Электрическая дуга: описание и характеристики

Электрическая дуга представляет собой дуговой разряд, который возникает между двумя электродами или же электродом и заготовкой и который позволяет произвести соединение двух и более деталей посредством сваривания.

Сварочная дуга в зависимости от среды, в которой она возникает, делится на несколько групп. Она может быть открытой, закрытой, а также в среде защитных газов.

Открытая дуга протекает на открытом воздухе посредством ионизации частиц в области горения, а также за счет паров металла свариваемых деталей и материала электродов. Закрытая дуга, в свою очередь, горит под слоем флюса. Это позволяет изменить состав газовой среды в области горения и обезопасить металл заготовок от окисления. Электрическая дуга в таком случае протекает по парам металла и ионам флюсовой присадки. Дуга, которая горит в среде защитных газов, протекает по ионам этого газа и парам металла. Это также позволяет предотвратить окисление деталей, а, следовательно, повысить надежность образуемого соединения.

Электрическая дуга различается по роду подводимого тока — переменный или постоянный — и по продолжительности горения — импульсная или же стационарная. Кроме того, дуга может иметь прямую или же обратную полярность.

По типу используемого электрода различают неплавящиеся и плавящиеся. Применение того или иного электрода напрямую зависит от характеристик, которыми обладает сварочный аппарат. Дуга, возникающая при использовании неплавящегося электрода, как видно из названия, не деформирует его. При сварке плавящимся электродом ток дуги расплавляет материал и он наплавляется на исходную заготовку.

Дуговой промежуток можно условно разделить на три характерных участка: прикатодный, прианодный, а также ствол дуги. При этом последний участок, т.е. ствол дуги, обладает наибольшей длиной, однако, характеристики дуги, а также возможность ее возникновения определяются именно околоэлектродными областями.

В целом же, характеристики, которыми обладает электрическая дуга, можно объединить в следующий список:

1. Длина дуги. Имеется в виду суммарное расстояние прикатодной и прианодной области, а также ствола дуги.

2. Напряжение дуги. Состоит из суммы падений напряжений на каждой из областей: ствол, прикатодная и прианодная. При этом изменение напряжения в околоэлектродных областях значительно больше, чем в оставшейся области.

3. Температура. Электрическая дуга в зависимости от состава газовой среды, материала электродов и плотности тока может развивать температуру вплоть до 12 тысяч градусов Кельвина. Тем не менее, подобные пики расположены не по всей плоскости торца электрода. Поскольку даже при самой лучшей обработке на материале токопроводящей части имеются различные неровности и бугорки, благодаря которым возникает множество разрядов, которые воспринимаются как один. Конечно же, температура дуги во многом зависит от среды, в которой она горит, а также от параметров подводимого тока. К примеру, если увеличить величину тока, то, соответственно, увеличится и значение температуры.

И, наконец, вольт-амперная характеристика или ВАХ. Представляет собой зависимость напряжения от длины и величины тока.

ДУГА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ — это что такое 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 действием восходящих потоков нагретого разрядом газа принимает форму дуги.

         Д. э. в воздухе между двумя угольными электродами (рис. 1) впервые наблюдалась (1802) и была описана (1803) русским учёным В. В. Петровым и английским учёным Г. Дэви (1808—09), который назвал её вольтовой дугой. Развитию теории Д. э. и изучению проблемы её применения в промышленности были посвящены работы русских учёных Н. Н. Бенардоса (сварка с применением угольных электродов, 1882, а также сварка на переменном токе) и Н. Г. Славянова (сварка с применением металлических электродов, 1888—91).

         Д. э. может иметь место в любом газе при давлениях от близких к атмосферному и выше. Температура плазмы в шнуре Д. э. при атмосферном давлении и силе тока в несколько а около 5000 К, при высоких давлениях и силе тока — до 12000 К, при обдувании шнура Д. э. мощным потоком газа температура достигает 50000 К. Распределение температуры в различных участках Д. э. между угольными электродами при силе тока 200 а показано на рис. 2.

         Магнитное поле, образованное током Д. э., взаимодействуя с током дуги, вызывает сжатие (стягивание) шнура (см. Пинч-эффект). С увеличением давления в окружающей среде сила тока Д. э. возрастает, а поперечные размеры её шнура уменьшаются. Вблизи электродов шнур Д. э. суживается ещё больше, образуя на их поверхности яркие катодные и анодные пятна. Плотность тока у катода Д.э. зависит от материала катода и природы газа и обычно составляет 10⁴—10⁵а/см², но при особых условиях может достигать 10⁷а/см².

         Вольтамперная характеристика Д. э. — падающая: увеличение тока сопровождается уменьшением напряжения между электродами.

         Д. э. применяется в электрометаллургии для получения чистых и тугоплавких металлов (см. Дуговая вакуумная печь), в светотехнике (см. Газоразрядные источники света) и особенно широко в электросварке (См. Электросварка). В некоторых областях техники (например, в технике высоких напряжений) с явлением Д. э. приходится бороться. Для гашения Д. э., возникающей при разрыве цепей высокого напряжения, применяют выключатели с различными дугогасительными устройствами (См. Дугогасительное устройство), в том числе выключатели масляные, воздушные, элегазовые, с гашением дуги магнитным полем и др.

         Лит.: Никитин В. П., Русская школа в развитии электрической дуговой сварки, «Автогенное дело», 1948, №7; Самервилл Дж. М., Электрическая дуга, пер. с англ., М.—Л., 1962; Буткевич Г. В., Дуговые процессы при коммутации электрических цепей, М. , 1967, а также при ст. Дуговой разряд.

        

        Рис. 2. Распределение температуры в различных участках шнура электрической дуги.

        

        Рис. 1. Электрическая дуга между вертикально расположенными угольными электродами.

Электрическая дуга [Определение, применение и вспышка дуги]

Содержание

1. Электрическая дуга — происхождение и история
   1. Резюме
      1. Практическое применение
         1. Опасность электрической дуги
            1. Полезные ссылки по электрическим дугам

               18 июня 2018 г.

               Электрическая безопасность имеет первостепенное значение для поддержания эффективности и производительности любого предприятия, и одной из самых серьезных угроз для безопасности работников является электрическая дуга и вспышка дуги. Для менеджеров по технике безопасности: убедиться, что на объекте нет опасностей, связанных с электрической дугой и вспышкой дуги, и принять меры для минимизации ущерба в случае одной из таких аварий.

               Электрические пожары наносят катастрофический ущерб, а в промышленных условиях они часто вызываются электрическими дугами того или иного типа. В то время как некоторые типы электрических дуг трудно не заметить (вспышка дуги громкая и сопровождается большим ярким взрывом), некоторые электрические дуги, такие как дуговое замыкание, менее заметны, но могут быть столь же разрушительными. Дуговые замыкания часто являются причиной возгораний в жилых и коммерческих зданиях.

               Проще говоря, электрическая дуга представляет собой электрический ток, который преднамеренно 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 интенсивны и могут использоваться для конкретных применений, таких как дуговая сварка или прожекторное освещение. Непреднамеренные дуги могут иметь разрушительные последствия, такие как: пожары, 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, если их не локализовать, выглядят как зубчатые удары молнии. За этой демонстрацией последовали дальнейшие исследования электрической дуги, проиллюстрированные русским ученым Василием В. Петровым в 1802 году. Дальнейшие успехи в ранних исследованиях электрической дуги привели к таким важным для промышленности изобретениям, как дуговые сварщики.

               По сравнению с искрой, которая возникает только на мгновение, дуговой разряд представляет собой непрерывный электрический ток, выделяющий столько тепла от переносящих заряд ионов или электронов, что он может испарить или расплавить все, что находится в радиусе действия дуги. Дуга может поддерживаться в электрических цепях постоянного или переменного тока, и она должна включать некоторое сопротивление, чтобы повышенный ток не остался бесконтрольным и полностью разрушил фактический источник цепи с его потреблением тепла и энергии.

               При правильном использовании электрические дуги могут быть полезными. На самом деле, есть ряд ежедневных задач, которые все мы делаем благодаря ограниченному применению электрических дуг.

               Электрические дуги используются в некоторых фотовспышках, прожекторах для сценического освещения, флуоресцентном освещении, дуговой сварке, дуговых печах (для производства стали и таких веществ, как карбид кальция), а также в плазменных резаках (в которых сжатый воздух сочетается с мощной дугой). и превращается в плазму, способную мгновенно прорезать сталь).

               Электрические дуги также могут быть чрезвычайно опасны, если они не предназначены для этого. 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 работников от электрической дуги, компаниям следует использовать следующие изделия для защиты от дугового разряда, чтобы снизить вероятность возникновения электрической дуги и уменьшить ущерб в случае ее возникновения:

               • 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.
               • Arc Flash Video Training — Эти обучающие занятия будут держать ваших сотрудников в курсе опасностей работы в среде с напряжением и о том, как они могут защитить себя.
               • Программное обеспечение для расчета опасности возникновения дугового разряда — интуитивно понятный калькулятор и программное обеспечение для анализа дугового разряда, упрощающие оценку электрических систем вашего предприятия.

               Ссылка в Википедии на фото электрической дуги

               Похожие статьи

               Что такое электрическая дуга?

               Вспышка дуги

               Электрическая дуга возникает, когда электричество протекает между двумя точками или электродами. Электричество распространяется по воздуху, создавая яркий свет и высокий уровень тепла. Во многих случаях создание электрической дуги является преднамеренным и очень полезным. Однако в других ситуациях электрическая дуга может быть очень опасной. Узнать больше о том, что такое электрическая дуга и когда она может возникнуть, важно для безопасности на рабочем месте. Однако события такого типа также могут происходить дома или в любом другом месте, где используется электричество, поэтому каждый должен иметь хотя бы базовое представление о том, что это такое.

               Хотя большинство людей считают электрические дуги опасными, их можно безопасно использовать по-разному. Фактически, многие вещи на рабочем месте могут полагаться на электрическую дугу для выполнения различных задач. Наиболее распространенным примером на большинстве производственных предприятий будет дуговой сварщик. При этом используется контролируемая дуга для выработки огромного количества тепла, что позволяет людям сваривать металл вместе. На меньшем уровне электрические дуги также используются в системах освещения, включая люминесцентное освещение, металлогалогенные лампы и даже дуговые ксеноновые лампы, которые использовались для кинопроекторов.

               Однако непреднамеренное возникновение электрической дуги может привести к катастрофическим последствиям. Это часто называют вспышкой дуги и считают одним из самых опасных событий, которые могут произойти на рабочем месте. Это потому, что он испускает такой мощный взрыв электричества, тепла и света, что может ранить или убить любого в этом районе. Это может быть вызвано повреждением проводки, перегрузкой цепи и другими ситуациями. В частности, когда электричество в системе может найти путь с меньшим сопротивлением, чем провода, по которым оно должно проходить, может возникнуть электрическая дуга. Когда это происходит, электричество перемещается от источника к любому месту назначения, которое оно может найти. Результатом может быть взрыв, пожар и поражение электрическим током, поэтому так важно всегда серьезно относиться к безопасности от электрической дуги.

               Любой, кто работает с высоковольтным оборудованием, должен использовать соответствующие средства индивидуальной защиты, чтобы свести к минимуму риск возникновения дугового разряда.