Что такое электрическая дуга?

Электрическая дуга — одна из самых серьезных и наименее изученных электрических угроз. Электрическая дуга (иногда ее называют «электрическим искровым разрядом») представляет собой продолжительный электрический разряд тока высокого напряжения, возникающий в воздушном зазоре между проводниками. При этом образуется очень яркое ультрафиолетовое свечение и сильное тепло. Электрическая дуга обычно вызывается коротким замыканием. Это иногда происходит из-за технического отказа электрооборудования (например из-за неверной установки, пыли, коррозии, загрязнений поверхности, а иногда и вследствие обычного износа и старения). Однако в большинстве случаев короткие замыкания происходят из-за человеческой ошибки (например, когда работник касается щупом неверной поверхности или из-за соскользнувшего инструмента).

КАКОВЫ ПОСЛЕДСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ?

В зависимости от силы электрической дуги, которая, в свою очередь, зависит от тока дуги и ее продолжительности, а также в зависимости от расстояния до дуги, возможны следующие последствия:

• Сильный нагрев электрической дуги вплоть до 20 000 °C, что может вызвать ожоги кожи и других тканей организма работника
• Возгорание — с возможным травмированием работника, а также повреждением прилегающей рабочей области
• Дуговой разряд (взрыв электрической дуги) со взрывным давлением до 1000 кг/м2 и с разлетом брызг расплавленного металла, остатков поврежденного оборудования и других компонентов с высокой скоростью, что может вызвать травмирование работника
• Звуковой разряд (до 140 дБ — как при выстреле), который может вызвать повреждение слуха работника
• Ультрафиолетовое свечение при разряде, которое может вызвать повреждение зрения работника

Последствия для людей, работающих на подключенном к сети электрическом оборудовании или рядом с ним, будут в основном зависеть от количества энергии, достигающей поверхностей их тел, а это зависит от расстояния до дуги.

Основную опасность для пострадавших представляют ожоги кожи.

КОГДА ВОЗНИКАЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА?

Электрическая дуга может возникнуть, если и когда электрооборудование находится под напряжением. Во время обслуживания и ремонта, если по какой-либо причине с оборудования невозможно убрать напряжение, может возникнуть электрическая дуга.

Дуга электрическая — это… Что такое Дуга электрическая?

Дуга электрическая

Электрическая дуга в воздухе

Электрическая дуга — физическое явление, один из видов электрического разряда в газе. Синонимы: Вольтова дуга, Дуговой разряд.

Впервые была описана в 1802 году русским ученым В. В. Петровым. Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы — и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа. Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.

Электрическая дуга образуется следующим образом:

Электроны, двигаясь от отрицательного полюса к положительному, проходят через переход между электрическими контактами образуя электрическую цепь. При разведении электрических контактов (например, при отключении цепи) электроны, продолжая двигаться, вылетают из электрического контакта, соединённого с отрицательным полюсом. Затем они пересекают газовую прослойку, образовавшуюся между электрическими контактами, и, достигнув контакта, соединённого с положительным полюсом, продолжают своё движение к положительному полюсу, тем самым сохраняя электрическую цепь. Газовая прослойка, образованная разведением электрических контактов и находящаяся между этими контактами, по сути своей является диэлектриком. Как следствие, прохождение через неё электронов равносильно появлению в цепи сопротивления, которое быстро нагревается до температуры испарения металлов. Это приводит к ионизации окружающего газа и созданию своеобразного плазменного тоннеля, имеющего гораздо меньшее сопротивление, чем изначальная воздушная прослойка, и как следствие — к росту проводимости электрической дуги.

Электрическая дуга перегревает электрические контакты, провоцируя их плавление и быстрый износ за счёт испарения и окисления в окружающей среде. При эксплуатации высоковольтных электроустановок, в которых неизбежно появление электрической дуги, борьба с электрической дугой осуществляется при помощи электромагнитных катушек, совмещённых с дугогасительными камерами. Среди других способов известны использование вакуумных и масляных выключателей, а также методы отвода тока на временную нагрузку, самостоятельно останавливающую электрическую цепь без разрыва последней.

Электрическая дуга используется при электросварке металлов. Иначе электросварка называется ещё дуговой сваркой.

См. также

Литература

1. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. — 2-е изд. — М.: Наука, 1992. — 536 с. — ISBN 5-02014615-3

Wikimedia Foundation. 2010.

• Дуг Монтжой
• Дугал II Скрич

Полезное

Смотреть что такое «Дуга электрическая» в других словарях:

• ДУГА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ — см …   Большая политехническая энциклопедия

• ДУГА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ — широко употребляющееся в обиходе название дугового разряда. Первоначально Д. э. наз. только дуговой разряд в воздухе, горящий между угольными электродами при пост. силе тока в несколько А. Д. э. наблюдалась впервые в 1802 В. В. Петровым, а в 1808 …   Физическая энциклопедия

• дуга электрическая — (вольтова дуга), один из видов электрического разряда в газе, при котором разрядные явления сосредоточены в узком, ярко светящемся плазменном шнуре. При горизонтальном расположении электродов этот шнур под действием восходящих потоков нагретого… …   Энциклопедия техники

• Дуга электрическая —         вольтова дуга, один из видов самостоятельного дугового разряда (См. Дуговой разряд) в газе, в котором разрядные явления сосредоточены в узком ярко светящемся плазменном шнуре. При горизонтальном расположении электродов этот шнур под… …   Большая советская энциклопедия

• ДУГА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ — см. Электрическая дуга …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• Дуга — Дуга: В математике Дуга (геометрия) участок кривой между двумя её точками.

  Дуга окружности  кривая линия, лежащая на окружности и ограниченная двумя точками. Дуга (теория графов) Другое Дуга (география) Дуга (анатомия) Дуга (физика) Дуга… …   Википедия

• Электрическая дуга — Эта статья  об электрическом разряде. О токоприёмнике см. Дуговой токоприёмник. Электрическая дуга в воздухе Электрическая дуга (Вольтова дуга, Дуговой разряд)  физическое явление, один из видов электрического разряда в… …   Википедия

• электрическая дуга — elektros lankas statusas T sritis chemija apibrėžtis Savaiminio elektros išlydžio dujose rūšis. atitikmenys: angl. electric arc; Volta arc; Voltaic arc rus. вольтова дуга; электрическая дуга ryšiai: sinonimas – Voltos lankas …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

• дуга захвата — [contact arc] часть окружности валка, по которой он соприкасается с металлом в очаге деформации при захвате; Смотри также: Дуга электрическая дуга плазменная дуга дуга контакта …   Энциклопедический словарь по металлургии

• дуга контакта — [contact arc] часть окружности валка, по которой он соприкасается с металлом в очаге деформации при установившемся процессе прокатки; Смотри также: Дуга электрическая дуга плазменная дуга дуга захвата …   Энциклопедический словарь по металлургии

Книги

• От костра до плазмы, Сергей Венецкий. Книга повествует о многовековом пути, который прошла металлургия — одна из важнейших областей человеческой деятельности. Начальной вехой на этом пути был костер: именно он позволил нашим… Подробнее  Купить за 120 руб

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.

Электрическая дуга — Справочник химика 21

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

    В земных условиях плазменное состояние реализуется в молниях и северном сиянии, электрической дуге, светящемся веществе неоновых и аргоновых ламп, пламени горелки ндр. В состоянии плазмы находится основная масса космического вещества — звезды, туманности, межзвездное вещество и др. Колоссальным сгустком плазмы является Солнце. В масштабах Вселенной твердые холодные тела, подобные нашей Земле, — это лишь редкое исключение. [c.124]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

---

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

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

Что это такое?

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

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

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

При построении сварочных цепей не обойтись без участия таких областей:

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

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

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

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

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

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

Мощность сварочных дуг имеет прямую зависимость от следующих факторов:

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

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

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

По сравнению с другими электрическими зарядами дуге характерны такие особенности:

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

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

Требования

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

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

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

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

Классификация

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

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

По схеме подвода тока и среде

Согласно схеме электросоединения дуги для сварки делят на две разновидности.

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

По атмосфере

По принципу атмосферы сварочные дуги бывают трех типов.

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

По длительности действия

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

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

Условия горения

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

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

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

Существует несколько типов электрозаряда, благодаря которым осуществляется горение.

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

Источники питания

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

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

Источники питания сварочных дуг имеют следующую классификацию:

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

Источники тока:

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

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

О сварке короткой дугой смотрите в следующем видео.

Электрическая дуга и ее свойства

Электрическая дуга и ее свойства

Категория:

Сборка металлоконструкций

Электрическая дуга и ее свойства

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Реклама:

Читать далее:

Процесс сварки металла

Статьи по теме:

Что такое электрическая дуга?

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

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

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

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

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

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

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

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

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Что такое электрическая дуга?

Электрическая дуга — это возникновение электрического тока через разрыв в цепи или между двумя электродами (проводниками электричества). Возможно, вы знакомы с этим заданием из классического научного эксперимента — Лестницы Иакова. Однако возникновение дуги может вызвать вспышку дуги, при которой электричество течет или разряжается по непредусмотренному пути. Эти вспышки воспламеняются с частицами в окружающей среде, которые могут быть чем угодно, от пыли до газа. Электрическая дуга может превышать 10 000 ° F, и вероятный результат этих вспышек дуги.

Дуга в электрических панелях

Вспышки дуги могут возникнуть в любом месте, где протекает электрический ток. Тридцать шесть процентов вспышек дуги происходит в электрических панелях и корпусах. Электрические панели содержат множество различных цепей, шин и соединений. Дуга обычно возникает при перегрузке и перегреве цепи. Перегрев вызывает повреждение не только автоматического выключателя, но и его подключения к шине. После повреждения автоматический выключатель может выйти из строя и продолжать пропускать электричество между его подключениями, вместо того, чтобы отключиться.Автоматический выключатель предназначен для отключения или разрыва цепи и не работает до тех пор, пока не будет сброшен. Однако, если поврежденный автоматический выключатель продолжает пропускать электричество, возникает вероятность возникновения дуги.

Другие причины электрической дуги

Проводка в электрической панели может быть повреждена, даже если она закрыта и защищена от потенциальных опасностей. Возможные причины включают:

• Разрыв или отключение электропроводки во время планового технического обслуживания или новых установок
• Изоляция, покрывающая провод, повреждена и оголена
• Электрический шкаф оставлен открытым или поврежден, что делает его уязвимым для элементов
• Перегорание, когда слишком много предохранителей помещено в электрическую панель
• Неисправное оборудование или компоненты

Как электрическая дуга вызывает пожар

Согласно Национальной ассоциации противопожарной защиты — NFPA 921, раздел 14. 9.1, чтобы возгорание происходило от источника электрического тока, должно произойти следующее:

• Электропроводка, оборудование или компонент должны быть запитаны от проводки здания, аварийной системы, батареи или другого источника.
• Достаточное количество тепла и температуры для воспламенения легко воспламеняемого материала должно быть произведено электрической энергией в точке происхождения от источника электричества.

Как указано выше, дуговые вспышки вызывают температуру, которая может превышать 10 000 ° F.Это тепло намного выше точки плавления изоляции провода, которая обычно составляет 194 ° F. Возгорание дугового разряда обычно начинается с возгорания изоляции провода (пластикового покрытия), но также может быть вызвано частицами пыли и другими загрязняющими веществами в окружающей среде.

Предотвращение вспышки электрической дуги

В вашей электрической панели вы можете установить прерыватели цепи дугового замыкания вместо стандартного прерывателя цепи. Индикаторы AFCI предназначены для обнаружения широкого спектра дуговых замыканий в электрической цепи.Они обнаруживают эти неисправности, используя передовые электронные технологии для контроля цепи на наличие «нормальных» и «опасных» состояний дуги. Обратной стороной AFCI является цена. AFCI обычно стоит 30-40 долларов каждый, в то время как обычный автоматический выключатель стоит 2-5 долларов каждый. Существует много споров о том, действительно ли они работают, потому что искрение все еще возникает, когда установлены AFCI, хотя они значительно снижают риск.

Электрическая противопожарная защита

Хотя не все электрические дуговые замыкания можно предотвратить, электрические панели можно защитить от возгорания внутри шкафа, вызванного вспышкой дуги.Системы автоматического пожаротушения могут быть установлены внутри электрического щита и обеспечат круглосуточную бесперебойную защиту от пожара. В системе используется находящаяся под давлением трубка обнаружения Firetrace, которая взрывается и выделяет чистящее средство в шкаф при воздействии пламени. Чистящие средства не проводят электричество, не вызывают коррозию и не оставляют следов.

Автоматические системы пожаротушения обеспечивают быстрое тушение пожара прямо в очаге пожара, ограничивая повреждение оборудования и предотвращая срабатывание спринклеров.Добавление автоматической системы пожаротушения сдержит возгорание отдельного шкафа.

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 используются 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. По форме рисунка предполагается, что содержание аморфного вещества превышает 50%.

Таблица 16.1. Химический анализ сырья и добавок

%	Ферроникелевый шлак	Пуццолан	Летучая зола	Красный шлам	Техническое стекло
Fe 2 O 3	43,83	1,09	5,60	45,48	—
SiO 2	32,74	72,22	33,40	6. 96	74,00
Al 2 O 3	8,32	17,73	13,10	15,65	1,30
CaO	3,73	0,95	35,31	14,8490	10,50
Cr 2 O 3	3,07	—	—	—	—
MgO	2,76	1.10	3,67	—	—
Mn 3 O 4	0,44	0,19	0,19	—	—
Na 2 O	—	3,30	0,46	3,26	13,00
K 2 O	—	3,05	0,76	—	—
P 2 O 5	—	0.56	–	–	–
TIO 2	–	0. 14	0.71	4.80	–
SO 3	–	–	6.58	–	–
S	0.18	–	–	–	–
C	0.11	–	–	–	–
Ni	0.10	—	—	—	—
Co	0,02	—	—	—	—

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 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 экспериментальных результатов 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, погружали в растворы, содержащие дистиллированную, морскую воду и 0.5N HCl и оставил максимум на 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 выполнялся на FTIR Spectrometer Model 1000 (Perkin-Elmer) с использованием метода таблеток KBr (1.Образец порошка 5 мг, смешанный с 150 мг KBr). Анализ ТГ выполняли 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 ).

Что такое электрическая дуга? Эксперт-электрик объясняет опасности

Я работаю электриком более двух десятилетий, и мне часто задают один вопрос; что такое электрическая дуга ? Проще говоря, электрическая дуга — это когда электричество переходит от одного соединения к другому.Иногда вы слышите, как электрические выключатели издают шипящий / потрескивающий звук. Обычно это происходит при их включении или выключении. Это называется дугой и может быть результатом двух причин. Это может быть вызвано повреждением кабеля, вызвавшим хлопок или возникновение дуги. Если причиной является поврежденный провод, проводка не может выдержать протекающий ток, поэтому возникает дуга.

Вы когда-нибудь слышали о параллельном течении дуги?

Если возникает проблема с параллельным прохождением дуги, ток протекает через поврежденную изоляцию, что приводит к короткому замыканию.Короткое замыкание не очень сильное, поэтому автоматический выключатель не может его идентифицировать. В этой статье есть все, что вам нужно знать об электрическом дуге.

Приступим!

Что вызывает электрическую дугу?

Электрическая дуга может быть результатом нескольких проблем в вашей электрической системе, таких как:

1. Перегрузка

Дуга возникает в электрической панели после перегрузки цепей в панели. Если автоматический выключатель присоединяется к шине электрической панели, это может привести к перегреву.Это может привести к выходу из строя шины и соединения, что сделает оборудование неисправным и подверженным сбоям. Когда протекает избыточный ток, автоматические выключатели могут работать не так, как ожидалось. Вместо отключения при протекании избыточных токов поврежденные цепи позволяют электричеству продолжать течь, что приводит к перегреву с последующим возникновением дуги.

2. Окружающие условия

Условия, окружающие электрическую панель, могут быть одной из причин возникновения дуги, а также могут повлиять на серьезность ситуации. Проводку в электрическом щитке нельзя оставлять оголенной вне коробки. Легковоспламеняющиеся материалы, такие как разбавитель для краски или бензин, среди прочего, не должны находиться в непосредственной близости от электрической панели или ее непосредственного окружения.

Кроме того, использование избыточных предохранителей внутри распределительной коробки может привести к дополнительному потоку электричества через схему, что приведет к перегреву и возникновению дуги. Цепи, которые отключаются, или предохранители, которые часто перегорают, могут указывать на потенциальную опасность возникновения дуги.

3. Поврежденные электрические панели

Исследования подтверждают, что электрические панели, спроектированные как минимум двумя производителями, во время полевых испытаний показали дефектную конструкцию, которая может вызвать искрение, а иногда и электрический пожар.JL Home Inspection утверждает, что электрические панели от Zinsco имеют дефектные перемычки выключателя, в результате чего блоки выдувают боковые кожухи панели после взрыва или пропускают электрический ток даже при выключении.

Другой производитель, который, как утверждается, производит неисправные электрические панели, — это Federal Pacific Stab-Lok. Их электрические панели печально известны неисправными автоматическими выключателями, которые могут не срабатывать при необходимости. Эти отказы рассматриваются как основные опасности, и они не несут прямой ответственности за возникновение дуги, хотя и играют в ней определенную роль.Большинство дефектных панелей были произведены в 1970-х годах или раньше.

Опасно ли электрическая дуга?

Да!

Электрическая дуга вызывает вспышку дуги.

Это может вызвать травмы, такие как ожоги третьей степени, остановку сердца, потерю слуха, слепоту, повреждение нервов и даже смерть.

Сильные ожоги могут возникнуть, если пострадавший находится в пределах нескольких футов от дуги. Были проведены поэтапные испытания, которые показали, что температура выше 2250 градусов по Цельсию на руках и шее человека, стоящего рядом с дугой.

Дуги распространяют капли расплавленного металла с большой скоростью. Этот расплавленный металл может быть вытеснен на расстояние до 10 футов. Шрапнель способна пробить ваше тело. Волны давления от взрыва могут перебросить вас через комнату или сбить с лестницы. Даже ваша одежда может загореться. Части тела в одежде могут обжечься сильнее, чем обнаженные части тела.

Как предотвратить электрическую дугу?

При соответствующем обучении, оборудовании и мерах безопасности можно снизить риск возникновения электрической дуги.Вот меры предосторожности;

1. Обесточить оборудование

Жизненно важно как можно скорее устранить потенциальную опасность. Старайтесь не работать с электроприводом, находящимся под напряжением, и будьте особенно осторожны при его проверке, чтобы убедиться, что он обесточен, или когда вы его снова включаете. Используйте технологию удаленного стеллажа для управления автоматическими выключателями, когда вы находитесь вне пределов дугового разряда, вместо того, чтобы подвергать риску ваш персонал.

2. Используя технологию низкого риска, изучите опасность.

Соберите информацию о вашей системе распределения электроэнергии и обеспечьте ловкость защитных устройств, а также проведите исследования короткого замыкания, чтобы узнать больше о классификации вспышек дуги для электрического оборудования. Это поможет снизить вероятность короткого замыкания и дуги. Более того, узнайте о таких технологиях, как дуговые предохранители и дистанционное устройство стеллажа, которое удобно для обеспечения безопасности имущества и персонала.

3. Перепланировка электрических систем и управления

Найдите подходящие средства индивидуальной защиты, необходимые в зависимости от классификации опасности вспышки, и убедитесь, что персонал и имущество хорошо экипированы.Перепланируйте свое снаряжение, чтобы добиться оптимального инженерного контроля, который помогает предотвратить и снизить риски. При необходимости измените настройки автоматических выключателей и систем распределения электроэнергии.

4. Повышение осведомленности о рисках

Помимо получения разрешения от регулирующих органов, таких как OSHA, обучение технике безопасности гарантирует, что ваш персонал поймет последствия неосторожности и все время соблюдает необходимые меры безопасности. Это поможет им в случае возникновения дуги и в знании того, как снизить риск.

5. Создайте программу обеспечения безопасности

Определите риски, используйте соответствующие СИЗ и установите границы вспышки дуги для безопасности в случае вспышки дуги. Убедитесь, что соответствующие электрические правила и рабочие процедуры правильно задокументированы, распространены среди всего персонала и строго соблюдаются.

Вызывает ли дуга звук?

Электричество может перемещаться по воздуху, как молния, от оголенного кабеля к другой поверхности, и это производит хлопок или треск.

Что означает искрение в электрических розетках?

Искра в электрической розетке может указывать на короткое замыкание, устаревшее оборудование или попадание воды. Иногда это нормально, а иногда показывает, что розетка неисправна. Вот что вам следует знать об искрении в электрических розетках:

* Нормальное искрение

При резком переключении питания на другой прибор будет быстро потребляться доступная мощность, что может вызвать короткую искру.Когда электроны начнут свободно течь, искр быть не должно. Это обычное явление, подобное статическому электричеству.

* Сгоревшая розетка

Электрическую розетку со следами ожогов следует заменить, так как это может привести к большему количеству проблем с розеткой.

* Короткое замыкание на выходе

Если в розетке скопилось много тепла, это может привести к расплавлению изоляции вокруг проводов. Когда кабели оголены, высока вероятность возгорания электрического тока.После того, как соединение установлено, электроны могут переместиться не в ту часть и вызвать серьезную искру. Это называется коротким замыканием и может привести к электрическому возгоранию.

* Выпускное отверстие для воды

Вода может легко вызвать искрение на выходе, а затем короткое замыкание. Установка GCFI приведет к прекращению искрения, а не к электрическому возгоранию.

* Древние электрические розетки

Через некоторое время выходы обычно изнашиваются.Через несколько лет соединения начинают ослабевать, что увеличивает вероятность короткого замыкания и, в конечном итоге, возгорания. Старые и изношенные шнуры электроприборов также могут стать причиной искрения. Обязательно замените электрические розетки через несколько лет.

* Неаккуратный ремонт электрооборудования

Когда домовладелец решает отремонтировать розетку, он должен знать, что он делает. Если они попытаются принять меры для решения этой проблемы, они часто создают более опасную ситуацию, которая может привести к пожару.

Если в розетке возникают короткие искры, это может быть обычным и безопасным. Однако, если он загорается каждый раз при попытке что-то подключить, у вас может быть проблема.

Когда мне следует позвонить электрику по поводу дугового разряда?

Когда вы начинаете слышать жужжание, треск или другие шумы, исходящие от вашей электрической системы, пора вызвать электрика. Такие странные звуки, как ослабленные кабели, перегруженные розетки или ненадежные соединения, могут быть причиной того, что вы слышите эти странные звуки.Большинство из этих обстоятельств приведет к возникновению электрической дуги в вашей электрической системе или возникновению странных шумов, а также к другим электрическим проблемам, таким как выходы, розетки или оборудование, перестающее работать.

Если вы проигнорируете эти предупреждения, через некоторое время это может привести к большему повреждению вашей электрической системы, а иногда и к возгоранию электрического тока. Подводя итог, если вы слышите жужжание, немедленно вызывайте электрика.

Заключение

Электричество полезно, и в то же время опасные и электрические системы сложны.Электрики знают, как работает электричество, как протекают электрические цепи, как они связаны друг с другом и как с ними безопасно обращаться. Если у вас возникнут проблемы с электричеством, вы можете безопасно попросить профессионала прийти к вам домой и попросить его разобраться с этим. Многие электрические проблемы можно легко решить, если их обнаружить на ранней стадии.

Электрическая дуга [Определение, применение и дуговая вспышка]

18 июня 2018

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ссылка в Википедии на фото электрической дуги

Электрическая дуга — значение, причины, преимущества и недостатки

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

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

Что такое электрическая дуга?

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

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

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

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

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

Электрическая дуга Значение:

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

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

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

Электродуговая сварка:

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

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

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

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

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

1. Методы с использованием расходных материалов

2. Методы с использованием неплавящегося электрода.

Давайте разберемся с этими двумя методами следующим образом.

Методы плавящегося электрода:

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

• Дуговая сварка экранированного металла (SMAW):

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

• Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW):

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

• Дуговая сварка под флюсом (SAW):

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

• Электрошлаковая сварка (ESW):

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

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

Методы неплавящегося электрода:

• Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG):

Это также известно как газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW), при которой для создания дуги и инертный защитный газ для защиты сварного шва и ванны от атмосферного загрязнения.

• Плазменно-дуговая сварка (PAW):

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

Причины возникновения электрической дуги:

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

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

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

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

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

• Поврежденное или неисправное оборудование или компоненты.

Преимущества и недостатки электрической дуги:

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

• Дуговая сварка отличается высокой скоростью и высокой эффективностью.

• Включает простой сварочный аппарат и легко перемещается.

• Дуговая сварка может создать прочную связь между свариваемыми металлами.

• Обеспечивает надежное качество сварки и превосходную сварочную атмосферу.

• Источник питания для этой сварки не является дорогостоящим, а процесс является быстрым и последовательным.

• Сварщик может использовать обычный бытовой ток.

Ниже приведены также некоторые недостатки дуговой сварки:

Знаете ли вы?

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

• Ежегодно в ожоговых очагах лечатся около 2000 человек с травмами от дугового разряда.

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

Что такое дуга? | Дуга в автоматическом выключателе

Перед тем, как перейти к деталям гашения дуги , технологии или гашения дуги , используемых в автоматическом выключателе, мы должны сначала узнать , что такое дуга на самом деле.

Что такое дуга?

Во время размыкания токоведущих контактов в автоматическом выключателе среда между размыкающими контактами становится сильно ионизованной, благодаря чему размыкающий ток получает низкий резистивный путь и продолжает течь по этому пути, даже если контакты физически разделены. Во время протекания тока от одного контакта к другому дорожка настолько нагревается, что начинает светиться. Это называется дуга .

Дуга в автоматическом выключателе

Каждый раз при размыкании контактов автоматического выключателя при токе нагрузки возникает дуга в автоматическом выключателе , возникающая между разделяющими контактами.

Пока эта дуга поддерживается между контактами, ток через автоматический выключатель не прерывается окончательно, поскольку дуга сама по себе является проводящим путем электричества. Для полного отключения тока автоматическим выключателем необходимо как можно быстрее погасить дугу. Основным критерием проектирования автоматического выключателя является обеспечение соответствующей технологии гашения дуги в автоматическом выключателе для быстрого и безопасного отключения тока. Итак, прежде чем перейти к различным методам гашения дуги, используемым в автоматическом выключателе, мы должны попытаться понять, что такое дуга, и основную теорию дуги в автоматическом выключателе , давайте обсудим.

Термическая ионизация газа

Существует определенное количество свободных электронов и ионов, присутствующих в газе при комнатной температуре из-за ультрафиолетовых лучей, космических лучей и радиоактивности Земли. Этих свободных электронов и ионов настолько мало, что их недостаточно для поддержания проводимости электричества. Молекулы газа беспорядочно движутся при комнатной температуре. Было обнаружено, что молекула воздуха при температуре 300 ^o K (комнатная температура) движется случайным образом с приблизительной средней скоростью 500 метров в секунду и сталкивается с другими молекулами со скоростью 10 ¹⁰ раз в секунду.

Эти беспорядочно движущиеся молекулы очень часто сталкиваются друг с другом, но кинетической энергии молекул недостаточно для извлечения электрона из атомов молекул. Если температура повышается, воздух нагревается и, следовательно, скорость молекул увеличивается. Более высокая скорость означает более сильный удар во время межмолекулярного столкновения. В этой ситуации некоторые молекулы отделяются от атомов. При дальнейшем повышении температуры воздуха многие атомы лишаются валентных электронов и ионизируются.Тогда этот ионизированный газ может проводить электричество из-за достаточного количества свободных электронов. Это состояние любого газа или воздуха называется плазмой. Это явление называется термической ионизацией газа .

Ионизация из-за столкновений электронов

Как мы уже обсуждали, в воздухе или газе всегда присутствует некоторое количество свободных электронов и ионов, но их недостаточно для проведения электричества. Когда эти свободные электроны сталкиваются с сильным электрическим полем, они направляются к точкам с более высоким потенциалом в поле и приобретают достаточно высокую скорость.Другими словами, электроны ускоряются в направлении электрического поля из-за высокого градиента потенциала. Во время своего путешествия эти электроны сталкиваются с другими атомами и молекулами воздуха или газа и извлекают полезные электроны со своих орбит.

После извлечения из родительских атомов электроны также будут двигаться в направлении того же электрического поля из-за градиента потенциала. Эти электроны аналогичным образом будут сталкиваться с другими атомами и создавать больше свободных электронов, которые также будут направлены вдоль электрического поля.Благодаря этому сопряженному действию количество свободных электронов в газе станет настолько большим, что газовые звезды будут проводить электричество. Это явление известно как ионизация газа из-за столкновения электронов.

Деионизация газа

Если все причины ионизации газа устранены из ионизированного газа, он быстро возвращается в свое нейтральное состояние за счет рекомбинации положительных и отрицательных зарядов. Процесс рекомбинации положительных и отрицательных зарядов известен как процесс деионизации. При деионизации путем диффузии отрицательные ионы или электроны и положительные ионы перемещаются к стенкам под влиянием градиентов концентрации и, таким образом, завершают процесс рекомбинации.

Роль дуги в автоматическом выключателе

Когда два токовых контакта просто размыкают, дуга перекрывает контактный промежуток, через который ток проходит по низкоомному пути, поэтому не будет внезапного прерывания тока. Поскольку при размыкании контактов нет внезапного и резкого изменения тока, в системе не будет никаких аномальных перенапряжений при переключении.Если i — ток, протекающий через контакты непосредственно перед их размыканием, L — индуктивность системы, коммутируемое напряжение при размыкании контактов, может быть выражено как V = L. (di / dt), где di / dt — скорость изменения тока. относительно времени при размыкании контактов. В случае переменного тока дуга денежно гаснет при каждом нулевом значении тока. После прохождения каждого нулевого значения тока среда между разъединенными контактами снова ионизируется во время следующего цикла тока, и дуга в автоматическом выключателе восстанавливается. Чтобы прерывание было полным и успешным, необходимо предотвратить повторную ионизацию между отдельными контактами после обнуления тока.

Если дуга в автоматическом выключателе отсутствует во время размыкания токоведущих контактов, может произойти внезапное и резкое прерывание тока, которое вызовет огромное коммутационное перенапряжение, достаточное для серьезной нагрузки на изоляцию системы. С другой стороны, дуга обеспечивает постепенный, но быстрый переход от токопроводящего к текущему состоянию размыкания контактов.

Прерывание дуги, гашение дуги или теория гашения дуги

Характеристики дугового столба

При высокой температуре заряженные частицы в газе быстро и беспорядочно перемещаются, но в отсутствие электрического поля результирующего движения не происходит. Когда в газе прикладывается электрическое поле, заряженные частицы приобретают дрейфовую скорость, накладываемую на их случайное тепловое движение. Скорость дрейфа пропорциональна градиенту напряжения поля и подвижности частиц. Подвижность частиц зависит от массы частицы, более тяжелые частицы снижают подвижность.Подвижность также зависит от длины свободного пробега, имеющейся в газе для случайного движения частиц. Поскольку каждый раз, когда частица сталкивается, она теряет направленную скорость и должна снова ускоряться в направлении электрического поля. Следовательно, чистая подвижность частиц снижается. Если газ находится под высоким давлением, он становится плотнее и, следовательно, молекулы газа приближаются друг к другу, поэтому столкновения происходят чаще, что снижает подвижность частиц. Полный ток заряженных частиц прямо пропорционален их подвижности.Следовательно, подвижность заряженных частиц зависит от температуры, давления газа, а также от природы газа. И снова подвижность частиц газа определяет степень ионизации газа.

Итак, из приведенного выше объяснения мы можем сказать, что процесс ионизации газа зависит от природы газа (более тяжелые или легкие частицы газа), давления газа и температуры газа. Как мы уже говорили ранее, интенсивность столба дуги зависит от наличия ионизированной среды между отдельными электрическими контактами, поэтому особое внимание следует уделять снижению ионизации или увеличению деионизации среды между контактами.Поэтому основной конструктивной особенностью выключателя является обеспечение различных методов регулирования давления, способов охлаждения различных сред дуги между контактами выключателя.

Тепловые потери от дуги

Тепловые потери от дуги в выключателе происходят из-за теплопроводности, конвекции, а также излучения. В автоматическом выключателе с гладким разрывом дуга в масле, дуга в желобах или узких пазах почти полностью теряет тепло за счет теплопроводности. В автоматическом выключателе с воздушным дутьем или в выключателе, где между электрическими контактами присутствует поток газа, потеря тепла дуговой плазмой происходит из-за процесса конвекции.При нормальном давлении излучение не является существенным фактором, но при более высоком давлении излучение может стать очень важным фактором отвода тепла от плазмы дуги. Во время размыкания электрических контактов в автоматическом выключателе возникает дуга, которая гаснет при каждом переходе тока через ноль, а затем снова восстанавливается во время следующего цикла. Окончательное гашение дуги или гашение дуги в автоматическом выключателе достигается за счет быстрого увеличения диэлектрической прочности в среде между контактами, так что восстановление дуги после перехода через нуль невозможно.Такое быстрое увеличение диэлектрической прочности между контактами выключателя достигается либо за счет деионизации газа в среде дуги, либо за счет замены ионизированного газа холодным и свежим газом.
Существуют различные процессы деионизации, применяемые для гашения дуги в автоматическом выключателе, давайте обсудим их вкратце.

Деионизация газа из-за увеличения давления

Если давление на пути дуги увеличивается, плотность ионизированного газа увеличивается, что означает, что частицы в газе приближаются друг к другу и, как следствие, средняя длина свободного пробега частиц уменьшается. Это увеличивает частоту столкновений, и, как мы обсуждали ранее, при каждом столкновении заряженные частицы теряют свою направленную скорость вдоль электрического поля и снова ускоряются по направлению к полю. Можно сказать, что в целом подвижность заряженных частиц снижается, поэтому напряжение, необходимое для поддержания дуги, увеличивается. Другой эффект повышенной плотности частиц — более высокая скорость деионизации газа из-за рекомбинации противоположно заряженных частиц.

Деионизация газа при понижении температуры

Скорость ионизации газа зависит от интенсивности удара во время столкновения частиц газа.Интенсивность удара при столкновении частиц снова зависит от скорости случайного движения частиц. Это случайное движение частицы и ее скорость увеличивается с увеличением температуры газа. Отсюда можно сделать такой вывод, если температура газа повышается; его процесс ионизации увеличивается, и также верно противоположное утверждение, что если температура снижается, скорость ионизации газа уменьшается, значит, деионизация газа увеличивается. Следовательно, для поддержания дуговой плазмы с пониженной температурой требуется большее напряжение.Наконец, можно сказать, что охлаждение эффективно увеличивает сопротивление дуги.
В автоматических выключателях разных типов используются разные методы охлаждения, которые мы обсудим позже, в ходе работы с автоматическими выключателями.

Что это такое, почему это происходит и как это предотвратить

Когда происходит быстрое расширение воздуха и испарения материала в результате вспышки дуги, может возникнуть дуговая разрядка. Взрывная сила от дугового разряда может превышать 100 килопаскалей (кПа), вызывая движение расплавленного металла, деталей оборудования и обломков со скоростью до 300 метров в секунду.

Что вызывает вспышку дуги?

Вспышка дуги может быть вызвана непреднамеренным контактом проводника под напряжением, такого как шина или провод, с другим проводом или заземленной поверхностью. Отказ оборудования также может стать причиной аварии.

Многие считают, что при работе с высоким напряжением возникает опасность вспышки дуги, но есть данные, свидетельствующие о том, что низкое напряжение может быть еще более опасным. Исследования показывают, что серьезность опасности в среднем выше при низком напряжении, чем при высоком.

Потенциал причинения вреда будет варьироваться в зависимости от тока, который может протекать в дуге, количества времени, в течение которого сохраняется дуговое замыкание, длины зазоров между проводящими частями, которые перекрываются дугой, электродами, ограничением вокруг дуги, химический состав проводников и материалов вокруг дуги, а также расстояние рабочего от дуги.

Общие причины вспышки дуги включают:

• Отказ оборудования
• Падение неизолированных инструментов или металлических деталей
• Использование неправильно указанных инструментов
• Работы под напряжением на поврежденном оборудовании, таком как кабели
• Ослабленные соединения и незащищенные части под напряжением
• Отсутствие осведомленности и обучения

Как предотвратить дуговую вспышку

Кроме изоляции источника питания, полностью исключить опасность вспышки дуги очень сложно, но есть меры, которые вы можете предпринять, чтобы уменьшить возможность и серьезность опасностей.

Правила управления здоровьем и безопасностью на рабочем месте 1999 определяют обязательство от имени работодателя оценивать уровень риска на рабочем месте и эффективность принимаемых мер предосторожности. Для электромонтажных работ это должно включать опасность вспышки дуги.

Вероятность возникновения электрической дуги (или того хуже) мала, но потенциальная опасность высока. Могут быть приняты меры контроля для уменьшения как опасности, так и вероятности возникновения, тем самым снижая риск.Например, вы можете:

• Обесточить электрооборудование
• Надеть подходящие средства индивидуальной защиты (СИЗ)
• Держаться на безопасном расстоянии
• Уменьшить выработку энергии при происшествии
• Провести оценку рисков
• Поезд сотрудники, работающие на объекте, контролируют риски и устраняют неисправности.

Эффективным способом предотвращения дуговых пробоев является использование нашей модели 4P для управления опасностью возникновения дугового разряда: прогнозирование, предотвращение, защита, публикация. Определите и рассчитайте потенциальные риски.Используйте принципы предотвращения для управления рисками. Снизьте риск травм с помощью надлежащей защиты. Собирайте информацию для будущих работников, чтобы повторно оценить такие изменения, как условия окружающей среды и состояние оборудования.

Для предприятий отличное место, чтобы начать работу, — это заказать бесплатную предварительную оценку вспышки дуги.

Один из лучших способов снизить риск возникновения дуги — обратиться к специалисту по электробезопасности. Мы провели управление безопасностью дугового разряда для широкого круга клиентов, включая National Grid, Northern Powergrid и Honda Racing, поэтому вы в надежных руках.

Если у вас есть рабочие, и вы хотите самостоятельно справляться с опасностями, есть возможность пройти обучение.

Кому нужно обучение по вспышке дуги?

Человеческая ошибка может сыграть большую роль в травмах или смерти из-за вспышки дуги, поэтому эффективное обучение имеет важное значение для снижения риска. Электротехнический персонал подвержен авариям как при высоком, так и при низком напряжении. Обычно сюда входит персонал, выполняющий работы по техническому обслуживанию и тестированию электрического оборудования, например, электрики и инженеры-электрики.

Некоторые профессии, в которых важна подготовка по вспышке дуги:

• Инженеры-электрики
• Дорожные рабочие
• Электрики
• Руководители электротехники
• Механики

Квалифицированные специалисты должны знать, как ограничивать токи короткого замыкания с помощью соответствующих устройств. сократить время горения дуги и рассчитать безопасные границы вспышки дуги. Если вы знакомы с действующим законодательством, понимаете, когда вы можете подвергнуться воздействию, и знаете уровень существующей опасности, у вас есть отличная основа для обеспечения безопасности.Мы настоятельно рекомендуем научиться проводить оценку риска дугового разряда на основе конкретных задач с помощью этой программы City & Guilds Assured Program.