Электрическая дуга – Что такое Электрическая дуга?

Электрическая дуга (вольтова дуга, дуговой разряд) — физическое явление, один из видов электрического разряда в газе.

Электрическая дуга первые была описана в 1802 г. русским ученым В. Петровым.
Она является частным случаем 4^й формы состояния вещества — плазмы — и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа.
Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.

Электрическая дуга между 2^мя электродами в воздухе при атмосферном давлении образуется следующим образом.
При увеличении напряжения между двумя электродами до определенного уровня в воздухе между электродами возникает электрический пробой.
Напряжение электрического пробоя зависит от расстояния между электродами и пр.
Зачастую для инициирования пробоя при имеющемся напряжении электроды приближают друг к другу.

Во время пробоя между электродами обычно возникает искровой разряд, импульсно замыкая электрическую цепь.
Электроны в искровых разрядах ионизируют молекулы в воздушном промежутке между электродами.
При достаточной мощности источника напряжения в воздушном промежутке образуется достаточное количество плазмы для того, чтобы напряжение пробоя (или сопротивление воздушного промежутка) в этом месте значительно упало.
При этом искровые разряды превращаются в дуговой разряд — плазменный шнур между электродами, являющийся плазменным тоннелем.
Эта дуга является по сути проводником, и замыкает электрическую цепь между электродами, средний ток увеличивается еще больше нагревая дугу до 5000–50000 K.
При этом считается, что поджиг дуги завершен.
Взаимодействие электродов с плазмой дуги приводит к их нагреву, частичному расплавлению, испарению, окислению и другим видам коррозии.
После поджига дуга может быть устойчива при разведении электрических контактов до некоторого расстояния.

При эксплуатации высоковольтных электроустановок, в которых неизбежно появление электрической дуги, борьба с электрической дугой осуществляется при помощи электромагнитных катушек, совмещенных с дугогасительными камерами.
Среди других способов известны использование вакуумных и масляных выключателей, а также методы отвода тока на временную нагрузку, самостоятельно разрывающую электрическую цепь.
Электрическая дуга используется при электросварке металлов, для выплавки стали (дуговая сталеплавильная печь) и в освещении (в дуговых лампах).

причины возникновения и способы применения

При коммутации электрических приборов или перенапряжений в цепи между токоведущими частями может появится электрическая дуга. Она может использоваться в полезных технологических целях и в то же время нести вред оборудованию. В настоящее время инженеры разработали ряд методов борьбы и использования в полезных целях электрической дуги. В этой статье мы рассмотрим, как она возникает, ее последствия и область применения.

Образование дуги, её строение и свойства

Представим, что мы в лаборатории проводим эксперимент. У нас есть два проводника, например, металлических гвоздя. Расположим их острием друг к другу на небольшом расстоянии и подключим к гвоздям выводы регулируемого источника напряжения. Если постепенно увеличивать напряжение источника питания, то при определенном его значении мы увидим искры, после чего образуется устойчивое свечение подобное молнии.

Таким образом можно наблюдать процесс её образования. Свечение, которое образуется между электродами — это плазма. Фактически это и есть электрическая дуга или протекание электрического тока через газовую среду между электродами. На рисунке ниже вы видите её строение и вольт-амперную характеристику:

А здесь – приблизительные величины температур:

Почему возникает электрическая дуга

Всё очень просто, мы рассматривали в статье об электрическом поле, а также в статье о распределении зарядов в проводнике, что если любое проводящее тело (стальной гвоздь, например) внести в электрическое поле — на его поверхности начнут скапливаться заряды. При том, чем меньше радиус изгиба поверхности, тем их больше скапливается. Говоря простым языком — заряды скапливаются на острие гвоздя.

Между нашими электродами воздух — это газ. Под действием электрического поля происходит его ионизация. В результате всего этого возникают условия для образования электрической дуги.

Напряжение, при котором возникает дуга, зависит от конкретной среды и её состояния: давления, температуры и прочих факторов.

Интересно: по одной из версий это явление так называется из-за её формы. Дело в том, что в процессе горения разряда воздух или другой окружающий её газ разогревается и поднимается вверх, в результате чего происходит искажение прямолинейной формы и мы видим дугу или арку.

Для зажигания дуги нужно либо преодолеть напряжение пробоя среды между электродами, либо разорвать электрическую цепь. Если в цепи есть большая индуктивность, то, согласно законам коммутации, ток в ней не может прерваться мгновенно, он будет протекать и далее. В связи с этим будет возрастать напряжение между разъединенными контактами, а дуга будет гореть пока не исчезнет напряжение и не рассеется энергия, накопленная в магнитном поле катушки индуктивности.

Рассмотрим условия зажигания и горения:

Между электродами должен быть воздух или другой газ. Для преодоления напряжения пробоя среды потребуется высокое напряжение в десятки тысяч вольт – это зависит от расстояния между электродами и других факторов. Для поддержания горения дуги достаточно 50-60 Вольт и тока в 10 и больше Ампер. Конкретные величины зависят от окружающей среды, формы электродов и расстояния между ними.

Вред и борьба с ней

Мы рассмотрели причины возникновения электрической дуги, теперь давайте разберемся какой вред она наносит и способы её гашения. Электрическая дуга наносит вред коммутационной аппаратуре. Вы замечали, что, если включить мощный электроприбор в сеть и через какое-то время выдернуть вилку из розетки — происходит небольшая вспышка. Это дуга образуется между контактами вилки и розетки в результате разрыва электрической цепи.

Важно! Во время горения электрической дуги выделяется много тепла, температура её горения достигает значений более 3000 градусов Цельсия. В высоковольтных цепях длина дуги достигает метра и более. Возникает опасность как нанесения вреда здоровью людей, так и состоянию оборудования.

Тоже самое происходит и в выключателях освещения, другой коммутационной аппаратуре среди которых:

• автоматические выключатели;
• магнитные пускатели;
• контакторы и прочее.

В аппаратах, которые используются в сетях 0,4 кВ, в том числе и привычные 220 В, используют специальные средства защиты – дугогасительные камеры. Они нужны чтобы уменьшить вред, наносимый контактам.

В общем виде дугогасительная камера представляет собой набор проводящих перегородок особой конфигурации и формы, скрепленных стенками из диэлектрического материала.

При размыкании контактов образовавшаяся плазма изгибается в сторону камеры дугогашения, где разъединяется на небольшие участки.

В результате она охлаждается и гасится.

В высоковольтных сетях используют масляные, вакуумные, газовые выключатели. В масляном выключателе гашение происходит коммутацией контактов в масляной ванне. При горении электрической дуги в масле оно разлагается на водород и газы. Вокруг контактов образуется газовый пузырь, который стремиться вырваться из камеры с большой скоростью и дуга охлаждается, так как водород обладает хорошей теплопроводностью.

В вакуумных выключателях не ионизируются газы и нет условий для горения дуги. Также есть выключатели, заполненные газом под высоким давлением. При образовании электрической дуги температура в них не повышается, повышается давление, а из-за этого уменьшается ионизация газов или происходит деионизация. Перспективным направлением считаются элегазовые выключатели.

Также возможна коммутация при нулевом значении переменного тока.

Полезное применение

Рассмотренное явление нашло и целый ряд полезных применений, например:

1. Осветительные приборы. Например, дугоразрядные лампы (ДРЛ, ксеноновые и другие виды). Если добавить на электроды соли определенных металлов — цвет электрической дуги изменится.
2. Электродуговая сварка. При касании электродом поверхности металла протекает высокий ток, который разогревает металл. Когда вы отрываете электрод, ток не может прерваться, разогретые поверхности эмитируют электроды и возникает дуга. При оплавлении металлических свариваемых поверхностей и расплавлении самого электрода возможно соединение двух частей или их разрезание. Есть различные виды сварки, например, с использованием электродов или газа — углекислого или аргона. Она используется повсеместно и внесла огромный вклад в жилое и промышленное строительство.
3. Дуговая плавка. Электрическая дуга зависит от электрических параметров источников питания, таким образом можно регулировать её горение. Благодаря высокой температуре удается расплавить большое число металлов.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

Теперь вы знаете, что такое электрическая дуга, какие причины возникновения данного явления и возможные сферы применения. Надеемся, предоставленная информация была для вас понятной и полезной!

Материалы по теме:

Электрическая дуга – Справочник химика 21

    В условиях высоких температур электрической дуги происходит [c.90]

    В земных условиях плазменное состояние реализуется в молниях и северном сиянии, электрической дуге, светящемся веществе неоновых и аргоновых ламп, пламени горелки ндр. В состоянии плазмы находится основная масса космического вещества — звезды, туманности, межзвездное вещество и др. Колоссальным сгустком плазмы является Солнце. В масштабах Вселенной твердые холодные тела, подобные нашей Земле, — это лишь редкое исключение. 

[c.124]

    Действие электрического тока на организм человека зависит от внешних условий (среды), состояния и особенностей организма. Наибольшую опасность представляет общее поражение электрическим током, так называемый электрический удар. В этом случае поражаются центральная нервная система и сердце человек теряет сознание, у него частично или полностью прекращается дыхание, нарушается сердечная деятельность. Местные поражения электрическим током вызывают ожоги, являющиеся результатом теплового действия электрической дуги. [c.29]

    Синтез азотной кислоты в электрической дуге. Основные исходные вещества — воздух, вода, аммиачная вода. [c.53]

    Для возникновения загорания и взрыва помимо горючей и взрывоопасной среды, как указывалось выше, необходим источник (импульс) воспламенения. Источниками воспламенения горючих газов и жидкостей при получении аммиака могут явиться открытое пламя, электрическая дуга и пламя горелок при электро- и газовой сварке, искры, вызываемые электрическим токо.ч и образующиеся при ударе и трении. Кроме того, пожары и взрывы могут возникать от статического электричества, первичных п вторичных проявлений молнии.  [c.28]

    Электрокрекинг. Крекинг метана с целью получения ацетилена (быстрое нагревание до 1400—1600 °С и быстрое охлаждение продуктов реакции) можно легко осуществить, если пропускать ме ан через электрическую дугу. [c.110]

    Недавно получены интересные результаты при термическом разложении жидких углеводородов при помощи электрической дуги. В этих процессах, которые находятся пока в стадии эксперимента, электрические искры очень короткой длины и продолжительности (10 сек) проскакивают между гранулами угля, находящимися в виде суспензии в жидкой нефтяной фракции (керосин, газойль или нефть, в которую погружены также графитные электроды). Применяется трехфазный ток напряжением от 200 тыс. в и выше. [c.111]

    Торцовая проба (ГАНГ им. И.М.Губкина) относится к числу косвенных методов. Нагреву подвергают торцевую часть образца в виде цилиндрических стержней диамегром 10-25 мм. В качестве источника нагрева используются токи высокой частоты, газосварочное пламя, электрическая дуга. Затем замеряется твердость от оплавленного торца и исследуется микроструктура (рис.5.5). [c.165]

    НОЙ диссоциации бензола. Очевидно, если энергия света способна разорвать бензольное кольцо, то аналогичный эффект должно произвести применение и тепловой энергии. При температуре электрической дуги бензол подобно другим углеводородам дает газовые смеси, содержащие водород, ацетилен, метан, этан и аналогичные продукты. [c.97]

    За счет тепла электрической дуги происходит разложение метана с образованием ацетилена. На выходе из реакционной зоны газы крекинга по трубе 5, снабженной водяной рубашкой, поступают в зону закалки, где охлаждаются до 150—200°С. Состав газов крекинга был приведен в табл. 2 (стр. И). [c.13]

    Возможность получения экономически выгодной степени конверсии при больших объемных скоростях позволяет иногда использовать реакторы небольших объемов (например, при крекинге метана в электрической дуге, получении цианистой кислоты из метана в присутствии металлических катализаторов и т. д.). [c.28]

    Энергетический выход процесса с частичным сжиганием углеводорода составляет около 75%, крекинга в электрической дуге — 66%, а при использовании карбида только 56%. [c.109]

    Пиролиз метана в печах в настоящее время применяется редко. Большое развитие получили многочисленные варианты процессов частичного сжигания, процессы в электрической дуге и их модификации (электрическая дуга под слоем жидкости). Технология этих процессов основана преимущественно на производственных данных. [c.109]

    Синильную кислоту можно синтезировать из элементов, проводя реакцию в электрической дуге (процесс сильно эндотермичен) [c.224]

    Благодаря турбулентности потока вводимого метана (вентилятор) электрическая дуга становится подвижной, контактируя с различными точками второго электрода. [c.110]

    По некоторым сведениям из 100 кг метана или природного газа, содержащего около 80% метана, можно получить пиролизом в электрической дуге 45 кг 97%-ного ацетилена, 9,2 кг 98%-него этилена, [c. 111]

    Температура жидкости повышается до 120 °С, но между гранулами угля, находящимися в непрерывном движении, достигается температура до 1500 °С благодаря большому числу маленьких электрических дуг(искр), возникающих между ними или между ними и электродами. [c.111]

    При подготовке к сварке стальных деталей проводится разделка кромок до полного удаления трещины. Разделка выполняется механическим способом (рубка, фрезерование, проточка), газовой резкой и выплавкой электрической дугой. Когда объем удаляемого металла велик, целесообразно на дефектный участок вварить вставку из металла, близкого по составу к основному. [c.78]

    Приготовление катализаторов. Так как существует определенная связь между активностью и поверхностью катализатора, способ его приготовления сильно влияет на его активность. Для получения высокой степени дисперсности недостаточно ограничиться механическим дроблением и распылением катализатора необходимо использовать химические или физические методы прокаливание, осаждение, выделение из сплавов или через коллоиды (в электрической дуге, коллоидной мельнице).  [c.242]

    Для защиты сгораемых конструкций и предметов от действия тепла и искр электрической дуги рабочие места электросварщиков, находящиеся как в помещениях, так и на открытом воздухе, должны ограждаться постоянными или переносными ограждениями (защитные экраны), а сгораемые полы защищаться металлическими аистами. Переносные ограждения должны изготовляться из листовой стали. [c.203]

    Д) не происходило загрязнение поверхности контактных колец и не было искрения между кольцами и щетками обеспечивалось безопасное их обслуживание и при возникновении искрения и электрических дуг не могло произойти воспламенение вблизи расположенных предметов или конструкций -сгораемые предметы могут располагаться не ближе 1,5 м от двигателей и пусковых устройств  [c.313]

    При наплавке под слоем флюса электрическая дуга образуется в замкнутом пространстве, образуемом металлом и флюсом. [c.86]

    Во избежание действия электрической дуги на обслуживающий персонал цеха сварку ведут в специально оборудованных помещениях.  [c.74]

    Общие сведения. Технический карбид кальция полу> д от в руднотермических печах, где окись кальция и углерод взаимодействуют в электрической дуге согласно уравнению  [c.129]

    Электрической дугой называют конечную устойчивую форму газового разряда между двумя электродами через разделяющий их газовый промежуток. [c.53]

    Тепловое излучение электрической дуги. Свободно горящие дуги в реакционных объемах электрических печей являются самыми интенсивными и высокотемпературными источниками излучения теплоты. Интенсивность теплового излучения электрической дуги достигает 9000 Вт/м [27]. Излучение электрической дуги близко к излучению абсолютно черного тела. Температура столба дуги может быть определена по уравнению  [c.62]

    Линейная Корич- невый Восстановление Т1С14 с водородом в электрической дуге или разложение СНзТ1С1з в углеводородах Умеренная стереоспецифичность (40— 50% нерастворимой в гептане частя) [c. 295]

    Относится к числу газоэлекчрических способов резки (рис. 3.20). Суишость заключается в расплавлении металла I в месте реза теплом электрической дуги, горящей между угольным или графитным электродом 2, с непрерывным удушением жидкого металла сфуей сжатого воздуха 3. Таким образом, способ основан на совместном дейсгвии тепла дуги и потока сжатого воздуха, кинетическая энергия которого способствует удалению продуктов сгорания. [c.116]

    Сварочную проволоку применяют при автоматической сварке, в качестве метшшических сгержней электродов, газосварочной проволоки, а также в качестве дополнительного присадочного материала, вводимого в зону электрической дуги или непосредственно в область шва для повышения производительности процесса, регулирования химического состава металла шва, тетшовых условий процесса и соотношения долей основного и присадочного материалов. [c.280]

    В электроосадителях очищаемый газ движется между электродами горизонтально. Взвешенные частицы, получив отрицательный заряд, притягиваются к положительному электроду и осаждаются на ней 62]. Извлеченная пыль собирается в бункерах электро-осадителя, откуда периодически возвращается в регенератор. Для нормальной работы алектроосадителя и предотвращения образования электрической дуги газы должны содержать 20 25% объемн. водяного пара и иметь температуру не выше 205° [133]. С этой целью в поток газов до входа их в электрофильтр впрыскивается конденсат водяного пара. По выходе из котла-утилизатора, т. е. до впрыска, температура газов обычно превышает 320°. Согласно литературным данным добавка к газам 0,005% вес. аммиака резко увеличивает эффективность пылеосаждения в электрофильтрах. Требуемое напряжение для работы электрофильтров 60— 90 тыс. в. [c.169]

    Существует, однако, теоретическая возможность регенерации теплоты отходящих газов для подогрева воздуха, направляемого на реакцию, поэтому на основе предварительного анализа нельзя полностью дискредитировать метод. Разобранный способ получения N0 в электрической дуге давно не используется в промышленности, но исследования метода, например, при нагревании входящих газов до температуры 2000°С и быстром охла5кдении продуктов в регенераторах по-прежнему проводятся. [c.60]

    Из приведенных данных следует, что реакцию образования окиси азота необходимо проводить при возможно более высокой температуре (температура электрической дуги 3000 К), после чего газы, покидающие реакционное пространство, нужно быстро охладить до Г проведения процесса таким способом была причиной разработки различных конструкций дуговых печей для синтеза No (см., например, печь Мосцицкого— рис. III-2). Печи подобного типа могут использоваться также для получения ацетилена из алифатических углеводородов (рис. IX-25). [c.375]

    Возникающий при крекинге цвет нефтепродуктов связан с окислением и зависит от содержания сернистых соединений [741, 742]. Присутствие последних сказывается п па появлении тумана из водяных частиц, несущем окись серы и органические продукты окисления, подобные бензиновой смоле. Напоминаем, смолообразование сильно ускоряется ультрафиолетовым облучением — ртутными парами или электрической дугой [743—745]. Если существует подобное излучение, даже прямогонные бензины экстенсивно увеличивают смолообразование. Минимальную степень окисления, инициированного светом, опознают по изменению величины поверхностного натяжения в воде [746]. Качественные признаки сочетания инициированного светом окисления с изменением цвета легко обнаруживаются. Вязкие фракции и нетро-латумы, подвергнутые облучению светом и воздействию воздуха, часто в прогрессирующей степени темнеют, причем потемнение уменьшается вниз от поверхности жидкости. Плохо очищенные твердые парафины при облучении светом также значительно быстрее темнеют и ухудшают свои свойства. [c.150]

    Еще в 1792 г. в Англии предлагали производить из нефти осветительный газ. Дальтон в 1809 г. изучал действие электрических дуг на углеводородные газы, а Фарадей в 1825 г. открыл бензол и исследовал ненасыщенные газы. Большой вклад в исследование термического разложения внес Бертло, который незадолго до 1870 г. опубликовал отчет о проделанном им большом объеме исследований и предложил теоретическое обоснование процесса. В то же самое время Силлимэи получил из нефти горючий газ, появились сообщения о том, что на нефтеперегонном заводе в Нью-Дн ерси проводили крекинг тяжелых нефтепродуктов и при этом получали керосин. [c.295]

    Установлено, что для того, чтобы ТЭС начал оказывать эффективное действие, он должен подвергнуться разложению [168, 186, 187] вполне вероятно, что этильпые радикалы, выделяющиеся при этом, неактивны. Термическую диссоциацию ТЭС описали Рифкип и Валкут [188]. Коллоидные суспензии металлов, в которых в качестве разжижающего агента был использован бензин, будучи внесены в газойль, не оказали антидетонационного действия [189], в то время как частицы металла того же самого размера оказывают это действие в тумане, образованном посредством электрической дуги [190] аналогичное явление наблюдалось и при исследовании тумана, создаваемого добавкой окислов. Применение окислов в качестве активных агентов было рекомендовано для всех случаев [94, 115, 125, 140, 146, 182, 185, 191]. [c.413]

    В верхнюю камеру поступает природный газ по касательной к цилиндрической стенке камеры. Газ совершает в камере вращательное движение со скоростью более 100 м1сек и попадает в зону электрической дуги. [c.13]

    Достоинства таких процессов оценивают с точки зрения наилучшего разрешения проблемы быстрой передачи больших количеств тепла газам или парам (в последнее время —и жидкостят х). В этом аспекте интересны процессы пиролиза в печах с регенерацией тепла (расход энергии 7—9 квт-ч на 1 кг на старых установках, и ниже —на новых), процессы с частичным сжиганием углеводорода — автотермические (около 2 квт-ч на 1 кг С2Н2), процессы в электрической дуге (10—14 квт-ч на 1 кг С2Н2). [c.108]

    Автоматическая сварка под слоем флюса. Сущность этого способа заключается в том, что электрическая дуга горит под расплавленным флюсом. Флюс предотвращает разбрызгивание металла, защищает металл от кислорода воздуха, обеспечивает формирование нормального сварного шва. Электродная проволока подается из кассеты автоматической головкой. Использование флюса позволяет применять электродную проволоку без покрытия. Часть флюса во время наплавки расплавляется и превращается в шлаковую корку, которая удаляется ударами молотка. Нерас-плавившаяся часть флюса используется повторно. Автоматическая сварка под слоем флюса примен [ется в основном для сварки ци-линдрических деталей (узлы трубопроводов, корпуса аппаратов) при вращении свариваемых элементов с помощью вращателя или манипулятора. Диаметр труб должен быть не менее 200 мм. При меньшем диаметре используются сварочные полуавтоматы. Сварка производится не менее чем в два слоя. Режимы сварки в каждом случае устанавливаются на пробных образцах. При наложении многослойных пшов после наложения каждого валика удаляется шлак и путем внешнего осмотра проверяется качество нша иа отсутствие трещин и пор. Дефектные места должны быть полностью удалены, а вырубленные участки вновь заварены. [c.80]

    Аргонодуговая сварка основана на использовании теплоты электрической дуги, возникающей в среде аргона между непла-вящимся вольфрамовым электродом и деталью. Присадочным материалом служат алюминиевая проволока или стержни из алюминиевых сплавов. Перед сваркой проводится разделка кромок трещины засверливание трещины по концам не требуется. [c.85]

    Металлизаторы в зависимости от способа расплавления металла могут быть газопламенными и электрическими. Наиболее распространенными являются электрические металлизаторы, в которых между двумя электродами в распылительной головке образуется электрическая дуга и обеспечивается плавление электродов. Применяются электроды из углеродистой стали Св-08 и из нержавеющих сталей Х18Н10Т, Х18Н10 (диаметр 1,2—2,5 мм). [c.93]

    Нагрев электрическоЁ дугой основан на преобразовании электрической энергии в тепловую в электрической дуге преимущественно в газовом пространстве, разделяющем электроды, II на концах электродов.  [c.20]

    Процесс происходит с поглощением большого количества тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через слой загруженной шихты, расплава от электродов к поду печи, а также за счет тепла, выделяемого электрической дугой. Карбидные печи работают как дуговые печи сопротивления. [c.130]

    Источниками теплоты в термической системе являются исходные материалы, пламя, раскаленная печная среда, полученные продукты, электрическая дуга, электронагреватели, внутренняя поверхность футеровки рабочей камеры и т. д. Приемниками теплоты являются исходные материалы, электроды, их держатели, внутренняя поверхность футеровки рабочей камеры, печная среда, вагонетки, решетки, подины и т. д. Источником или приемником теплоты в печах может быть любой элемент термической системы, а в многозонных печах туннельные, шахтные, вращающиеся и др.) один и тот же элемент при переходе из одной зоны в другую изменяет свои термические функции источник теплоты становится приемником или наоборот, а также меняется вид теплообм1ена (или доля), в котором участвует элемент системы (например, газовая печная среда из теплообмена излучением в зоне нагрева переходит на конвективный теплообмен в зоне подогрева и т. д.). [c.61]

---

что это такое? Источники питания и температура, строение и классификация, ее свойства и амперная характеристика в сварке

В современной промышленности сварка – это довольно популярный процесс. В основе данной процедуры находится электрическая дуга, она способствует надежности, быстроте и простоте процесса сваривания поверхностей. В ее разработке принимали активное участие такие светила науки, как Бернадос, Славянов, Меритен.

Что это такое?

Сварочной дугой называют энергетический электрозаряд между электродами, который имеет длительную продолжительность и большое количество выделяемой энергии, ему характерна разница потенциалов, что возникает в среде газов. Определение данного понятия также свидетельствует о том, что металл с высокой плотностью электрического напряжения нагревается с высокой скоростью, изначально становясь пластичным, а в последующем готовым к плавке.

Максимальным показателем температуры, которую может достичь электрическая дуга, принято считать не более 7000 градусов по Цельсию. На практике в сварке известно, что таким образом обрабатываются металлы, которым присуще свойство плавки при температурном показателе более 3000 градусов. Согласно теоретическим данным о свойствах и строении данного электрического заряда он имеет вид проводника, в основе которого ионизированный газ. Он состоит из частей, зон, которые выделяют большой объем тепловой энергии во время протекания по ним тока.

Во время поджига дуги происходит создание гальванической цепи. В этом процессе принимает участие пара электродов, что представляют собой совокупность анода, катода, а также ионизированного газа. При протекании ток способствует нагреванию, свечению. Последнее обусловлено фотонным излучением.

При построении сварочных цепей не обойтись без участия таких областей:

• анодной;
• катодной;
• столба дуги, который имеет длину от 4 до 6 миллиметров.

На первых участках происходит возникновение активных пятен, также осуществляется максимальный спад напряжения и нагревание. Во время действия электрической дуги наблюдается не только повышенная температура, но и ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолет негативно воздействует на глаза и наружные покровы человека. По этой причине сварщики во время процедуры обязаны пользоваться защитными средствами, например: масками, рукавицами, одеждой из плотной ткани, обувью из негорючего материала.

Благодаря вольт-амперной характеристике определяют мощность напряжения дуги, которая напрямую связана с источником питания. От того, какой будет мощность сварочной дуги, зависит множество иных факторов, например ее длина. Характеризуясь одинаковыми параметрами источников электричества, у дуги с большей длиной будет выше мощность.

Сварочную дугу используют при стандартном процессе сваривания, при этом она характеризуется простотой проведения процедуры. Помимо этого, данный энергетический электрозаряд нашел свое применение в газовой сварке полуавтоматического типа. В этом случае на дугу подают сварочную проволоку, что способствует расплавлению материала.

Также дуги используются в автоматах, которые считаются довольно простыми в создании, и поэтому распространены в промышленном производстве. В данном случае могут использоваться как плавкие, так и неплавкие электроды. Ручная дуговая сварка работает с обычной конструкционной сталью, при этом она обеспечивает стабильность горения и надежность швов.

Мощность сварочных дуг имеет прямую зависимость от следующих факторов:

• длины сварочной электрической дуги – она также способна определять объем тепла, что выделяется во время горения;
• силы тока – большая сила тока препятствует угасанию длинной дуги;
• напряжения – при повышении напряжения в небольшом диапазоне мощность возрастает.

Вольт-амперная характеристика энергетического электрозаряда – это график, который выражает зависимость напряжения от смены тока. Данный показатель может иметь такие виды:

• нисходящий, который снижается при росте напряжения;
• стабильный, который не меняется при смене силы тока;
• восходящий, растущий при повышении силы тока, он обычно используется в сварках-автоматах.

По сравнению с другими электрическими зарядами дуге характерны такие особенности:

• высокая плотность тока;
• неравномерное падение напряжения вдоль по разрядному столбу;
• обратная пропорциональность температуры относительно ее толщины;
• большое число вариантов рабочего режима.

Электросварку можно назвать самым быстрым и при этом надежным вариантом неразъемного соединения деталей металлической конструкции. Ее можно применять в самых разнообразных сферах человеческой жизни, начиная от строительства и заканчивая транспортом.

Требования

Каждый сварщик должен знать об амперной характеристике, длине и напряжении сварочной дуги. К основным требованиям для источника питания дуги можно отнести следующие:

• разжигание электрода должно происходить во время его взаимодействия с заготовкой из металла, когда происходит замыкание контактов электроцепи;
• во время плавки присадки может произойти короткое замыкание – если такое случилось, то стоит следить, чтобы аппарат не вышел из строя, а дуга стабильно поддерживалась;
• до того как возникнет вспышка дуги на границе детали и электрода, может наблюдаться кратковременное замыкание – от того, насколько быстро произойдет восстановление напряжения, напрямую зависит динамика источника питания;
• переход с холостого в рабочий ход должен происходить со спадом напряжения от 60–80 до 18–20 В.

Ко всем источникам питания сварочной дуги предъявляются аналогичные требования. Поэтому можно сделать вывод, что на эффективность функционирования оборудования для сварки оказывает прямое воздействие возможность поддерживать процесс горения дуги от момента ее разжигания.

В сварочных аппаратах должны присутствовать только такие регуляторы, на которых установка параметров будет максимально удобной.

Классификация

За счет широкого распространения сварочного процесса дуга может быть нескольких видов. Особенности энергетического электрозаряда позволяют выделить следующие его разновидности согласно конструкции и назначению:

• плавкая изготавливается из стального сплава – при работе происходит расплавка металлического электродного стержня;
• неплавкая актуальна при работе с графитом и вольфрамом – электроды данного вида во время сварки не расходуются, а формирование шва происходит из расплавленных металлических заготовок.

По схеме подвода тока и среде

Согласно схеме электросоединения дуги для сварки делят на две разновидности.

1. Прямого действия. В качестве одного электрода выступает конструкция сварки, а второго – плавящийся элемент. В месте зазора происходит образование дуги.
2. Косвенного действия. Розжиг происходит между парой неплавких параллельных электродов, после чего он подносится к свариваемой заготовке.

По атмосфере

По принципу атмосферы сварочные дуги бывают трех типов.

1. Открытая сфера. В данном случае горение дуги возможно в открытом пространстве, при этом образуется газовая сфера с содержанием металлического пара, а также электродного и поверхностного.
2. Закрытая. Дуга закрытого типа наблюдается при горении под флюсом. В фазе газа около дуги находится пар от материала, электрода и слоя флюса.
3. С подачей смеси газа. В этом электрозаряде может располагаться газ в сжатом виде, а также его примеси. Использование водорода, углекислого газа и аргона необходимо для предотвращения окисления обрабатываемой поверхности. Благодаря подаче вышеперечисленных веществ наблюдается восстановление среды или ее нейтральное отношение по отношению к факторам последней.

По длительности действия

Согласно длительности работы электрическую сварочную дугу можно поделить на такие типы:

• постоянная, которая считается актуальной для длительной работы;
• импульсная, что представлена однократным мощным импульсом, обычно такая дуга используется для контактного вида сварки.

Условия горения

Стандартные температурные условия в столбике сварочной дуги максимально составляют 7000 градусов тепла по Цельсию. Благодаря использованию катода можно добиться постоянства температуры, при которой произойдет возникновение и горение дуги. В данной ситуации также обязательно должны быть учтены такие параметры, как габариты, диаметр и температура в окружающей среде.

Для того чтобы получилось сварить материал любого качества, потребуется наблюдать за постоянством температуры. При исправном источнике питания температурный показатель будет постоянным, а работа элемента – качественной.

Основы областей сварочных дуг сосредоточены на работе ионизированных газов, использовании щелочных, щелочно-земельных групп по типу калия, кальция. Такие особенности способствуют высокому качеству горения сварочных дуг. Последние могут гореть не во всех средах, поэтому не стоит обходить вниманием физические, химические факторы.

Существует несколько типов электрозаряда, благодаря которым осуществляется горение.

1. Тлеющий. Он возникает за счет низкого давления. Обычно его используют для освещения с помощью люминесцентной лампы или экрана плазмы.
2. Искровой. Возникает такой электрический заряд после доведения показателя давления до атмосферного. Искровому типу дуги характерна прерывистость, при этом наблюдается механизм действия, сходный с молниевым. Он нашел свое применение при розжиге двигателя внутреннего сгорания.
3. Дуговой используют при работе сваркой или для простого освещения. У такого заряда прерывистая форма, которая возникает из-за особенностей давления в атмосфере.
4. Коронный электрозаряд может возникнуть в результате структурной шероховатости, неоднородности. В ходе данного воздействия происходит образование струйки.

Источники питания

При сварочных работах должны использоваться только те способы зажигания, стабилизаторы, которые способны удовлетворить такие требования:

• с легкостью зажигать дугу;
• стабильно поддерживать процесс горения;
• осуществлять контроль за верхним порогом тока коротких замыканий;
• иметь хорошую динамику;
• характеризоваться электрической безопасностью.

Источники питания сварочных дуг имеют следующую классификацию:

• предназначение – делятся источники на те, что подходят ручной сварке, флюсовой либо в защитной от газа среде;
• количество сварочных постов, что могут быть подключены в одно время;
• возможность передвижения, а именно: мобильный и стационарный;
• производство энергии: производитель и преобразователь;
• тип выходящего тока;
• вольт-амперная характеристика.

Источники тока:

• трансформатор представляет собой простой сварочный агрегат с реактивной катушкой индуктивности в основе;
• выпрямитель имеет вид устройства, которое выпрямляет электрический ток;
• преобразователь – устройство с помощью механического воздействия делает из переменного вида тока постоянный;
• инвертор – этот сварочный аппарат считается наиболее подходящим для выполнения бытовых нужд, эти мобильные устройства характеризуются компактностью, удобством в применении.

Для изготовления качественного и надежного сварочного шва потребуется создание электрической дуги. Чтобы воспользоваться данным видом энергетического электрозаряда, не нужно особых навыков. Однако сварщик должен знать особенности возникновения, использования и образования сварочной дуги.

О сварке короткой дугой смотрите в следующем видео.

Что такое электрическая дуга?

Электрическая дуга – это поток электрического тока, присутствующего между двумя электродами, образующийся при скачке электричества с одного электрода на другой. Соединение, созданное в результате прыжка, создает «мостик» или дугу электронов, видимых для глаза. Электрическая дуга содержит чрезвычайно высокую температуру и яркость, идеально подходит для сварки и освещения.

Температура и светимость электрических дуг в основном зависят от двух факторов: типа газа и давления. Когда электрический ток проходит в зазоре между электродами, он нагревает воздух вокруг него. Изменяя химический состав воздуха, тепло и яркость электрической дуги могут быть изменены.

Когда дуга заключена в контейнер, изготовленный из стекла или пластика, в зависимости от его использования, давление воздуха, окружающее дугу, можно контролировать для конкретных целей. Воздух может быть удален для создания вакуума, или может быть добавлен газ для создания дуг высокого давления. Оба используются в разных типах освещения.

Катушка Тесла – это тип электрической дуги, которая работает при нормальном атмосферном давлении. Его изобретатель Никола Тесла, как правило, считается предшественником образа «сумасшедшего ученого». Это изображение было вызвано, когда на фотографиях было показано, что он проводит эксперименты в свете электрических дуг, действующих на заднем плане.

Молния – это естественная электрическая дуга, которая дает то же самое зрелище. Создаваемое в воздухе электричество перемещается на землю или в другие облака. Это формирует электрическую дугу, которая может достигать нескольких ярдов (метров) в длину.

Электродуговая печь использует высокую температуру в дуге для плавления металлов. Электричество проходит через металлы, что нагревает их до температуры плавления. Металлолом обычно расплавляется с использованием этого метода. Энергия из печи обычно ниже по сравнению с доменной печью. Возможность быстрой остановки и запуска дуговой печи позволяет сталелитейному заводу изменять загрузку печи в соответствии с ее потребностями.

Сварщики используют тот же принцип для электродуговой сварки. Металлические стержни электрифицированы от источника питания, и электрическая дуга образуется, когда стержни вступают в контакт с другим металлом. Вырабатывается достаточно тепла, чтобы расплавить два металла. Затем электродуговые сварщики используют этот процесс для сварки двух металлов.

Одно интересное использование для электрической дуги на плазменных динамиках. Вместо использования традиционных громкоговорителей для создания звука, большинство плазменных громкоговорителей используют ионизированный газ или живое электричество. Расширение и сжатие дуги, когда ток проходит через нее, нарушает воздух. Это, в свою очередь, производит звук. Говорят, что плазменные колонки производят более чистый звук, не имея физических ограничений, которые есть у многих других колонок.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Электрическая дуга и ее свойства

Электрическая дуга и ее свойства

Категория:

Сборка металлоконструкций

Электрическая дуга и ее свойства

Электрическая дуга представляет собой длительный электрический разряд, происходящий в газовом промежутке между двумя проводниками — электродом и свариваемым металлом при значительной силе тока. Непрерывно возникающая под действием стремительного потока положительных и отрицательных ионов и электронов в дуге ионизация воздушной прослойки создает необходимые условия для продолжительного устойчивого горения сварочной дуги.

Рис. 1. Электрическая дуга между металлическим электродом и свариваемым металлом: а — схема дуги, б — график напряжений дуги длиной 4 мм; 1 — электрод, 2 — ореол пламени, 3 — столб дуги, 4 — свариваемый металл, 5 — анодное пятно, 6 — расплавленная ванна, 7 — кратер, 8 — катодное пятно; h — глубина проплавления в дуге, А — момент зажигания дуги, Б — момент устойчивого горения

Дуга состоит из столба, основание которого находится в углублении (кратере), образующемся на поверхности расплавленной ванны. Дуга окружена ореолом пламени, образуемым парами и газами, поступающими из столба дуги. Столб имеет форму конуса и является основной частью дуги, так как в нем сосредоточивается основное количество энергии, соответствующее наибольшей плотности проходящего через дугу электрического тока. Верхняя часть столба, расположенная на электроде 1 (катоде), имеет небольшой диаметр и образует катодное пятно 8. Через катодное пятно излучается наибольшее количество электродов. Основание конуса столба дуги расположено на свариваемом металле (аноде) и образует анодное пятно. Диаметр анодного пятна при средних значениях сварочного тока больше диаметра катодного пятна примерно в 1,5 … 2 раза.

Для сварки применяют постоянный и переменный ток. При использовании постоянного тока минус источника тока подключают к электроду (прямая полярность) или к свариваемому изделию “”{обратная полярность). Обратную полярность применяют в тех случаях, когда нужно уменьшить выделение теплоты на свариваемом изделии: при сварке тонкого или легкоплавкого металла, чувствительных к перегреву легированных, нержавеющих и высокоуглеродистых сталей, а также при пользовании некоторыми видами электродов.

Выделяя большое количество теплоты и имея высокую темпе-оатуру. электрическая дуга вместе с тем дает очень сосредоточенный нагрев металла. Поэтому металл во время сварки остается сравнительно мало нагретым уже на расстоянии нескольких сантиметров от сварочной дуги.

Действием дуги металл расплавляется на некоторую глубину h называемую глубиной проплавления или проваром.

Возбуждение дуги происходит при приближении электрода к свариваемому металлу и замыкании им сварочной цепи накоротко. Благодаря высокому сопротивлению в точке соприкосновения электрода с металлом конец электрода быстро нагревается и начинает излучать поток электронов. Когда конец электрода быстро отводят от металла на расстояние 2…4 мм, возникает электрическая дуга.

Напряжение в дуге, т. е. напряжение между электродом и основным металлом, зависит в основном от ее длины. При одном и том же токе напряжение в короткой дуге ниже, чем в длинной. Это обусловлено тем, что при длинной дуге сопротивление ее газового промежутка больше. Возрастание же сопротивления в электрической цепи при постоянной силе тока требует увеличения напряжения в цепи. Чем выше сопротивление, тем выше должно быть и напряжение для того, чтобы обеспечить прохождение в цепи того же тока.

Дуга между металлическим электродом и металлом горит при напряжении 18… 28 В. Для возбуждения дуги требуется более высокое напряжение, чем то, которое необходимо для поддержания ее нормального горения. Это объясняется тем, что в начальный момент воздушный промежуток еще недостаточно нагрет и необходимо придать электронам большую скорость для расцепления молекул и атомов воздуха. Этого можно достичь только при более высоком напряжении в момент зажигания дуги.

График изменения тока I в дуге при ее зажигании и устойчивом горении (рис. 1, б) называется статической характеристикой дуги и соответствует установившемуся горению дуги. Точка А характеризует момент зажигания дуги. Напряжение дуги V быстро падает по кривой АБ до нормальной величины, соответствующей в точке Б устойчивому горению дуги. Дальнейшее увеличение тока (вправо от точки Б) увеличивает нагрев электрода и скорость его плавления, но не оказывает влияния на устойчивость горения дуги.

Устойчивой называется дуга, горящая равномерно, без произвольных обрывов, требующих повторного зажигания. Если дуга горит неравномерно, часто обрывается и гаснет, то такая дуга называется неустойчивой. Устойчивость дуги зависит от многих причин, основными из которых являются род тока, состав покрытия электрода, вид электрода, полярность и длина дуги.

При переменном токе дуга горит менее устойчиво, чем при постоянном. Это объясняется тем, что в тот момент, когда ток п, дает до нуля, ионизация дугового промежутка уменьшается и дуга может гаснуть. Чтобы повысить устойчивость дуги переменного тока, приходится наносить на металлический электрод ио-крытия. Пары элементов, входящих в покрытие, повышают ионизацию дугового промежутка и тем способствуют устойчивому горению дуги при переменном токе.

Длину дуги определяют расстоянием между торцом электрода и поверхностью расплавленного металла свариваемого изделия. Обычно нормальная длина дуги не должна превышать 3…4 мм для стального электрода. Такая дуга называется короткой. Короткая дуга горит устойчиво и при ней обеспечивается нормальное протекание процесса сварки. Дуга длиной больше 6 мм называется длинной. При ней процесс плавления металла электрода идет неравномерно. Стекающие с конца электрода капли металла в этом случае в большей степени могут окисляться кислородом и обогащаться азотом воздуха. Наплавленный металл получается пористым, шов имеет неровную поверхность, а дуга горит неустойчиво. При длинной дуге понижается производительность сварки, увеличивается разбрызгивание металла и количество мест непровара или неполного сплавления наплавленного металла с основным.

Перенос электродного металла на изделие при дуговой сварке плавящимся электродом является сложным процессом. После зажигания дуги (положение /) на поверхности торца электрода образуется слой расплавленного металла, который под действием сил тяжести и поверхностного натяжения собирается в каплю (положение //). Капли могут достигать больших размеров и перекрывать столб дуги (положение III), создавая на непродолжительное время короткое замыкание сварочной цепи, после чего образовавшийся мостик из жидкого металла разрывается, дуга возникает вновь, и процесс каплеобразования повторяется.

Размеры и количество капель, проходящих через дугу в единицу времени, зависят от полярности и силы тока, химического состава и физического состояния металла электрода, состава покрытия и ряда других условий. Крупные капли, достигающие 3…4 мм, обычно образуются при сварке непокрытыми электро-дами, мелкие капли (до 0,1 мм)—при сварке покрытыми электл родами и большой силе тока. Мелкокапельный процесс обеспечивает стабильность горения дуги и благоприятствует условиям переноса в дуге расплавленного металла электрода.

Рис. 2. Схема переноса металла с электрода на свариваемый металл

Рис. 3. Отклонение электрической дуги магнитными полями (а—ж)

Сила тяжести может способствовать или препятствовать переносу капель в дуге. При потолочной и частично при вертикальной сварке сила тяжести капли противодействует переносу ее на изделие. Но благодаря силе поверхностного натяжения жидкая ванна металла удерживается от вытекания при сварке в потолочном и вертикальном положениях.

Прохождение электрического тока по элементам сварочной цепи, в том числе по свариваемому изделию, создает магнитное поле, напряженность которого зависит от силы сварочного тока. Газовый столб электрической дуги является гибким проводником электрического тока, поэтому он подвержен действию результирующего магнитного поля, которое образуется в сварочном контуре. В нормальных условиях газовый столб дуги, открыто горящей в атмосфере, расположен симметрично оси электрода. Под действием электромагнитных сил происходит отклонение дуги от оси электрода в поперечном или продольном направлении, что по внешним признакам подобно смещению факела открытого пламени при сильных воздушных потоках. Это явление называют магнитным дутьем.

Присоединение сварочного провода в непосредственной близости к дуге резко снижает ее отклонение, так как собственное круговое магнитное поле тока оказывает равномерное воздействие на столб дуги. Подвод тока к изделию в отдалении от Дуги приведет к отклонению ее вследствие сгущения силовых линий кругового магнитного поля со стороны токопровода.

Реклама:

Читать далее:

Процесс сварки металла

Статьи по теме:

Что такое электрическая дуга: tvin270584 — LiveJournal

Вы купили сварочный аппарат и желаете освоить сварку. В статье мастер сантехник расскажет, что такое электрическая дуга.

Что такое сварочная дуга

Сварочная дуга впервые была описана в 1802 году русским учёным В. Петровым. Его работы были использованы в процессе создания первого сварочного аппарата. Именно с этого события началась история электрической сварки. Кстати именно в честь этого события в последнюю пятницу мая в России отмечается день сварщика.

Генерируемая сварочным аппаратом электрическая дуга представляет собой ни что иное, как состоящий из ионизированных частиц проводник. Он существует в определенном временном промежутке благодаря тому, что поддерживается электрическим полем. Такой разряд образуется в способной к ионизации газовой среде, характеризуется непрерывной формой и высокой температурой.

В учебных пособиях по сварочному делу данное явление определяется как электрический разряд в плазме длительного характера. Плазма является смесью защитных, ионизированных атмосферных газов в сочетании с испарениями от металлов, которые образуются под воздействием высокой температуры.

Строение и температура сварочной дуги

Разогреть металл до температуры плавления за очень короткое время можно, но для этого потребуется мощная электрическая дуга. Основные ее характеристики – вольтаж, ампераж и плотность потока заряженных частиц. Как электротехническое явление дуговой столб представляет собой проводник между полярными полюсами, состоящий из газовой среды. При этом он обладает большим сопротивлением и способен светиться.
Детальный анализ построения дуги помогает разобраться с течением температурного воздействия на металл. Сравнительно небольшая длина электрической дуг – 5 см, которые состоят из трех зон:

• Собственно, столб – это видимая светящаяся часть;
• Катодная – 1 микрон;
• Анодная – 10 микрон.

Поток свободных электронов определяет температуру сварочной дуги. Они формируются на катоде, который нагревается до 38% от температуры плазмы. В газовой среде отрицательные частички – электроны двигаются по направлению к аноду, в то время как положительные элементы направляются к катоду. Столб лишен какого-либо заряда и все время остается нейтральным.

Температура частиц внутри достигает 10 000 градусов Цельсия. Воздействуя на металл, они разогревают его до 2350 градусов. Точка входа электронов среди специалистов называется анодным пятном. По сравнению с катодным оно имеет температуру на 6% выше. Поскольку плазма генерирует ультрафиолетовые, световые и инфракрасные волны, то она находится в видимом для человека спектре. Но важно учесть, что данные волны вредны для человека: и для кожи, и для глаз. Поэтому для сварщиков были разработаны специальные средства защиты.

Виды сварочной дуги

Классифицируется сварочная дуга по нескольким параметрам. В зависимости от пространственного положения электрода и типу тока она бывает:

• Прямого действия. Разряд располагается перпендикулярно по отношению к рабочей поверхности и параллельно относительно электрода;
• Косвенного действия. Разряд образуется между электродом, который располагается относительно рабочей поверхности под углом 40-60 градусов и самим металлом.

По составу плазменный столб делится на:

• Открытая электродуга. Сваривание металлоизделия производится на открытом воздухе, без использования специальных газов для защиты. Дуга горит в среде, которую образуют окружающий воздух и пары, появляющиеся в ходе сваривания металлоизделия, плавления электрода либо проволоки, их покрытий.  
• Закрытая электродуга. Этот вид дуги образовывается при сварке под флюсом. Защищает дугу при сваривании газовая смесь, которая образовывается в результате смешивания паров от свариваемого металлоизделия, плавящегося электрода и, собственно, флюса.  
• Дуга в среде защитных газов. В данном случае речь идет о сварке в среде, так называемых, защитных газов: инертных либо активных, (используются как чистые газы, так и их смеси). В результате сваривания образовывается газовая среда, состоящая из защитного газа, паров металла и электрода.

Сварочная дуга отличается и в зависимости от применяемого расходного материала. В работах используются электроды:

В зависимости от времени воздействия принято различать дугу постоянную и импульсную.

Условия горения

Сварочный процесс основан на преобразовании электрической энергии в тепловую. Сварочный столб может удерживаться как угодно долго при условии быстрой ионизации газа. Свариваемые заготовки прогреваются, воздух вокруг них теплый и насыщен испаряемыми компонентами. Альтернативный метод – в рабочую зону специально подается газ, который может ионизироваться. Лучше всего ионизации поддаются частицы щелочноземельных и щелочных металлов. Они становятся активными сразу, как только начинает проходить ток.

Другое обязательное условие для поддержания сварочного столба – постоянная высокая температура на катоде. Ее значение зависит от химического состава и площади катода. Для этого требуется источник электричества. В условиях производства показатель температуры катодной области может доходить до 7 000 градусов.

Как образуется электрическая дуга

Сварочная дуга является ничем иным, как электрическим разрядом. Возникает она в случае замыкания цепи. В тот момент, когда электрод прикасается к поверхности свариваемого металла, начинает вырабатываться тепловая энергия в большом количестве. В точке соприкосновения металл начинает плавиться. Расплав притягивается к окончанию расходника, образуя тонкую шейку. Она почти что мгновенно распыляется под влиянием сильного электрического поля. В это время молекулы газа ионизируются, образуется защитное облако и обеспечивается свободное перемещение электродов.
Вид тока определяет направленность потока. Поджечь дугу можно на токе прямой и обратной полярности, переменном или постоянном. Частота, с какой дуга гаснет и разжигается напрямую зависит от выбранных сварщиком параметров тока.

Чем определяется мощность сварочной дуги

Основные факторы, оказывающие влияние на параметры мощности:

• Напряжение. Увеличение мощности сварки достигается за счет увеличения питающего напряжения. Но в сравнительно небольшом диапазоне значений. Есть определенные ограничения и по размеру расходных материалов;
• Сила тока. Прямая зависимость: чем больше показатель – тем стабильнее горит дуга;
• Величина напряжения плазмы находится в прямой зависимости от мощности.

Длиной дуги принято называть расстояние от электрода доя рабочей поверхности в момент выполнения сварочных работ. От данного показателя зависит величина продуцированного тепла.

Мощность дуги определяет скорость плавления металла. Данная характеристика имеет большое значение, поскольку от нее зависит скорость выполнения операций по соединению металлов. Силой тока меняется рабочая температура в зоне плавления. Даже длинная электрическая дуга не будет затухать при большой силе тока. Во время сварочных работ изменение настроек ампеража требуется очень редко.

Вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Выражают параметры питания. Данные позволяют определить:

• Время горения;
• Мощность дуги;
• Условия гашения.

Динамика вольтамперных показателей показывает изменение длины электрической дуги в период ее нестабильности. Статическая вольт-амперная характеристика дуги, наоборот, указывают на зависимость между напряжением и силой тока в период стабильности длины электродуги. Ее свойства выражены графиком, разделенным на три сектора:

• Падающий. В случае увеличения силы тока резко уменьшается напряжение. Связано это с образованием столба: возрастает площадь потока плазмы и изменяется показатель ее электропроводимости;
• Жесткий. Характерные особенности сектора – понижение напряжения при неизменной плотности тока. Наблюдается рост показателей силы тока в диапазоне значений 100-1000А. Прямо пропорционально увеличивается дуговой столб в диаметре. Помимо этого, изменяются анодное и катодное пятна;
• Растущий. Размер катодного пятна стабилен и зависит от диаметра электрода. При увеличении силы тока в большую сторону меняются показатели дугового столба.

Вольтамперные характеристики ручной дуговой сварки с неплавящимися или плавящимися электродами не доходят до третьего сектора графика, а варьируются только в первых двух. Механизированная сварка, подразумевающая использование флюсов, описывается показателями графика второго и третьего сектора. Третий сегмент в полной степени соответствует сварке плавящимся электродом в защитной среде.

В случае использования сварочного аппарата в режиме переменного тока. В каждом полупериоде на пике розжига случается возбуждение сварочной дуги. При переходах через нулевую отметку электрическая дуга затухает. Прекращается нагрев активных пятен. Ионизация газов удерживается стабильной за счет испарений активных щелочных металлов, которые присутствуют в покрытии электродов. При работе на переменном токе труднее разжечь дугу в защитной среде, нежели в случае постоянного тока.
При выборе оборудования для выполнения конкретного вида работ важно учесть, что вольтамперные характеристики электрической дуги напрямую зависят от внешних вольтамперных показателей. К примеру, для ручной дуговой сварки требуется питание с падающими характеристиками вольт-ампер (повышенное напряжение на холостом ходу). При этом специалист будет иметь возможность с помощью регулятора ампеража менять длину дуги.

Сила тока при коротком замыкании во время плавления электрода на 20-50% выше показателя силы тока дуги. Выполнение работ плавящимися электродами оптимально в случае использования дуги размыкания. Для того, чтобы разжечь электродугу угольным или вольфрамовым электродом, не помешает вспомогательный разряд.

Высокие показатели силы тока при коротком замыкании могут спровоцировать прожиг заготовки. Короткое замыкание имеет место в момент, когда падает капля расплава электрода. После этого показатели резко возвращаются к исходным значениям. Возрастает ампераж до уровня тока короткого замыкания, мостик, образовавшийся между металлом и электродом быстро перегорает, и электрическая дуга снова возбуждается. Все эти изменения в столбе происходят моментально. Установка должна успеть за этот период отреагировать на изменения с тем, чтобы стабилизировать рабочие показатели.

Особенности электрической дуги

Благодаря широкому диапазону значений, электродуга совместима как с тугоплавкими, так и с привычными плавящимися электродами. Под ее воздействием металл быстро разогревается, после чего образуется ванна расплава. Преобразование электроэнергии в тепловую происходит с минимальными потерями.

По своей природе электрическая дуга сопоставима с другими видами зарядов. Ее отличительные особенности:

• Созданная плотным током высокая температура;
• Небольшое снижение катодного и анодного напряжения, которое в малой степени зависит от изначально заданного вольтажа;
• Электрическое поле между полюсами распределяется неравномерно;
• Устойчивость электрической дуги в пространстве;
• Мощность и вольтамперные характеристики саморегулируются;
• Границы электродуги четко очерчены.

Зажечь дугу можно одним из двух способом: чирканьем или коротким прикасанием.

Видео
В сюжете – Что такое электрическая дуга

В сюжете – Самый действенный способ научиться держать дугу

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Как правильно вести электрод во время сварки

Источник

https://santekhnik-moskva. blogspot.com/2021/05/Chto-takoye-elektricheskaya-duga.html

Электрическая дуга [Определение, применение и дуговая вспышка]

18 июня 2018

Электробезопасность имеет первостепенное значение для обслуживания любого эффективного и производительного объекта, и одной из самых больших угроз безопасности рабочих является электрическая дуга и вспышка дуги. Для менеджеров по безопасности – убедиться, что на предприятии нет опасностей, связанных с электрической дугой и вспышкой дуги, и приняты меры по минимизации ущерба в случае одной из этих аварий.

Электрические пожары вызывают катастрофические повреждения, и в промышленных условиях они часто вызываются электрическими дугами того или иного типа.В то время как некоторые типы электрических дуг трудно пропустить, «дуговая вспышка громкая и включает в себя большой яркий взрыв», некоторые электрические дуги, такие как дуговое замыкание, менее заметны, но могут быть столь же разрушительными. Дуговые замыкания часто являются причиной электрических пожаров в жилых и коммерческих зданиях.

Проще говоря, электрическая дуга – это электрический ток, который намеренно или непреднамеренно разряжается через зазор между двумя электродами через газ, пар или воздух и распространяет относительно низкое напряжение на проводники.Тепло и свет, производимые этой дугой, обычно являются интенсивными и могут использоваться для определенных применений, таких как дуговая сварка или освещение прожекторами. Непреднамеренные дуги могут иметь разрушительные последствия, например: возгорание, опасность поражения электрическим током и материальный ущерб.

В 1801 году британский химик и изобретатель сэр Хамфри Дэви продемонстрировал электрическую дугу своим коллегам из Лондонского королевского общества и предложил название – электрическая дуга. Эти электрические дуги, когда они не сдерживаются, выглядят как зазубренные удары молнии.За этой демонстрацией последовали дальнейшие исследования электрической дуги, как это проиллюстрировал русский ученый Василий Петров в 1802 году. Дальнейшие успехи в ранних исследованиях электрической дуги привели к появлению таких важных для отрасли изобретений, как сварочные аппараты.

По сравнению с искрой, которая является кратковременной, дуговый разряд представляет собой непрерывный электрический ток, который выделяет столько тепла от заряда, несущего ионы или электроны, что он может испарить или расплавить что-либо в пределах дугой. Дуга может поддерживаться как в электрических цепях постоянного, так и переменного тока, и она должна включать некоторое сопротивление, чтобы повышенный ток не оставался неконтролируемым и полностью разрушал фактический источник цепи с его потреблением тепла и энергии.

При правильном использовании электрические дуги могут быть полезны. Фактически, каждый из нас выполняет ряд повседневных задач, благодаря ограниченному применению электрических дуг.

Электрические дуги используются в некоторых вспышках фотокамер, прожекторах для освещения сцены, люминесцентном освещении, дуговой сварке, дуговых печах (для производства стали и таких веществ, как карбид кальция), а также в устройствах плазменной резки (в которых сжатый воздух сочетается с мощной дугой и превращается в плазму, способную мгновенно прорезать сталь).

Электрическая дуга также может быть чрезвычайно опасной, если не предназначена. Ситуации, когда электрическая дуга возникает в неконтролируемой среде, как в случае вспышки дуги, могут привести к травмам, смерти, пожару, повреждению оборудования и материальному ущербу.

Чтобы защитить рабочих от электрической дуги, компании должны использовать следующие продукты для вспышки дуги, чтобы снизить вероятность возникновения электрической дуги и уменьшить ущерб в случае одного:

• Перчатки с защитой от дугового разряда – Эти перчатки предназначены для защиты рук от поражения электрическим током и сведения к минимуму травм в случае поражения электрическим током.
• Видеообучение «Вспышка дуги» – Эти учебные занятия позволят вашим сотрудникам быть в курсе всех опасностей, связанных с работой в условиях повышенного напряжения, и способов защиты себя.
• Программное обеспечение для расчета опасности дугового разряда – Этот интуитивно понятный калькулятор дугового разряда и программное обеспечение для анализа упрощают оценку электрических систем вашего предприятия.

Ссылка в Википедии на фото электрической дуги

Электрическая дуга – значение, причины, преимущества и недостатки

В 1801 году британский химик и изобретатель сэр Хэмфри Дэви первым продемонстрировал электрическую дугу своим коллегам из Лондонского королевского общества, и они настояли на том, чтобы название, электрическая дуга.По сути, эти электрические дуги, когда они не ограничены, выглядят как рассеянные или зазубренные удары молнии. За этой демонстрацией позже последовали дальнейшие исследования электрической дуги, как это проиллюстрировал русский ученый Василий Петров в 1802 году. Дальнейшие достижения в области электрической дуги дали много полезных применений, первые исследования электрической дуги привели к появлению многих важных промышленных изобретений, таких как аппараты для дуговой сварки. .

Таким образом, электрическая дуга – это электронное устройство, в котором электрический ток может течь между двумя точками через проводящий газ. Эти две точки называются электродами, и они далее называются катодом и анодом в зависимости от полярности точек, то есть в зависимости от положительной полярности и отрицательной полярности соответственно. В этой статье мы подробно обсудим электрическую дугу, что такое электрическая дуга и значение электрической дуги.

Что такое электрическая дуга?

Теперь давайте начнем с концепции электрической дуги. В первую очередь возник вопрос, что такое электрическая дуга? Таким образом, технически электрическая дуга – это просто видимый плазменный разряд между двумя электродами, возникающий в результате электрического тока ионизирующих газов в воздухе.Электрические дуги даже в природе возникают в виде молний.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Электрические дуги – это просто электрический ток, который намеренно или непреднамеренно разряжается через зазор между двумя электродами через газ, пар или воздух и распространяет относительно низкое напряжение на проводники. Тепловое и световое излучение, создаваемое этими электрическими дугами, обычно очень интенсивное, и их можно использовать для определенных применений, таких как дуговая сварка или освещение прожекторами.Принимая во внимание, что непреднамеренные дуги могут иметь разрушительные последствия, такие как пожары, взрывы, опасность поражения электрическим током, а иногда и серьезный материальный ущерб.

В то же время, если процедуры электрической дуги используются с надлежащим контролем, электрическая дуга может использоваться, и, кроме того, они могут использоваться в промышленности для сварки, плазменной резки и даже для определенных типов освещения, таких как люминесцентное освещение, где высокое напряжение ионизирует инертный газ в стеклянной трубке, затем ток через ионизированный газ высвобождает видимый свет.

В любом случае, для каждой затянутой электрической дуги возникает нежелательная и неизбежная дуга. Например, плохо установленные или некачественные электрические переключатели, выключатели и другие электрические контактные точки легко подвержены возникновению этих нежелательных дуг, поскольку из-за некачественных соединений все контакты либо размыкаются, либо замыкаются.

Электрическая дуга Значение:

Дуга может быть определена как электрический ток, протекающий между двумя электродами через ионизированный столб газа.Заряженный анод и заряженный катод создают интенсивный нагрев сварочной дуги. Отрицательные и положительные ионы отражаются друг от друга в плазменном столбе с ускоренной скоростью. При сварке дуга не только обеспечивает тепло, необходимое для плавления электрода и основного металла, но при определенных условиях также обеспечивает средства для транспортировки расплавленного металла к изделию от кончика электрода. Существует несколько механизмов переноса металла.

Вспышки электрической дуги могут произойти буквально в любом месте, где протекает электрический ток.Каждая электрическая панель содержит множество разновидностей цепей, шин и соединений. Возникновение дуги обычно возникает при перегрузке и перегреве электрической цепи. Перегрев вызывает повреждение не только автоматического выключателя, но и его подключения к шине.

При повреждении электрической цепи автоматический выключатель может выйти из строя и продолжать пропускать электричество между его подключениями вместо отключения, что может привести ко многим несчастным случаям. Автоматический выключатель сконструирован таким образом, что он должен отключать или разрывать соединение цепи и не работать до тех пор, пока не будет сброшен.Однако, если сломанный автоматический выключатель продолжает пропускать электричество, возникает вероятность возникновения дуги.

Электродуговая сварка:

Электродуговая сварка – это тип процесса сварки, в котором электрическая дуга используется для создания тепла для плавления и соединения металлов. Электропитание осуществляется между электрической дугой, расходуемым или неплавящимся электродом и основным материалом с использованием постоянного (DC) или переменного (AC) тока.

Итак, как устроен процесс электродуговой сварки? Дуговая сварка – это тип процесса сварки плавлением, который используется для соединения двух или более металлов. Электрическая дуга с помощью источника переменного или постоянного тока может создать интенсивное тепло около 6500 ° F, которое может расплавить металл в месте соединения двух заготовок.

Дуга может создаваться вручную или механически по линии соединения, в то время как электрод может пропускать ток или проводить ток и плавить их в сварочной ванне для подачи присадочного металла в соединение.

Поскольку металлы легко вступают в химическую реакцию с кислородом и азотом в воздухе при нагреве до высоких температур дугой, используется защитный газ или шлак для ослабления контакта расплавленного металла с воздухом.После охлаждения расплавленный металл затвердевает с образованием металлургической связи.

Электродуговая сварка бывает разных видов. Кроме того, процесс электродуговой сварки можно разделить на два основных типа:

1. Методы с использованием расходных материалов

2. Методы с использованием неплавящегося электрода.

Давайте разберемся с этими двумя методами следующим образом.

Методы плавящегося электрода:

Электросварка плавящимся материалом далее подразделяется на множество типов в зависимости от типа обрабатываемой сварки.И они даются по формуле:

• Дуговая сварка экранированного металла (SMAW):

SMAW также известна как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA) или сварка палкой и представляет собой процесс, при котором дуга возникает между металлическим стержнем. (электрод с покрытием из флюса) и заготовка, стержень и поверхность заготовки расплавляются, образуя сварочную ванну. В эквивалентное время при плавлении флюсового покрытия на стержне образуется газ и шлак, которые могут защитить сварочную ванну от окружающей атмосферы.Это идеальный процесс для соединения черных и цветных материалов с тканями различной толщины.

• Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW):

Эта сварка создана как альтернатива SMAW. FCAW использует непрерывно подаваемый расходный порошковый электрод и источник постоянного напряжения, что обеспечивает постоянную длину дуги. В этом процессе может использоваться защитный газ или просто газ, создаваемый флюсом, чтобы обеспечить защиту от загрязнения.

• Сварка под флюсом (SAW):

Это наиболее часто используемый процесс с постоянно расходуемым электродом и защитным слоем плавкого флюса, который становится проводящим при расплавлении, обеспечивая путь тока между деталью и электродом. Флюс может помочь предотвратить разбрызгивание и искры, подавляя дым и ультрафиолет.

• Электрошлаковая сварка (ESW):

Это вертикальный процесс, который используется для сварки толстых листов (более 25 мм) за один проход. ESW зависит от возникновения электрической дуги до того, как добавка флюса погасит дугу. Флюс может расплавиться, когда расходный материал электрического провода подается в ванну расплава, что создает расплавленный шлак на поверхности ванны. Тепло, выделяемое для плавления проволоки и краев пластины, генерируется за счет сопротивления расплавленного шлака при прохождении электрического тока.

Подобно сварке оплавлением, SW соединяет гайку или крепеж, обычно с фланцем с выступами, которые плавятся для создания соединения, с другой металлической деталью.

Методы неплавящегося электрода:

• Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG):

Эта процедура также известна как газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW), при которой для создания дуги и инертный защитный газ для защиты сварного шва и ванны от атмосферного загрязнения.

• Плазменно-дуговая сварка (PAW):

Это почти похоже на сварку TIG, PAW использует электрическую дугу между неплавящимся электродом и анодом, которые расположены внутри корпуса горелки. Электрическая дуга используется для ионизации газа в горелке и создания плазмы, которая затем проталкивается через мелкое отверстие в аноде, чтобы достичь опорной плиты.

Причины возникновения электрической дуги:

Всякий раз, когда проводка в электрической панели может быть нарушена, даже если она закрыта и защищена от потенциальных опасностей. Возможные причины включают:

• Обрыв или отключение проводки во время планового обслуживания или новой установки.

• В изоляционном покрытии (обычно покрытом непроводящим материалом) провод повреждается и оголяется.

• Электрический шкаф оставлен открытым или поврежден, что делает его уязвимым для элементов.

• Перегорание – это когда слишком много предохранителей расположено внутри электрической панели.

• Поврежденное или неисправное оборудование или компоненты.

Преимущества и недостатки электрической дуги:

Давайте взглянем на несколько преимуществ электрической дуги. Преимущества дуговой сварки приведены ниже:

• Дуговая сварка отличается высокой скоростью и высокой эффективностью.

• Он включает в себя простой сварочный аппарат и легко перемещается.

• Дуговая сварка может создать прочную связь между свариваемыми металлами.

• Он обеспечивает надежное качество сварки и превосходную сварочную атмосферу.

• Источник питания для этой сварки не требует больших затрат, а процесс является быстрым и последовательным.

• Сварщик может использовать обычный бытовой ток.

Ниже приведены некоторые недостатки дуговой сварки:

Знаете ли вы?

• В электрооборудовании в США происходит от 5 до 10 взрывов электрической дуги.С. каждый день.

• Около 2000 человек ежегодно проходят лечение в ожоговых очагах с повреждениями от дугового разряда.

• Вспышка электрической дуги ежегодно приводит к многочисленным смертельным случаям. Точное количество смертей от вспышки электрической дуги точно не сообщается.

Электрическая дуга – использование электрической дуги – электроды, углерод, катод и свет

Есть много типов дуговых устройств. Некоторые работают при атмосферном давлении и могут быть открытыми, а другие работают при низком давлении и поэтому закрыты в контейнере, например, glass . Свойство большого тока дуги используется в ртутных дуговых выпрямителях, таких как тиратрон. Применяется переменная разность потенциалов, и дуга передает ток только в одном направлении. Катод нагревается нитью накала.

Высокая температура, создаваемая электрической дугой в газе, используется в печах. Аппараты для дуговой сварки используются для сварки, при которой металл плавится и добавляется в соединение. Дуга может подавать тепло только , или один из ее электродов может служить расходуемым основным металлом. Плазменные горелки используются для резки, напыления и газового нагрева. Резку можно производить с помощью дуги, образованной между металлом и электродом.

Дуговые лампы обеспечивают высокую светоотдачу и большую яркость. Свет исходит от сильно накаленных (около 7000 ° F [3871 ° C]) электродов, как в угольных дугах , или от нагретых ионизированных газов, окружающих дугу, как в дугах пламени . Угольная дуга, в которой два угольных стержня служат в качестве электродов, была первым практическим коммерческим электрическим осветительным устройством и до сих пор остается одним из самых ярких источников света. Он используется в кинопроекторах для театров, в больших прожекторах и маяках. Дуги пламени используются в цветной фотографии и в фотохимических процессах, поскольку они очень близки к естественному солнечному свету. Уголь пропитан летучими химическими веществами, которые при испарении загораются и попадают в дугу. Цвет дуги зависит от материала; материалом может быть кальций , барий , титан или стронций. В некоторых случаях длина волны излучения находится за пределами видимого спектра .Дуги ртути производят ультрафиолетовое излучение под высоким давлением. Они также могут излучать видимый свет в трубке низкого давления, если внутренние стенки покрыты флуоресцентным материалом , например люминофором; люминофор излучает свет при освещении ультрафиолетовым излучением ртути.

Другое использование дуг включает клапаны (использовавшиеся на заре радио ) и в качестве источника ионов в ядерных ускорителях и термоядерных устройствах. Возбуждение электронов в дуге, в частности прямая бомбардировка электронами, приводит к узким спектральным линиям .Следовательно, дуга может предоставить информацию о составе электродов. Спектры металлических сплавов широко изучаются с помощью дуг; металлы соединяются с материалом электродов и при испарении дают отчетливые спектры.

Что такое вспышка электрической дуги?

Вспышка электрической дуги – одна из наиболее серьезных и наименее изученных опасностей поражения электрическим током. Электрическая дуга (иногда называемая «электрическим пробоем») – это непрерывный электрический разряд высокого тока, который течет через воздушный зазор между проводниками.Это генерирует очень яркий ультрафиолетовый свет, а также интенсивное тепло. Вспышка дуги обычно вызывается коротким замыканием. Иногда это происходит из-за технического сбоя электрического оборудования (например, неправильная установка, пыль, коррозия, поверхностные загрязнения, а иногда просто из-за нормального износа). Однако в большинстве случаев короткие замыкания являются результатом человеческой ошибки (например, из-за того, что рабочий коснулся измерительного щупа не той поверхности, либо из-за соскользнувшего инструмента).

КАКОВЫ ПОСЛЕДСТВИЯ ВСПЫШКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ?

В зависимости от силы вспышки дуги, функции тока дуги и продолжительности дуги, а также в зависимости от расстояния до дуги, это может привести к:

• Высокая температура электрической дуги до 20000 ° C, вызывающая ожоги кожи и тела рабочего
• Пожар – потенциальная травма рабочего, а также повреждение окружающего рабочего места
• Дуговый разряд (взрыв электрической дуги) с давлением струи до 1000 кг / м2, который с высокой скоростью выбрасывает частицы расплавленного металла, остатки разрушенного оборудования и связанных с ним компонентов, что приводит к травмам рабочего
• Звуковой взрыв (до 140 дБ – громкий, как ружье) – причинение слухового вреда рабочему
• Ультрафиолетовый свет от взрыва – приводит к повреждению зрения рабочего

Последствия для людей, работающих с электрическим оборудованием под напряжением или рядом с ним, будут в первую очередь зависеть от количества падающей энергии, полученной на поверхности тела, которая зависит от расстояния до дуги. Основная проблема для человека, подвергшегося воздействию, – это ожоги кожи.

КОГДА ПРОИЗВОДИТСЯ ВСПЫШКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ?

Вспышка электрической дуги может произойти всегда и везде, где находится электрическое оборудование. Если при техническом обслуживании или ремонте оборудование по какой-либо причине невозможно вывести из строя, то может возникнуть электрическая дуга.

электрическая дуга | MCR Безопасность

При температурах, достигающих 35000 ° F, воздействие экстремального тепла дуги может стать опасным для жизни. ожоги.Большинство смертельных случаев происходит из-за того, что одежда продолжает гореть после воздействия дуги.

ARC Температура вспышки достигает 35 000 ° F.

Огнестойкая одежда самозатухает, уменьшая таким образом травму. Значения производительности с рейтингом ARC присваиваются одежде в соответствии с NFPA. 70E, чтобы вы знали, что покупаете. Когда вы сталкиваетесь с дуговыми вспышками и опасностями взрыва, вы не хотите рисковать с бездоказательными СИЗ. Прежде чем мы пойдем дальше, необходимо дать несколько определений. объяснил.

• Вспышка дуги – электрический разряд, который проходит по воздуху между проводниками или от проводника к земля. Возникший взрыв может вызвать возгорание и причинить серьезный вред оборудованию и людям.
• ATPV – значение тепловых характеристик дуги сообщает владельцу о точке, в которой происходит 1,2 кал / см ² энергия переносится через ткань. Ткань одежды проверяется на электрическую дугу, а не сам предмет одежды.
• Рейтинг ARC – Рейтинги ARC описаны в ASTM 1506 следующим образом: Рейтинг ARC – это значение, которое указывает Характеристики материала или системы материалов ARC. Это либо значение тепловых характеристик ARC (APTV). или пороговая энергия открытия (EBT), когда ATPV не может быть определено с помощью метода испытаний F 1959. Пределы одежды Рейтинг ARC указан на внутренней бирке под воротником.
• Калория – мера энергии, выделяющейся при электрическом взрыве.1 кал / см ² происшествий энергия будет поднимите 1 грамм воды на 1 градус Цельсия.

Символ опасности вспышки дуги

NFPA 70E подчеркивает уровень дуговой разрядки категории (ARC) защитную одежду, которую необходимо носить для защиты против минимального уровня энергии (калорий), выделяемой при электрическом взрыве. Ниже приведена таблица с указанием четыре уровня ARC Flash PPE:

Категория риска	Описание одежды	Минимальный номинал дуги (кал / см 2 )
0	Неплавкие легковоспламеняющиеся материалы	НЕТ
1	Рубашка FR с защитой от дуги и брюки FR или комбинезон FR	4
2	Рубашка FR с защитой от дуги и брюки FR или комбинезон FR	8
3	Рубашка FR с защитой от дуги и брюки FR или комбинезон FR, а также костюм для защиты от дуги, выбранный таким образом, чтобы рейтинг соответствует требуемому минимуму	25
4	Рубашка FR с защитой от дуги и брюки FR или комбинезон FR, а также костюм для защиты от дуги, выбранный таким образом, чтобы рейтинг соответствует требуемому минимуму	40

Рейтинги ARC включают пять уровней риска, которые варьируются от 0 до 4. Уровень 0 означает отсутствие риска плавления материалы (N / A), тогда как уровень 4 представляет собой чрезвычайный риск. Уровень категории риска опасности (HRC), теперь обозначаемый как Уровень PPE определяется минимальным количеством калорий на квадратный сантиметр (ATPV или Cal / cm ² ).

Подробнее о 70E здесь

Крайне важно, чтобы персонал службы безопасности провел анализ опасности возникновения дуги перед выбором стилей СИЗ. Этот может быть выполнено одним из двух способов:

1. Определите энергетическое воздействие на рабочего в калориях.
2. Используйте Таблицу рабочих заданий 130.7 (C) (9). По предоставленной ссылке показан упрощенный метод использования NFPA 70E. столы.

Каждый раз, когда вы видите подобный знак, необходимо надевать подходящие СИЗ с рейтингом ARC.

Дополнительную информацию о 70E можно найти здесь.

Что такое дуговая сварка? – Определение и типы процессов

Дуговая сварка – это тип процесса сварки, в котором используется электрическая дуга для создания тепла для плавления и соединения металлов. Источник питания создает электрическую дугу между расходуемым или неплавящимся электродом и основным материалом, используя либо постоянный (DC), либо переменный (AC) ток.

Эта статья – один из серии часто задаваемых вопросов TWI.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь, напишите нам, чтобы получить консультацию специалиста:

contactus@twi.co.uk

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Как это работает?

Дуговая сварка – это процесс сварки плавлением, используемый для соединения металлов. Электрическая дуга от источника переменного или постоянного тока создает интенсивное тепло около 6500 ° F, которое плавит металл в месте соединения двух заготовок.

Дуга может управляться вручную или механически по линии соединения, в то время как электрод либо просто проводит ток, либо проводит ток и одновременно плавится в сварочной ванне, подавая присадочный металл в соединение.

Поскольку металлы химически реагируют с кислородом и азотом в воздухе при нагреве дугой до высоких температур, для сведения к минимуму контакта расплавленного металла с воздухом используется защитный газ или шлак. После охлаждения расплавленные металлы затвердевают, образуя металлургическую связь.

Какие бывают типы дуговой сварки?

Этот процесс можно разделить на два разных типа; методы плавления и неплавящегося электрода.

Методы расходных электродов

Сварка металлов в инертном газе (MIG) и сварка металлов в активном газе (MAG)

Также известная как Газовая дуговая сварка металла (GMAW) , использует защитный газ для защиты основных металлов от загрязнения.

Дуговая сварка защищенного металла (SMAW)

Также известна как ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA или MMAW) , дуговая сварка под защитным флюсом или дуговая сварка – это процесс, при котором дуга зажигается между металлическим стержнем (электрод с покрытием из флюса) и заготовкой. поверхность стержня и заготовки плавится, образуя сварочную ванну. При одновременном плавлении флюсового покрытия на стержне образуются газ и шлак, защищающий сварочную ванну от окружающей атмосферы.Это универсальный процесс, идеально подходящий для соединения черных и цветных металлов различной толщины во всех положениях.

Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW)

Созданный как альтернатива SMAW, FCAW использует расходный порошковый электрод с непрерывной подачей и источник постоянного напряжения, что обеспечивает постоянную длину дуги. В этом процессе используется либо защитный газ, либо только газ, создаваемый флюсом, чтобы обеспечить защиту от загрязнения.

Сварка под флюсом (SAW)

Часто используемый процесс с непрерывной подачей расходуемого электрода и защитным слоем из плавкого флюса, который становится проводящим при расплавлении, обеспечивая прохождение тока между деталью и электродом.Флюс также помогает предотвратить разбрызгивание и искры, подавляя пары и ультрафиолетовое излучение.

Электрошлаковая сварка (ESW)

Вертикальный процесс, используемый для сварки толстых листов (более 25 мм) за один проход. ESW основывается на зажигании электрической дуги до того, как добавка флюса погасит дугу. Флюс плавится, когда расходный материал проволоки подается в ванну расплава, что создает расплавленный шлак на поверхности ванны. Тепло, необходимое для плавления проволоки и кромок пластины, вырабатывается за счет сопротивления расплавленного шлака прохождению электрического тока.Две медные башмаки с водяным охлаждением следят за ходом процесса и предотвращают стекание расплавленного шлака.

Дуговая сварка шпилек (SW)

Подобно сварке оплавлением, SW соединяет гайку или крепеж, обычно с фланцем с выступами, которые плавятся для образования соединения, с другой металлической деталью.

Методы использования неизрасходованных электродов

Сварка вольфрамом в среде инертного газа (TIG)

Также известная как Газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW) , использует неплавящийся вольфрамовый электрод для создания дуги и инертный защитный газ для защиты сварного шва и ванны расплава от атмосферного загрязнения.

Плазменная дуговая сварка (PAW)

Подобно TIG, PAW использует электрическую дугу между неплавящимся электродом и анодом, которые расположены внутри корпуса резака. Электрическая дуга используется для ионизации газа в горелке и создания плазмы, которая затем проталкивается через мелкое отверстие в аноде, чтобы достичь опорной плиты. Таким образом плазма отделяется от защитного газа.

электрических дуг | Encyclopedia.com

Электропроводность в газах

Свойства дуги

Использование электрической дуги

Электрическая дуга – это электрический разряд между электродами в присутствии газов.В электрической дуге электроны испускаются из нагретого катода. Дуги могут образовываться при высоком, атмосферном или низком давлении и в различных газах. Они используются для ярких ламп, печей, резки и сварки, а также в качестве инструментов для спектрохимического анализа.

Газы состоят из нейтральных молекул и поэтому являются хорошими изоляторами; они не поставляют свободные электроны, которые могут двигаться и, таким образом, образовывать электрический ток. Однако при определенных условиях это изолирующее свойство нарушается, и ток может проходить через газ.С электрическим разрядом в газах связано несколько явлений; Среди них искра, темный (таунсендский) разряд, свечение, корона и дуга. В воздухе при обычных условиях электрическое поле напряженностью около 30 000 вольт на сантиметр отделяет электроны от молекул воздуха и позволяет протекать току – искре или дуге.

Для того, чтобы провести электричество, необходимы два условия. Во-первых, обычно нейтральный газ должен создавать заряды или принимать их из внешних источников, либо и то, и другое.Во-вторых, должно существовать электрическое поле, вызывающее направленное движение зарядов. Заряженный атом или молекула, или ион может быть положительным или отрицательным; электроны – отрицательные заряды. В электрических устройствах электрическое поле создается между двумя электродами, называемыми анодом и катодом, сделанными из проводящих материалов. Процесс превращения нейтрального атома или молекулы в ион называется ионизацией. Ионизированный газ называется плазмой. Проводимость газов отличается от проводимости твердых тел и жидкостей тем, что газы играют активную роль в этом процессе.Однако газ не только позволяет проходить бесплатную зарядку, но и сам по себе может производить заряды. Кумулятивная ионизация происходит, когда исходный электрон и его потомок набирают достаточно энергии, чтобы каждый мог произвести еще один электрон. Когда процесс повторяется снова и снова, получающийся процесс называется лавиной.

Для любого газа при заданном давлении и температуре существует определенное значение напряжения, называемое потенциалом пробоя , которое вызывает ионизацию. Приложение напряжения выше критического значения сначала вызовет увеличение тока из-за кумулятивной ионизации, а затем напряжение снизится.Если давление не слишком низкое, проводимость концентрируется в узком освещенном «искровом» канале. Получая энергию от тока, канал нагревается и может образовывать ударные волны. Природные явления – это молния и связанный с ней гром, которые состоят из высоких напряжений и токов, которые не могут быть достигнуты искусственно.

Дуга может возникать под высоким давлением после искры. Это происходит, когда достигаются установившиеся условия и напряжение низкое, но достаточное для поддержания требуемого тока.При низких давлениях переходная стадия искры приводит к тлеющему разряду, и дуга может позже образоваться при дальнейшем увеличении тока. В дугах термоэлектронный эффект отвечает за образование свободных электронов, которые испускаются горячим катодом. Сильное электрическое поле на металлической поверхности снижает барьер для электронной эмиссии и обеспечивает автоэмиссию . Однако из-за высокой температуры и большого тока некоторые механизмы возникновения дуги нелегко изучить.

Электрическая дуга была впервые обнаружена в 1808 году британским химиком Хамфри Дэви. Он увидел яркое светящееся пламя, когда два углеродных стержня, проводящих ток, были разделены, и конвекционный поток горячего газа отклонил его в форме дуги. Типичные характеристики дуги включают относительно низкий градиент потенциала между электродами (менее нескольких десятков вольт) и высокую плотность тока (от 0,1 до тысяч ампер или выше). В проводящем канале существуют высокие температуры газа (несколько тысяч или десятков тысяч градусов Кельвина), особенно при высоких давлениях газа.Испарение электродов также является обычным явлением, и газ содержит молекулы материала электродов. В некоторых случаях может быть слышно шипение, заставляющее дугу «петь». Градиент потенциала между электродами неоднороден. В большинстве случаев можно различить три различных участка: область, близкую к положительному электроду, называемая катодным падением ; область, близкая к отрицательному электроду, или анодный подъем ; и тело основной дуги. Внутри корпуса дуги имеется равномерный градиент напряжения.Эта область электрически нейтральна, где кумулятивная ионизация приводит к тому, что количество положительных ионов равно количеству электронов или отрицательных ионов. Ионизация происходит в основном за счет возбуждения молекул и повышения температуры.

Область катодного падения составляет примерно 0,01 мм с разностью потенциалов менее примерно 10 вольт. Часто на катоде достигается термоэлектронная эмиссия. Электроды в этом случае изготовлены из преломляющих материалов, таких как вольфрам и углерод, а область содержит избыток положительных ионов и большой электрический ток.На катоде происходит переход от металлического проводника, в котором ток переносится электронами, к газу, в котором проводимость осуществляется как электронами, так и отрицательными и положительными ионами. Газообразные положительные ионы могут свободно достигать катода и образовывать потенциальный барьер. Электроны, вылетающие из катода, должны преодолеть этот барьер, чтобы войти в газ.

На аноде происходит переход из газа, в котором и электроны, и положительные ионы проводят ток, в металлический проводник, в котором ток переносится только электронами.За некоторыми исключениями, положительные ионы не попадают в газ из металла. Электроны ускоряются по направлению к аноду и обеспечивают за счет ионизации запас ионов для колонки. Электронный ток может разогреть анод до высокой температуры, что сделает его термоэмиттером, но испускаемые электроны возвращаются к аноду, способствуя образованию большого отрицательного пространственного заряда вокруг него. Оплавление электродов и введение их паров в газ увеличивает давление в их окрестностях.

Есть много типов дуговых устройств. Некоторые работают при атмосферном давлении и могут быть открытыми, а другие работают при низком давлении и поэтому закрыты в контейнере, как стекло. Свойство большого тока в дуге используется в ртутных дуговых выпрямителях, таких как

Ключевые термины

Искусственная (горячая) дуга – Электрическая дуга, катод которой нагревается внешним источником для обеспечения термоэлектронной эмиссии, а не самим разрядом.

Дуга с холодным катодом – Электрическая дуга, работающая на материалах с низкой температурой кипения.

Термоэлектронная дуга – Электрическая дуга, в которой электронный ток от катода создается преимущественно за счет термоэлектронной эмиссии.

тиратрон. Применяется переменная разность потенциалов, и дуга передает ток только в одном направлении. Катод нагревается нитью накала.

Высокая температура, создаваемая электрической дугой в газе, используется в печах. Аппараты для дуговой сварки используются для сварки, при которой металл плавится и добавляется в соединение.Дуга может подавать только тепло, или один из ее электродов может служить расходуемым основным металлом. Плазменные горелки используются для резки, напыления и газового нагрева. Резку можно производить с помощью дуги, образованной между металлом и электродом.

Дуговые лампы обеспечивают высокую светоотдачу и большую яркость. Свет исходит от сильно раскаленных (около 7000 ° F [3871 ° C]) электродов, как в угольных дугах , или от нагретых ионизированных газов, окружающих дугу, как в дугах пламени .Угольная дуга, в которой два угольных стержня служат в качестве электродов, была первым практическим коммерческим электрическим осветительным устройством и до сих пор остается одним из самых ярких источников света. Он используется в кинопроекторах для театров, в больших прожекторах и маяках. Дуги пламени используются в цветной фотографии и в фотохимических процессах, потому что они максимально приближены к естественному солнечному свету. Уголь пропитан летучими химическими веществами, которые при испарении загораются и попадают в дугу. Цвет дуги зависит от материала; материалом может быть кальций, барий, титан или стронций.В некоторых случаях длина волны излучения находится за пределами видимого спектра. Дуги ртути производят ультрафиолетовое излучение под высоким давлением. Они также могут излучать видимый свет в трубке низкого давления, если внутренние стенки покрыты флуоресцентным материалом, например люминофором; люминофор излучает свет при освещении ультрафиолетовым излучением ртути.

Другое применение дуг – клапаны (использовавшиеся на заре радио), а также в качестве источника ионов в ядерных ускорителях и термоядерных устройствах.Возбуждение электронов в дуге, в частности прямая электронная бомбардировка, приводит к узким спектральным линиям. Следовательно, дуга может предоставить информацию о составе электродов. Спектры металлических сплавов широко изучаются с помощью дуг; металлы соединяются с материалом электродов и при испарении дают отчетливые спектры.