Определение активного переходного сопротивления дуги при междуфазном коротком замыкании Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
Determination of active transition arc resistance during a phase-to-phase short circuit
Sectio 16. Electrical engineering
Klimov Pavel Leonidovich, Irkutsk National Research Technical University, Institute of Energy, Master of engineering, engineer of relay protection of Ltd «Engineering Center “Irkutskenergo”» E-mail: [email protected] Tushkov Denis Borisovich, Irkutsk National Research Technical University, Institute of Energy, Master of engineering, deputy chief of production and economic department of JSC «Irkutskenergo» E-mail: [email protected] Vachaeva Maria Nikolayevna, Irkutsk National Research Technical University, Physico-Technical Institute, undergraduate student of department of electronics and telecommunication systems E-mail: [email protected] Dodengeft Yevgeniy Alexandrovich, Irkutsk National Research Technical University, Institute of Energy, undergraduate student of department of electric power plant, grid and systems E-mail: [email protected]
Determination of active transition arc resistance during a phase-to-phase short circuit
Abstract: This article presents a program for calculating active transition arc resistance for phase faults and determines the current in the arc. Different models for determining active transition arc resistance.
Keywords: active transition resistance, electric arc, short circuit, arc current.
Климов Павел Леонидович, Иркутский Национальный Исследовательский Технический Университет, Институт энергетики, магистр технических наук, инженер отдела релейной защиты и электроавтоматики ООО «Инженерный центр «Иркутскэнерго»»
E-mail: [email protected] Тушков Денис Борисович, Иркутский Национальный Исследовательский Технический Университет, Институт энергетики, магистр технических наук, заместитель начальника производственно-экономического отдела ОАО «Иркутскэнерго»E-mail: [email protected] Вачаева Мария Николаевна, Иркутский Национальный Исследовательский Технический Университет, Физико-технический институт, студентка бакалавриата кафедры радиоэлектроники и телекоммуникационных систем E-mail: [email protected]
157
Sectio 16. Electrical engineering
Доденгефт Евгений Александрович, Иркутский Национальный Исследовательский Технический Университет, Институт энергетики, студент бакалавриата кафедры электрических станций, сетей и систем E-mail: [email protected]
Аннотация: В статье представлена программа для расчета активного переходного сопротивления дуги при междуфазном КЗ и определения тока в дуге. Рассмотрены различные модели для определения активного переходного сопротивления дуги.
Ключевые слова: активное переходное сопротивление, электрическая дуга, короткое замыкание, ток дуги.
Переходные сопротивления R? в общем случае определяются сопротивлениями электрических дуг, посторонних предметов в месте повреждения, опор и их заземлений, а также сопротивлениями между проводами фаз и землей (например, при падении проводов на землю).
При замыканиях между фазами переходные сопротивления часто определяются сопротивлениями дуг. В течение каждого полупериода сопротивление дуги изменяется. Напряжение на дуге в отличие от тока, форма которого обычно остается близкой к синусоидальной, сильно искажается. При рассмотрении защит используется представление об эквивалентном сопротивлении дуги.
Экспериментальные исследования открытых дуг, проводимые во многих странах, показали, что при токах 1д в дуге в сотни ампер и более сопротивление дуги (эквивалентное значение), являющееся практически активным, может в общем случае определяется по выражению [1]:
U • Lд
Rd = » д,
д тк
1д
где Um — градиент напряжения на дуге, В/м; Ld — длина дуги, м.
1.Если предположить, что напряжение на дуге не зависит от значения тока и равно приблизительно 2000-2500 В/м (модель дуги Необауэра). Тогда сопротивление дуги [2]:
R
дуги
2500 • Ldysu
1дуги
[Ом ],
(1)
где Ld — длина дуги, м; 1д — действующее значение тока в дуге, А.
2.При учете зависимости напряжения дуги от тока
дуги используются модель Варрингтона (уравнение «Warrington») [2]:
28700■Lд|- ,
\ги = д [Ом]
ди
(2)
где Ld — длина дуги, м; 1д — действующее значение тока в дуге, А.
3.На основании исследований В. В. Бургсдорфа градиент напряжения на дуге как мало зависящий от тока при больших значениях принимается постоянным и равным 1400-1500 В/м, а показатель степени к = 1. Тогда сопротивление дуги [1]:
R = UmL = Um • L „ 1050 • L д 1 -n/2* Id ~ Id
(3)
где Ld — длина дуги, м; 1д — действующее значение тока в дуге, А.
R = [Ом ],
(4)
где Ld — длина дуги, м; 1д — действующее значение тока в дуге, А.
5.Из-за действия ветра дуга расширяется, тогда используется следующее выражение [1];
(
R =
V
5-V-tB
R [Ом ]
(5)
где Lg — длина дуги в начальный момент КЗ, м; V — скорость ветра, м/с; tB — время существования дуги, с; Rd — сопротивление дуги в начальный момент КЗ.
Расчетная схема замещения представлена в следующем виде (рис. 1).
Эквивалентное сопротивление систем
д
Z E = Z JIZ 2
Z1 • Z2
Z1 + Z 2’
где Z, и Z2 -комплексное сопротивление систем S, и S2 соответственно.
158
Determination of active transition arc resistance during a phase-to-phase short circuit
Рис. 1. Расчетная схема замещения Эквивалентная ЭДС:
E = E Y + Б2-У2_ Б1 ■ Z + E2 ■ Z2
У, + Y
Z, + Z„
где Е1 и E2 — комплексная ЭДС систем Sj и S2 соответственно, Yj = — и Y = -проводимости систем Z\ Z2
Sj и S2 соответственно. Е ,W = \11 + Д2>
где Ra — активное переходное сопротивление дуги.
На основании вышеизложенного для определения активного сопротивления дуги необходимо найти решение системы нелинейных уравнений:
‘ i = _L•
< ‘ Z e + К (6)
[Rd = f (, L).
Для решения данной задачи в пакете прикладных программ Matlab создана программа — Resistance_ Arc. Пользовательский интерфейс представлен на рисунке 2.
rfeürpiifariipiNtPi
Р ■ ip »Догм** прогр—ы:Г1им1 Клим« ИИ
Рис. 2. Пользовательский интерфейс к программе Resistance_Arc Входные данные программы представлены в таблице 1.1 Ом
6 Z2 комплексное сопротивление системый2 Ом
159
Sectio 16. Electrical engineering
1 2 3 4
7 Rd0 сопротивление дуги в начальном приближении Ом
8 Ld длина дуги м
9 V скорость ветра м/сек
10 t время существования дуги сек
Для ввода исходных данных необходимо в стро- ввода каждого параметра будет открываться окно вво-
ке меню нажать на «Ввод» и в выпадающем списке да параметров (рис. 3). выбрать «Ввод исходных данных», в этом случае для
Рис. 3. Окно ввода параметров
Для выбора расчетной модели необходимо в строке меню нажать на «Расчет» и в выпадающем списке выбрать соответствующую моделью («Расчет сопротивления дуги (модель Необауэра)», «Расчет
сопротивления дуги (модель Баррингтона)», «Расчет сопротивления дуги (модель Бургсдорфа)», «Расчет сопротивления дуги (модель Вейстингхауса)») — рис. 4.
Рис. 4. Выпадающий список с расчетными моделями
После расчета сопротивления дуги по выбранной Результат расчет будет представлен в окне поль-
модели программа позволяет рассчитать ток в дуге зовательского интерфейса. Выходные данные пред-(рис. 4, «Расчет тока дуги»). ставлены в таблице 2.
Таблица 2. — Выходные данные программы Resistance_Arc
№ Обозначение параметра Название параметра Измерение
1 Rare активное сопротивление дуги Ом
2 Rarc2 сопротивление дуги при расширении из-за действия ветра Ом
После расчета сопротивления дуги по выбранной нительные выходные данные, характеризующие ремодели программа позволяет рассчитать ток в дуге. шение — количество итераций, значение функции,
Кроме того, в окне Matlab будут выданы допол- точность расчета и др. (таблица 3 и рис. 5).
Таблица 3. Дополнительные выходные данные
Iteration (итерация) Func-count (Func-расчет) f (x) Norm of step (нормашага) First-orderoptimality (оптимальность первого порядка) Trust — region radius (CG итерации)
0 8 0.256384 0.503 1
1 4 4.317e-008 0.50961 0.000207 1
2 6 1.25e-021 0.0002089 3.52e-011 1.27
Ниже представлены расчеты. Для расчета приня- Z2 = 5,73+j36,64 Ом, Rd0 = 1 Ом, Ld = 8 м, V = 8 м/сек,
ты следующие исходные данные: E1 = 230 кВ, fl = t = 2 сек, 1д =\ß ■ I® = 11267 А.
0 град, E2 = 230 кВ, f2 = 0 град, Zl = 5,9+j45,02 Ом,
160
Determination of active transition arc resistance during a phase-to-phase short circuit
Рис. 5. Дополнительные выходные данные
Таблица 4. — Сравнительный анализ
№ Модель дуги Формула Расчет по программе Resistance Arc Расчет R Д при принятии I4 =Лз ■ IK1 I4 (расчет произведен по программе АРМ СРЗА) Увеличение точно-сти,% Погрешность по току,%
R, Ом < н-1
1 модель Необауэра (1) 1,804 11084 1,775 11086 1,6 0,016
2 модель Вар-рингтона (2) 0,491 11224 0,488 11226 0,61 0,011
3 модель Бург-сдорфа (3) 0,75 11200 0,745 11201 0,6 0,007
4 модель Вей-стингхауса (4) 1,034 11171 1,025 11173 0,84 0,014
Таблица 5. — Расчет Ra по программе Resistance_Arc
№ Время существования дуги — t, сек Расчет R4 по программе Resistance Arc, Ом
модель Необауэра модель Варрингтона модель Бургсдорфа модель Вейстингхауса
1 0 1,804 0,491 0,75 1,034
2 0,5 6,315 1,717 2,625 3,619
3 1 10,826 2,944 4,5 6,204
4 1,5 15,337 4,17 6,375 8,79
5 2 19,848 5,397 8,25 11,375
6 2,5 24,359 6,623 10,125 13,96
7 3 28,87 7,85 12 16,545
8 3,5 33,38 9,076 13,875 19,13
9 4 37,892 10,303 15,75 21,715
10 4,5 42,403 11,529 17,625 24,3
11 5 46,914 12,756 19,5 26,886
161
Sectio 16. Electrical engineering
Таблица 6. — Расчет 1д по программе Resistance_Arc
№ Время существования дуги — t, сек Расчет I4 по программе Resistance Arc, А
модель Необауэра модель Варрингтона модель Бургсдорфа модель Вейстингхауса
1 0 11084 11224 11200 11171
2 0,5 10352 11094 10977 10830
3 1 9410 10932 10685 10374
4 1,5 8445 10741 10340 9848
5 2 7554 10526 9961 9291
6 2,5 6774 10292 9562 8734
7 3 6105 10044 9156 8197
8 3,5 5535 9787 8753 7689
9 4 5050 9524 8359 7217
10 4,5 4634 9258 7980 6783
11 5 4277 8993 7619 6386
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. Высокий уровень точности расчета активного переходного сопротивления дуги в начальный момент КЗ обеспечивается при принятии 1д = -\/э ■ 2®.
2. Для обеспечения селективности дистанционной защиты при построении полигональной характеристики рекомендуется для расчета активного переходного сопротивления дуги использовать модель дуги Варрингтона (уравнение «Warrington») или модель дуги Бургсдорфа.
Список литературы:
1. Федосеев А. М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1984. 520 с., ил.
2. Walter, M.: Der Selektivschutznachdem Widerstandsprinzip; Verlag Von Oldenbourg, München Berlin, 1933 (in German) (Title: Protection according to the impedance principle).
3. Warrington, A. R. van C.: Protective Relays, Their Theory and Practice; Volume 1, Chaptman and Hall, London, 1962.
162
Короткое замыкание | Заметки электрика
Добрый день, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».
Давно хотел написать статью про короткое замыкание. Но все как то не доходили руки.
Сегодня решился, потому как повлияли на меня последние события, произошедшие на распределительной подстанции нашего предприятия.
Ранее в статьях мы говорили, что повреждения в электроустановках вызывают короткие замыкания, или сокращенно, к.з.
Короткое замыкание — это одно из самых тяжелых и опасных видов повреждения.
Вы спросите почему? Читайте ниже.
Что же такое короткое замыкание?
Википедия на этот вопрос отвечает, что короткое замыкание — это:
Определение прочитали.
А теперь давайте рассмотрим подробно, что же происходит с параметрами электроустановки в момент короткого замыкания.
При возникновении короткого замыкания, напряжение на источнике питания, а правильнее назвать ЭДС, замыкается «накоротко» через небольшое (малой величины) сопротивление кабельных и воздушных линий, обмоток трансформаторов и генераторов. Отсюда и название «короткое замыкание».
В «накоротко» замкнутой цепи появляется ток очень большой величины, который и называется током короткого замыкания.
Классификация коротких замыканий
Рассмотрим классификацию коротких замыканий.
Короткие замыкания разделяются по количеству замкнувшихся фаз:
- трехфазные короткие замыкания
- двухфазные короткие замыкания
- однофазные короткие замыкания
Короткие замыкания разделяются по замыканию:
- с землей
- без земли
Короткие замыкания разделяются по количеству замкнувшихся точек в сети:
- в одной точке
- в двух точках
- в нескольких точках (более двух)
Пример
Рассмотрим пример.
Допустим, что наш потребитель питается с подстанции через воздушную линию (ВЛ) электропередач. Питающая линия является транзитной, поэтому питание потребителя осуществляется отпайкой от линии ВЛ в точке «О».
Пунктирной линией под номером 2 показан уровень напряжения на протяжении всей воздушной линии до возникновения короткого замыкания.
По рисунку видно, что напряжение в любой точке электрической сети равно разнице ЭДС источника питания и падения напряжения в электрической цепи до необходимой нам точки.
Например, напряжение в точке «О» можно рассчитать по формуле:
Uо = E — I*Zo, где
- E — ЭДС источника питания, в нашем случае генератора
- Zo — полное сопротивление воздушной линий от источника питания до точки «О» (состоит из активного и реактивного сопротивления)
- I — ток, протекающий по воздушной линии в данный момент времени.
Аналогично, можно рассчитать напряжение в любой точке нашей воздушной линий.
Предположим, что по каким-либо причинам произошло короткое замыкание на воздушной линии, но за пределами нашей отпайки. Назовем эту точку короткого замыкания буквой «К».
Что же произойдет в момент короткого замыкания?
В момент короткого замыкания по воздушной линии проходит уже не номинальный ток, а ток короткого замыкания большой величины, поэтому возрастает падение напряжения на каждом элементе электрической цепи. А именно на сопротивлении Zo и Zк.
Самое наибольшее снижение напряжения будет в месте короткого замыкания, т.е. в точке «К». В остальных точках воздушной линии, удаленных от места к.з., напряжение снизится чуть меньше (это видно на рисунке — линия под номером 1).
В одной из своих статей я привел наглядный пример расчета токов короткого замыкания. Переходите по ссылочке и знакомьтесь с материалами.
Последствия от короткого замыкания
Мы уже выяснили, что в момент короткого замыкания происходит резкое увеличение величины тока и снижение напряжения, что приводит к следующим последствиям.
1. Разрушения
Вспомним немного физику.
По закону известного физика Джоуля-Ленца, ток короткого замыкания, протекая по активному сопротивлению электрической цепи в течение некоторого времени, выделяет в нем тепло, которое рассчитывается по формуле:
В точке короткого замыкания это тепло, а также пламя электрической дуги, производят огромные разрушения. И чем больше ток короткого замыкания и время его прохождения по цепи, тем больше будут разрушения.
Чтобы было понятно Вам насколько эти разрушения масштабны, ниже приведу примеры из своей практики.
Короткое замыкание в кабине трансформаторов
Привод переключающего устройства РПН. Короткое замыкание произошло в обмотке асинхронного двигателя
2. Повреждение изоляции
Во время прохождения тока короткого замыкания по неповрежденным линиям, происходит их нагрев выше предельной допустимой температуры, что приводит к повреждению их изоляции.
Активная часть трансформатора. Короткое замыкание произошло по причине повреждения изоляции
Повреждение изоляции кабельной линий привело к короткому замыканию
Короткое замыкание кабеля. Последствия
3. Потребители и электроприемники
Снижение напряжения при коротком замыкании нарушает нормальную работу потребителей и электроприемников электрической энергии.
Например, асинхронный электродвигатель при снижении напряжения сети может вообще остановиться, т.к. момент его вращения может оказаться меньше момента сопротивления и трения механизмов.
Также нарушается нормальная работа и осветительных остановок. Здесь я думаю объяснять не требуется.
Смотрите наглядное видео про причины и последствия короткого замыкания в электроустановке 400 (В) на одной из наших подстанций:
А вот уже случай по-серьезнее — трехфазное короткое замыкание в сети 10 (кВ).
Вот еще фрагменты аварии, которая возникла по причине короткого замыкания в разделке кабеля 10 (кВ):
P.S. В завершении статьи на тему короткое замыкание, хочется подтвердить сказанное в начале своей статьи, что короткое замыкание является самым опасным и тяжелым видом повреждения, которое требует мгновенного и быстрого реагирования и отключения поврежденного участка цепи.
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Управление рисками от вспышки электрической дуги / Новости / Новости индустрии
Управление рисками от вспышки электрической дуги
19 декабря 2016 г. | Категория: Электроснабжение ЦОД, ГРЩ, шинопроводы, Заземление, Модульные ИБП, Трансформаторные и бестрансформаторные ИБП, Трансформаторные подстанции, Управление ИБП, Управление электропитанием ЦОД
Вспышка дуги – реальный риск для дата-центров. Случаи вспышек серьезно ранили и даже убивали сотрудников, задерживали пуско-наладочные работы и прерывали работу многих площадок по всему миру. Один из простых примеров: серия вспышек электрической дуги во время строительства объекта АНБ в Блафдейле, штат Юта, отложил начало эксплуатации больше, чем на год.
Что такое вспышка дуги?
Вспышка электрической дуги является продуктом быстрого высвобождения электрической энергии в воздухе между двумя проводниками. Она может возникнуть, когда в результате дугового замыкания образуется ток очень высокого напряжения через медь или другой электропроводной металл. Впоследствии происходит короткое замыкание, которое вызывает взрыв и выпускает плазменный огненный шар, температура которого может достигать 19,000°C, что в несколько раз выше температуры поверхности Солнца.
Почему это так важно
Инциденты с вспышками электрической дуги могут существенно повлиять на жизнь персонала и даже оказаться летальными, даже если человек будет находиться в нескольких метрах от места происшествия. Среди типичных травм выделяют слепоту, повреждение нервов, потерю слуха, а также повреждение легких от вдыхания горячих и токсичных газов. Вспышка дуги может даже спровоцировать буквально «обстрел» осколками оборудования или расплавленным металлом.
Причины вспышки дуги
Дуга может образоваться в связи с неисправностями в электрических распределительных устройствах, такими как пробой изоляции или появление проводника, что случайно может привести к короткому замыканию. Для дата-центров некоторые из наиболее распространенных причин возникновения вспышки дуги включают в себя:
- Плохой электрический контакт;
- Нарушение изоляции;
- Случайный контакт с оборудованием под напряжением;
- Износ электрических систем;
- Недостаточное техническое обслуживание электрических систем.
Как это происходит в ЦОД
Инфраструктура, используемая в дата-центрах, подверженная вспышкам электрической дуги:
- Электрощиты;
- ИБП;
- БРП;
- Приборные панели;
- Шинопроводы
- Панели дистанционного питания.
Риски образования вспышек могут быть повышены в связи со следующими современными тенденциями проектирования и эксплуатации ЦОД:
- Строительство более крупных предприятий с более высокой потребностью в энергии;
- Увеличение плотности серверов, что повышает энергопотребление на стойку;
- Использование меньшего числа крупных трансформаторов в стремлении улучшить общую энергоэффективность;
- Жесткие требования к доступности, ведущие к более частой с оборудованием под высоким напряжением или в непосредственной близости к нему.
Управление рисками от вспышек
Операторы ЦОД должны адекватно воспринимать риски, связанные с этой проблемой, как часть своих обязанностей по охране здоровья и труда своих сотрудников. Соответствующий подход к управлению этими рисками состоит из трех элементов:
1. Анализ опасности
Расчет потенциальной опасности от вспышки дуги требует определенных знаний тока КЗ системы и предельного времени отключения. Как правило, используется специализированное программное обеспечение для анализа уровней неисправностей и детализированного отчета по происшествию в соответствии со стандартом IEEE 1584. Анализ вспышки и оценка рисков занимают немало времени и требуют особых знаний для эффективной реализации. В связи с этим многие компании нанимают специалистов извне для выполнения этих задач.
2. Разработка и применение мер по смягчению последствий аварий
Поскольку ток вспышки дуги короче тока короткого замыкания, необходимо применить правильные меры безопасности для устройств защиты от перегрузки по току, такие как плавких предохранителей и автоматических выключателей. Проблема здесь заключается в сокращении потенциальной энергии вспышки без потери селективности.
Существует целый ряд новых технологий, предлагающие альтернативные методы защиты. Реле обнаружения дуговых замыканий, например, провоцируются светом от вспышки, током и иногда звуком. Другие подходы к смягчению последствий вспышки задействуют автоматизированное введение альтернативной линии тока для передачи дугового коротком замыкании и его захвата; использование удаленного коммутационного оборудования для отстранения персонала от зоны повышенного риска; использование дугоустойсивого коммутатора для захвата и перераспределения высвобожденной вследствие аварии энергии подальше от объекта.
3. Управление остаточными рисками
После применения соответствующих мер по смягчению рисков инженеры должны принимать во внимание риски остаточные и предпринять определенные шаги: введение четкой маркировки, демонстрирующей категории риска вспышки и его границы; проведение надлежащего обучения персонала, занимающегося эксплуатацией и обслуживанием распределительных устройств; соблюдение правил безопасности эксплуатации и обслуживания; использование средств индивидуальной защиты (СИЗ) в соответствии с уровнем остаточных рисков.
Обозначенные три шага имеют особое значение при эксплуатации дата-центров, где у сотрудников с высоким уровнем знаний в других областях, кроме электроэнергетических систем. Нельзя умалять опасность такого явления, как вспышка электрической дуги, несмотря на то что мы не так часто слышим о подобных происшествиях.
Теги: вспышка электрической дуги, электрическая дуга
Токоограничивающее устройство
Использование: в области электротехники для защиты электроустановок низкого напряжения. Технический результат — увеличение коммутационного ресурса устройства. Устройство состоит из жидкометаллического самовосстанавливающегося предохранителя (ЖСП) (1) и параллельно подключенного к нему токоограничивающего сопротивления, состоящего из двух последовательно включенных сопротивлений (2) и (3), параллельно одному из которых (3) подключен второй ЖСП (4). Токоограничивающее устройство подключается в сеть переменного напряжения с помощью контактных соединений (5) и (6). 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электроустановок низкого напряжения.
Известно токоограничивающее устройство, содержащее жидкометаллический самовосстанавливающийся предохранитель (ЖСП) и параллельно подключенное к нему токоограничивающее сопротивление. Устройство подключается в сеть переменного тока и служит для ограничения теплового воздействия тока короткого замыкания на защищаемые элементы сети. В нормальном режиме сопротивление ЖСП несоизмеримо меньше шунтирующего сопротивления, поэтому рабочий ток сети проходит через ЖСП. При коротком замыкании плавкая вставка ЖСП нагревается до температуры кипения жидкого металла и переходит в парообразное состояние, вызывая взрывообразное повышение давления. Пары металла при высоком давлении обладают высоким сопротивлением. Ток короткого замыкания резко ограничивается [см. Патент №127130/81 (JP)].
В ЖСП возникает электрическая дуга, которая гасится при переходе тока через нулевое значение. Сопротивление дуги превышает значение шунтирующего сопротивления, поэтому большая часть тока короткого замыкания будет проходить через шунтирующее сопротивление. Меньшая часть тока короткого замыкания через ЖСП. Протекание тока через ЖСП в период горения электрической дуги вызывает выделение тепловой энергии в диэлектрическом канале ЖСП. Так как температура электрической дуги значительно превышает температуру плавления известных диэлектрических материалов, то даже при кратковременном воздействии электрической дуги возникает эрозия стенок канала и изменение его диаметра. Степень эрозии зависит от энергии, выделенной электрической дугой. Недостатком известного токоограничивающего устройства является ограниченный коммутационный ресурс.
Снизить степень эрозии и увеличить коммутационный ресурс возможно за счет снижения величины шунтирующего сопротивления. Его снижение вызывает снижение падения напряжения при протекании по сопротивлению тока короткого замыкания. При этом снижается напряжение, приложенное к ЖСП. Снижается напряжение, приложенное к электрической дуге. Значит снижается ток дуги и энергия, выделяемая в канале ЖСП в период горения дуги. Однако снижение величины сопротивления связано с снижением токоограничивающих свойств токоограничивающего устройства. Сопротивление ограничивающее ток короткого замыкания снижается значит ток короткого замыкания увеличивается. Токоограничивающее сопротивление выбирается по условию ограничения величины тока короткого замыкания и его теплового воздействия до безопасных для защищаемых элементов сети значений. Снижение его величины для увеличения коммутационного ресурса ЖСП невозможно. Назначение токоограничивающего устройства теряет смысл.
Технический результат — увеличение коммутационного ресурса устройства.
Технический результат достигается тем, что токоограничивающее устройство содержит ЖСП и параллельно подключенное к нему токоограничивающее сопротивление. Особенностью является то, что токоограничивающее сопротивление состоит из двух последовательно включенных сопротивлений, параллельно одному из которых подключен второй ЖСП.
На фиг. представлена принципиальная схема токоограничивающего устройства.
Токоограничивающее устройство состоит из ЖСП 1 и параллельно подключенному к нему токоограничивающего сопротивления. Токоограничивающее сопротивление состоит из двух последовательно включенных сопротивлений 2 и 3, параллельно одному из которых 3 подключен второй ЖСП 4. Токоограничивающее устройство подключается в сеть переменного напряжения с помощью контактных соединений 5 и 6.
Предполагаемое изобретение работает следующим образом. В нормальном режиме рабочий ток проходит через ЖСП 1. Параллельно подключенное к ЖСП 1 сопротивление 2 несоизмеримо больше чем сопротивление плавкой вставки ЖСП 1. По этой причине ток в параллельно подключенном сопротивлении 2 отсутствует. При возникновении тока короткого замыкания плавкая вставка ЖСП 1 нагревается и переходит в парообразное состояние, возникает электрическая дуга. Сопротивление ЖСП 1 возрастает и становится значительно больше сопротивления 2. Ток короткого замыкания переключается из цепи ЖСП 1 в цепь сопротивления 2 и второго ЖСП 4. Ток в параллельно подключенном сопротивлении 3 в виду значительного сопротивления по сравнению с ЖСП 4 отсутствует. За время пока плавкая вставка ЖСП 4 нагревается и переходит в парообразное состояние к ЖСП 1 прикладывается напряжение, равное падению напряжения на сопротивлении 2. Так как это сопротивление является только частью шунтирующего сопротивления, соответствующего прототипу, значит оно меньше. Уменьшение напряжения на ЖСП 1 влечет за собой уменьшение тока и энергии выделенной дугой и меньшую степень эрозии, т.е. повышение коммутационного ресурса. После образования паров жидкого металла и электрической дуги в ЖСП 4 сопротивление ЖСП 4 увеличивается и ток переключается в сопротивление 3. Начиная с этого момента и до погасания электрической дуги в ЖСП 1 и ЖСП 4 цепь тока короткого замыкания ограничивается двумя последовательно включенными сопротивлениями 2 и 4.
Предложенное решение позволяет снизить энергию электрической дуги в ЖСП 1 в течение промежутка времени от возникновения дуги в ЖСП 1 до нагревания плавкой вставки ЖСП 4 до температуры кипения и перехода ее в парообразное состояние. В оставшееся до погасания дуги время энергия, выделяемая в ЖСП 1 остается на том же уровне, что и в прототипе.
Предложенное решение выгодно отличается от прототипа, тем что в нем в начальной стадии дугового процесса снижена энергия электрической дуги счет шунтирования ЖСП сопротивлением меньшей величины, чем величина, предусмотренная в прототипе. Длительность этой стадии определяется временем нагревания и перехода в парообразное состояние плавкой вставки дополнительного ЖСП 4.
Токоограничивающее устройство, содержащее жидкометаллический самовосстанавливающийся предохранитель и параллельно подключенное к нему токоограничивающее сопротивление, отличающееся тем, что токоограничивающее сопротивление состоит из двух последовательно включенных сопротивлений, параллельно одному из которых подключен второй жидкометаллический самовосстанавливающийся предохранитель.
Дуга сварочная особенности — Энциклопедия по машиностроению XXL
Сварку можно выполнять непрерывно горящей или импульсной дугой. Импульсная дуга благодаря особенностям ее теплового воздействия позволяет уменьшить протяженность околошовной зоны и коробление свариваемых кромок, а также сваривать металл малой толщины при хорошем формировании шва. Особенности кристаллизации металла сварочной ванны при этом способе сварки способствуют дезориентации структуры, уменьшая вероятность образования горячих трещин. Однако эта же особенность может способствовать образованию околошовных надрывов при сварке высоколегированных сталей. Для улучшения формирования корня шва используют поддув газа, а при сварке корневых швов на металле повышенных толщин — специальные расплавляющиеся вставки. [c.375]В качестве источника тепла при дуговой электросварке используется электрическая дуга, представляющая собой электрический разряд между двумя электродами в газообразной среде, сопровождающийся большим выделением тепла и лучеиспусканием. Для возникновения дугового разряда необходимо ионизировать газовый промежуток между электродами, потому что при обычных условиях газы, в том числе и воздух, не проводят электричества. Для получения электрической дуги один полюс сварочной машины соединяется со свариваемым изделием, а другой — с электродом. Разогретый электрод отводят на 2— 3 мм от изделия расплавленный конец электрода будет излу-часть электроны, которые, пролетая с большой скоростью сквозь воздушный промежуток, расщепляют молекулы, нейтральных газов на положительно и отрицательно заряженные частицы, так называемые ионы ионизированный воздух обеспечивает устойчивое горение электрической дуги. Отрицательные ионы при ударе анода выделяют на нем большее количество тепла, чем положительные ионы, ударяющиеся о катод. Поэтому и температура анода выше, чем катода. Электрическая дуга является мощным источником тепла с высокой температурой дуги, в особенности в осевой ее части. [c.316]
Многопостовой трансформатор служит для одновременного питания нескольких сварочных дуг (сварочных постов) и имеет жесткую характеристику. Для создания устойчивого горения сварочной дуги и обеспечения падающей внешней характеристики в сварочную цепь дуги включают дроссель. Для дуговой сварки сварочные трансформаторы подразделяются по конструктивным особенностям на две основные группы [c.137]
В качестве источников сварочного тока можно применять сварочные трансформаторы, механические преобразователи тока, полупроводниковые выпрямители и сварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания. Отличительной особенностью источников сварочного тока является крутопадающая характеристика, т. е. способность ограничивать величину сварочного тока до безопасного для источника тока значения при коротком замыкании сварочной дуги. Сварочные трансформаторы дают переменный ток частотой 50 Гц, остальные источники — постоянный ток. [c.253]
Влияние количества и расположения сварочных проволок. Формирование шва зависят от количества одновременно подаваемых в зону дуги сварочных проволок и особенно от их расположения. На фиг. 41 приведено несколько вариантов сварки двумя и тремя проволоками. [c.363]
Источник питания, состоящий из трансформатора 1 и дросселя насыщения 2. Для повышения устойчивости горения дуги, что особенно важно при сварке на малых токах, дроссель насыщения выполнен таким образом, что сварочный ток имеет ускоренный переход через нуль. Обмотка управления дросселя питается через селеновый мостик и вариатор от сети переменного тока. [c.108]
Применение порошковой проволоки открыло новые возможности перед способами сварки в защитных газах. Немаловажное значение имеет и тот факт, что сварочная дуга, горящая в потоке газов, вновь стала видимой. (Это звучит, может быть, парадоксально, но при всех преимуществах погруженной во флюс закры,-той дуги проявляется и ее недостаток — затруднительность ведения дуги вдоль линии сварки, особенно при выполнении криволинейных швов). Упрощается и техника выполнения вертикальных и горизонтальных швов без принудительного формирования, совершенно необходимого при сварке под флюсом. Со сваркой в защитных газах в ряде случаев конкурирует сварка порошковой и сплошной проволокой незащищенной дугой. Это особенно важно для вьшолнения сварочных работ в полевых условиях. У процесса сварки порошковой проволокой большое будущее. [c.25]
Питание дуги сварочным током может производиться от обычных генераторов с падающей характеристикой, предназначенных для ручной дуговой сварки или сварки под флюсом. Однако более высокую устойчивость процесса сварки, особенно при малых токах, обеспечивают генераторы с жесткой характеристикой. Поэтому при сварке тонколистовых сталей предпочтительнее применение генераторов с жесткой внешней характеристикой. [c.193]
Эта особенность флюсов является главным их преимуществом. Однако при использовании таких флюсов химический состав металла шва сильно зависит от режима сварки. Изменение величины сварочного тока, и особенно напряжения дуги, изменяет соотношение масс расплавленных флюса и металла, а следовательно, и состав металла шва, который может быть неоднородным даже по длине шва. [c.115]
При применении СОо в качестве защитного газа необходимо учитывать некоторые металлургические особенности процесса сварки, связанные с окислительным действием СОз. При высоких температурах сварочной дуги СОа диссоциирует на оксид углерода СО и кислород О, который, если не принять специальных мер, приводит к окислению свариваемого металла и легирующих элементов. Окислительное действие О нейтрализуется введением в проволоку дополни- [c.197]
С увеличением напряжения также возрастает тепловая мощность дуги, а следовательно, и размеры сварочной ванны. Особенно интенсивно возрастают ширина В и длина ванны [c.22]
Измерения в переходных областях. Изучение явлений в катодной и анодной зонах, особенно в дугах высокого давления, к которым относятся почти все сварочные дуги, за исключением вакуумной, затруднено. Получение сведений о плотностях тока /з и на электродах, отношениях je/ji катода, значениях Ьк и и , напряженностях зон d , d , температурах электронов и давлениях газа вблизи них осложняется высокой температурой и малыми размерами зон. [c.70]
Распределение энергии в сварочных дугах, их энергетическая структура определяются рядом факторов, главнейшие из которых следующие два 1) состав плазмы, размеры и условия стабилизации столба дуги 2) материал, размеры и форма электродов (особенно катода). [c.92]
Оксид алюминия оказывает также отрицательное влияние на стабильность горения сварочной дуги при сварке на переменном токе вследствие существенного различия физических условий для эмиссии электронов с вольфрама и алюминия при смене полярности (физические особенности дуги на переменном токе подробно рассмотрены в разд. I). Для сварки алюминиевых сплавов на переменном токе используют специальные источники питания, которые позволяют устранить вредное влияние на стабильность горения дуги постоянной составляющей (металлургия сварки подробно рассмотрена в работе [16]). [c.387]
Удельный вес затрат на сварочные и вспомогательные материалы очень высок при ручной, автоматической (особенно аргонно-дуговой) и электрошлаковой сварках, а при точечной и шовной сварке ничтожен. Доля зарплаты производственных рабочих в большинстве случаев колеблется в пределах 20…30 % от общей себестоимости сварки и снижается при автоматизированных способах дугой сварки и при контактной сварке. [c.209]
Уже на первом этапе социалистического строительства ручная сварка не удовлетворяла запросов промышленности. Поэтому с 20-х годов предпринимались работы по автоматизации сварочных процессов. Интенсивное развертывание этих работ относится к 30-м годам. Особенно интенсивно и эффективно эти работы проводились в Киеве под руководством акад. Е. О. Патона, приведя к созданию способа автоматической сварки открытой дугой. [c.117]
Напряжение на дуге зависит от а) расстояния между концами электродов и б) подачи водорода в область вольтовой дуги. Оба фактора влияют на напряжение дуги, форму пламени и его тепловую мощность. Эта технологическая особенность используется для регулирования термического напора пламени в процессе сварки металлов различной толщины, а также при завершении отдельных этапов сварочного процесса. [c.318]
Внутри нижнего цилиндра 8 находится электромагнит 9, создающий при сварке продольное магнитное поле для направления дуги вдоль оси электрода. Это необходимо для борьбы с магнитным дутьём, которое особенно сказывается при сварке постоянным током. Обмотка электромагнита выполнена из медной трубки, внутри которой проходит вода, охлаждающая головку во время сварки. Сердечник магнита 9 изготовлен полым для прохода электрододержателя с электродом. На нижнем конце сердечника помещается контактная втулка 10, подводящая сварочный ток к электроду. [c.211]
Сварочные головки конструкции ЦНИИТМАШ. Характерной особенностью сварочных головок ЦНИИТМАШ типов А, Б, В, Г и т. д. является возможность плавного регулирования скорости подачи электрода вне зависимости от напряжения на дуге, Многие сварочные головки ЦНИИТМАШ могут быть использованы как в качестве подвесных, так и в качестве тракторных, а также приспособлены для сварки на трехфазном токе. [c.183]
Особенностью адаптивных систем управления роботов для дуговой сварки является и то, что на них возлагается регулирование ряда технологических параметров. Например, они должны регулировать скорость подачи электрода, напряжение дуги и скорость перемещения сварочной головки в зависимости от толщины свариваемых заготовок и величины зазора между ними, геометрии шва и других факторов. [c.173]
Широко применяется наварка для ремонта изношенных деталей, особенно при заделке трещин но этот способ является очень трудоемким и вызывает иногда брак вследствие термического воздействия сварочного пламени или дуги на металл. [c.6]
Наиболее совершенны инверторные выпрямители. Их особенность заключается в том, что сетевое напряжение преобразуется в высокочастотное (до 60 кГц ) с помощью управляемого транзисторного инвертора. Далее высокочастотное напряжение понижается малогабаритным трансформатором, выпрямляется блоком силовых вентилей и подается на дугу в виде сглаженного сварочного напряжения. Инверторные выпрямители могут иметь любую форму внешней характеристики, в том числе близкую к идеализированной (рис. 5.4, а). Одним из преимуществ инверторных выпрямителей является их малая масса — примерно в 10 раз меньше, чем выпрямителей других типов. [c.226]
Индуктивное сопротивление, включенное в сварочную цепь, способствует не только повышению устойчивости горения дуги, но и ее стабильности, т.е. уменьшает колебания силы тока, возникающего по различного рода причинам. Поэтому в настоящее время некоторые сварочные источники питания дуги постоянным током (выпрямители) изготавливают с включением в сварочную цепь индуктивности. Это особенно необходимо, если производить полуавтоматическую сварку в углекислом газе чем больше диаметр сварочной проволоки и сила тока, тем большая величина индуктивности должна быть в сварочной цепи. [c.88]
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРОЧНОЙ ДУГИ [c.88]
Еще одной технологически важной особенностью сварочной дуги, влияющей на ее пространственное положение, является чувствительность столба дуги к неравномерности напряженности магнитного поля в зоне сварки. Отклонение столба дуги под действием магнитного поля, наблюдаемое в основном при сварке постоянным током, называется [c.90]
Каковы особенности вольт-амперной характеристики сварочной дуги [c.92]
Для дуговой сварки алюминиевых сплавов в защитных газах применяют специальные установки однофазного и трехфазного токов. При сварке алюминиевых сплавов дуга, горящая с неплавящегося электрода в защитном газе, обладает особенностями. Горит она при низком напряжении, (/д = 10…20 В. Ее ВАХ имеет горизонтальный участок в большом диапазоне силы сварочного тока. При смене полярности, когда напряжение становится равным нулю, возможен обрыв дуги, что требует специальных мер по ее стабилизации. Ток дуги в один полупериод больше, чем в другой, происходит частичное его выпрямление, что обусловлено физическими свойствами тугоплавкой окисной пленки, которую алюминиевые сплавы имеют на своей поверхности. Выравнивание силы тока в оба полупериода (устранение постоянной составляющей тока) достигается включением в сварочную Цепь последовательно с обмоткой трансформатора батареи конденсаторов. Устойчивое горение дуги достигается, в частности, использованием крутопадающей ВАХ источника питания (рис. 56). Чем она круче, тем меньше изменение силы тока А/ при изменениях длины дуги, тем стабильнее будет гореть дуга. [c.100]
Какими особенностями отличается сварочная дуга, горящая между вольфрамовым электродом и аЛюМиниевой деталью в защитном газе [c.108]
Оборудование для ПМДС включает три основные составляющие сварочную машину, аппаратуру управления и контроля, источник питания сварочной дуги. Сварочная машина имеет много общего с машиной для стыковой контактной сварки механизмы зажатия свариваемых деталей, перемещения и осадки. Однако для нее характерны свои особенности. При нагреве дугой, движущейся в магнитном поле, свариваемые детали остаются неподвижными, поэтому значительно упрощается механизм перемещения и осадки. Однако особенности нагрева и формирования сварного соединения требуют высоких относительно контактной стыковой сварки скоростей осадки, не менее 0,15 м/с. В связи с малыми плотностями сварочного тока по сравнению с контактной сваркой, зажимные губки изготовляют не из [c.241]
Нашряжение холостого хода генератора должно быть достаточно высоким для надежного возбуждения дуги, стабильного ее горения, а также для некоторого удлинения дугового промежутка без обрыва дуги. Последнее особенно важно при ручной сварке малоопытным сварщикам и при аварке в неудобных и труднодоступных местах. Ток короткого замыкания генератора не должен быть чрезмерно большим как по условиям работы машины, так и для удовлетворительного процесса сварки. При недопустимо больших токах короткого замыкания перегревается электрод, оплавляется покрытие и возрастает разбрызгивание. У сварочного генератора при этом перегреваются об.мотки и обгорают края пластин коллектора и угольные щетки. [c.12]
Особенности сварочной дуги. Сварочная дуга по сравненито с другими электрическими разря-дами чмеет с ледующие особенное I и [c.17]
Источники сварочного тока с падающей характеристикой необходимы для облегчения зажигания дуги за счет повышенного иаиря-жеиия холостого хода, обеспечения устойчивого горения дуги и практически постоянной проплавляющей способности дуги, так как колебания ее длины и напряжения (особенно значительные при ручной сварке) не приводят к значительным изменениям сварочного [c.187]
Сварку неплавящимся электродом ведут на постоянном токе прямой полярности. В этом случае дуга легко зажигается и горит устойчиво при напряжении 10—15 В. При обратной полярности возрастает напряжение дуги, уменьшается устойчивость ее горения и снижается сто » кость электрода. Эти особенности дуги обратной полярности делают ее непригодной для непосредственного применения в сварочном процессе. Однако дуга обратной полярности обладает одним важным технологическим свойством при ее действии с поверхности свариваемого металла удаляются оксиды. Одно из объяснений этого явления заключается в том, что поверхность металла бомбарди- [c.195]
Сущность сварки в среде Oj состоит в том, что дуга горит в среде защитного газа, оттесняющего воздух от зоны сварки и защищающего наплавленный металл от О, и N2 воздуха. Особенностью данной сварки является сравнительно сильное выгорание элементов, обладающих большим сродством с Oj (С, А1, Ti, Si, Мп и др.). Окисление происходит за счет как Oj, так и атомарного О, который образуется при диссоциации Oj под действием тепла дуги. Непрерывный уход окислов С, Si, Мп из ванны приводит к значительному обеднению металла шва раскисли-телями, что ухудшает механические свойства соединения. Поэтому для получения качественных соединений необходимо при сварке в среде Oj иметь в сварочной ванне достаточное количество раскисляющих элементов, которые обычно вводят за счет проволоки (Св-08Г2С, Св-08ГС). [c.61]
В случаях, когда силы поверхностного натяжения не могут уравновесить разрушающие силы, необходил применять специальные меры — ограничивать объем сварочной ванны, применять сварку на подкладках, использовать удерживающие приспособления. Удержание ванны от стекания имеет особенно важное значение при сварке в вертикальном и потолочном положениях. При сварке в вертикальном положении процесс можно, вести сверху вниз (на спуск) и снизу вверх (на подъем). В обоих случаях сила тяжести ванны направлена вниз по продольной оси шва. При сварке на спуск удержанию ванны от стекания способствует давление дуги и силы поверхностного натяжения. При сварке на подъем ванна удерживается [c.23]
Высокие температуры, используемые при сварке плавлением, с одной стороны, понижают термодинамическую устойчивость оксидов, как это было показано в п. 9.2, но, с другой стороны, скорость их образования резко увеличивается и за очень небольшое время сварочного цикла металлы поглощают значительное количество кислорода. Поглощенный кислород может находиться в металле или в растворенном состоянии в виде оксидов (обычно низшей степени окисления), или субоксидов (TieO, TisO, Ti20), а также может создавать неметаллические включения эндогенного типа, образовавшиеся при раскислении металла более активными элементами. И то, и другое резко снижает качество сварных соединений, особенно пластичность металла шва. Исследования этого вопроса показали, что основная масса кислорода в металле обычно находится в неметаллических включениях [20]. Источниками кислорода в металле при сварке служат окислительно-восстановительные реакции между металлом и атмосферой сварочной дуги, металлом и шлаками, образующимися в результате плавления флюсов или при разложении и плавлении компонентов электродного покрытия, а также при взаимодействии с наполнителями порошковой проволоки. [c.317]
Много исследований проводится по разработке методов управления электрической дугой магнитным полем. Создана возможность получения вращающейся дуги, конусной дуги, применяемой главным образом для сварки стыков труб, а также для приварки труб к трубным доскам. Разработаны методы управления характеристиками сварочных дуг, особенно малоамперных дуг, применяемых при сварке очень тонких материалов. Исследуются методы управления плазменной дугой, электронным лучом и другими видами интенсивных излучений. [c.114]
Для повышения производительности труда и улучшения качества черновой наплавки, особенно при большом объеме работ, можно рекомендовать применение полуавтоматической наплавки в среде углекислого газа. Сущность этого способа наплавки заключается в том, что сварочная дуга и расплавленный металл защищаются от вредного воздействия кислорода и азота воздуха струей углекислого газа, подаваемого через специальное опло в зону сварки Л. 9]. [c.70]
Сварочные трансформаторы преобразуют сетевое напряжение (220 или 380 В) в пониженное (меньше 140 В), необходимое для сварки. Особенность конструкции сварочных трансформаторов заключается в том, что они имеют повышенное рассеяние магнитного потока. Это обусловливает их высокое индуктивное сопротивление, что обеспечивает крутопадаюшую внешнюю характеристику тока в сварочной сети. Предусмотрено регулирование степени магнитного рассеяния путем введения внутрь магнитного сердечника трансформатора дополнительного шунта или изменения расстояния между первич-.ной и вторичной обмотками. Таким образом изменяют крутизну внешней характеристики и, соответственно, величину сварочного тока при относительно постоянном напряжении на дуге. [c.225]
§ 26. Общие сведения о дуговой сварке
Дуговая сварка производится под действием электрического тока, который подводится от генератора через электрод 1 к свариваемому металлу 5. При пропускании электрического тока между электродом и свариваемым металлом образуется электрическая дуга (рис. 56).
Рис. 56. Схема электрической сварочной дуги:
1 — электрод, 2 — катодное пятно, 3 — столб дуги, 4 — анодное пятно, 5 — основной металл, 6 — сварочная ванна, 7—» анодная область, 8 — катодная область
Образование электрической дуги начинается с процесса зажигания, т. е. с процесса короткого замыкания электрода со свариваемым металлом. Поскольку торец электрода и поверхность свариваемого металла имеет неровности, контакт между ними при коротком замыкании осуществляется в отдельных точках. При прохождении тока в точках контакта плотность тока достигает больших значений и под действием выделяющегося тепла в этих точках металл мгновенно расплавляется, образуя жидкую перемычку между металлом и электродом.
При отводе электрода от поверхности металла на некоторое расстояние, называемое длиной дуги, жидкая перемычка вначале растягивается, сечение ее уменьшается, а затем в момент, когда расплавленный металл перемычки достигает температуры кипения, происходит испарение и разрыв ее. Образовавшийся разрядный промежуток заполняется ионизированными частицами паров металла, электродного покрытия и газов. В результате за доли секунды возникает электрическая дуга, являющаяся элементом сварочной цепи.
Электрическая дуга представляет собой ярко светящийся столб нагретого до нескольких тысяч градусов газа, состоящего из смеси электронов, нейтральных атомов, положительных и отрицательных ионов. Такое состояние вещества называется плазмой. Плазма в целом электрически нейтральна, так как количество положительных и отрицательных зарядов частиц вещества в ней одинаково. Плазменный столб дуги не граничит непосредственно с металлом электродов. Температура точек кипения металла электродов и изделия, между которыми расположены промежуточные газовые слои, ниже температуры столба электрической дуги. Газовые слои называются приэлектродными областями дуги.
В катодной области 8 из катодного пятна 2 происходит взаимное проникновение (эмиссия) электронов в столб дуги 3, где они ионизируют нейтральные атомы. В катодной области на длине 0,01—0,001 мм сосредоточена значительная часть напряжения дуги, которая называется катодным падением напряжения. В анодной области 7 около анодного пятна 4 на длине свободного пробега электрона происходит резкое падение напряжения, которое называется анодным падением напряжения.
Температура в различных зонах электрической дуги неодинакова: в середине столба дуги — около 6000° С, в анодной области — 2600° С, в катодной области — 2400° С, а температура сварочной ванны 6 достигает 1700—2000° С. В электрической дуге переменного тока тепло дуги и температура в катодной и анодной областях распределяются примерно одинаково.
На свойства сварочной дуги влияют род тока и материал электродов.
По роду тока дуги бывают переменного и постоянного тока.
Дуга переменного тока характеризуется непрерывным изменением направления и силы тока в каждом полупериоде в соответствии с изменениями электродвижущей силы трансформатора.
Дуга постоянного тока характеризуется неизменным направлением тока и небольшими колебаниями силы тока. При постоянном токе дуга горит стабильнее и, следовательно, процесс сварки вести легче, особенно на малых токах.
В зависимости от материала электродов сварочные дуги бывают с плавящимися металлическими электродами и неплавящимися металлическими и угольными электродами.
При монтаже санитарно-технических устройств применяют, главным образом, сварочные дуги с плавящимися металлическими электродами. В этом случае сварочное соединение образуется за счет переноса капель жидкого электродного металла через дугу на свариваемое изделие. После зажигания дуги торец электрода начинает расплавляться и расплавленный слой металла под действием силы тяжести и поверхностного натяжения за 0,01—0,1 с образует каплю. Капля нагревается до высокой температуры и вытягивается, образуя тонкую шейку. Постепенно увеличиваясь в размере, она перекрывает столб дуги и создает на мгновение короткое замыкание сварочной цепи. Вслед за этим образовавшаяся перемычка из жидкого металла разрывается, дуга возникает вновь, и процесс каплеобразования повторяется.
Электродный металл может переноситься в сварочную ванну крупными каплями, поперечное сечение которых достигает размера, равного диаметру электрода, в виде мелких капель величиной до 0,5 мм и очень мелких капель менее 0,1 мм.
Качественное сварное соединение зависит от устойчивости процесса горения электрической дуги. Если равномерно горящая дуга имеет постоянную длину во время подачи и перемещения электрода по шву, то она называется устойчивой. На устойчивость электрической дуги влияет род тока, напряжение сварки, состав газовой защитной среды, состав металла электрода, состав его покрытия и другие факторы,
В чем разница между дуговым разрядом и дуговым разрядом?
Что такое дуговая вспышка?
«Вспышка дуги» — это электрическое короткое замыкание, которое возникает из открытого токоведущего проводника, а затем распространяется по воздуху, пока не достигнет другого проводника или земли. Вспышка дуги возникает при нарушении электрического сопротивления (или импеданса) в воздухе, окружающем проводник. Если в проводнике присутствует достаточное напряжение при низком сопротивлении воздуха, напряжение может образовать собственный путь с низким сопротивлением, который проходит через воздух и прямиком к земле или к другому проводнику поблизости.
Являются ли дуговая вспышка и дуговая разрядка одним и тем же?
Легко использовать эти термины как взаимозаменяемые, но вспышка дуги и вспышка дуги на самом деле две разные вещи. Вы можете думать о них как о причине (вспышка дуги) и следствии (вспышка дуги). Когда происходит короткое замыкание (или вспышка дуги), это часто может вызвать дуговую разрядку, тип очень опасного электрического взрыва.
Что делает Arc Blast?
Есть много возможностей с дуговой разрядкой, но ни одна из них не хороша.Во-первых, он не дает никаких предупреждений, так что на побег нет времени. Волны давления, генерируемые дуговым взрывом, могут иметь силу до тысяч фунтов на квадратный дюйм, что достаточно для того, чтобы сбить или отбросить ближайших рабочих и вызвать повреждение барабанных перепонок, легких, мозга и других органов. Другие эффекты дугового разряда включают:
- Чрезвычайно высокие температуры. Тепло и пламя, генерируемые дугой, могут достигать температуры до 20 000 ° Кельвина или 35 000 ° F.Этого достаточно, чтобы испарить металлические детали, а также вызвать опасные для жизни (или даже смертельные) ожоги для персонала, находящегося в непосредственной близости.
- Осколок взорвавшегося оборудования. Взрывная сила дугового разряда может превратить металлические предметы в высокоскоростные осколки, которые могут серьезно повредить или убить рабочих в общей зоне взрыва.
- Повреждение зрения. Взрывы дуги часто вызывают световые вспышки высокой интенсивности, которые могут вызывать как временные, так и долгосрочные проблемы со зрением у персонала, глаза которого не защищены должным образом.
Возможно ли восстановление после дугового разряда или дугового разряда?
Хотя человек вполне может оправиться от последствий дугового разряда или дугового разряда, скорее всего, этот процесс будет долгим. Жертвам дугового ожога нередко требуются месяцы и даже годы постоянного лечения (включая операции по пересадке кожи). Жертвы дугового взрыва сталкиваются с длительным отсутствием на работе в процессе восстановления и иногда не могут вообще вернуться к работе.Во многих случаях качество жизни не может вернуться к тому, что было до возникновения дуги.
Как инциденты, связанные с вспышкой дуги, влияют на бизнес?
В дополнение к финансовым и юридическим последствиям, таким как крупные штрафы OSHA, судебные иски о травмах, дорогостоящий ремонт и временное отключение объектов, инциденты с дуговой вспышкой также могут лишить компании сотрудников на временной или постоянной основе, в зависимости от того, выживают ли жертвы, может (или желает) вернуться к работе после восстановления.Моральный дух других сотрудников также сильно страдает, поскольку для людей может быть чрезвычайно травматично наблюдать за вспышкой дуги, которая приводит к травме или смерти коллеги.
Как можно предотвратить травмы от дугового разряда?
Есть несколько шагов, которые работодатели могут предпринять, чтобы снизить риск травм от дугового разряда / дугового разряда для сотрудников.
- Обучение. Убедитесь, что сотрудники прошли тщательное обучение методам и процедурам безопасной работы в соответствии с директивами OSHA и NFPA 70E (Требования к электробезопасности для рабочих мест сотрудников).
- Надлежащие обозначения и маркировка. Одним из наиболее важных элементов борьбы с дуговой вспышкой является предоставление сотрудникам точной информации о возможных рисках. Предупреждающие таблички и вывески на силовых панелях, высоковольтном оборудовании и линиях электропередач чрезвычайно важны и могут помочь гарантировать принятие сотрудниками надлежащих профилактических мер перед началом работ с потенциально опасными компонентами или рядом с ними.
- Обесточивание. По возможности обесточивайте высоковольтное оборудование перед началом работ по техническому обслуживанию и ремонту.
- Средства индивидуальной защиты. Оборудуйте сотрудников средствами индивидуальной защиты (СИЗ), которые соответствуют выполняемым ими задачам. Это может включать, помимо прочего, огнестойкую верхнюю одежду, кожухи для защиты от дуги, защитные маски для лица, перчатки для защиты от дуги и дугогасящие одеяла.
Что вызывает дуговую вспышку? Объяснение возникновения электрической дуги
Когда возникает дуговое замыкание, происходит мощный электрический взрыв.И дуговая вспышка, и дуговая вспышка являются отдельными побочными продуктами этого электрического взрыва. Вспышка дуги — это свет и тепло от взрыва, а дуговая волна — это последующая волна давления.
По оценкам Статистического управления труда, в США ежедневно происходит от пяти до десяти инцидентов, связанных с дуговым замыканием. Цель любого, кто работает с электричеством, — благополучно вернуться домой по окончании работы. Шаг первый — понять опасности, с которыми вы работаете.
Что такое дуговая вспышка?
Дуговая вспышка — это свет и тепло, возникающие в результате взрыва дуги. Температура вспышки дуги может достигать 2800–19000 ° C (5000–35000 ° F). Чтобы дать вам некоторую перспективу; температура поверхности Солнца оценивается в 5 500 ° C (9 932 ° F). Такие высокие температуры могут воспламенить одежду и обжечь кожу любого человека в радиусе нескольких футов. Вспышка дуги также может расплавить металл, вызвать повреждение легких и зрения и даже привести к госпитализации или смерти.
Что такое дуговой разряд?
Дуговой разряд — это волна давления, возникающая после дугового замыкания. Они могут быть достаточно сильными, чтобы бросить взрослого техника на землю или нанести дополнительный ущерб оборудованию. Взрыв дуги может вызвать нарушение функций слуха или мозга. Взрыв также может привести к разлету незакрепленного оборудования, инструментов, механизмов и мусора, что может вызвать дальнейшие повреждения или травмы.
Что вызывает дуговое замыкание?
Одной из основных причин вспышки дуги являются скачки напряжения (всплески), возникающие в результате переключения реактивных нагрузок или ударов молнии.Переходный процесс может длиться всего микросекунды, но он может нести тысячи ампер энергии. Если это произойдет во время проведения измерений, может образоваться плазменная дуга; либо внутри измерительного инструмента, либо снаружи.
Другие причины дуговых пробоев включают такие простые ситуации, как:
- Прикосновение измерительного щупа к неправильной поверхности
- Изношенные или ослабленные соединения
- Разрывы в изоляции
- Неправильно установленные детали
- Пыль
- Коррозия
Предотвращение травмы
И дуговая вспышка, и дуговая разрядка могут привести к травмам и быть потенциально смертельными.Принятие надлежащих мер предосторожности для предотвращения дугового замыкания и обеспечения безопасности в случае его возникновения очень важно. Прочтите раздел «Границы дугового замыкания и безопасность», чтобы узнать, какие меры необходимо предпринять, чтобы оставаться в безопасности.
Расшифровка стенограммы видео:
Это видео не предназначено для обучения технике безопасности.
Перед выполнением электрических измерений вы должны соблюдать стандарты безопасности вашего работодателя и пройти необходимое обучение.
Помимо опасности поражения электрическим током, одна из самых опасных для любого человека работающего с электричеством лица — это вспышка дуги.
Вспышка дуги — это взрывное высвобождение энергии электрической дуги, когда электрический ток проходит через ионизированный воздух.
Менее чем за секунду возникает вспышка дуги при замыкании фазы на землю или замыкании фазы на фазу.
Это может быть результатом случайного контакта с электрическими системами, накопления токопроводящей пыли, коррозии, падения инструментов или неправильных рабочих процедур.
Плазменная дуга имеет практически неограниченную допустимую нагрузку по току с момента ее создания.
Энергия дуги преобразуется в основном в тепло и свет.
Хотя существуют и другие опасности, такие как дуговая волна или волна давления, акустическая волна и токсичные газы.
В течение миллисекунды температура в эпицентре вспышки дуги может достигать 35 тысяч градусов по Фаренгейту. Это в 4 раза горячее, чем поверхность Солнца.
Эти экстремальные температуры могут привести к взрыву испарения металлов, таких как медь, алюминий и сталь.
Присутствие этих испаряющихся металлов может способствовать поддержанию дуги, заставляя однофазную дугу переходить в трехфазную дугу.
Дуговой разряд, который следует за ним, представляет собой волну динамического давления, создающую мгновенное расширение газа, воздуха и плазменного шара дуги.
Волна давления может привести к разрыву панелей, образованию летящих обломков, акустическим и физическим травмам.
Вспышка дуги длится до тех пор, пока устройства защиты от перегрузки по току не разомкнут цепь.
Быстродействующий предохранитель может разомкнуть цепь за несколько миллисекунд, или автоматический выключатель может сработать за шесть или менее циклов, но к этому времени повреждение уже будет.
Вы можете подумать, что это единичные или редкие события, но это не так.
По оценкам отраслевых источников, в США каждый день происходит от 5 до 10 вспышек дуги.
Бюро труда США сообщило, что за последний год 1 тысяча электриков пострадали от сотрясений и ожогов, некоторые со смертельным исходом.
Даже несмотря на то, что смертельных исходов от электрошока гораздо больше, чем от дугового разряда, травмы, полученные в результате дугового разряда, могут быть разрушительными.
Хотя вы не можете полностью исключить опасности работы с электричеством, при тщательном планировании и применении того, что вы узнали здесь сегодня, вы можете уменьшить их.
Спасибо за просмотр от имени всех сотрудников Fluke Corporation.
Связанные ресурсы
Часто задаваемые вопросы о вспышках дуги
- Дом
- О нас
- Блог
- Вызов
- Электронное письмо
- Свяжитесь с нами
- Сделать запрос
- Дом
- Блокировка Tagout
- Программа быстрой блокировки LOTO
- Процедуры блокировки и маркировки
- Обучение блокировке Tagout
- Аудит, оценка и годовое обслуживание локаутов
- Политика блокировки ярлыков
- Соответствие блокировке маркировки
- дуговая вспышка
- Соответствие требованиям дугового разряда
- Анализ опасности дугового разряда и маркировка
- Обучение дуговой вспышке
- Часто задаваемые вопросы о вспышке дуги
- 10 главных ошибок в программе дуговой вспышки
- Услуги по электробезопасности
- Проверка / аудит электробезопасности
- Разработка письменной программы по электробезопасности
- Обучение электробезопасности / дуговой вспышке
- Программа сертификации квалифицированных электромонтажников
- Электрические исследования и анализ
- Анализ опасности дугового разряда / маркировка
- Исследование короткого замыкания и SCCR
- Исследование устройств координации и защиты
- Аудит качества электроэнергии
- Электрический инфракрасный контроль
- Анализ запуска двигателя под нагрузкой
- Инфракрасный контроль
- Служба электрического инфракрасного контроля
Правильный подход: как справляться с травмами от дугового разряда
Хотя это не самое распространенное явление, травмы от дугового разряда могут быть гораздо более ужасными и болезненными, чем другие электрические опасности.Вспышка дуги — это свет и тепло, вырабатываемые электрической энергией, которые могут вызвать существенный ущерб, вред, пожар, травму или смерть.
Вспышка дуги возникает, когда пробой электрического тока оставляет намеченный путь и проходит по воздуху от одного проводника к другому или к земле. Это может быть вызвано множеством причин, в том числе пылью, падением инструмента, случайным прикосновением, конденсацией, повреждением материала, коррозией и неправильной установкой.
Сила вспышки дуги оценивается с точки зрения падающей энергии, которая зависит от многих факторов, таких как ток короткого замыкания, продолжительность дуги и расстояние от дуги.Три фактора определяют серьезность повреждения от дугового разряда: близость к источнику опасности, температура и продолжительность разрыва цепи.
В результате Национальная ассоциация противопожарной защиты разработала определенные границы подхода, которые определяют расстояния, на которых могут существовать определенные опасности. Конечно, рабочие должны использовать средства индивидуальной защиты в соответствии с NFPA 70E. Эти границы включают следующее:
Граница вспышки дуги: «Когда существует опасность вспышки дуги, предел приближения от источника дуги, при котором падающая энергия равна 1.2 кал / см2 (5 Дж / см2) ».
Граница ограниченного подхода: «Ограничение приближения на расстоянии от открытого электрического проводника или части схемы, в пределах которых существует опасность поражения электрическим током».
Граница ограниченного подхода: «Ограничение приближения на расстоянии от открытого электрического проводника или части схемы, в пределах которой существует повышенная вероятность поражения электрическим током из-за дугового замыкания в сочетании с непреднамеренным движением».
Опасности в этих границах значительны.Дуга может генерировать тепло до 35000 ° F и значительную волну давления. Это может привести к сильным ожогам, повреждению кожи и тканей. Он может воспламенить одежду или расплавить ее, что приведет к дальнейшим ожогам. Жертвам часто требуется пересадка кожи или ампутация. Смерть более вероятна с увеличением тяжести ожогов, увеличением доли пораженных участков тела и возрастом.
Взрыв может отбросить пострадавших на большое расстояние, что приведет к переломам костей, сотрясениям мозга и внутренним травмам. Это также может привести к потере слуха.Уровни шума, создаваемого взрывами, были измерены до 141 децибел на расстоянии 2 футов от источника. Сильный жар может расплавить металлические электрические компоненты, а также взорвать расплавленные капли на значительные расстояния. Эти капли быстро затвердевают и могут попасть на кожу человека, воспламенить одежду или вызвать повреждение легких.
Если возникает вспышка дуги, а пострадавший все еще контактирует с источником электричества, не прикасайтесь к человеку. Отключите питание и немедленно обратитесь в службу спасения.Если невозможно отключить электричество, используйте непроводящие материалы и попытайтесь отключить пострадавшего от источника электричества. Однако спасательные работы и реагирование должны проводиться только в том случае, если люди были должным образом обучены этому. В случае возгорания пострадавшего от дугового разряда пламя можно погасить или погасить. Не пытайтесь снимать прилипшую к коже одежду.
Никогда не приказывайте жертве, находящейся в сознании, двигаться, поскольку это также может привести к травме шеи или позвоночника. Попытка переместить их может усугубить травмы.Проверьте, дышат ли они и есть ли у них пульс. Если пострадавший не дышит или у него нет пульса, возможно, вам потребуется начать СЛР. Никогда не выполняйте искусственное дыхание дышащему пострадавшему.
Протрите ожог прохладной, а не холодной водой. Никогда не наносите кремы, мази или лед. Когда ожог остынет, его можно накрыть чистой сухой тканью.
Не давайте жертве еды или воды. Даже если пострадавший чувствует себя хорошо, ему все равно следует обратиться за медицинской помощью.Определенные эффекты вспышки дуги и электричества не всегда проявляются сразу.
Согласно информационному бюллетеню «Вспышка дуги / взрыва» штата Вашингтон относительно последствий вспышки дуги: «Физически жертвы могут страдать от хронической боли и рубцов. Рабочие также могут испытывать трудности с реинтеграцией в сообщество и могут испытывать беспокойство, депрессию или другие психологические симптомы. Социальные и экономические издержки также могут быть высокими. Компенсация рабочим покрывает только часть потерянной заработной платы.Некоторые работники могут не иметь возможности вернуться на работу до травмы. Работодатели несут расходы, связанные с потерей производительности, снижением конкурентоспособности, повторным приемом на работу и переподготовкой сотрудников, а также с увеличением компенсационных премий работникам ».
Давайте взорвем! Испытание дугового разряда
Все напрягаются от нетерпения, когда слышат обратный отсчет: «три, два, один». Затем есть чрезвычайно громкий БУМ и слепящий свет. Повсюду летят искры, а испытательную площадку заполняет дым.Часто следует смех и, возможно, даже «дай пять».
Взрывы в лаборатории никогда не устареют. Когда я рос мальчиком в сельской местности Огайо, я был одним из тех детей, которые просто любили фейерверки. Оглядываясь назад, это было довольно опасно, но моя судьба, очевидно, была определена в раннем возрасте.
Сегодня люди связываются со мной по поводу проведения судебно-медицинских исследований, связанных с дуговыми вспышками, или для того, чтобы задать вопросы о том, как оборудование может реагировать на них. Иногда разговор заканчивается утверждением: «Есть только один способ узнать наверняка.Давай взорвем его! » Кто знал, что все эти годы спустя моя склонность к взрывам станет частью моей карьеры в области тестирования дугового разряда?
Испытания дугового разряда лежали в основе разработки стандарта IEEE 1584 — руководства IEEE по выполнению расчетов опасности дугового разряда, которое было впервые опубликовано в 2002 году. Результаты более 300 испытаний дугового разряда были использованы для разработки уравнений для этого документа. который используется во всем мире для прогнозирования предполагаемой энергии вспышки дуги. Сегодня исследования и испытания продолжаются для разработки следующего поколения стандарта IEEE 1584 и дальнейшего углубления понимания этой смертельной опасности поражения электрическим током.
Вы когда-нибудь задумывались, как проводятся испытания дугового разряда? Давайте заглянем за кулисы и посмотрим, что это такое.
Для испытания вспышки дуги требуется контролируемая среда мощной лаборатории со специальными возможностями. В мире существует несколько таких лабораторий, и мне посчастливилось работать с некоторыми из них. Одна из этих лабораторий, Мерсен, расположена в нескольких минутах езды к северу от Бостона в городке Ньюберипорт. Недавно я провел там большую часть недели, проводя с коллегой серию тестов.
Требуется: большой ток короткого замыкания
Вспышка дуги — это короткое замыкание, при котором дуга проходит через воздушный зазор. Для проведения испытания на вспышку дуги необходим источник тока, способный производить ток короткого замыкания в тысячи ампер (А). Величина тока может достигать 100 000 А, в зависимости от требований к испытаниям.
Создать короткое замыкание для теста не так просто, как соединить вместе пару проводов в системе электроснабжения лаборатории.Как и любой другой объект, лаборатория также получает электроэнергию от местной электросети. Если короткое замыкание было создано с использованием утилиты в качестве источника, это может привести к серьезным проблемам. Короткое замыкание вызывает падение напряжения вблизи точки неисправности, что приводит к тусклому свету и другим потенциально серьезным помехам. Что еще хуже, существует реальная возможность срабатывания защитного устройства электросети, что может вызвать серьезное отключение электроэнергии, что повлияет на других в этом районе. Я бы не хотел объяснять соседям, почему у них просто отключилось электричество.
Чтобы избежать подобных проблем, в большинстве мощных лабораторий есть собственные генераторы, которые используются для выработки тока короткого замыкания. Это дает им возможность выполнять испытания на вспышку дуги и короткое замыкание, а также полностью изолировать испытательную цепь от электросети. В лаборатории Мерсена есть два генератора. Каждый генератор рассчитан на 10 мегавольт-ампер (МВА) в непрерывном режиме с номиналом короткого замыкания 68 МВА и приводится в действие электродвигателем мощностью 4160 В (В), мощностью 536 лошадиных сил, который напрямую подключен к электросети.Когда проводится испытание, ток короткого замыкания исходит от генератора, а не от электросети.
Эта лаборатория может производить до 100 000 А тока короткого замыкания при 480 В. Однако для большинства испытаний требуется, чтобы величина тока была намного меньше. Чтобы снизить доступный ток до более низкого уровня, между генераторами и испытательной ячейкой вставляются сопротивление и индуктивность. В лаборатории используется большой набор переключателей для настройки тестовой схемы с определенным сопротивлением и реактивным сопротивлением.Точное количество, которое необходимо добавить в схему, будет зависеть от конкретной величины тока, необходимого для испытания.
Перед тем, как начнется собственно тестирование, будет проведен тестовый снимок, также известный как подтверждающий тест. Во время этого выстрела большие перемычки прикрепляются болтами к шинам, к которым будет присоединяться испытательный образец. Генератор доводят до желаемой скорости и напряжения, а затем замыкают прерыватель до состояния болтового соединения. Если не считать срабатывания автоматического выключателя в соседней комнате, это не имеет ничего общего с событиями.Поскольку соединение болтовое без воздушного зазора, искрение не возникает. Во время пробного выстрела измеряется ток короткого замыкания, чтобы подтвердить, что схема была правильно сконфигурирована и было произведено правильное количество тока короткого замыкания. После проверки схемы закорачивающие перемычки удаляются и испытуемый образец подсоединяется.
Продолжительность вспышки дуги
Поскольку генераторы не могут выдерживать ток короткого замыкания в тысячи ампер в течение очень длительного времени, и учитывая, что большинство реальных событий вспышки дуги имеют очень короткую продолжительность, для ограничения тока используется резервный автоматический выключатель. продолжительность вспышки дуги.Обычно резервный автоматический выключатель будет настроен на отключение короткого замыкания в течение заранее определенного периода времени. Это может быть от нескольких электрических циклов (1 цикл = одна шестидесятая секунды) до пары секунд, в зависимости от величины тока и возможностей генератора.
В зависимости от конкретной настройки тестирования, дуговая вспышка иногда самопогашается после нескольких циклов, то есть она гаснет сама по себе, а резервный выключатель не срабатывает. Однако иногда вспышка дуги продолжается в течение длительного периода времени, и в этом случае срабатывает резервный выключатель, чтобы ограничить продолжительность и защитить генератор и другое оборудование.
Обратный отсчет!
Триггерный провод, иногда называемый плавким предохранителем, используется для инициирования вспышки дуги. Это проволока небольшого диаметра, обычно от № 18 до № 10 AWG. Реальная вспышка дуги обычно начинается со случайного контакта между проводниками под напряжением или между проводником под напряжением и заземленной поверхностью. После того, как первоначальный контакт создает короткое замыкание, в промежутке между проводниками может возникать дуга, вызывающая вспышку дуги.Триггерный провод используется для имитации начального контакта и зажигания дуги, как только автоматический выключатель замыкается в конце обратного отсчета.
После того, как тест был настроен, калибровочный снимок был сделан, и камеры и приборы готовы к работе, начинается обратный отсчет. Обратный отсчет необходим, чтобы камеры могли быть запущены непосредственно перед включением выключателя и, что более важно, чтобы предупредить участников о необходимости отвести взгляд. Каким бы захватывающим ни был электрический взрыв, наблюдение в ультрафиолетовом свете вспышки может вызвать серьезную травму глаз и даже слепоту.
Идет к рекорду
В большинстве испытаний вспышки дуги используется набор регистрирующих приборов для регистрации напряжения, тока и падающей энергии. Энергия падающей дуги — это основная переменная, используемая для количественной оценки степени теплового воздействия дугового разряда. Калориметры измеряют падающую энергию на определенном расстоянии от вспышки дуги, известном как рабочее расстояние. В центре изоляционного материала находится медная пробка известной массы. Термопара расположена за пробкой и используется для измерения разницы температур до и после вспышки дуги.Это, наряду с известной массой медной пробки, помогает определить энергию, необходимую для повышения температуры.
Поскольку падающая энергия экспоненциально изменяется с расстоянием от источника дуги, размещение калориметров очень важно. Обычно калориметр располагается на расстоянии 18 дюймов; однако могут использоваться и другие расстояния, в зависимости от типа оборудования и испытания.
Давайте взорвем!
Испытание дугового разряда может выполняться для практически бесконечного диапазона сценариев и условий.Сложность испытаний может варьироваться от использования пустой коробки с электродами — аналогично устройству, используемому для разработки уравнений IEEE 1584 — до более сложных испытаний, которые могут включать реальное электрическое оборудование. Тестирование также может использоваться для попытки воссоздать конкретное событие в рамках судебно-медицинской экспертизы.
Я участвовал в испытаниях дуговых вспышек для проектов, от испытаний основного оборудования до судебно-медицинской экспертизы землетрясений и атомных станций, я могу честно сказать, что это никогда не устареет!
Вспышка дуги [Факты, требования безопасности и СИЗ]
Вспышки дуги — не повод шутить, поскольку во многих случаях они могут быть смертельными.Развитие вспышки дуги начинается с дугового замыкания, которое, по сути, представляет собой короткое замыкание между двумя частями под напряжением или одной частью под напряжением и одной землей, в результате чего создается ионизированный воздух. Следующее событие в этой последовательности называется вспышкой дуги. Думайте о вспышке дуги как о сильном нагреве и ослепляющем свете, создаваемом дуговым замыканием. Если условия подходящие, вспышка дуги может достигнуть финальной стадии и привести к мощному электрическому взрыву, известному как дуговая разрядка. Эта сверхзвуковая ударная волна является результатом вспышки дуги и недавно ионизированного воздуха, испаряющего любые металлические проводники внутри устройства.Травматическая сила дугового разряда может серьезно повредить или быть смертельной для тех, кто находится поблизости, а также повредить практически все, что находится поблизости.
Помимо определений, в этой статье обсуждаются конкретные опасности, связанные с этим типом несчастного случая, и в конечном итоге объясняется, как защитить себя и все вместе предотвратить дуговые вспышки.
Возникновение электрической дуги начинается, когда электричество выходит на заданный путь и начинает двигаться по воздуху к заземленной области. Как только это происходит, он ионизирует воздух, что еще больше снижает общее сопротивление на пути, по которому проходит дуга.Это помогает потреблять дополнительную электрическую энергию.
Электрическая дуга будет двигаться к земле определенного типа, которым обычно будет любой объект, ближайший к ее источнику. Точное расстояние, которое может пройти дуговая вспышка, называется границей вспышки дуги. Это определяется присутствующей потенциальной энергией и множеством других факторов, таких как температура и влажность воздуха.
Вспышка дуги может длиться от долей секунды до нескольких секунд, в зависимости от ряда факторов.Большинство вспышек дуги длятся недолго, потому что источник электричества быстро отключается автоматическими выключателями или другим защитным оборудованием. В самых передовых системах сегодня используются устройства, известные как поглотители дуги, которые обнаруживают и гаснут дугу всего за несколько миллисекунд.
Однако, если система не имеет какой-либо защитной защиты, вспышка дуги будет продолжаться до тех пор, пока ток электричества не будет физически остановлен. Это может произойти, когда сотрудник физически отключает электроэнергию в зоне или когда повреждение, вызванное вспышкой дуги, становится достаточно серьезным, чтобы каким-то образом остановить поток электричества.
В большинстве случаев первопричиной вспышки дуги является повреждение оборудования, например, провода. Это также может быть результатом того, что кто-то работает с оборудованием, которое позволяет электричеству уходить с пути, по которому оно обычно ограничено.Электричество всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Вот почему вспышка дуги не обязательно произойдет, как только что-то будет повреждено или появится альтернативный путь. Вместо этого электричество будет продолжать идти по намеченному пути, пока не станет доступен другой вариант с меньшим сопротивлением.
Ниже приведены некоторые примеры, которые могут создать путь с более низким сопротивлением и, следовательно, вызвать вспышку дуги:
- Пыль — В пыльных местах электричество может выходить за пределы проводки или другого оборудования через пыль.
- Падение инструментов — Если инструмент упал, например, на провод, он может повредить его и позволить электричеству проникнуть в инструмент. Оттуда он должен найти другой путь, чтобы продолжить.
- Случайное прикосновение — Если человек коснется поврежденного участка, электричество может пройти через его или ее тело или, по крайней мере, выйти за пределы обычного пути.
- Конденсация — Когда образуется конденсат, электричество может выходить из проводки через воду.
- Отказ материала — Если провод поврежден до такой степени, что электричество не проходит, путь может быть более устойчивым, чем выход за пределы провода.
- Коррозия — Коррозия может создать выход за пределы провода.
- Неправильная установка — Неправильная установка оборудования может затруднить или сделать невозможным прохождение электричества по намеченному пути.
Из-за высоких температур до 35000 ° F, интенсивных взрывов и других последствий вспышки дуги эти электрические аварии могут очень быстро вызвать серьезные повреждения. Понимание различных типов повреждений, которые могут произойти, может помочь предприятиям спланировать свои усилия по обеспечению безопасности. Ниже приведены все примеры того, на что способна дуговая вспышка или дуговая разрядка.
- Нагрев — Тепло от вспышки дуги может легко расплавить металл, что может повредить дорогостоящие машины и другое оборудование.
- Пожар — Тепло от этих вспышек может быстро вызвать пожар, который может распространиться по объекту, если его не остановить.
- Взрывы — Взрывы дуги могут разбивать окна, раскалывать древесину и даже гнуть металл. Все, что хранится в пределах радиуса действия дуги, может быть повреждено или уничтожено за считанные секунды.
- Ожоги — Ожоги второй и третьей степени могут возникнуть за доли секунды.
- Удар электрическим током — В зависимости от количества электричества, где оно входит в тело и куда выходит, поражение электрическим током может быть смертельным.
- Повреждение слуха — Вспышки дуги могут издавать очень громкие звуки, которые могут вызвать необратимое повреждение слуха.
- Повреждение зрения — Вспышки дуги могут быть очень яркими, что может вызвать временное или даже долгосрочное повреждение глаз.
- Урон от дугового разряда — Дуговой разряд может создать силу в тысячи фунтов на дюйм. Это может отбросить человека на несколько футов. Это также может вызвать переломы костей, коллапс легких и сотрясения мозга.
Ношение средств индивидуальной защиты может обеспечить значительную защиту, но не может полностью исключить риск. Сотрудники, которые присутствуют при вспышке дуги, всегда подвергаются риску, независимо от того, какие СИЗ они носят. Вот почему важно по возможности обесточить машину перед началом работ.
Компаниям, имеющим электрическое оборудование, необходимо серьезно относиться к защите от вспышки дуги. Существует множество вариантов, которые могут снизить вероятность возникновения дугового разряда и максимально обезопасить людей, если это произойдет.
Все предприятия должны учитывать различные стандарты безопасности от дугового разряда, установленные государственными и частными учреждениями. Определение стандартов, которым следует следовать, может помочь обеспечить соответствие предприятия местным правилам и нормам, а также поможет обеспечить безопасность предприятия.
Ниже приведены наиболее распространенные стандарты, касающиеся безопасности от дугового разряда в США:
- OSHA — 29 CFR, части 1910 и 1926, охватывают требования к производству, передаче и распределению электроэнергии.
- NFPA — NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс (NEC), касается безопасного электрического монтажа и методов. В стандарте NFPA 70E, стандарте электробезопасности на рабочем месте, подробно описаны различные требования к предупреждающим этикеткам, касающимся вспышек дуги и вспышек дуги. Он также предлагает рекомендации по внедрению передовых методов работы на рабочем месте, чтобы обеспечить безопасность сотрудников, работающих с высоковольтным оборудованием.
- IEEE 1584 — это набор рекомендаций для точного расчета опасности возникновения дугового разряда.
Первый шаг в обеспечении безопасности дугового разряда — минимизация риска возникновения дуги. Это можно сделать, выполнив оценку электрического риска, которая может помочь определить, где на объекте находятся самые большие опасности. Следование IEEE 1584 — хороший вариант для большинства предприятий, помогающий выявлять общие проблемы.
Регулярные проверки всего высоковольтного оборудования, такого как электрические распределительные щиты, щитовые панели, панели управления, корпуса розеток, центры управления двигателями и всей проводки, имеют важное значение.Если есть какие-либо признаки коррозии, повреждения проводов или других проблем, их следует устранить как можно скорее. Это поможет удерживать электрические токи в безопасных пределах внутри машин и проводов, которым они принадлежат.
Любое место на предприятии, где могут существовать высокие электрические токи, должно быть надлежащим образом промаркировано этикетками с предупреждением о вспышке дуги. Их можно приобрести в готовом виде или распечатать на любом промышленном принтере для этикеток по мере необходимости. В статье 110.16 Национального электротехнического кодекса четко указано, что этот тип оборудования необходимо маркировать, чтобы предупреждать людей о рисках.
Всякий раз, когда машина нуждается в каких-либо работах, она должна быть полностью обесточена. Обесточивание машины — это больше, чем просто ее выключение. Все машины должны быть выключены и физически отключены от любого источника питания. После отключения следует также проверить напряжение, чтобы убедиться в отсутствии скрытой энергии.
В идеале должна существовать политика блокировки / маркировки, которая будет физически блокировать источник питания, чтобы его нельзя было случайно снова подключить, пока кто-то работает с ним.
Это должно быть очень редко, но в некоторых случаях необходимо работать с машинами, пока они все еще находятся под напряжением. В этом случае все сотрудники, работающие в этом районе, должны носить соответствующие средства индивидуальной защиты.
Конкретные используемые СИЗ должны соответствовать максимальному потенциальному риску, основанному на количестве электричества, проходящего через машину. Наличие средств индивидуальной защиты с головы до ног может помочь предотвратить серьезные травмы или даже смерть в случае вспышки дуги во время работы на машине.
По возможности, автоматические выключатели должны быть установлены на всех машинах. Эти прерыватели быстро обнаруживают резкий скачок потребляемой электроэнергии и немедленно останавливают поток. Даже с автоматическими выключателями может возникнуть вспышка дуги, но она будет длиться лишь часть времени, так как электрический ток будет отключен. Однако даже очень короткая вспышка дуги может быть смертельной. По этой причине автоматические выключатели не следует рассматривать как достаточную программу защиты от вспышки дуги.
(PDF) Изменение температуры электрического контакта после тока короткого замыкания
Анджей Ксинькевич, Ежи Янишевский
разница в повышении температуры незначительна. Это может привести к выводу
, что, если бы реальный радиус a-пятна был бы выше, например, с более высоким контактным усилием F
, повышение температуры не изменилось бы кардинально.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленная модель контактного точечного нагрева с точечным источником тепла
подлежит практической поверке.Первые результаты кажутся вероятными для представленных условий.
Сама модель может быть улучшена, если учесть, что температура не
проводится во всех направлениях одинаково. Вместо точечного источника тепла можно использовать небольшой поверхностный источник тепла
.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1] Ау А., Максимюк Ю., Почанке З., Podstawy obliczeń aparatów
elektroenergetycznych, WNT, Warszawa, 1976 (на польском языке).
[2] Ciok Z., Procesy łczeniowe w ukłądach elektroenergetycznych, WNT, Warszawa,
1983 (на польском языке).
[3] Браунович М., Кончиц В., Мышкин Н., Электрические контакты.