi kunda past bosimli elektr yoylari ko'plab sohalarda qo'llaniladi. Masalan, yoritish uchun lyuminestsent lampalar, simob bug'li lampalar, natriy bug'li lampalar va metall galoid lampalar, kinoproyektorlar uchun esa ksenon yoy lampalar ishlatiladi.

Kichik o'lchamdagi yoy chaqnashiga o'xshash kuchli elektr yoyi hosil bo'lishi portlovchi detonatorlarning asosidir. Olimlar voltaik yoy nima ekanligini va undan qanday foydalanish mumkinligini bilib olgach, dunyo qurollarining xilma-xilligi samarali portlovchi moddalar bilan to'ldirildi.

Qolgan asosiy dastur yuqori kuchlanishdir kommutator uzatish tarmoqlari uchun. Zamonaviy qurilmalar Yuqori bosim ostida oltingugurt geksaflorid ham ishlatiladi.

Xulosa

Voltaik yoyning yonish chastotasiga qaramay, u sanoat, ishlab chiqarish va bezak buyumlarini yaratishda hali ham keng qo'llaniladigan juda foydali jismoniy hodisa hisoblanadi. Uning o'ziga xos estetikasi bor va uning obrazi ko'pincha ilmiy-fantastik filmlarda namoyon bo'ladi. Kuchlanish yoyi shikastlanishi o'limga olib kelmaydi.

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. Joriy zichlik 10 000 A/sm2 yoki undan ko'pga yetishi mumkin va harorat atmosfera bosimida 6 000 K dan 18 000 K yoki undan ko'p bo'lishi mumkin. yuqori qon bosimi.

Yuqori haroratlar arc barrelda 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,

yoy uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional: 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 yoyga chidamli materialdan hosil bo'lgan tor bo'shliqda yoy yonsa, u holda sovuq yuzalar bilan aloqa qilish natijasida intensiv sovutish va zaryadlangan zarralarning atrof-muhitga tarqalishi sodir bo'ladi. 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

yoy uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional: 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. Gazlarda yoyning yo'qolishi yuqori bosim .

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.

Kirish

Elektr yoyini o'chirish usullari... Mavzu dolzarb va qiziqarli. Shunday ekan, boshlaylik. Biz o'zimizga savollar beramiz: Elektr yoyi nima? Uni qanday nazorat qilish kerak? Uning shakllanishi jarayonida qanday jarayonlar sodir bo'ladi? U nimadan iborat? Va u qanday ko'rinishga ega.

Elektr yoyi nima?

Elektr yoyi (Voltaik yoy, Ark zaryadsizlanishi) fizik hodisa, gazdagi elektr razryadlarining turlaridan biri. Birinchi marta 1802 yilda rus olimi V.V.

Elektr yoyi materiya holatining to'rtinchi shakli - plazmaning maxsus holati bo'lib, ionlangan, elektr kvazi-neytral gazdan iborat. Erkin elektr zaryadlarining mavjudligi elektr yoyining o'tkazuvchanligini ta'minlaydi.

Ark shakllanishi va xossalari

Ikki elektrod orasidagi kuchlanish ma'lum darajaga ko'tarilganda, elektrodlar orasidagi havoda elektr uzilishi sodir bo'ladi. Elektr uzilish kuchlanishi elektrodlar orasidagi masofaga bog'liq va hokazo. Ko'pincha mavjud kuchlanishda buzilishni boshlash uchun elektrodlar bir-biriga yaqinlashadi. Buzilish vaqtida odatda elektrodlar o'rtasida uchqun chiqishi sodir bo'lib, elektr pallasini puls bilan yopadi.

Uchqun razryadlaridagi elektronlar elektrodlar orasidagi havo bo'shlig'idagi molekulalarni ionlashtiradi. Kuchlanish manbasining etarli quvvati bilan havo bo'shlig'ida etarli miqdordagi plazma hosil bo'ladi, shunda bu joydagi buzilish kuchlanishi (yoki havo bo'shlig'ining qarshiligi) sezilarli darajada pasayadi. Bunday holda, uchqun razryadlari yoy zaryadiga aylanadi - elektrodlar orasidagi plazma shnuri, bu plazma tunnelidir. Bu yoy o'z mohiyatiga ko'ra o'tkazgich bo'lib, elektrodlar orasidagi elektr zanjirini yopadi, o'rtacha oqim yanada ko'payadi, yoyni 5000-50000 K gacha qizdiradi. Bunday holda, yoyni yoqish tugallangan deb hisoblanadi.

Elektrodlarning yoy plazmasi bilan o'zaro ta'siri ularning qizishi, qisman erishi, bug'lanishi, oksidlanishi va boshqa turdagi korroziyaga olib keladi. Elektr payvandlash yoyi kuchli elektr zaryadsizlanishi gaz muhitida oqadi. Ark zaryadsizlanishi ikkita asosiy xususiyat bilan tavsiflanadi: katta miqdordagi issiqlikni chiqarish va kuchli yorug'lik effekti. An'anaviy payvandlash yoyining harorati taxminan 6000 ° S ni tashkil qiladi.

Ark nuri ko'zni qamashtiradigan darajada yorqin va turli xil yoritish ilovalarida qo'llaniladi. Ark ko'p miqdorda ko'rinadigan va ko'rinmas termal (infraqizil) va kimyoviy (ultrabinafsha) nurlarni chiqaradi. Ko'rinmas nurlar ko'zning yallig'lanishiga olib keladi va inson terisini kuydiradi, shuning uchun payvandchilar ulardan himoya qilish uchun maxsus qalqonlar va maxsus kiyimlardan foydalanadilar.

Arkdan foydalanish

Arkning oqishi sodir bo'lgan muhitga qarab, quyidagi payvandlash yoylari ajratiladi:

1. Ochiq yoy. Havoda yonadi. Ark zonasining gaz muhitining tarkibi payvandlanadigan metallning bug'lari, elektrodlar va elektrod qoplamalarining materiali bilan aralashtirilgan havodir.

2. Yopiq yoy. Oqim qatlami ostida kuyadi. Ark zonasining gaz muhitining tarkibi - asosiy metallning bug'i, elektrod materiali va himoya oqimi.

3. Himoya gazlarini etkazib berish bilan yoy. Bosim ostida yoyga turli gazlar - geliy, argon, karbonat angidrid, vodorod, yorug'lik gazi va gazlarning turli aralashmalari kiradi. Ark zonasidagi gaz muhitining tarkibi himoya gazining atmosferasi, elektrod materialining bug'i va asosiy metalldir.

Ark doimiy yoki o'zgaruvchan tok manbalaridan quvvatlanishi mumkin. To'g'ridan-to'g'ri tok kuchiga kelsak, to'g'ridan-to'g'ri qutbli yoy (elektroddagi quvvat manbai minus, asosiy metallda ortiqcha) va teskari polarit (asosiy metallda minus, elektrodda) o'rtasida farqlanadi. Elektrodlarning materialiga qarab, yoylar eruvchan (metall) va erimaydigan (uglerod, volfram, keramika va boshqalar) elektrodlari bilan ajralib turadi.

Payvandlashda yoy to'g'ridan-to'g'ri ta'sirga ega bo'lishi mumkin (asosiy metall yoyning elektr zanjirida ishtirok etadi) va bilvosita (asosiy metall yoyning elektr zanjirida ishtirok etmaydi). Bilvosita ta'sir yoyi nisbatan kam qo'llaniladi.

Payvandlash yoyidagi oqim zichligi boshqacha bo'lishi mumkin. Yoylar oddiy oqim zichligi bilan - 10--20 a/mm2 (muntazam qo'lda payvandlash, ba'zi himoya gazlarda payvandlash) va yuqori oqim zichligi bilan - 80--120 a/mm2 va undan ko'p (avtomatik, yarim avtomatik suv ostida) ishlatiladi. boshq payvandlash, himoya gaz muhitida).

Ark zaryadsizlanishining paydo bo'lishi faqat elektrod va asosiy metall orasidagi gaz ustuni ionlangan, ya'ni ionlar va elektronlarni o'z ichiga olgan holda mumkin. Bunga gaz molekulasi yoki atomiga ionlanish energiyasi deb ataladigan tegishli energiyani berish orqali erishiladi, buning natijasida atomlar va molekulalardan elektronlar ajralib chiqadi. Ark deşarj muhiti dumaloq silindrsimon shaklga ega bo'lgan elektr tokining gaz o'tkazgichi sifatida ifodalanishi mumkin. Yoy uchta hududdan iborat - katod mintaqasi, yoy ustuni va anod mintaqasi.

Arkni yoqish paytida elektrod va asosiy metallda faol dog'lar kuzatiladi, ular elektrod va asosiy metall yuzasida isitiladigan joylardir; Butun yoy oqimi bu nuqtalardan o'tadi. Katodda nuqta katod deb ataladi, anodda - anodik. Ark ustunining o'rta qismining kesimi bir nechta ko'proq o'lchamlar katod va anod nuqtalari. Uning kattaligi mos ravishda faol dog'lar hajmiga bog'liq.

Ark kuchlanishi oqim zichligiga qarab o'zgaradi. Grafik tarzda tasvirlangan bu bog'liqlik yoyning statik xarakteristikasi deb ataladi. Oqim zichligining past qiymatlarida statik xarakteristikasi kamayib boruvchi xususiyatga ega, ya'ni oqim kuchayishi bilan kamon kuchlanishi kamayadi. Buning sababi shundaki, oqim kuchayishi bilan kamon ustunining tasavvurlar maydoni va elektr o'tkazuvchanligi ortadi va yoy ustunidagi oqim zichligi va potentsial gradient pasayadi. Katod va anod yoyi kuchlanishining pasayishining kattaligi joriy qiymat bilan o'zgarmaydi va faqat elektrod materialiga, asosiy metallga, gaz muhitiga va boshq zonasidagi gaz bosimiga bog'liq.

Qo'lda payvandlashda ishlatiladigan an'anaviy usullarning payvandlash yoyining oqim zichligida yoy kuchlanishi oqim qiymatiga bog'liq emas, chunki yoy ustunining tasavvurlar maydoni oqim va elektr o'tkazuvchanligiga mutanosib ravishda ortadi. juda kam o'zgaradi va kamon ustunidagi oqim zichligi amalda doimiy bo'lib qoladi. Bunday holda, katod va anod kuchlanishining pasayishi kattaligi o'zgarishsiz qoladi. Oqim zichligi yuqori bo'lgan yoyda, oqim kuchi ortib borishi bilan, oqim zichligi oqim kuchiga mutanosib ravishda ortib borayotgan bo'lsa-da, katod nuqtasi va yoy ustunining kesishishi ortib bo'lmaydi. Bunday holda, boshq ustunining harorati va elektr o'tkazuvchanligi biroz oshadi.

Elektr maydoni kuchlanishi va yoy ustunining potentsial gradienti oqim kuchayishi bilan ortadi. Katod kuchlanishining pasayishi kuchayadi, buning natijasida statik xarakteristikasi ortib borayotgan xarakterga ega bo'ladi, ya'ni kamon oqimining ortishi bilan boshq kuchlanishi ortadi. Statik xarakteristikaning ortishi kamonning o'ziga xos xususiyati hisoblanadi yuqori zichlik turli gaz muhitlarida oqim. Statik xarakteristikalar yoyning uzunligi o'zgarmagan holda barqaror statsionar holatini anglatadi.

Agar ma'lum shartlar bajarilgan bo'lsa, payvandlash jarayonida barqaror yoyni yoqish jarayoni sodir bo'lishi mumkin. Arkni yoqish jarayonining barqarorligiga bir qator omillar ta'sir qiladi; Kuchlanishi bo'sh tezlik yoy quvvat manbai, oqim turi, oqim kattaligi, qutblilik, yoy zanjirida indüktans mavjudligi, sig'imning mavjudligi, oqim chastotasi va boshqalar.

Yoy quvvat manbaining oqimini, ochiq tutashuv kuchlanishini, shu jumladan kamon pallasida indüktans, oqim chastotasini oshirish (o'zgaruvchan tok bilan quvvatlanganda) va boshqa bir qator shartlar orqali yoy barqarorligini yaxshilashga hissa qo'shing. Barqarorlik, shuningdek, maxsus elektrod qoplamalari, oqimlar, himoya gazlar va boshqa bir qator texnologik omillarni qo'llash orqali sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.

elektr boshq payvandlashni o'chirish