Содержание

что это такое, причины возникновения, свойства

Наблюдать искровые разряды приходилось каждому, в том числе и людям, далёким от познаний в электротехнике. Гигантскими искровыми разрядами сопровождаются грозы. Высвобождение огромной энергии, сконцентрированной в электрическом разряде молнии (см. рис. 1), сопровождается ослепительной вспышкой раскалённого ствола. Одним из видов искровых разрядов, созданных человечеством, является дуговой разряд, или попросту, электрическая дуга.

Рис. 1. Грозовой разряд

На сегодняшний день причины возникновение и свойства электрической дуги детально изучено наукой. Физики установили, что в области её горения возникает огромная концентрация зарядов, которые образуют плазму ствола. Температуры столба достигает нескольких тысяч градусов.

Что такое электрическая дуга?

Это загадочное явление впервые описал русский учёный В. Петров. Он создавал электрическую дугу, используя батарею, состоящую из тысяч медных и цинковых пластин. Изучая процесс зажигания дуги постоянным током, учёный пришёл к выводу, что воздушный промежуток между электродами при определённых условиях приобретает электропроводимость.

Одним из условий возникновения электрического пробоя является достаточно высокая разность потенциалов на концах электродов. Чем выше напряжение, тем больший газовый промежуток может преодолеть разряд. При этом образуется электропроводный газовый столб, который сильно разогревается во время горения дуги.

Рис. 2. Электрическая дуга

Возникает резонный вопрос: «Почему воздух, являющийся отличным изолятором в обычном состоянии, вдруг становится проводником?».

Объяснение может быть только одно – в стволе дуги образуются носители зарядов, способные перемещаться под действием электрического поля. Поскольку в воздухе, в отличие от металлов, нет свободных электронов, то вывод напрашивается только один – ионизация газов (см. рис. 3). То есть, запуск процесса насыщения газа ионами, являющимися носителями электрического заряда.

Рис. 3. Физика электрической дуги

Ионизация воздуха происходит под действием различного вида излучений, включая рентгеновское и космическое облучение. Поэтому в воздухе всегда находятся небольшое количество ионов. Но поскольку ионы почти сразу рекомбинируются (превращаются в нейтральные атомы и молекулы), то концентрация заряженных частиц всегда мизерная. Получить вспышку дуги при такой концентрации невозможно.

Для возникновения дугового разряда нужен лавинообразный процесс ионизации. Его можно вызвать путём сильного нагревания газа, которое происходит при зажигании.

При размыкании контактов происходит эмиссия электронов, скапливающихся на очень маленьком пространстве. Под действием напряжённости электрического поля отрицательные заряды устремляются к электроду с положительным знаком.

При достижении напряжения пробоя, между электродами возникает искровой разряд, разогревающий область между электродами. Если ток достаточно большой, то количество тепла будет достаточно для запуска лавинообразного процесса ионизации воздуха.

На участке, который называют дуговым промежутком, образуется ствол, называемый столбом дуги и состоящий из горячей проводимой плазмы. По этому стволу протекает ток, поддерживающий разогревание плазмы. Так происходит процесс зажигания дугового разряда.

Насыщение плазменного ствола ионами разных знаков приводит к значительному увеличению плотности тока, а также к рекомбинации части ионов. Разогревание плазмы приводит также к увеличению давления в стволе. Поэтому часть ионов улетучивает в окружающее пространство.

Если не поддерживать образование новых зарядов, то произойдёт гашение дуги. Как мы уже выяснили, устойчивому горению сопутствуют 2 фактора: наличие напряжения между электродами и поддержание высокой температуры плазмы. Исключение одного из них, приведёт к гашению дуги.

Таким образом, можем сформулировать определение электрической дуги. А именно электрическая дуга — это вид искрового разряда, сопровождающегося большой плотностью тока, длительностью горения, малым падением напряжения на промежутке ствола, характеризующегося повышенным давлением газа, в котором поддерживается высокая температура.

Электрическая дуга отличается от обычного разряда большей длительностью горения.

Строение

Электрическая дуга состоит из трёх основных зон:

  • катодной;
  • анодной;
  • плазменного столба.

В сварочных дугах размеры катодной и анодной зоны незначительные, по сравнению с длиной столба. Толщина этих зон составляет тысячные доли миллиметра. В зоне катодного падения напряжения (на конце отрицательного электрода) наблюдается наличие катодных пятен, которые образуются в результате сильного нагревания.

На рисунке 4 изображена схема строения дуги, создаваемой сварочным аппаратом.

Рис. 4. Строение сварочной дуги

Обратите внимание: с целью достижения наглядности, на картинке сильно преувеличены электродные зоны. В действительности их толщина измеряется в микронах.

Свойства

Высокая плотность тока в стволе электрической дуги определяет её главные свойства:

  1. Чрезвычайно высокую температуру плазменного ствола и околоэлектродных зон.
  2. Длительное горение, при поддержании условий образования ионов.

Эти свойства необходимо учитывать при борьбе с возникновением электрической дуги, так и при её применении в некоторых сферах.

Полезное применение

Как это ни странно, но физики нашли применение этому электрическому явлению ещё на этапе развития науки об электричестве. Пример тому – лампочка Яблочкова. Она состояла из двух угольных электродов, между которыми зажигалась электрическая дуга.

У этой лампы были два недостатка. Электроды быстро изнашивались (выгорали), а спектр света смещался в ультрафиолетовую зону, что негативно влияло на зрение. По этим причинам дуговые лампы не нашли широкого применения и их быстро вытеснили лампы накаливания, существующие до сегодняшнего дня.

Исключение составляют дугоразрядные лампы, а также мощные прожектора, используемые преимущественно в военных целях.
Дуговой разряд стал массово применяться на практике с момента изобретения сварочного аппарата. Дуговую сварку применяют для сварки металлов. (см. рис. 5)

Рис. 5. Дуговая сварка

Используя проводимость плазмы, включая в сварочную цепь специальные сварочные электроды, достигают высокой температуры в сосредоточенном пятне. Регулируя сварочный ток, сварщик имеет возможность настроить аппарат на нужную температуру дугового разряда. Для защиты ствола от тепловых потерь, металлические электроды покрыты специальной смесью, обеспечивающей стабильность горения.

Электрическую дугу применяют в доменных печах для плавки металлов. Дуговая плавка удобна тем, что можно регулировать её температуру путём изменения параметров тока.

Наряду с полезным применением, в электротехнике часто приходится бороться с дуговыми разрядами. Не контролированный дуговой разряд может нанести существенный вред на линиях электропередач, в промышленных и бытовых сетях.

Рис. 6. Дуговой разряд на ЛЭП

Причины возникновения

Исходя из определения, можем назвать условия возникновения электрической дуги:

  • наличие разнополярных электродов с большими токами;
  • создание искрового разряда;
  • поддержание напряжения на электродах;
  • обеспечение условий для сохранения температуры ствола.

Искровой разряд возникает в двух случаях: при кратковременном соприкосновении электродов или при приближении к параметрам пробоя. Мощный электрический пробой всегда зажигает ствол.

При сохранении оптимальной длины дуги температура плазмы поддерживается самостоятельно. Однако, с увеличением промежутка между электродами, происходит интенсивный теплообмен ствола с окружающим воздухом. В конце концов, в стволе, вследствие падения температуры, образование ионов лавинообразно прекратится, в результате чего произойдёт гашение пламени.

Пробои часто случаются на высоковольтных ЛЭП. Они могут привести к разрушению изоляторов и к другим негативным последствиям. Длинная электрическая дуга довольно быстро гаснет, но даже за короткое время горения её разрушительная сила огромна.

Дуга имеет склонность к образованию при размыкании контактов. При этом контакты выключателя быстро выгорают, электрическая цепь остаётся замкнутой до момента исчезновения ствола.

Это опасно не только для сетей, но и для человека.

Способы гашения

Следует отметить, что гашение дуги происходит и по разным причинам. Например, в результате остывания столба, падения напряжения или когда воздух между электродами вытесняется сторонними испарениями, препятствующими ионизации.

С целью недопущения образования дуг на высоковольтных проводах ЛЭП, их разносят на большое расстояние, что исключает вероятность пробоя. Если же пробой между проводами всё-таки случится, то длинный ствол быстро охладится и произойдёт гашение.

Для охлаждения ствола его иногда разбивают на несколько составляющих. Данный принцип часто используют в конструкциях воздушных выключателей, рассчитанных на напряжения до 1кВ.

Некоторые модели выключателей состоят из множества дугогасительных камер, способствующих быстрому охлаждению.

Быстрой ионизации можно достигнуть путём испарения некоторых материалов, окружающих пространство подвижных ножей. Испарение под высоким давлением сдувает плазму ствола, что приводит к гашению.

Существуют и другие способы: помещение контактов в масло, автодутьё, применение электромагнитного гашения и др.

Воздействие на человека и электрооборудование

Электрическая дуга представляет опасность для человека своим термическим воздействием, а также ультрафиолетовым действием излучающего света. Огромную опасность таит в себе высокое напряжение переменных токов. Если незащищённый человек окажется на критически близком расстоянии от токоведущих частей приборов, может произойти пробой электричества с образованием дуги. Тогда на тело, кроме воздействия тока, окажет действие термической составляющей.

Распространение дугового разряда по конструктивным частям оборудования грозит выжиганием электронных элементов, плат и соединений.

Видео по теме

https://www.youtube.com/watch?v=wuIIgOvi-EI

Что такое электрическая дуга | Температура сварочной дуги, вольт-амперная характеристика

Метод сварки используется людьми для герметичного соединения металлов уже больше века. Изучал его еще физик Вольт. Его работы были использованы в процессе создания первого сварочного аппарата. Генерируется электрический разряд в момент, когда между электродом и рабочей поверхностью образуется короткое замыкание. Подаваемая на сварочный аппарат электрическая энергия преобразуется в тепловую, в результате чего появляется ванна расплава. В таких условиях формируется на месте стыка образуется однородный металлический шов.

Со временем, детально проанализировав вольтамперные характеристики, ученые сделали сварку более совершенной. Были созданы современные устройства, которые отлично поддерживали стабильность сварочной дуги.

Что такое сварочная дуга

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:

  • открытый. Образуется в атмосферных газах. Питающей средой являются компоненты, испаряемые из обмазки и заготовки;
  • закрытый. Генерируется под флюсом при условии присутствия газообразной фазы, которая получается из частиц, испаряемых от металла, электрода и компонентов флюса;
  • с подачей инертного газа или другой защитной смеси.

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

  • тугоплавкие из вольфрама;
  • графитовые или угольные;
  • стальные с обмазкой, содержащей ионизирующие включения.

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

Читайте также: Маркировка электродов для ручной дуговой сварки

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 (ВАХ) 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 ВАХ 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.

Температура сварочной дуги в разных зонах горения, ее длина и условия возбуждения

Принцип электродуговой сварки основан на использовании температуры электрического разряда, возникающего между сварочным электродом и металлической заготовкой.

Дуговой разряд образуется вследствие электрического пробоя воздушного промежутка. При возникновении этого явления происходит ионизация молекул газа, повышение его температуры и электропроводности, переход в состояние плазмы.

Горение сварочной дуги сопровождается выделением большого количества световой и особенно тепловой энергии, вследствие чего резко повышается температура, и происходит локальное плавление металла заготовки. Это и есть сварка.

Основные свойства дугового разряда

В процессе работы, для того, чтобы возбудить дуговой разряд, производится кратковременное касание заготовки электродом, то есть, создание короткого замыкания с последующим разрывом металлического контакта и установлением требуемого воздушного зазора. Таким способом выбирается оптимальная длина сварочной дуги.

При очень коротком разряде электрод может прилипать к заготовке, плавление происходит чересчур интенсивно, что может привести к образованию наплывов. Длинная дуга отличается неустойчивостью горения и недостаточно высокой температурой в зоне сварки.

Неустойчивость и видимое искривление формы сварочной дуги часто можно наблюдать при работе промышленных сварочных агрегатов с достаточно массивными деталями. Это явление называется магнитным дутьем.

Суть его заключается в том, что сварочный ток дуги создает некоторое магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, протекающим через массивную заготовку.

То есть, отклонение дуги вызывается магнитными силами. Дутьем процесс назван потому, что дуга отклоняется, как будто под воздействием ветра.

Радикальных способов борьбы с этим явлением нет. Для уменьшения влияния магнитного дутья применяют сварку укороченной дугой, а также располагают электрод под определенным углом.

Среда горения

Существует несколько различных сварочных технологий, использующих электродуговые разряды, отличающиеся свойствами и параметрами. Электрическая сварочная дуга имеет следующие разновидности:

  • открытая. Горение разряда происходит непосредственно в атмосфере;
  • закрытая. Образующаяся при горении высокая температура вызывает обильное выделение газов от сгорающего флюса. Флюс содержится в обмазке сварочных электродов;
  • в среде защитных газов. В этом варианте, в зону сварки подается газ, чаще всего, это гелий, аргон или углекислый газ.

Защита зоны сварки необходима для предотвращения активного окисления плавящегося металла под воздействием кислорода воздуха.

Слой окисла препятствует образованию сплошного сварного шва, металл в месте соединения приобретает пористость, в результате чего снижается прочность и герметичность стыка.

В какой-то мере дуга сама способна создавать микроклимат в зоне горения за счет образования области повышенного давления, препятствующего притоку атмосферного воздуха.

Применение флюса позволяет более активно выдавливать воздух из зоны сварки. Использование среды защитных газов, подаваемых под давлением, решает эту задачу практически полностью.

Продолжительность разряда

Кроме критериев защищенности, дуговой разряд классифицируется по продолжительности. Существуют процессы, в которых горение дуги происходит в импульсном режиме.

В таких устройствах сварка осуществляется короткими вспышками. За время вспышки, температура успевает возрасти до величины, достаточной для локального расплавления небольшой зоны, в которой образуется точечное соединение.

Большинство же применяемых сварочных технологий использует относительно продолжительное по времени горение дуги. В течение сварочного процесса происходит постоянное перемещение электрода вдоль соединяемых кромок.

Область повышенной температуры, создающая сварочную ванну, перемещается вслед за электродом. После перемещения сварочного электрода, следовательно, и дугового разряда, температура пройденного участка снижается, происходит кристаллизация сварочной ванны и образование прочного сварного шва.

Структура дугового разряда

Область дугового разряда условно принято делить на три участка. Участки, непосредственно прилегающие к полюсам (аноду и катоду), называют соответственно, анодным и катодным.

Центральную часть дугового разряда, расположенную между анодной и катодной областями, называют столбом дуги. Температура в зоне сварочной дуги может достигать нескольких тысяч градусов (до 7000 °C).

Хотя тепло не полностью передается металлу, его вполне хватает для расплавления. Так, температура плавления стали для сравнения составляет 1300-1500 °C.

Для обеспечения устойчивого горения дугового разряда необходимы следующие условия: наличие тока порядка 10 Ампер (это минимальное значение, максимум может достигать 1000 Ампер), при поддержании напряжения дуги от 15 до 40 Вольт.

Падение этого напряжения происходит в дуговом разряде. Распределение напряжения по зонам дуги происходит неравномерно. Падение большей части приложенного напряжения происходит в анодной и катодной зонах.

Экспериментальным путем установлено, что при сварке плавящимся электродом, наибольшее падение напряжения наблюдается в катодной зоне. В этой же части дуги наблюдается наиболее высокий градиент температуры.

Поэтому, при выборе полярности сварочного процесса, катод соединяют с электродом, когда хотят добиться наибольшего его плавления, повысив его температуру. Наоборот, для более глубокого провара заготовки, катод присоединяют к ней. В столбе дуги падает наименьшая часть напряжения.

При производстве сварочных работ неплавящимся электродом, катодное падение напряжения меньше анодного, то есть, зона повышенной температуры смещена к аноду.

Поэтому, при этой технологии, заготовка подключается к аноду, чем обеспечивается хороший ее прогрев и защита неплавящегося электрода от излишней температуры.

Температурные зоны

Следует заметить, что при любом виде сварки, как плавящимся, так и неплавящимся электродом, столб дуги (его центр) имеет самую высокую температуру – порядка 5000-7000 °C, а иногда и выше.

Зоны наиболее низкой температуры располагаются в одной из активных областей, катодной или анодной. В этих зонах может выделяться 60-70% тепла дуги.

Кроме интенсивного повышения температуры заготовки и сварочного электрода, разряд излучает инфракрасные и ультрафиолетовые волны, способные оказывать вредное влияние на организм сварщика. Это обусловливает необходимость применения защитных мер.

Что касается сварки переменным током, понятие полярности там не существует, так как положение анода и катода изменяется с промышленной частотой 50 колебаний в секунду.

Дуга в этом процессе обладает меньшей устойчивостью по сравнению с постоянным током, ее температура скачет. К преимуществам сварочных процессов на переменном токе, можно отнести только более простое и дешевое оборудование, да еще практически полное отсутствие такого явления, как магнитное дутье, о котором сказано выше.

Вольт-амперная характеристика

На графике представлены кривые зависимости напряжения источника питания от величины сварочного тока, называемые вольт–амперными характеристиками сварочного процесса.

Кривые красного цвета отображают изменение напряжения между электродом и заготовкой в фазах возбуждения сварочной дуги и устойчивого ее горения. Начальные точки кривых соответствуют напряжению холостого хода источника питания.

В момент возбуждения сварщиком дугового разряда, напряжение резко снижается вплоть до того периода, когда параметры дуги стабилизируются, устанавливается значение тока сварки, зависящее от диаметра применяемого электрода, мощности источника питания и установленной длины дуги.

С наступлением этого периода, напряжение и температура дуги стабилизируются, и весь процесс приобретает устойчивый характер.

Дуга температура плазмы - Справочник химика 21

    При использовании газовой горелки или открытой электрической дуги температура в зоне плавления относительно невелика, что ограничивает выбор распыляемых материалов. Значительно более-высокую и устойчивую температуру можно получить при сжатии плазмы электрической дуги. Такую плазменную струю получают путем продувки инертного газа (аргона) через электрическую дугу, возбужденную между неплавящимся вольфрамовым электродом и трубчатым водоохлаждаемым заземленным медным соплом (рис. 28). В канале сопла плазмотрона происходит сжатие плазмы и температура Струи, истекающей из сопла, резко повышается, до  [c.72]
    Электрическая дуга постоянного тока — более высокотемпературный источник, чем пламя. Анализируемый образец в измельченном виде помещают в углубление в нижнем электроде, который, как правило, включают анодом в цепь дуги. Температура плазмы дуги зависит от материала электродов и ионизационного потенциала газа в межэлектродном промежутке. Наиболее высокая температура плазмы ( 7000 К) достигается в случае применения угольных электродов, для дуги с медными электродами она составляет примерно 5000 К-Введение в плазму солей щелочных элементов (например, калия) снижает температуру плазмы до 4000 К. [c.59]

    При высоких температурах газа тепловое движение частиц становится настолько интенсивным, что столкновение молекул и атомов может привести к ионизации. Так как в электрических дугах температура плазмы в столбе может достигать очень высоких значений, то такая термическая ионизация в них играет большую роль. [c.22]

    С возрастанием тока повышается также темцература плазмы, но не в такой мере, как температура электродов. Например, при увеличении силы тока от 5 до 30 а температура плазмы угольной дуги в воздухе возрастает примерно на 800 °С (от 5300 до 6100 °К) [101. Это объясняется тем, что одновременно с повышением силы тока увеличивается поперечник плазмы, столб дуги расширяется, поэто- [c.62]

    Непрерывное горение дуги, большая мощность и энергичное испарение электродов обеспечивают высокую яркость дугового разряда. Относительно низкая температура плазмы приводит к появлению в спектре дуги линий, главным образом с невысокими потенциалами возбуждения. Наиболее интенсивные линии, возбуждаемые в дуговом разряде, расположены в видимой, а также в ближайшей и средней ультрафиолетовой областях спектра. [c.60]

    При возрастании тока мощность и яркость дуги, хотя и медленно, увеличиваются, что обычно приводит к повышению чувствительности анализа. Температура плазмы при этом заметно меняется только при работе с металлическими электродами. При использовании графитовых и угольных электродов она остается практически неизменной. [c.60]

    Сопротивление дуги и напряжение на электродах зависит от расстояния между ними. Поэтому для получения постоянной температуры плазмы при анализе необходимо всегда устанавливать строго одинаковое расстояние между электродами. [c.60]

    При проведении анализа по этому методу масло подается в зону разряда между вращающимся и неподвижным электродами. Высокая температура плазмы в дуге приводит к распаду молекул на атомы и переходу последних в возбужденное состояние, при котором каждый химический элемент излучает строго определенную серию световых волн (спектр). После выделения необходимых длин волн спектра по значению их интенсивности производится количественное определение вещества в пробе. [c.216]

    Количество возбуждаемых линий в спектре элемента зависит от температуры источника излучения. Так, в высоковольтной искре температура плазмы 10000 К, а в электрической дуге- 3000 К, поэтому искровой спектр элемента богаче линиями по сравнению с дуговым. [c.10]

    Излучение линии, характеристической для данного элемента, происходит, когда энергия, передаваемая атому при столкновении, равна либо превосходит энергию возбуждения, необходимую для того, чтобы вызвать электронный переход. Количество энергии, которое может приобрести частица в дуге, находится в сильной зависимости от температуры плазмы дуги. Температура, в свою очередь, определяется главным образом потенциалом ионизации того элемента, который легче других теряет электрон. Чем ниже минимальный потенциал ионизации, тем меньше температура дуги. [c.91]

    О достаточности количества буфера можно судить по характеру изменения интенсивности линии внутреннего стандарта. Если в старших эталонах интенсивность линий сравнения больше, чем в младших эталонах, значит, буфера мало, и сами примеси оказывают буферное действие, снижая температуру плазмы дуги. [c.111]

    С увеличением аналитического промежутка напряжение на электродах повышается, а сила тока падает. Это, в свою очередь, влияет на поступление вещества в плазму дуги и на характер возбуждения спектра в связи с понижением температуры плазмы. Однако при малом промежутке между электродами их раскаленные концы труднее диафрагмировать, что приводит к усилению фона сплошного спектра. [c.63]

    Если в пробу вводится 25% буфера, то горение дуги еще больше стабилизируется, примеси испаряются более равномерно (см. рис. 49, в). Интенсивность почернения большинства линий возрастает. Температура пробы и электрода определяется в значительной мере низкокипящим фтористым литием (температура кипения 1670 °С). В связи с этим время испарения пробы увеличивается на 40—60 сек. Еще больше снижается температура плазмы дуги. Вследствие этого, а также из-за уменьшения количества угольного порошка в пробе линия углерода значительно ослаблена. [c.101]


    В СВЯЗИ с низкой энергией ионизации (5,21 эв) и значительным содержанием в маслах и отложениях барий существенно влияет на температуру плазмы дуги и результаты анализа. Соединения бария широко применяют в качестве спектрографического буфера. [c.195]

    Чувствительность определения мышьяка можно значительно повысить, испаряя большое количество пробы из камерного электрода или фотографируя на одном месте спектры нескольких навесок. При этом используют фракционирование. Высокой чувствительности определения мышьяка можно ожидать, выполняя анализ в атмосфере аргона, обеспечивающего низкую температуру электрода и высокую температуру плазмы дуги. При анализе кремния с применением полого катода в атмосфере гелия или аргона достигнута чувствительность определения мышьяка 0,0005% [455]. [c.245]

    Высокой чувствительности определения сурьмы можно ожидать при испарении пробы в атмосфере аргона, обеспечивающего низкую температуру электрода и высокую температуру плазмы дуги. Наиболее удобными элементами сравнения для определения сурьмы являются цинк и кадмий, удовлетворительные результаты дают свинец и висмут. Хорошие результаты получают при использовании теллура. В качестве буфера для обеспечения наибольшей чувствительности желательны элементы с высоким потенциалом ионизации. [c.267]

    Как правило, плазма такой дуги содержит преимущественно материал электродов. Температура разряда определяется в основном компонентами с малым потенциалом ионизации. Чем ниже последний, тем меньше температура разряда. Она относительно мало зависит от силы разрядного тока> Разумеется, температура плазмы ниже для периферийных участков, чем для центра. Обычно температуру плазмы дуги определяют по относительной интенсивности двух линий с разными верхними уровнями, пользуясь уравнением (10.8). Опыт показывает, что температура, определенная для разных пар линий, оказывается заметно различной. Это частично объясняется отклонением состояния плазмы от термодинамического равновесия, а частично тем, что разные линии излучаются разными участками плазмы. [c.264]

    Величина Па или п,, входящая в выражения (44), (46), характеризует концентрацию в плазме только нейтральных атомов или ионов. Нас же интересует связь интенсивности аналитической линии элемента с суммарной концентрацией п всех сортов частиц определяемого элемента в плазме — атомов Па, ионов щ и молекул Пт. в дуговой плазме атомы многих элементов в заметной степени ионизованы, причем ионизация тем вероятнее, чем больше температура плазмы. Но вероятность образования ионов с двумя и более зарядами, как правило, мала. Поэтому степень ионизации х атомов данного элемента в облаке дуги можно характеризовать [c.88]

    Конденсированная искра — один из наиболее распространенных источников света при количественном спектральном анализе металлов и сплавов. Анализ в искре обычно характеризуется высокой воспроизводимостью и возможностью определения широкого круга элементов — вплоть до трудновозбудимых. Однако пределы обнаружения многих примесей в искре, как правило, хуже, чем в случае дугового возбуждения спектра. Это связано со своеобразным характером воздействия искрового разряда на анализируемую пробу, высокой температурой плазмы и, следовательно, неблагоприятными условиями определения легкоионизуемых элементов, а также с наличием интенсивного сплошного фона. Видимо эти неблагоприятные факторы решающим образом сказываются на пределах обнаружения ряда элементов, хотя величина т в искре значительно больше, чем в дуге [737]. [c.204]

    При повышении тока в дуге температура плазмы дуги несколько повышается. Однако она существенным образом зависит от потенциала иоцизации атомов, находящихся в илазме эта зависимость представлена графически на рис. 23. [c.49]

    Температура плазмы дуги. Температура плазмы дуги зависит от мощности, выделяемой в единице ее объема. Так как плотность тока дуги обычно почти не зависит от его силы, то изменение силы тока в широких пределах должно мало сказываться на температуре плазмы. Однако при этом предполагается, что состав нлазмы остается неизменным. В действительности изменение силы тока влечет за собой изменение мощности, выделяемой на электродах, а следовательно, и их температуры. Это в свою очередь приводит к изменению условий испарения примесей, а следовательно, и состава плазмы, что может вызвать изменение ее температуры. [c.36]

    Для улучшения условий возбуждения спектров в дуге применяют контролируемую атмосферу (например, инертного газа), стабилизацию положения плазмы в пространстве магнитным полем (в частности, вращающимся) или потоком газа. Получили также распространение дуговые плазмотроны (рис. 3.1). Анод дуги 3 имеет отверстие диаметром 1—2 мм, через которое выдувается инертный газ, подаваемый в камеру под давлением 150—200 кПа по трубке, расположенной касательно к стенкам камеры. Образующиеся в камере вихревые потоки охлаждают и сжимают дуговую плазму, которая затем вместе с газом выбрасывается через отверстие в аноде и в виде устойчивой струи длиной 10—15 мм светится над поверхностью анода. Температуру плазмы можно при этом варьировать в интервале 5000—12000 К. Плазмотрон применяют главным образом для анализа растворов и реже для анализа порощков. [c.60]

    При оптимизации условий возбуждения спектров тех или иных эле.мсшии необходимо уметь измерять температуру плазмы используемого источника света. В случае электрической дуги, горящей при атмосферном давлении, между частицами плазмы устанавливается локальное термодинамическое равновесие (температуры атомов и свободных электронов одинаковы), и засе-ленноб Гь энергетических уровней атомов определяется формулой Больцмана] [c.130]

    Разогрев электродов и их испарение в дуге переменного тока происходит менее интенсивно, что приводит к небольшому повышению температуры плазмы, так как в ней меньше паров веществ, ионизирующихся легче, чем воздух. Стабильность такой дуги значительно выше, чем при питании постоянным током. [c.60]

    Плазменное напыление схоже с процессом электродугового напыления тем, что для плавления и распыления подаваемого металла используется электрическая дуга постоянного тока. В данном случае дуга представляет собой ионизированную газовую плазму, образующуюся между электродами металла, охлаждаемыми водой. Электроды в этом процессе не расходуются. В плазменном металлизаторе точечный вольфрамовый катод, охлаждаемый водой, установлен концентрически у основания соплообразного охлаждаемого водой медного анода. Подаваемый газ под углом поступает сзади в кольцевой между-электродный зазор, ионизируется и образует дугу. Поток газа выталкивает дугу в отверстие сопла, где спиральный поток создает концентрацию тепла в центре плазменной дуги. Благодаря очень высокому температурному градиенту, образуемому при этом расположении дуги, температура в центре достигает 20000° С. Температура стенки сопла составляет 250° С. Металл для покрытия в виде порошка подается во втором потоке газа и радиально впрыскивается в сопло металлизатора. Частицы металла, проходя через плазменную дугу, плавятся, распыляются и выводятся из сопла под действием потока газа. [c.80]

    В лаборатории плазму обычно создают в электрическом поле, (Степень ионизации, которая может быть достигнута при термическом нагреве газа, недостаточно высока, хотя и можно получить высокоионизованную плазму низкой плотности и температуры при поверхностной ионизации). Взаимодействие приложенного электрического поля и газа, которое прн определенных условиях приводит к газовому разряду, в общем весьма сложно. Однако в отсутствие магнитного поля газовый разряд достаточно понятен и свойства плазмы могут быть рассчитаны. Более трудно получить надежную информацию о роли нейтральных частиц. Очевидно, что уровень работы в области плазменного разделения нзотопов прямо соответствует уровню понимания свойств плазмы. Разделение изотопов получено в газовых разрядах постоянного, переменного и импульсного токов. Разделение в нейтральном газе с использованием плазмы в качестве вспомогательной среды представляется более сложным подходом к решению задачи. Но поскольку нейтральные частицы всегда присутствуют в газовом разряде, подобные процессы могут происходить и в установках, рассчитанных на полностью ионизованную плазму. К настоящему времени большинство экспериментов выполнено на инертных газах. Исследовалась также урановая плазма была получена плазма высокой плотности в сильноточной дуге (урановую плазму низкой плотности можно получить путем поверхностной ионизации). [c.277]

    Снижение абсолютного и относительного предела обнаружения мышьяка достигается также путем применения разряда в инертной атмосфере [107, 507, 546, 547, 548, 881, 1004, 1027]. Мышьяк принадлеяшт к трудновозбудимым летучим компонентам, поэтому для достижения более высокой чувствительности необходимо обес-. печивать условия разряда с относительно невысокой температурой разогрева материала образца при высокой температуре плазмы. Такие условия разряда реализуются при использовании инертной атмосферы. В работе [507] исследовано влияние тока на температуру разогрева анода в контролируемой инертной атмосфере. Показано, что в атмосфере гелия при токе 6 и 12 а температура анода достигает соответственно 1360 и 1600° К, в атмосфере арго-на — 965 и 1150° К и в воздушной атмосфере при 6 я — 1250° К. Температура плазмы дуги составила соответственно 6585 и 5260° К для аргона и воздуха. [c.94]

    Температура плазмы дуги зависит от материала электродов и ионизационного потенциала газа в межэ-лектродном промежутке. Наиболее высокая температура плазмы ( 7000 К) достигается в случае применения угольных электродов. Для дуги между медными электродами она составляет 5000 К. Введение солей щелочных элементов (например, калия) снижает температуру плазмы дуги до 4000 К. [c.364]

    Температура плазмы в зоне разряда зависит прежде всего от потенциала ионизации атомов, присутствующих в этой зоне, т. е. вида электродов и состава вещества, которое испаряется из них. Так, при горении дуги между чистыми угольными электродами температура в зоне разряда превьш1ает 7000 К, в присутствии солей железа и меди она равна 5500 К, а солей щелочных металлов——4000 К (рис. XII. 6). [c.360]

    Для испарения пробы и возбуждения спектров обычно используют дугу переменного тока. С ней работать проще, и при этом получаются более стабильные результаты, чем с дугой постоянного тока. Но при определении малолетучих примесей иапольэование дуги постоянного тока предпочтительнее, так как она обеспечивает более интенсивный нагрев электродов. Так, температура анода достигает 3800 °С, а катода — 3000 °С. Температура плазмы дуги постоянного тока также выше (до 7000 °С), чем дуги переменного тока (до 6000 °С). Поэтому в дуге постоянного тока лучше определяются трудновозбудимые элементы. [c.25]

    Состав пробы оказывает весьма сложное влияние на испарение пробы, возбуждение спектров атомов и регистрацию излучения линий. Так же сложно влияние и буферного соединения. В одних случаях происходит простое разбавление пробы, в других — протекают сложные химические реакции в канале электрода во время горения дуги с образованием новых соединений с иными физико-химическими свойствами. При наличии в буферном соединении легкоионизирующегося элемента снижается температура плазмы. Буферное соединение определяет в значительной мере скорость диффузии атомов примесей, следовательно, продолжительность их пребывания в столбе дуги и т. д. Трудно подобрать такое соединение, которое бы оказало влияние только на один процесс. Обычно все соединения более или менее многофункциональны . [c.109]

    Дуга имеет ряд преимуществ перед искрой. Она обеспечиваех быстрое испарение пробы. Высокая температура плазмы дуги, до- [c.53]

    Так, наибольшая разность почернений для линий 5Ь 2877,92 А и 2п 3345,02 А при концентрации сурьмы и цинка 0,05% получается с 10% фтористого лития, а при 0,5% —без буфера (рис. 47). Это объясняется следующим образом. Исследована смесь 20 окислов, разбавленная угольным порошком до концентрации каждого элемента 0,5 и 0,05%. Когда концентрация примесей в пробе невелика (0,05%), температура плазмы дуги определяется основой пробы, в данном случае углеродом. В связи с высокой энергией ионизации углерода (11,26 эв) температура дуги также достаточно высока и не является оптимальной для возбуждения атомов цинка и сурьмы. При добавлении небольшого количества легкоионизирующего элемента (2,3% лития на пробу) температура дуги снижается до опти- [c.99]

    Все сделанные выше замечания, касающиеся характера получаемой информации о температуре плазмы при использовании ин- ёгральных интенсивностей лИний, a также о требованиях,. предъявляемых к этим линиям И к элементу, полностью относятся и -к. Ч Мерению электронной концентраций. Однако выбор линий здесь. ол е tpyдeн. Подобрав подходящие линии, можно по отношению ях интегральных интенсивностей и установленному значению Тдф сломощью формулы (61) найти (Обычно в угольной дуге [c.104]

    Из этих уравнений. следует, что параметры плазмы дуги Т й Ле) влияют на интенсивность спектральных линий не только не-пос дственно через условия возбуждения и ионизации, но и путем вменения общей концентрации частиц (атомов и ионов) элемента в результате изменения скорости выноса их из столба дуги под действием осевого электрического поля . В частности, если элемент в заметной степени ионизован, то при дальнейшем росте температуры интенсивность его атомных линий начнет уменьшаться уже не только вследствие уменьшения концентрации нейтральных атомов, но и из-за уменьшения общей концентрации частиц элемента в плазме. В результате максимум интенсивности атомных линий будет достигаться при более низких (на 300— 500 град) температурах плазмы, чем указано в табл. 8, данные ко- торой получены без учета роли переноса. Значения Тот для атом- [c.116]

    Из выражения (75) следует, что интенсивность сплошного фона сильно растет с увеличением концентрации электронов и ионов й намного слабее зависит от температуры плазмы (уменьшаясь с ее увеличением). Поэтому интенсивно сть сплошного фона возрастает с увеличением силы и плотности тока и с ростом давления газа, в атмосфере которого пройсходит разряд [244]. Установлено, что присутствие в плазме дуги значительных количеств переходных элементов с плотной системой энергетических уровней (Ре, Сг, V, Т1, Мо, N1, Со) способствует возникновению интенсивного сплошного фона в УФ области спектра [1114]. Для уменьшения фона в этих случаях полезно разбавление пробы, если оно не ухудшает пределы обнаружения элементов-примесей. [c.131]

    При раоомотрении особенностей изменения Т yi Пе о. силой тока в случаё. испарения из электрода пробы содержащей элементы с низким и средним - потенциалом ионизации (Vi- 9 эв), следуем, учитывать также влияние изменений мощности дуги, на темпера- туру электрода и помещенной в него пробы. Так как значительная доля электрической энергии дуги рассеивается в йриэлектрод-ных областях и, в первую очередь, в прианодной области, то увеличение силы тока и мощности ведет к более сильному нагреву электрода и яробы и, следовательно, к возрастанию скорости испарения пробы. В результате концентрация легкоионизуемых эл -ментов в разряде увеличивается, что при неизменности всех ос-тальных условий должно сопровождаться снижением температуры. плазмы, уменьшением напряженности осевого электрического поля и увеличением электронной концентрации (см. 4.1.2). [c.133]

    Поскольку большое число определяемых элементов — это элементы с низким и средним потенциалом ионизации, то для оптимизации условий возбуждения их аналитических линий вещество носителя должно содержать сравнительно легко-нонизуемые элементы. Напомним (см. 4.1—4.3), что введение соответствующих количеств таких элементов в плазму угольной дуги вызывает 1) снижение температуры плазмы 2) увеличение электронной концентрации 3) уменьшение степени ионизации определяемых элементов с низким и средним значением 4) замедление их выноса из столба разряда (увеличение т) 5) более равномерное стабильное пространственное их распределение. В конечном счете увеличивается концентрация этих элементов в столбе дуги, усиливаются аналитические линии и снижаются флуктуации их интенсивностей. Одновременно уменьшается интенсивность фона и его флуктуации. Результатом такого оптимизирующего действия носителя в плазме дуги является снижение пределов обнаружения элементов примесей. [c.147]


Температура электрической дуги - Справочник химика 21

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

    При температуре электрической дуги углерод соединяется с водородом, образуя метан  [c.217]

    Если для образования S2 требуется нагревание примерно до 800°С, то для получения соединения углерода с азотом 2N2— дициана необходима еще более высокая температура (электрическая дуга). Дициан удобнее получать по реакциям  [c.363]

    Весьма удобен для обнаружения элементов атомный эмиссионный спектральный анализ. Принцип метода основан на том, что атомам каждого элемента присущ определенный и характерный для данного элемента набор энергетических уровней внешних электронов. При температуре электрической дуги или искры электронам сообщается энергия и они переходят на более высокие энергетические уровни. Возвращение на нижележащие уровни связано с испусканием кванта света (фотона), энергия и длина волны >1 которого зависят от разности энергий уровней — 1  [c.13]


    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]

    Реакцию (1) проводят при температуре электрической дуги, пропуская через нее метан и азот [3]. Реагирующие вещества могут быть разбавлены инертными газами. В случае, когда исходная смесь состояла из 8,3% метана, 42,7% азота, 33,7% водорода и 5,3% окиси углерода, расход электроэнергии на 1 кг цианистого водорода был равен 19,8—22,0 квт-ч. Этот процесс можно объединить с электродуговым процессом получения ацетилена. Действительно, когда углеводородные газы, являющиеся сырьем для производства ацетилена, содержат даже следы азота, в продуктах реакции, кроме ацетилена, всегда присутствует заметное количество цианистого водорода (гл. 15, стр. 276). [c.376]

    Современная авиационная и ракетная техника создает аппараты, летящие в атмосфере со скоростью порядка нескольких километров в секунду. Температура воздуха у поверхности тела, имеющего такую скорость, приближается к температуре электрической дуги, вследствие чего воздух заметно ионизируется. Если на такой воздушный поток наложить электрическое и магнитное [c.177]

    Механическое диспергирование твердых веществ проводят дроблением в коллоидных мельницах. Эффективен метод с использованием электрической дуги под действием высокой температуры электрической дуги металл электродов испаряется, пары, попадая в холодную дисперсионную среду, конденсируются и в тонкодисперсном виде распределяются в ней. Если на холодную поверхность нанести слой двух взаимно не растворяющихся веществ, а затем температуру повысить до расплавления образовавшегося слоя, то кристаллическая коллоидная система (к-к) переходит в жидкую (к-ж или ж-ж). [c.154]

    Ni и 02 при 298 н 4000 К (7 кДж) мало отличается от этой величины для продукта реакции N0 (5 кДж), следовательно, расход теплоты на синтез N0 при температуре электрической дуги (ж 4000 К) лишь на 2 кДж меньше теплоты, затрачиваемой на проведение синтеза при комнатной температуре. [c.179]

    Получение фосфора протекает при температуре электрической дуги и может быть представлено в виде уравнения [c.208]

    При температуре электрической дуги он соединяется с кислородом  [c.105]

    При температуре электрический дуги ( 1000—4000°С) азот соединяется с кислородом  [c.226]

    Азот соединяется с кислородом при температуре электрической дуги  [c.84]

    Методы фиксации азота. Первый из предложенных методов был подсказан природным явлением — образованием окислов азота при разрядах атмосферного электричества (грозы). По этому методу, известному под названием дугового, атмосферный азот окисляется при температуре электрической дуги по реакции [c.11]

    Большая часть сведений об электронной структуре атомов получена в результате изучения света, испускаемого атомами, перешедшими в возбужденное состояние под действием высокой температуры, электрической дуги, или электрического искрового разряда. Свет, испускаемый атомами данного вида, можно разложить и получить спектр, состоящий из линий с вполне определенными частотами такая характер- [c.119]

    При температуре электрической дуги масло полностью разлагается на углерод и простые газы. [c.239]

    При высоких температурах (электрическая дуга, грозовой разряд) азот вступает в обратимую реакцию  [c.189]

    Наиболее высокой из известных нам температур является температура центральной части солнца — около 20 миллионов градусов. Температура поверхности солнца около 6000°. Температура электрической дуги в атмосфере газа под высоким давлением 8000°. [c.74]

    Бертло осуществил также синтез ацетилена из угля и водорода при температуре электрической дуги  [c.331]

    При температуре электрической дуги азот соединяется с кислородом, давая оксиды азота. При высоких температуре и давлении в присутствии катализаторов азот соединяется с водородом, образуя аммиак Nh4. В определенных условиях азот может давать соединения и с другими элементами (серой, хлором и т. д.). [c.440]

    С углеродом при температуре электрической дуги образуется карбид бора В4С  [c.241]

    Циан, или синерод (СЫ)г, образуется при температуре электрической дуги нз углерода и азота и представляет собой бесцветный, очень ядовитый газ. Название синерод объясняется тем, что в состав синей берлинской лазури входит группа атомов СМ. [c.207]

    Особое значение Бертло придавал прямому получению углеводородов из элементов. В 1862 г. ему удалось провести синтез ацетилена, который образовывался при температуре электрической дуги между угольными электродами в атмосфере водорода [149]. Из ацетилена был получен ряд производных [152]. [c.45]

    Данные об электронной структуре атомов получены главным образом в результате изучения света, испускаемого атомами, перешедшими в воз бужденное состояние под действием высокой температуры, электрической дуги или электрического искрового разряда. Свет, испускаемый атомами данного вещества, можно при помощи преломляющей призмы или дифракционной решетки разложить и получить характерную систему линий с вполне определенными частотами такая характерная для данного атома система линий называется линейчатым спектром этого атома. [c.102]


    Метод электрического распыления в дуге Петрова, описанный в работах 13 и 14, непригоден для получения золей в органических растворителях органозолей), так как органические вещества под влиянием высокой температуры электрической дуги обугливаются. По указанной причине для получения таких золей пользуются колебательным электрическим разрядом высокого напряжения, не вызывающим обугливания органических веществ. [c.30]

    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 Необходимость 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]

    Было установлено, что высокая температура электрической дуги особенно способствует расщеплению метана до метиновых радикалов [43]. Образование ацетилена может быть представлено [44] как соединение двух метиновых групп 2СН г С2Н2. [c.76]

    П. Цианистые соединения углерода. При температуре электрической дуги углерод соединяется с азотом с образованием бесцветного очень ядовитого газа jNj, называемого цианом или синеродом. По свойствам синерод имеет много обш,его с галогенами образует соединения с водородом, металлами и т. д. [c.442]

    Азот N2 не поддерживает ни горения, ни дыхания. Химически мало активен.- При комнатной температуре непосредственно соединяется лишь с литием, образуя нитрид состава 1лзМ. При высокой же температуре азот соединяется со многими металлами с образованием нитридов, например MgзN2 — нитрид магния, СазМа — нитрид кальция и др. При температуре электрической дуги азот соединяется с кислородом, давая окислы азота. При высоких температуре и давлении в присутствии катализаторов азот соединяется с водородом, образуя аммиак МНз. В определенных условиях азот может давать соединения и с другими элементами (серой, хлором и т. д.). [c.468]

    При температуре электрической дуги углерод с азотом образуют дициан 2N2— бесцветный, ядовитый газ, раздражающий дыхательные пути. Подобно галогенам, дициан соединяется с водородом, образуя бескислородную цианистоводородную кислоту  [c.326]

    Разложение применяемых в трансформаторах твердых изоляционных материалов при 150 °С может быть лишь незначительным, однако оно увеличивается по мере возрастания температуры. В интервале 200—400 С большинство органических материалов будет в не-стайильном состоянии. Продуктами разложения могут быть газы, жидкости или твердые вещества. При температуре электрической дуги твердые изоляционные материалы разлагаются более или менее полно на углерод и простые газы, образующиеся из элементов, составляющих твердую изоляцию. [c.239]

    В начале нашего столетия применялись элсктродуговой циакамидный способы, получения связанного азота. По первом из них при температуре электрической дуги атмосферный азе окисляется по реакции N2-т-02 2N0—Q. Этот способ характ( ризуется высоким расходом электрической энергии и малым вь ходом N0 (1,5—1,87о). [c.58]

    Образуется при температуре электрической дуги. Его состав ие является постоянным содержа1ше в не.м В. может доходить до ВбС. [c.77]

    Одним из наиболее высокотемпературных пламен смесей горючих газов с кислородом является пламя дициана ( 2N2). Температура его ( 4650° К) близка к температуре электрической дуги. В нем легко возбуждаются такие элементы, как алюминий получено увеличение чувствительности определения большинства элементов Широкому применению этого пламени препятствует ядовитость дицнана. Высокую температуру (5200° К) можно получить, используя вместо кислорода озон. [c.27]

    Подобно ЫгО оксид азота (П) термодинамически неустойчив — стандартная энергия Гиббса его образования положительна (А02бр = 86,6 кДж/моль). Но, опять-таки подобно N26, при ком.-натной температуре N0 не разлагается, потому что его молекулы достаточно прочны. Лишь при температурах выше 1000°С его распад на азот и кислород начинает протекать с заметной скоростью. При очень высоких температурах, по причинам, рассмотренным в 65, распад N0 проходит не до конца — в системе N0—N2—О2 устанавливается равновесие. Благодаря этому оксид азота (И) можно получить из простых веществ при температурах электрической дуги (3000—4000°С). [c.395]


Электрическая дуга, свойства, температура. Защита от электрической дуги

Привет всем посетителям моего блога. Тема сегодняшней статьи электрическая дуга и защита от электрической дуги. Тема не случайная, пишу из больницы имени Склифосовского. Догадываетесь почему?

Что такое электрическая дуга

Это один из видов электрического разряда в газе (физическое явление). Также ее называют – Дуговой разряд или Вольтова дуга. Состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа (плазмы).

Может возникнуть между двумя электродами при увеличении напряжения между ними, либо приближении друг к другу.

Вкратце о свойствах: температура электрической дуги, от 2500 до 7000 °С. Не маленькая температура, однако. Взаимодействие металлов с плазмой, приводит к нагреву, окислению, расплавлению, испарению и другим видам коррозии. Сопровождается световым излучением, взрывной и ударной волной, сверхвысокой температурой, возгоранием, выделением озона и углекислого газа.

В интернете есть немало информации о том, что такое электрическая дуга, каковы ее свойства, если интересно подробнее, посмотрите. Например, в ru.wikipedia.org.

Теперь о моем несчастном случае. Трудно поверить, но 2 дня назад я напрямую столкнулся с этим явлением, причем неудачно. Дело было так: 21 ноября, на работе, мне было поручено сделать разводку светильников в распаечной коробке, после чего подключить их в сеть. С разводкой проблем не возникло, а вот когда полез в щит, возникли некоторые трудности. Жаль андройд свой дома забыл, не сделал фото электрощита, а то было бы более ясно. Возможно сделаю еще, как выйду на работу. Итак, щит был очень старый — 3 фазы, нулевая шина (она же заземление), 6 автоматов и пакетный выключатель (вроде все просто), состояние изначально не вызывало доверия. Долго боролся с нулевой шиной, так как все болты были ржавые, после чего без труда посадил фазу на автомат. Все хорошо, проверил светильники, работают.

После, вернулся к щиту, чтобы аккуратно уложить провода,  закрыть его. Хочу заметить, электрощит находился на высоте ~2 метра, в узком проходе и чтобы добраться до него, использовал стремянку (лестницу). Укладывая провода,  обнаружил искрения на контактах других автоматов, что вызывало моргание ламп. Соответственно я протянул все контакты и продолжил осмотр остальных проводов (чтобы 1 раз сделать и не возвращаться больше к этому). Обнаружив, что один контакт на пакетнике имеет высокую температуру, решил протянуть его тоже. Взял отвертку, прислонил к винту, повернул, бах! Раздался взрыв, вспышка, меня отбросило назад, ударившись об стену, я упал на пол, ничего не видно (ослепило), щит не переставал взрываться и гудеть. Почему не сработала защита мне не известно. Чувствуя на себе падающие искры я осознал, что надо выбираться. Выбирался на ощупь, ползком. Выбравшись из этого узкого прохода, начал звать напарника. Уже на тот момент я почувствовал, что с моей правой рукой (ей я держал отвертку) что-то не так, ужасная боль ощущалась.

Вместе с напарником мы решили, что нужно бежать в медпункт. Что было дальше, думаю не стоит рассказывать, всего обкололи и в больницу. Никогда походу не забуду этот ужасный звук долгого короткого замыкания – зуд с жужжанием.

Сейчас лежу в больнице, на коленке у меня ссадина, врачи думают, что меня било током, это выход, поэтому наблюдают за сердцем. Я же считаю, что током меня не било, а ожег на руке, был нанесен электрической дугой, которая возникла при замыкании.

Что там случилось, почему произошло замыкание мне пока не известно, думаю, при повороте винта, сдвинулся сам контакт и произошло замыкание фаза-фаза, либо сзади пакетного выключателя находился оголенный провод и при приближении винта возникла электрическая дуга. Узнаю позже, если разберутся.

Блин, сходил на перевязку, так руку замотали, что пишу одной левой теперь )))

Фото без бинтов делать не стал, очень не приятное зрелище. Не хочу пугать начинающих электриков….

Итак, идем дальше:

 

Защита от электрической дуги

Какие бывают меры защиты от электрической дуги, что могло меня защитить? Проанализировав интернет, увидел, что самым популярным средством защиты людей в электроустановках от электрической дуги является термостойкий костюм. В северной Америке большой популярностью пользуются специальные автоматы фирмы Siemens, которые защищают как от электрической дуги, так и от максимального тока. В России, на данный момент, подобные автоматы используются только на высоковольтных подстанциях. В моем случае мне бы хватило диэлектрической перчатки, но сами подумайте, как в них подключать светильники? Это очень неудобно. Также рекомендую использовать защитные очки, чтобы защитить глаза.

В электроустановках борьба с электрической дугой осуществляется с помощью вакуумных и масляных выключателей, а также при помощи электромагнитных катушек совместно с дугогасительными камерами.

Это все? Нет! Самым надежным способом обезопасить себя от электрической дуги, на мой взгляд, являются работы со снятием напряжения. Не знаю как вы, а я под напряжением работать больше не буду…

Сегодня без анекдотов и новостей. Рекомендую прочитать статью средства защиты в электроустановках, все они созданы для нашей с вами защиты. Но от несчастного случая никто не застрахован, берегите себя.

 

Полезные записи:

 

На этом моя статья электрическая дуга и защита от электрической дуги заканчивается. Есть что дополнить? Оставь комментарий.

Электрическая дуга: сила разряда в действии

Впервые явление вольтовой дуги наблюдал русский академик Петров, получив искровой разряд.

 

Вольтова дуга характеризуется двумя свойствами:

  • выделением большого количества теплоты
  • сильным лучеиспусканием.

И то и другое свойство электрической дуги использовано в технике.

Для сварочной техники первое свойство является положительным фактором, второе — отрицательным.

 

В качестве электропроводов для электрического разряда могут служить любые электропроводные материалы. Чаще всего в качестве проводников употребляют угольные и графитные стержни круглого сечения (дуговые фонари).

Типичный вариант между двумя углями изображена на рисунке.

Верхний электрод присоединен к положительному полюсу машины (анод). Второй уголь соединен с отрицательным полюсом (катод).

Температура электрической дуги, ее воздействие

Выделение теплоты неодинаково в различных точках дуги. У положительного электрода выделяется 43% всего количества, у отрицательного 36% и в самой дуге (между электродами) остальные 21%.

Схема зон и их температуры в сварочной дуге

В связи с этим и температура на электродах неодинакова. Анод имеет около 4000° С, а катод 3400°. В среднем считают температуру электрической дуги 3500° С.

Благодаря различной температуре на полюсах вольтовой дуги угольные проводники берутся различной толщины. Положительный уголь берется толще, отрицательный — тоньше. Стержень дуги (средняя часть) состоит из потока электронов, выбрасываемых катодом, которые с огромной скоростью несутся к аноду. Обладая большой кинетической энергией, они ударяются о поверхность анода, преобразуя кинетическую энергию в тепловую.

Окружающий его зеленоватый ореол является местом химических реакций, происходящих между парами вещества электродов и атмосферой, в которой горит вольтова дуга.

Процесс возникновения сварочной дуги

Возникновение электрической дуги

Процесс образования вольтовой дуги представляется в следующем виде. В момент соприкосновения электродов проходящий ток выделяет большое количество тепла в месте стыка, так как здесь имеется большое электрическое сопротивление (закон Джоуля).

Благодаря этому концы проводников раскаляются до светлого накала, и после разъединения электродов катод начинает испускать электроны, которые, пролетая через воздушный промежуток между электродами, расщепляют молекулы воздуха на положительно и отрицательно заряженные частички (катионы и анионы).

Вследствие этого воздух становится электропроводным.

В сварочной технике наибольшее применение имеет разряд между металлическими электродами, причем одним электродом являйся металлический стержень, который в то же время служит и присадочным материалом, а вторым электродом является сама свариваемая деталь.

Процесс остается тот же, что и в случае угольных электродов, но здесь появляется новый фактор. Если в угольной дуге проводники постепенно испарялись (сгорали), то в металлической дуге электроды весьма интенсивно плавятся и частично испаряются. Благодаря наличию металлических паров между электродами сопротивление (электрическое) металлической дуги ниже, чем угольной.

Угольный разряд горит при напряжении в среднем 40—60 в, тогда как напряжение металлической дуги в среднем 18—22 в (при длине 3 мм).

Длина дуги, кратер, провар

Сам процесс дуговой электросварки протекает следующим образом.

Как только мы коснемся находящимся под напряжением электродом изделия и тотчас же отведем его на некоторое расстояние, образуется вольтова дуга и сейчас же начинается плавление основного металла и металла проводника. Следовательно, конец электрода все время находится в расплавленном состоянии, и жидкий металл с него в виде капель переходит на свариваемый шов, где металл электрода смешивается с расплавленным металлом свариваемого изделия.

Исследования показали, что таких капель переходит, с электрода около 20—30 в секунду, т. е. процесс этот совершается очень быстро.

Хотя вольтова дуга и развивает очень высокую температуру, выделение тепла ею производится на очень небольшом пространстве как раз под дугой.

Схема длины дуги

Если мы будем рассматривать через темные стекла дугу, возбужденную металлическим электродом, то убедимся, что в месте образования дуги между электродом и основным металлом на основном металле выделяется добела нагретая поверхность, которая непосредственно под дутой имеет вид углубления, заполненного жидким металлом. Получается такое впечатление, что это углубление образовано как бы выдуванием жидкого металла дугой. Это углубление называется сварочной ванной. Она окружена металлом, нагретым до белого каления, причем температура нагрева области, прилегающей, быстро падает до красного цвета и уже на небольшом расстоянии, величина которой колеблется в зависимости от диаметра электрода и силы тока, температура сравнивается с температурой самого свариваемого предмета.

Что такое дуговая вспышка?

Примечание редактора: на момент публикации этой статьи текущая редакция стандарта NFPA 70E Standard была редакцией 2009 года. Издание 2012 года сейчас является самым последним. См. «Что такое NFPA 70E?» для дополнительной информации.

Согласно Википедии, «вспышка дуги (или разряд дуги) - это тип электрического взрыва, который возникает в результате низкоомного соединения с землей или другой фазой напряжения в электрической системе».Температура вспышки дуги может достигать 35000 градусов по Фаренгейту - примерно в четыре раза выше, чем поверхность солнца. Вспышка электрической дуги может произойти, если проводящий объект приближается к источнику тока с большим ампером или из-за отказа оборудования (например, при размыкании или замыкании разъединителей). Дуга может нагревать воздух до температуры 35 000 F и испарять металл в оборудовании. Вспышка дуги может вызвать серьезные ожоги кожи в результате прямого теплового воздействия или воспламенения одежды. Нагревание воздуха и испарение металла создают волну давления, которая может повредить слух и вызвать потерю памяти (от сотрясения мозга) и другие травмы, вплоть до смерти.

Опасная вспышка дуги может произойти в любом электрическом устройстве, независимо от напряжения, в котором энергия достаточно высока для поддержания дуги. Сюда входят панели управления, переключатели, трансформаторы и другие места, где может произойти сбой оборудования. Некоторые из наиболее опасных задач включают в себя удаление или установку автоматических выключателей, работу с цепями управления с открытыми частями под напряжением, применение защитных заземлений, снятие крышек панелей и выполнение испытаний и диагностики низкого напряжения.

Как защитить себя или своих сотрудников от этой потенциально смертельной опасности? Вы следуете рекомендациям, изложенным в стандарте NFPA 70E 2009 по электробезопасности на рабочем месте, издание 2009 года. Но что говорит OSHA? OSHA рекомендует ссылаться на NFPA 70E для обеспечения электробезопасности.

Стандарт NFPA 70E 2009 по электробезопасности на рабочем месте - это общепризнанный стандарт, устанавливающий безопасные методы работы с электричеством. Он включает в себя списки типичных работ с электрикой и классифицирует эти работы по пяти категориям на основе уровня опасности / риска, с диаграммами с подробным описанием средств индивидуальной защиты (СИЗ), необходимых для защиты, до уровня опасности для каждой категории.Согласно Национальному совету безопасности, «как классификации опасностей / категорий риска, так и требования к СИЗ, а также упрощенный двухкатегориальный подход, широко использовались. Отчасти это связано с тем, что они легко помогают определить, какой уровень СИЗ требуется для защиты рабочих от потенциальной опасности задач или работ в каждой из категорий риска опасности. Упрощенный двухэтапный подход требует минимального номинала дуги - также известного как ATPV - 8 для "повседневной рабочей одежды" и 40 для «смена одежды.«Все огнестойкие ткани проходят или могут быть испытаны для измерения количества падающей энергии, необходимой (в кал / см 2 ), чтобы предсказуемо вызвать ожоги второй степени под тканью.

Так что же популярно в 2009 году? Вспышка дуги, а что вы носите? Вы носите одежду, которую анализ опасности дугового разряда, проведенный в соответствии с требованиями NFPA 70E 2009, считает подходящим.

Статья любезно предоставлена ​​Джеймсом Нортоном, президентом JHN Group.С ним можно связаться по вопросам консультации по безопасности машин по телефону [электронная почта защищена] .

Что вызывает дуговую вспышку? Объяснение возникновения электрической дуги

Когда возникает дуговое замыкание, происходит мощный электрический взрыв. И дуговая вспышка, и дуговая вспышка являются отдельными побочными продуктами этого электрического взрыва. Вспышка дуги - это свет и тепло от взрыва, а дуговая волна - это последующая волна давления.

По оценкам Статистического управления труда, в США ежедневно происходит от пяти до десяти инцидентов, связанных с дуговым замыканием.Цель любого, кто работает с электричеством, - благополучно вернуться домой по окончании работы. Шаг первый - понять опасности, с которыми вы работаете.

Что такое дуговая вспышка?

Дуговая вспышка - это свет и тепло, возникающие в результате взрыва дуги. Температура вспышки дуги может достигать 2800–19000 ° C (5000–35000 ° F). Чтобы дать вам некоторую перспективу; температура поверхности солнца оценивается в 5 500 ° C (9 932 ° F). Такие высокие температуры могут воспламенить одежду и обжечь кожу любого человека в радиусе нескольких футов.Вспышка дуги также может расплавить металл, вызвать повреждение легких и зрения и даже привести к госпитализации или смерти.

Что такое дуговой разряд?

Дуговой разряд - это волна давления, возникающая после дугового замыкания. Они могут быть достаточно сильными, чтобы бросить взрослого техника на землю или нанести дополнительный ущерб оборудованию. Разряд дуги может вызвать нарушение функций слуха или мозга. Взрыв также может стать причиной разлета незакрепленного оборудования, инструментов, механизмов и мусора, что может привести к дальнейшим повреждениям или травмам.

Что вызывает дуговое замыкание?

Одной из основных причин вспышки дуги являются скачки напряжения (всплески), возникающие в результате переключения реактивных нагрузок или ударов молнии. Переходный процесс может длиться всего микросекунды, но он может нести тысячи ампер энергии. Если это произойдет во время проведения измерений, может образоваться плазменная дуга; либо внутри измерительного инструмента, либо снаружи.

К другим причинам дугового замыкания относятся такие простые ситуации, как:

  • Прикосновение измерительного щупа к неправильной поверхности
  • Изношенные или ослабленные соединения
  • Разрывы в изоляции
  • Неправильно установленные детали
  • Пыль
  • Коррозия

Предотвращение травмы

И дуговая вспышка, и дуговая разрядка могут привести к травмам и быть потенциально смертельными.Принятие надлежащих мер предосторожности для предотвращения дугового замыкания и обеспечения безопасности в случае его возникновения очень важно. Прочтите раздел «Границы дугового замыкания и безопасность», чтобы узнать, какие меры необходимо предпринять, чтобы оставаться в безопасности.

Расшифровка стенограммы видео:

Это видео не предназначено для обучения технике безопасности.

Перед выполнением электрических измерений вы должны соблюдать стандарты безопасности вашего работодателя и пройти необходимое обучение.

Помимо опасности поражения электрическим током, одним из самых опасных для всех, кто работает с электрическими лицами, является вспышка дуги.

Вспышка дуги - это взрывное высвобождение энергии электрической дуги, когда электрический ток проходит через ионизированный воздух.

Менее чем за секунду возникает вспышка дуги при замыкании фазы на землю или замыкании фазы на фазу.

Это может быть результатом случайного контакта с электрическими системами, накопления токопроводящей пыли, коррозии, падения инструментов или неправильных рабочих процедур.

Плазменная дуга имеет практически неограниченную допустимую нагрузку по току с момента ее создания.

Энергия дуги преобразуется в основном в тепло и свет.

Хотя существуют и другие опасности, такие как дуговая волна или волна давления, акустическая волна и токсичные газы.

В течение миллисекунды температура в эпицентре вспышки дуги может достигать 35 тысяч градусов по Фаренгейту. Это в 4 раза горячее, чем поверхность Солнца.

Эти экстремальные температуры способны привести к взрыву испарения металлов, таких как медь, алюминий и сталь.

Присутствие этих испаряющихся металлов может способствовать поддержанию дуги, заставляя однофазную дугу переходить в трехфазную дугу.

Дуговой разряд, который следует за ним, представляет собой волну динамического давления, создающую мгновенное расширение газа, воздуха и плазменного шара дуги.

Волна давления может привести к разрыву панелей, образованию летящих обломков, акустическим и физическим травмам.

Вспышка дуги длится до тех пор, пока устройства защиты от перегрузки по току не разомкнут цепь.

Быстродействующий предохранитель может разомкнуть цепь за несколько миллисекунд, или автоматический выключатель может сработать за шесть или менее циклов, но к этому времени повреждение уже будет.

Вы можете подумать, что это единичные или нечастые события, но это не так.

По оценкам отраслевых источников, в США ежедневно происходит от 5 до 10 аварий с вспышкой дуги.

Бюро труда США сообщило, что за последний год 1 тысяча электриков пострадали от сотрясений и ожогов, некоторые со смертельным исходом.

Несмотря на то, что смертельных исходов от электрошока гораздо больше, чем от дугового разряда, травмы, полученные в результате дугового разряда, могут быть очень серьезными.

Хотя вы не можете полностью исключить опасности работы с электричеством, при тщательном планировании и применении того, что вы узнали здесь сегодня, вы можете уменьшить их.

Спасибо за просмотр от имени всех сотрудников Fluke Corporation.

Связанные ресурсы

6 удивительных фактов о дуговой сварке

Сварка - это процесс металлообработки, включающий использование тепла для соединения двух или более металлических предметов.Когда к металлическим предметам прикладывается тепло, поверхность предметов начинает плавиться. Когда расплавленная поверхность охлаждается, она затвердевает, связывая предметы в процессе.

Но в то время как при некоторых сварках металл нагревается пламенем, в других используется электричество. Известная как дуговая сварка, она характеризуется использованием электрической дуги - либо постоянного (DC), либо переменного (AC) тока, которая плавит большинство металлов при контакте. Ниже приведены шесть удивительных фактов о дуговой сварке.

# 1) Он был изобретен в 1800-х годах

Дуговая сварка берет свое начало в 1800-х годах, когда русский ученый Василий Петров создал управляемую электрическую дугу.Используя ту же концепцию, русский изобретатель Николай Бенардос продемонстрировал, как электрическая дуга может соединять металлические предметы, что привело к современной дуговой сварке.

# 2) Электрическая дуга обычно достигает около 10 000 градусов

Электрическая дуга очень горячая, поэтому дуговая сварка считается эффективным сварочным процессом. В то время как разные металлы требуют разной температуры, дуговая сварка обычно выполняется при температуре дуги примерно 10 000 градусов по Фаренгейту. Конечно, это все еще холоднее, чем сварка плазменной горелкой, температура которой может достигать 50 000 градусов по Фаренгейту, но, тем не менее, электрическая дуга невероятно горячая.

# 3) Он сыграл роль в Первой мировой войне

Дуговая сварка сыграла ключевую роль в Первой мировой войне, упростив производство линкоров. До дуговой сварки Королевский флот использовал клепаные пластины для постройки своих линкоров. Однако дуговая сварка оказалась более эффективной и действенной, что позволило Великобритании построить больше линкоров за меньшее время.

# 4) Сварочные аппараты должны «остыть»

Из-за очень высокой температуры, которую они вырабатывают, аппараты для дуговой сварки должны остывать, чтобы предотвратить повреждение или выход из строя.За исключением промышленных аппаратов для дуговой сварки, большинство аппаратов для дуговой сварки имеют рабочий цикл, указанный производителем, который означает, сколько минут в течение 10-минутного периода следует использовать сварщику.

# 5) Существуют разные виды дуговой сварки

Существует примерно полдюжины различных типов дуговой сварки, каждый из которых использует свой подход. Например, газовая дуговая сварка включает использование газа, такого как гелий, для разжигания электрической дуги, тогда как плазменная дуговая сварка предполагает использование плазмы.

# 6) Недорого

По сравнению с другими сварочными процессами дуговая сварка стоит недорого. Аппараты для дуговой сварки доступны всего за 200 долларов и требуют минимального обучения.

Существует более десятка различных типов сварки, дуговая, MIG, роботизированная MIG, TIG, лазерная сварка и даже сварка трением. Монро - знаток каждого из них.

Нет тегов для этого сообщения.

Типы и принципы дуговой сварки | Дуговая сварка | Основы автоматизированной сварки

На этой странице описаны различные типы дуговой сварки, грубо разделенные на типы неплавящегося и плавящегося электродов, а также принципы генерации дуги и сварки.

Обязательно к прочтению всем, кто занимается сваркой! Это руководство включает в себя базовые знания о сварке, такие как типы и механизмы сварки, а также подробные знания, касающиеся автоматизации сварки и устранения неисправностей. Скачать

Дуговая сварка - это разновидность сварки плавлением, которая широко используется в различных областях промышленности.
Существует множество разновидностей дуговой сварки, которые выбираются в зависимости от характеристик материала, механизма оборудования и используемого газа.Дуговая сварка в среде защитного газа, в которой используется защитный газ для защиты сварного шва от воздействия атмосферы, такая как сварка TIG, сварка MIG и сварка MAG, широко используется благодаря простоте автоматизации.

Дуговая сварка, в том числе дуговая сварка в среде защитного газа, в общих чертах делится на два типа: тип плавящегося (плавкого) электрода и тип неплавкого (неплавкого) электрода в зависимости от того, плавится ли сварочный пруток / проволока в процессе или нет.

Дуговая сварка
Расход электродов Метод сварки
Неплавкий (неплавкий) электрод типа
  • Сварка TIG
  • Плазменная сварка
Плавкий электрод типа
  • Дуговая сварка в экранированном металле
  • Сварка МАГ
  • Сварка МИГ
  • Электрогазовая дуговая сварка (EGW)

Приведенные выше классификации являются лишь примером.Существуют различные способы классификации типов, и некоторые из них могут отличаться от приведенной выше таблицы.

В дуговой сварке используется электрическое явление, называемое дуговым разрядом. Дуговый разряд - это явление электрического разряда газа и относится к току, выделяющемуся в воздухе. Когда напряжение, прикладываемое к двум пространственно разнесенным электродам, постепенно увеличивается, воздушная изоляция в конечном итоге разрывается, и между электродами течет ток, излучая одновременно яркий свет и высокую температуру. Генерируемый дугообразный свет называется электрической дугой или дугой.Дуговая сварка - это сварка с использованием тепла дуги в качестве источника тепла.
При дуговой сварке на электрод (сварочный стержень / проволоку) подается положительное напряжение, а на основной материал - отрицательное напряжение. Это приводит к возникновению дуги от основного материала к электроду.
Выходной ток дуги составляет примерно от 5 до 1000 А, а выходное напряжение составляет примерно от 8 до 40 В. Температура дуги составляет примерно от 5000 до 20 000 ° C. Температура плавления железа около 1500 ° C. Следовательно, основной материал и электрод нагреваются до высокой температуры и сплавляются вместе.

Дом

Распределение температуры дуги при сварке GMA алюминия при 250 A ...

Контекст 1

... сварка является ключевым процессом в промышленном производстве (Naidu et al. 2003), а также в газовой дуговой сварке (GMAW) широко используется во многих обрабатывающих отраслях промышленности благодаря своим фундаментальным преимуществам, таким как регулируемые профили проплавления, гладкий валик, малое разбрызгивание и высокая скорость сварки (Kah et al. 2009). За последние два десятилетия GMAW стала основной технологией в индустрии роботизированной сварки (Chen and Wu 2009).Тип дуги является важным фактором во многих приложениях; однако явление дуги полностью не объяснено и проявляет неизвестные свойства и поведение. Использование дуги соответствующего типа при сварке различных материалов с разной толщиной обеспечивает экономию средств, сокращает время производства и улучшает качество. В последнее время важной проблемой стало соединение тонких материалов и материалов, чувствительных к нагреванию. Лучшее понимание явлений дуги может помочь в разработке и совершенствовании интегрированного проектирования промышленных сварочных систем (Iordachescu and Quintino 2008).В связи с увеличением разнообразия соединяемых материалов и множества различных дуговых процессов потребность в понимании различных типов процессов дуговой сварки становится как никогда актуальной. Кроме того, при управлении и изменении процесса сварки знание явления дуги облегчит получение улучшенного качества сварных швов и надежных соединений (Eagar 1990a, b). В этом исследовании дается краткое введение в характеристики дуги, обсуждается классификация сварочных дуг, проводится сравнение дуг и обсуждаются преимущества и недостатки различных дуг.Наконец, рассматриваются типы сварочных дуг и их роль в промышленном применении. Сварочную дугу можно рассматривать как проводник газа, который преобразует электрическую энергию в тепловую (Найду и др., 2003). В исследовании Ланкастера (1984) сварочная дуга рассматривается как газообразное тело цилиндрической формы, ограниченное температурным градиентом. Одна из проблем, с которой обычно сталкивается сварочная промышленность, - это плохая стабильность дуги. Стабильность дуги и длина дуги влияют на процесс переноса металла (Pal et al.2010). При стабильной дуге перенос металла происходит равномерно, а количество брызг минимально (Hermans and Ouden 1999). В ситуации стабильной дуги можно найти взаимосвязь между напряжением и током, показанную на рисунке 1 (Ibrahim Khan 2007). График показывает, что дуга не подчиняется закону Ома. Кроме того, уменьшающаяся часть характеристики дуги является частью Айртона и характеризуется нестабильной дугой, в то время как часть Ома, увеличивающаяся область, применяется при сварке. Другие факторы, такие как атмосфера дуги, длина дуги и металлы, также влияют на наклон кривой.Дуговая плазма представляет собой ионизированное состояние сварочного газа и представляет собой смесь почти равных количеств электронов и ионов. Плазма переносит ток дуги. Большую часть тока проводят электроны. В случае дуговой сварки электродом обычно считается катод, а заготовка - анод. Электроны выходят из электрода (т. Е. Отрицательного вывода) и направляются в заготовку (т. Е. Положительный вывод) (Найду и др., 2003). Чтобы определить влияние дуговой плазмы на сварочную ванну, необходимо учитывать четыре фактора: (i) тепловой поток, (ii) плотность тока, (iii) напряжение сдвига и (iv) давление дуги.Существует прямая зависимость между увеличением теплового потока и плотности тока и глубиной сварочной ванны. Увеличение напряжения сдвига в расплавленной ванне способствует протеканию наружу потока в верхней части сварочной ванны, а увеличение давления дуги может привести к более вогнутой поверхности сварочной ванны (Murphy et al. 2009). Однако давление дуги не влияет на плоскостность поверхности сварочной ванны, когда ток меньше 200 А (Лин и Игар, 1985; Ван и Цай, 2001). Первоначально считалось, что температура сварочной дуги состоит из тепла плазмы дуги, но Кобайн и Бургер (1955) показали, что большая часть тепла, передаваемого на изделие от электрода, происходит от протекания тока в металл.Позже это понимание было расширено Куигли и др. (1973), которые отметили, что только 20% тепла переносится горячими газами, а 80% остается в электрическом токе. В зависимости от точной природы плазмы и силы тока, протекающего через нее, температура сварочной дуги варьируется от 5000 до 30 000 К (Найду и др., 2003; Роберт и Месслер, 2004). В некоторых случаях мощность чрезвычайно высока, а температура может подниматься до 50 000 К (Найду и др. 2003). На температуру плазмы влияют два важных фактора: конкретная плазма и ее плотность (Роберт и Месслер, 2004).При дуговой сварке однокомпонентным газом, который используется в некоторых сварочных процессах, температура в GMAW ниже, поскольку расплавленные капли, пар и ионы металлов более концентрированы. На рисунке 2 показано распределение температуры дуги при сварке алюминия методом GMA при 250 А. Как видно, центральная сердцевина дуги имеет самую высокую температуру, которая изменяется в зависимости от используемого защитного газа (Роберт и Месслер, 2004). На процесс сварки влияет несколько факторов, таких как ток дуги, напряжение дуги, скорость перемещения горелки, присадочная проволока и частота вращения (Лу и др.2009; Moon et al. 2006 г.). При выборе этих параметров следует учитывать количество подводимого тепла и желаемое плавление (Мин и др. 2011). На режим дуги и, следовательно, на качество сварки сильно влияет сила тока (Ху и Цай, 2006). На глубину проплавления также существенно влияет ток дуги. При дуговой сварке металлическим газом увеличение тока дуги увеличивает проплавление стыка. Однако повышенное проникновение в стык также увеличивает вероятность прожога и растрескивания при затвердевании.Эксперименты, проведенные Ху и Цай (2006), показали, что более высокий ток приводит к более высокой электромагнитной силе, которая заставляет каплю отделяться от электрода к сварочной ванне. Кроме того, при более высоком токе размер расплавленной капли меньше и частота появления капель выше. Напряжение дуги пропорционально длине дуги. Следовательно, напряжением дуги можно управлять, изменяя длину дуги (Найду и др., 2003). На рис. 3 показаны кривые напряжения дуги типичного источника питания на диаграмме сварочного тока и напряжения.Видно, что небольшое изменение напряжения приводит к очень большому изменению сварочного тока. Как следствие взаимосвязи между сварочным током и напряжением дуги, свойства и геометрия сварного шва могут быть предсказаны (Shoeb et al.2013): сварка под высоким напряжением дает очень широкий валик с возможными поднутрениями и вогнутой формой, а сварка тоже низкое напряжение приводит к низкому качеству сварного шва. Как видно из рисунка 3, напряжение значительно изменяется при небольшом изменении длины дуги, в то время как изменение тока незначительно.Следовательно, длина дуги больше влияет на напряжение, чем на сварочный ток. Длина дуги на этой диаграмме разделена на три части: длинную, среднюю и малую, которые представляют собой так называемые кривые источника напряжения. Соединение кривых CC и CV с кривой источника напряжения называется рабочей точкой источника питания и может быть изменено в процессе сварки (Naidu et al. 2003). Чтобы определить глубину проникновения дуги, необходимо знать положение дуги, которое рассчитывается на основе таких параметров, как сварочное напряжение, сварочный ток и скорость подачи проволоки.Положение дуги определяется как сумма удлинения проволоки и длины дуги. На рисунке 4 эти параметры показаны для GMAW буквами L и L a соответственно. Расстояние между сварочной горелкой и заготовкой составляет H, а параметр P отражает глубину проплавления (Ивата и др. 2009a, b). Рисунок 5 иллюстрирует взаимосвязь между положением дуги и проплавлением при сварке плоских листов под флюсом. Подгоночная линия на графике показывает, что значения глубины проникновения дуги и положения дуги очень близки.Таким образом, связь такая, как и ожидалось (Ивата и др. 2009a, b). Эффективность дуги является важным фактором в процессах дуговой сварки и обычно объясняется как вклад тепла в металл, деленный на общую тепловую энергию дуги (Eagar 1990a). Другими словами, эффективность дуги измеряется как количество энергии дуги, подводимой к подложке (Дюпон и Мардер, 1995). Эффективность дуги влияет на скорость сварки и может варьироваться от 60% до 99% для различных сварочных процессов (Eagar 1990b).Важно знать эффективность дуги, чтобы измерить эффективность плавления, как экспериментально, так и с помощью моделей теплового потока (Dupont and Marder 1995). Параметры сварки (например, ток и напряжение) мало влияют на эффективность дуги для данного процесса, а эффективность процессов сварки неплавящимся электродом считается немного ниже, чем у процессов с плавящимися электродами (Kou 1987; Lancaster 1984). Подвод тепла можно рассчитать с использованием КПД дуги по формуле, показанной в уравнении 1 (Гунарадж и Муруган...

Electric Arc - обзор

16.2 Материалы и методология

Электродуговый шлак, произведенный на заводе ферроникеля LARCO S.A Larymna в Греции, был использован для синтеза геополимеров. Годовое производство шлака составляет около 1 700 000 т, из которых около 450 000 т используется в цементной промышленности. Стоимость утилизации оставшихся объемов достигает 650 000 евро в год. Размер частиц хрупкого шлака колеблется от 0,075 до 4 мм (большая часть приходится на фракцию 0,1–1,5 мм).Шлак сушили и измельчали ​​(91% –50 мкм, 47% –10 мкм) с помощью пульверизатора FRITSCH, чтобы увеличить площадь поверхности и улучшить прочность на сжатие производимых геополимеров (Захараки, 2005; Захараки и Комницас, 2005; Захараки et al ., 2006). Используемые добавки включают каолинит (Fluka), метакаолинит (полученный путем прокаливания каолинита при 600 ° C в течение 4 часов), CaO (Alfa Aesar), кварцевый песок, а также пуццолан, летучую золу, красный шлам и стекло.

В таблице 16.1 показан химический анализ шлака и используемых добавок в виде оксидов и микроэлементов.Содержание железа в шлаке показано как Fe 2 O 3 , но также присутствует значительная часть двухвалентного железа. Микроэлементы видны в элементарной форме. Основные минералогические фазы, присутствующие в шлаке, а именно фаялит, анортит, кварц, тридимит, кристобалит, магнетит, форстерит и хромит, видны на рентгенограмме рис. 16.1. Судя по форме рисунка, содержание аморфного вещества превышает 50%.

Таблица 16.1. Химический анализ сырья и добавок

9025 - 9018 9018 3,005 0,14
% Ферроникелевый шлак Пуццолан Летучая зола Красный шлам Техническое стекло
Fe 902 83 1,09 5,60 45,48 -
SiO 2 32,74 72,22 33,40 6,96
  • 8,32 17,73 13,10 15,65 1,30
    CaO 3,73 0,95 35,31 14,84 10,502 14,84 10,502
  • 10,502
  • 9017 207
  • - - - -
    MgO 2,76 1,10 3,67 - -
    902 902 9018 4 9018 Mn
    4 0,19 0,19 - -
    Na 2 O - 3,30 0,46 3,26 1333
    0,76 - -
    P 2 O 5 - 0,56 - - -
    0,71 4,80 -
    SO 3 - - 6,58 - -
    9018 - 9018 9018 - 9018-
    С 0.11 - - - -
    Ni 0,10 - - - -
    9025 - 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018-

    16,1. Рентгенограмма шлака (Fa: фаялит, A: анортит, Q: кварц, T: тридимит, Ct: кристобалит, M: магнетит, Fo: форстерит, Ch: хромит).

    Песок кварцевый, закупаемый в гранулированном виде, состоит из кварца.Пуццолан, добываемый на острове Милос в Греции, является очень дешевым материалом и при использовании в портландцементном бетоне увеличивает его долговременную прочность на сжатие. Летучая зола была получена от Ptolemais, N.W. Греция, тепловая электростанция и классифицируется согласно ASTM как тип C; его основные минералогические фазы: кварц SiO 2 , кальцит CaCO 3 , ангидрит CaSO 4 , геленит Ca 2 (Al (AlSi) O 7 ), альбит NaAl 4 Si 3 O O 8 , известь CaO и портландит Ca (OH) 2 .Красный шлам был получен из АО «Алюминий Греции» и состоит из кварца SiO 2 , гематита Fe 2 O 3 , гиббсита Al (OH) 3 , диаспора AlO (OH), кальцита CaCO 3 , канкринит Na 6 Ca 2 Al 6 Si 6 O 24 (CO 3 ) 2 и катоит Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) (OH) 8 . Техническое стекло - это аморфный материал, состоящий в основном из оксидов кремния, кальция и натрия.Перед использованием стекло и кварцевый песок измельчали ​​в порошок.

    Шлак и добавки смешивали и медленно добавляли в активирующий раствор, приготовленный растворением безводных гранул гидроксида натрия или калия (ACS-ISO для анализа) в дистиллированной воде и смешиванием с раствором силиката натрия (Merck, Na 2 O: SiO 2 = 0,3, Na 2 O = 7,5–8,5%, SiO 2 = 25,5–28,5%). При непрерывном механическом перемешивании получали реактивную однородную пасту. Массовый процент добавления шлака и добавок варьируется и зависит от реагентов, используемых в каждом случае для получения рабочей пасты.Было синтезировано несколько контрольных образцов с использованием шлака и активирующего раствора в каждой серии опытов.

    Пасту отливали в пластиковые кубические формы (по 5 см с каждой стороны), которые подвергали вибрации в течение пяти минут для удаления захваченного воздуха. Некоторые образцы были предварительно отверждены при комнатной температуре в течение максимум 4 дней, а затем нагреваются в лабораторной печи (MMM GmbH) при требуемой температуре в течение 24 или 48 часов. После извлечения из формы старение происходило при комнатной температуре в течение 7 или 28 дней, чтобы усилить развитие структурных связей.Затем была измерена прочность на сжатие с использованием силовой рамы MTS 1600. Все эксперименты проводились в двух экземплярах. Лишь в единичных случаях, когда отклонение результатов эксперимента превышало 10%, были изготовлены дополнительные образцы.

    Для изучения геохимической стабильности полученных геополимеров образцы, синтезированные с использованием шлака и каолинита в условиях 80 ° C, 48 часов, 28 дней, были погружены в растворы, содержащие дистиллированную, морскую воду и 0,5N HCl, и оставлены на максимальное время. от 9 месяцев.Первоначально использовалось 400 мл каждого раствора, а при необходимости добавлялись свежие растворы для учета потерь при испарении. Жидкие пробы собирали ежемесячно и анализировали на pH, окислительно-восстановительный потенциал (pH / Eh-метр Hanna 211) и электропроводность (кондуктометр Hanna EC215). Морская вода считалась выщелачивающим средством для оценки целостности геополимеров при использовании в прибрежных или подводных строительных работах. Раствор HCl использовался для оценки их поведения в чрезвычайно агрессивных / коррозионных промышленных средах.

    Образцы были подвергнуты циклам замораживания-оттаивания (с использованием –15 ° C и 20 ° C в качестве крайних температур) в течение 9 месяцев, а также высокотемпературному нагреванию (до 800 ° C) в течение 6 часов для оценки их целостность конструкции; Каолинит не добавлялся во время синтеза геополимера, когда изучалось влияние высокотемпературного нагрева.

    XRD-анализ выполняли на дифрактометре Siemens D500 с использованием Fe-трубки и диапазона сканирования от 3 ° до 70 ° 20, с шагом 0,03 ° и временем измерения 4 секунды / шаг.Качественный анализ проводился с использованием программного обеспечения Diffrac plus (Bruker AXS) и базы данных PDF. Визуализацию микроструктуры геополимера проводили с использованием сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-5400, оборудованного оксфордским энергодисперсионным рентгеновским спектрометром (EDS). Перед анализом образцы были покрыты углеродом для увеличения проводимости поверхности. FTIR-анализ проводился на FTIR Spectrometer Model 1000 (Perkin-Elmer) с использованием метода таблеток KBr (1.Образец порошка 5 мг, смешанный с 150 мг KBr). Анализ ТГ проводили с использованием термогравиметрического анализатора Perkin Elmer TGA 6 (максимальная температура нагрева составляла 950 ° C при скорости 10 ° C мин. -1 с использованием скорости продувки азотом 60 мл мин. -1 ).

    Прогресс в измерении температуры дуговой плазмы и ее конечно-элементном анализе в процессе импульсной сварки MIG

    Реферат

    Статья посвящена современному обзору достижений в измерении температуры дуговой плазмы, менее изученной сварка металлов в инертном газе из-за технологических и экономических ограничений.Однако исследование температуры плазмы дуги имеет первостепенное значение для точного прогнозирования в имитационных моделях сварочного процесса. Динамическое поведение дуговой плазмы в процессе импульсной сварки MIG представляет собой многогранное явление тепломассопереноса, включающее химическую, электромагнитную и гидродинамику.

    В процессе импульсной сварки MIG термические, механические и электрические явления сосуществуют вместе и приводят к образованию всех четырех состояний вещества в очень маленькой термоядерной сфере. В статье освещаются последние исследования важности точного измерения температуры дуговой плазмы, методы, используемые для измерения дуговой плазмы, а также проблемы, связанные с импульсной сваркой MIG.Кроме того, в разделе «Проблемы» обсуждаются оставшиеся без ответа характеристики сферы сварочного плавления с перспективными направлениями. Он послужит руководством для исследователей и представителей промышленности для более глубокого понимания выполнения импульсной MIG-сварки, разработки точных численных моделей импульсной MIG-сварки, а также обеспечит достаточную основу для сосредоточения усилий на области импульсной MIG-сварки.

    Ключевые слова

    Дуговая плазма

    Эмиссионная спектроскопия

    Импульсная сварка MIG

    FEA

    Лазерное рассеяние

    Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

    © 2020 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd. Это статья в открытом доступе под лицензией CC BY-NC-ND (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0). Отбор и экспертная оценка под ответственностью научного комитета Международной конференции и выставки по механике, материалам и технологиям производства.

    Рекомендуемые статьи

    Ссылки на статьи

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *