7.2. Открытие вольтовой дуги. Дуговые электрические лампы

7.2. Открытие вольтовой дуги. Дуговые электрические лампы

Изучая свойства электрического тока, В.В.Петров присоединил медной проволокой к полюсам построенной им батареи два угольных стерженька (электрода) и сблизил их концы. Он увидел, как между ними появилась яркая дуга и осветила лабораторию. Когда ученый стал вводить в нее кусочки металлов, то они очень быстро расплавлялись. Явление электрического разряда между концами слегка разведенных углей Петров наблюдал как в воздухе, так и в других газах и вакууме. Это была так называемая вольтова дуга. Таким образом, честь открытия вольтовой дуги принадлежит В.В. Петрову, что следует из его книги «Известие о гальвани-вольтовских опытах», вышедшей в 1803 г.

 

Рис. 7.1. Приспособление для образования вольтовой дуги

В своей книге Петров не только описал открытое им явление, но и указал на возможность использования этого явления для освещения, плавки и восстановления металлов из их окислов, а тем самым впервые высказал мысль о практическом применении электрического тока. Однако электричество в те времена не стало ещё областью практических применений и поэтому исследования по электричеству в России не были продолжены.

В.В. Петров так описал открытое им явление: «Если на стеклянную плитку или скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством Гальвани-Вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями, сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линей, то является между ними весьма яркие белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может».

Рис. 7.2. Раскаленные угли вольтовой дуги

С этого момента и нужно начинать историю электротехники как самостоятельной отрасли техники. Из-за того, что книга Петрова была издана на русском языке, многие иностранные ученые не смогли ознакомиться с его открытием. Открытие Петрова было на десятилетие забыто, а имя В.В. Петрова, первого в мире человека, посмотревшего на электричество с позиций технических – с точки зрения пользы, которую электричество могло бы принести людям, было в то время вообще не известно за рубежом.

И только позднее, в 1810 г., эти опыты повторил английский ученый сэр Хэмфри Дэви, удостоившийся великого звания первооткрывателя электрической дуги и прославившийся тем, что самым гениальным его «открытием» был его ученик, великий Майкл Фарадей. Дэви приводил в соприкосновение два заостренных угля, которые были соединены с полюсами батареи, состоящей из 2000 элементов (рис. 7.1). Благодаря огромному выделению тепла угли накаливались докрасна. Когда же Дэви удалял их концы друг от друга, ток продолжал передаваться через раскаленный воздух от одного угля к другому, распространяя ослепительный свет, получивший название света Дэви, или вольтовой дуги. При этом источником света являлась не сама дуга, а раскаленные добела концы углей (рис. 7.2). Поскольку угли, между которыми образуется дуга, постепенно сгорают (положительный примерно вдвое быстрее отрицательного), впоследствии было изобретено устройство, автоматически приближавшее один уголь к другому, оставляя расстояние между ними все время постоянным.

Устройство, позволяющее поддерживать более-менее постоянное горение вольтовой дуги, послужило прообразом первых электрических источников света или так называемых дуговых электрических ламп.

Впервые вне лаборатории и классной комнаты электрическая дуга была применена в 1845 году в Парижской опере, чтобы воспроизвести эффект восходящего солнца. Успех был полный!!!

Самые первые электрические лампы – угольные дуговые – были созданы сэром Хэмфри Дэви в 1809 году. Два угольных стержня подключались к клеммам огромной батареи. В точке соприкосновения эти стержни раскалялись добела. Когда же их разводили на расстояние около 10 см друг от друга, между ними вспыхивала ослепительно белая световая дуга. Однако практическое применение угольные дуговые лампы нашли значительно позже. Первая стационарная лампа была установлена в 1862 году на маяке Дандженесс.

Павел Николаевич Яблочков (1847– 1894) – российский электротехник, изобретатель и предприниматель. По окончании Николаевского инженерного училища в 1866 году был направлен для прохождения офицерской службы в Киевский гарнизон, но из-за болезни вынужден был уйти в отставку. Изобрел (патент 1876 года) дуговую лампу без регулятора – электрическую свечу («свеча Яблочкова»), работал над созданием электрических машин и химических источников тока. 

 

Рис. 7.3. Дуговая электрическая лампа Яблочкова

Первый дуговой источник света сконструировал в 1844 году французский физик Жан Бернар Леон Фуко. В ходе разработки конструкций дуговых ламп возникла задача регулировать расстояние между электродами. Наиболее простыми регуляторами были электромагнитные – первые электроавтоматические приборы. Получили распространение лампы с регуляторами комбинированного действия (электромагнитного и механического), например дуговая лампа русского изобретателя А.И. Шпаковского. В 1856 году эти лампы впервые успешно использовались для освещения большой площади перед Лефортовским дворцом во время коронационных торжеств в Москве. Но необходимо было так усовершенствовать конструкции дуговых ламп, чтобы они были простыми и надежными, доступными для широкого потребления. Успешное решение этой проблемы тесно связано с изобретением П.Н. Яблочковым «электрической свечи» – дуговой лампы без регулятора.

Рис. 7.4. Дуговая электрическая лампа Кертинга и Маттисена

П.Н. Яблочков изобрел оригинальную дуговую электрическую лампу (рис.7.3), в которой угольные стержни были расположены не друг против друга, а параллельно, что позволило значительно надежнее сохранять неизменное расстояние между их концами. Угольные стержни были разделены изолирующей прослойкой. Концы стержней соединялись угольной пластинкой. При пропускании тока пластинка сгорала и между концами угольных стержней появлялась электрическая дуга. По мере сгорания углей изолирующая прослойка испарялась и светящаяся дуга не затухала. Изобретение П.Н. Яблочкова позволило включать источники света последовательно в общую цепь. Одна электрическая свеча могла гореть около 2 часов. При установке нескольких свечей в специальном фонаре, оборудованном переключателем для включения очередной свечи вместо перегоревшей, можно было обеспечить бесперебойное освещение в течение более длительного времени. Яблочков также установил, что для питания свечи лучше применять переменный ток, в этом случае при электродах одинакового диаметра получалась вполне устойчивая дуга.

В 1876 г. Яблочков получил патент на свое изобретение, названный «Система распределения токов для электрического освещения». Простота и удобство свечей Яблочкова (или, как их называли в мире, «русского света»), заменивших дорогие, сложные и громоздкие дуговые фонари с регуляторами для непрерывного сближения сгорающих углей, вызвали их повсеместное распространение, и вскоре они зажглись на улицах и площадях Парижа, Лондона и Берлина, а также Америки и даже Азии.

«Из Парижа, – писал Яблочков, – электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи». Это было подлинным триумфом русского изобретателя. В 1877 г.

Рис. 7.5. Дуговая электрическая лампа Кертинга с закрытой дугой

Рис. 7.6. Уличное освещение дуговой лампой

 

Рис. 7.7. Оборудование для дугового освещения: а – наружный футляр для дуговых ламп; б – лампа с футляром и колпаком; в – фонарь для дуговой лампы

В 1882 г. Потсдамская площадь в Берлине была освещена фонарями с лампами «Сименс и Гальске» (с акварели Вилли Стоуэра)

Яблочков получил еще два патента на конструкцию электрической свечи и на систему распределения токов с использованием конденсаторов. В апреле 1879 г. в Петербурге на заседании Российского технического общества Яблочков сделал доклад о своих последних работах в области электрического освещения, а через две недели там же прочел публичную лекцию на тему «Об электрическом освещении». Именно 1879 г. был годом наибольших успехов и наибольшей славы Яблочкова.

Впоследствии Кертинг и Маттисен в Лейпциге создали усовершенствованную конструкцию дуговой лампы (рис. 7.4), в которой обеспечивается постоянство сопротивления вольтовой дуги. Регулировочный механизм состоит из двойной катушки а, соединенной с системой зубчатых колес b. Вся система может поворачиваться вокруг неподвижной оси f, а также отклоняться вправо и влево под влиянием силы натяжения сердечника c. Если при возникновении тока угли соприкасаются, то возникающий сильный ток приводит в действие отклоняющую систему, разводящую угли на строго фиксированное расстояние. По мере сгорания углей вольтова дуга удлиняется и отклоняющая система реагирует на изменяющийся ток, плавно уменьшая расстояние между углями. Плавность перемещения углей обеспечивается наличием воздушного тормоза l с противовесом m из тяжелых металлических пластинок.

Рис. 7.8. Маяк на красном песке у устья Везера с дуговыми лампами, построенный в 1883–1884 годах

Однако из-за серьезных технических проблем, возникших в процессе эксплуатации (наличие открытой дуги, необходимость применения только переменного электрического тока для достижения равномерного сгорания угольных стержней, сложность механической конструкции и др.), а также в связи с появлением электрических ламп накаливания применение электрических свечей оказалось весьма ограниченным. В частности, серьезным недостатком конструкции дуговых ламп было значительное испарение угля стержней под воздействием кислорода на открытом воздухе при возникновении вольтовой дуги.

Практичный американец Джандус первым преодолел эту трудность поразительно просто, поместив под колпаком не всю лампу, а только вольтову дугу, оставив контакты угольных стержней вне закрытого сосуда. При возникновении дуги угольный пар, окисляясь небольшим количеством кислорода, имеющимся в замкнутом объеме, образует угольную кислоту. Кислота, смешиваясь с азотом воздуха, образует нейтральную атмосферу, в которой и происходит дальнейшее горение вольтовой дуги. Кроме того, в этом случае значительно изменяется весь характер процесса горения. Угольные стержни сгорают абсолютно одинаково, само горение проходит более плавно и устойчиво, а длительность горения при одинаковом размере стержней увеличивается в 10–20 раз.

На рис. 7.5 показана усовершенствованная лампа Кертинга с закрытой дугой, имевшая широкое распространение в Германии в конце XIX века.

С привлечением дуговых ламп различной конструкции были проведены первые опыты уличного освещения с помощью электрического тока (рис. 7.6, 7.7).

Однако из-за большой сложности конструкции, необходимости мощного источника тока для образования вольтовой дуги и невозможности гибкого «дробления света» дуговые лампы использовались преимущественно в качестве мощных источников освещения (например на морских маяках). На рис. 7.8 показан общий вид такого морского маяка, свет от мощных дуговых ламп которого был виден на расстоянии в 17 морских миль.

Кто зажег «вольтову дугу». На кого упало яблоко

Кто зажег «вольтову дугу»

Раскроем толстый томик «Собрания физико-химических новых опытов и наблюдений», изданный в Петербурге в 1801 году. Автор — Василий Петров[103], «профессор физики при Академиях Санкт-Петербургской медико-хирургической и свободных художеств». Через год Василий Владимирович Петров войдет в историю науки как первый исследователь электрического дугового разряда — дуги Петрова. Пройдет еще время, и дуга, горевшая на рабочем столе Петрова, засверкает «в свече Яблочкова» в 1878 году перед изумленными парижанами. В сорок лет Петров напишет о себе так: «Я природный россиянин, не имевший случая пользоваться изустным учением иностранных профессоров физики и доселе остающийся в совершенной неизвестности между современными нам любителями сей науки»^[104].

В. В. Петров родился в семье скромного приходского священника в Обояни, ныне Курская область. Закончил Харьковский коллегиум — известное в то время учебное заведение, где преподавались естественные и гуманитарные науки. Затем, в 1786 году, был принят «на казенный счет» в Санкт-Петербургскую учительскую гимназию, позднее преобразованную в Учительский институт. Через два года, желая приобрести практический опыт в области естественных наук, Петров добровольно отправился преподавать физику в Горном училище на далеких алтайских Колывано-Воскресенских горных заводах, вернувшись в Санкт-Петербург, утверждается в 1795 году в должности профессора физики и математики Медико-хирургической академии, где прослужит почти сорок лет. Работая по многу часов в сутки, он успешно сочетает преподавание в Академии с проведением разнообразных экспериментов в области электричества. Петров построил поистине «огромную наипаче батарею» («вольтов столб»), вряд ли имевшую в то время равную себе по мощности в мире. По современным оценкам батарея Петрова давала напряжение около 1500 В. Мощный источник тока позволил Петрову провести всевозможные исследования и сделать несколько открытий и наблюдений.

Открытия Гальвани и Вольты побудили русского ученого провести серию самостоятельных оригинальных опытов, описанных им подробно в книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах посредством огромной батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков и находящейся при Санкт-Петербургской Медико-хирургической академии». Исследования Петрова были в некотором смысле данью времени. Увлечение «гальванизмом», охватившее всю Европу, вспыхнуло и в Петербурге. Когда в сентябре 1801 года на заседании академии известный естествоиспытатель граф А. А. Мусин-Пушкин[105] продемонстрировал первый в России «вольтов столб», состоявший из трехсот серебряных и цинковых пластинок, президент академии Л. А. Николаи распорядился, чтобы известие об этом было напечатано в «Санкт-Петербургских ведомостях».

Среди историков науки и техники многие считают, что именно Петрову принадлежит честь открытия «вольтовой дуги». Многие, но не все. Так, известный историк науки В. Л. Ченакал пишет: «Можно с уверенностью сказать, что первым, кто наблюдал явление электрической дуги, был Иосиф Меджер».

Иосиф Яковлевич Меджер, талантливый механик, англичанин по происхождению, переселился в Санкт-Петербург из Елгавы в 1797 году и провел там всю жизнь. С самого начала он руководил работами по созданию оборудования для изучения гальванизма. Им были построены батареи и для Мусина-Пушкина, и для Петрова. В сохранившейся до наших дней в Геттингене рукописи сокращенного варианта «Известий о гальвани-вольтовских опытах», датированной июлем 1802 года, Петров указывает, что использованная им батарея из 4200 кружков была сделана «по заказу на фабрике английского механика, коллежского асессора Иосифа Меджера, столь известного здесь наипаче по гальвани-вольтовским опытам»^[106]. Какие опыты ставил И. Меджер? 23 мая 1802 года в «Приложении к Санкт-Петербургским ведомостям» появилась заметка «О гальваниевых опытах», рассказывающая о демонстрациях Меджером действия батареи из восьми тысяч кружков: «…между двумя угольями, соединенными с обоими концами столбцов, является продолжительный огонь, толщиною в палец, которым можно зажечь свечу, бумагу и другие горючие вещества, производится такой свет, что всякие малые предметы весьма ясно видеть можно…»^[107]

Нужно ли сейчас задаваться вопросом, в чьих руках — Петрова или Меджера, — месяцем раньше или позже, впервые зажглась электрическая дуга? Как это ни покажется странным, но ни Меджер, ни присутствовавший на его опытах академик Л. Ю. Крафт[108], по всей видимости, не усмотрели в наблюдавшемся явлении физического феномена, достойного тщательного изучения, не оценили дугу как мощное орудие исследования. Иное дело Петров. Именно он ввел дуговой разряд, так сказать, в научный оборот, выполнив обширные исследования как условий его возникновения, так и характера воздействия на различные материалы.

К сожалению, забвение Петрова в течение многих десятилетий было настолько глубоким, что не сохранилось ни портрета ученого, ни сколько-нибудь достоверных и подробных сведений о его жизни. Упомянутый выше труд Петрова был случайно обнаружен студентом Петербургского университета А. Л. Гершуни, когда он во время летних каникул просиживал дни в публичной библиотеке города Вильно. По возвращении к занятиям Гершуни рассказал о поразившей его находке приват-доценту Н. Г. Егорову, который читал лекции по физике, и своим товарищам. Немедленно были организованы поиски других трудов загадочного профессора Петрова. Так благодаря случайному открытию Гершуни мировой науке стал известен первооткрыватель «вольтовой дуги» и пионер электрического освещения^[109].

В «Известиях о гальвани-вольтовских опытах» была впервые в мире, на несколько лет раньше Дэви, описана электрическая дуга, появляющаяся при сближении двух угольков, соединенных с источником тока. Петров прямо указывает: «Если на стеклянную плитку будут положены два древесных угля и если потом металлическими изолированными направителями, сообщенными с полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линий (линия — старая русская мера длины, равная приблизительно 2,5 миллиметра. — В. К.), то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медленнее загораются, и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может». Таким образом, он недвусмысленно выдвигает идею электрического освещения.

Тем не менее научная литература приписывает честь открытия «вольтовой дуги» сэру Гемфри Дэви — поскольку известность в Европе она получила только после того, как он ее описал в «Элементах химической философии» в 1812 году. Гемфри Дэви назвал дугу вольтовой по имени Алессандро Вольты. Он получил ее при помощи большого «вольтова столба», устроенного в 1810 году и состоявшего из 2000 гальванических пар. Этот «вольтов столб» был затем подарен Королевскому институту в Лондоне. В 1812 году Дэви написал: «Эта батарея… дает целый ряд блестящих и поразительных явлений. Когда два куска древесного угля в 1 дюйм длины и 1/6 дюйма в поперечнике были сближены между собою на расстояние 1/30 или 1/40 дюйма (будучи включены в цепь), то получилась яркая искра и угли, больше чем до половины, накалились добела. Когда же затем концы углей начали раздвигать, то между ними происходил постоянный разряд через накаленный воздух на расстоянии, по крайней мере, 4 дюймов в виде необыкновенно блестящей широкой световой дуги конической формы, обращенной выпуклостью кверху. Любое вещество, введенное в дугу, тотчас же накалялось; платина расплавилась в этом пламени так же легко, как воск в пламени обыкновенной свечи; кварц, сапфир, магнезия, известь превратились в жидкость; алмазный порошок, кусочки угля и графита исчезли мгновенно, как бы улетучиваясь в дуге… Когда полюсы батарей были соединены в разреженном воздухе, то расстояние, при котором получались разряды, могло быть увеличено соразмерно степени разрежения; когда последнее достигало только 1/4 дюйма ртутного давления, искры перескакивали на расстояния до 1/2 дюйма, а при удалении полюсов на 6–7 дюймов разряды происходили в виде необычайно красивой пурпуровой струи света».

Когда Дэви сблизил два полюса батареи, была ночь. Ослепительный свет на несколько секунд лишил его зрения. В вводной лекции цикла на тему «Электрохимическая наука» Дэви сопоставляет прошлое и настоящее химии: «Здесь мы увидим, что „вольтов столб“ дал нам ключ к наиболее таинственным и неизведанным закоулкам природы. До этого открытия наши средства были очень ограничены: поле пневматических изысканий было истощено, и для экспериментатора оставалось немногое — только мелочные и кропотливые процессы. Теперь же перед нами безграничное пространство нового в науке, неисследованная страна благородного и плодородного вида, обетованная для науки земля»^[110].

В итоге создалась интересная ситуация: название физического явления, на открытие которого претендуют три исследователя, носит имя четвертого, не имеющего к открытию непосредственного отношения. В России истинным открывателем «вольтовой дуги» считают Петрова, труды которого, однако, были забыты вплоть до начала XX века. В учебниках физики электрическая дуга именовалась «вольтовой дугой», что давало повод думать о ее открытии Вольтой. В вышедшей еще при жизни Петрова «Опытной, наблюдательной и умозрительной физике», написанной его коллегой, профессором физиологии и анатомии Медико-хирургической академии Д. Велланским[111], электрическая дуга и «огромная наипаче» батарея Петрова не упоминается, хотя Велланский рассказывает о батарее Шиллерна, о сухих батареях Делюка, Зингера и Замбони, об электрических «светоносных» явлениях, об электризации проводников «стеганием», то есть о многих вещах, о которых писал Петров^[112].

Выходит, об открытии Петрова забыли еще при его жизни. В то же время можно с большой долей вероятности утверждать, что иностранные ученые были достаточно хорошо осведомлены об изучении русскими коллегами явлений, связанных с электрической дугой. Этому способствовала, например, и публикация в 1804 году Академией наук извещения о конкурсе на лучшее исследование проблем природы света, в котором говорилось, что «такие исследования могли бы не без пользы быть распространены на гальванический огонь, ослепительный блеск коего в случае больших „вольтовых столбов“ и обугленных веществ до известной степени подобен солнечному свету», и подробный ответ Академии за подписью В. Л. Крафта в 1803 году на запрос итальянского физика Дж. Альдини о работах в России по гальванизму. Тут, кстати, надо сказать, Дэви никогда не приписывал себе открытия дуги, а всего лишь сообщал о своих наблюдениях…

Четкий ответ на вопрос, почему так случилось, что открытие «вольтовой дуги» приписывается Г. Дэви, дал академик П. Л. Капица: «Мне думается, что объяснение надо искать в тех условиях, в которых наука развивается в стране. Недостаточно ученому сделать открытие, чтобы оно оказало влияние на развитие мировой культуры, — нужно, чтобы в стране существовали определенные условия и существовала нужная связь с научной общественностью за границей… Трагедия изоляции от мировой науки работ Ломоносова, Петрова и других наших ученых-одиночек и состояла в том, что они не могли включиться в коллективную работу ученых за границей…»^[113]

Василий Петров сам, вероятно, представлял, что же он на самом деле открыл и каково значение его опытов, но возможности донести свое открытие до научного сообщества у него не было. И вот это самое трагичное во всей истории.

Электрическая дуга: сила разряда в действии

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

 

Вольтова дуга характеризуется двумя свойствами:

• выделением большого количества теплоты
• сильным лучеиспусканием.

И то и другое свойство электрической дуги использовано в технике.

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

 

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

Типичный вариант между двумя углями изображена на рисунке.

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

Температура электрической дуги, ее воздействие

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

Схема зон и их температуры в сварочной дуге

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

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

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

Процесс возникновения сварочной дуги

Возникновение электрической дуги

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

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

Вследствие этого воздух становится электропроводным.

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

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

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

Длина дуги, кратер, провар

Сам процесс дуговой электросварки протекает следующим образом.

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

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

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

Схема длины дуги

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

возникновение и способы ее гашения

В процессе эксплуатации электрические цепи постоянно замыкаются и размыкаются. Давно замечено, что в момент размыкания между контактами образуется электрическая дуга. Для ее появления вполне достаточно напряжения более 10 вольт и силы тока – свыше 0,1 ампер. При более высоких значениях тока и напряжения внутренняя температура дуги нередко достигает 3-15 тысяч градусов. Это становится основной причиной расплавленных контактов и токоведущих частей.

Если же напряжение составляет 110 киловольт и выше, в этом случае длина дуги может достичь длины более одного метра. Подобная дуга представляет серьезную опасность для лиц, работающих с мощными силовыми установками, поэтому требуется ее максимальное ограничение и быстрое гашение в любых цепях, независимо от величины напряжения.

Что такое электрическая дуга

Наиболее характерным примером является электрическая сварочная дуга, проявляющаяся в виде продолжительного электрического разряда в плазме. В свою очередь плазма – это смешанные между собой ионизированные газы и пары составляющих защитной атмосферы, основного и присадочного металла.

Таким образом, электрическая дуга это горение электрического разряда между двумя электродами, расположенными в горизонтальной плоскости. Под действием нагретых газов, стремящихся к верху, этот разряд изгибается и становится виден как дуга или арка.

Эти свойства позволили использовать дугу на практике в качестве газового проводника, с помощью которого электрическая энергия преобразуется в тепловую, создавая высокую интенсивность нагрева. Данный процесс может сравнительно легко управляться изменяющимися электрическими параметрами.

В обычных условиях газы не проводят ток. Однако, если возникают благоприятные условия, они могут быть ионизированы. Их атомы или молекулы становятся положительными или отрицательными ионами. Под действием высокой температуры и внешнего электрического поля с высокой напряженностью газы изменяются и переходят в состояние плазмы, обладающей всеми свойствами проводника.

Как образуется сварочная дуга

• Вначале между концом электрода и деталью появляется контакт, затрагивающий обе поверхности.
• Под действием тока с высокой плотностью, частицы поверхностей быстро расплавляются, образуя прослойку жидкого металла. Она постоянно увеличивается в направлении электрода, после чего наступает ее разрыв.
• В этот момент металл очень быстро испаряется и промежуток разряда начинают заполнять ионы и электроны. Приложенное напряжение заставляет их двигаться к аноду и катоду, в результате происходит возбуждение сварочной дуги.
• Начинается процесс термической ионизации, при котором положительные ионы и свободные электроны продолжают концентрироваться, газ дугового промежутка еще более ионизируется и сама дуга становится устойчивой.
• Под ее влиянием металлы заготовки и электрода расплавляются и, находясь в жидком состоянии, смешиваются между собой.
• После остывания, в этом месте образуется сварочный шов.

Гашение электрической дуги в коммутационной аппаратуре

Отключение элементов электрической цепи должно производиться очень осторожно, без повреждений коммутационной аппаратуры. Одного лишь размыкания контактов будет недостаточно, требуется правильно погасить дугу, возникающую между ними.

Процессы горения и гашения дуги существенно различаются между собой в зависимости от использования в сети постоянного или переменного тока. Если с постоянным током нет особых проблем, то при наличии переменного тока следует учитывать ряд факторов. Прежде всего, ток дуги проходит нулевую отметку на каждом полупериоде. В этот момент прекращается выделение энергии, в результате дуга самопроизвольно гаснет, и вновь загорается. На практике ток приближается к нулю еще до перехода через нулевую отметку. Это связано со снижением тока и уменьшением энергии, подводимой к дуге.

Соответственно понижается и ее температура, что вызывает прекращение термической ионизации. В самом промежутке дуги происходит интенсивная деионизация. Если в этот момент сделать быстрое размыкание и разводку контактов, то пробоя может и не случиться, цепь отключится без появления дуги.

На практике создать подобные идеальные условия очень сложно. В связи с этим были разработаны специальные мероприятия по ускоренному гашению дуги. Различные технические решения позволяют быстро охладить дуговой промежуток и снизить количество заряженных частиц. В результате, наступает постепенное увеличение электрической прочности данного промежутка и одновременный рост на нем восстанавливающего напряжения.

Обе величины находятся в зависимости между собой и влияют на зажигание дуги в очередном полупериоде. Если электрическая прочность превысит восстанавливающее напряжение, то дуга уже не загорится. В противном случае она будет устойчиво гореть.

Основные способы гашения дуги

Довольно часто используется метод удлинения дуги, когда в процессе расхождения контактов при отключении цепи происходит ее растяжение (рис.1). За счет увеличения поверхности условия охлаждения существенно улучшаются, а для поддержки горения требуется большее значение напряжения.

В другом случае общая электрическая дуга разделяется на отдельные короткие дуги (рис.2). Для этого может использоваться специальная металлическая решетка. В ее пластинах под действием вихревых токов наводится электромагнитное поле, затягивающее дугу для разделения. Данный способ широко применяется в коммутационной аппаратуре напряжением менее 1 кВ. Типичным примером являются воздушные автоматические выключатели.


Довольно эффективным считается гашение в небольших объемах, то есть, внутри дугогасительных камер. В этих устройствах имеются продольные щели, совпадающие по осям с направлением ствола дуги. В результате соприкосновения с холодными поверхностями, дуга начинает интенсивно охлаждаться, активно выделяя заряженные частицы в окружающую среду.

Использование высокого давления. В этом случае температура остается неизменной, давление возрастает, а ионизация уменьшается. В таких условиях дуга усиленно охлаждается. Для создания высокого давления используются плотно закрывающиеся камеры. Способ особенно эффективен для плавких предохранителей и другой аппаратуры.

Гашение дуги может происходить с помощью масла, куда помещаются контакты. При их размыкании появляется дуга, под действием которой масло начинает активно испаряться. Она оказывается покрыта газовым пузырем или оболочкой, состоящей на 70-80% из водорода и масляных паров. Под влиянием выделяемых газов, попадающих прямо в зону ствола, холодный и горячий газ внутри пузыря перемешивается, интенсивно охлаждая дуговой промежуток.

Другие методы гашения

Гашение электрической дуги может выполняться за счет роста ее сопротивления. Оно постепенно возрастает, а ток снижается до значения, недостаточного для поддержания горения. Основным недостатком данного метода считается продолжительное время гашения, в течение которого в дуге рассеивается большое количество энергии.

Увеличение сопротивления дуги достигается разными способами:

• Удлинение дуги, поскольку ее сопротивление находится в прямой пропорциональной зависимости с длиной. Для этого нужно изменить зазор между контактами в сторону увеличения.
• Охлаждение среды между контактами, где расположена дуга. Чаще всего применяется обдув, направляемые вдоль дуги.
• Контакты помещаются в газовую среду с низкой степенью ионизации или в вакуумную камеру. Данный метод используется в газовых и вакуумных выключателях.
• Поперечное сечение дуги можно снизить, пропуская ее через узкое отверстие или уменьшая площадь контактов.

В цепях с переменным напряжением для гашения дуги используется метод нулевого тока. В этом случае сопротивление сохраняется на низком уровне, пока значение тока не снизится до нуля. В результате, гашение происходит естественным путем, а зажигание не повторяется вновь, хотя напряжение на контактах может и увеличиться. Падение до нулевой отметки происходит в конце каждого полупериода и дуга гаснет на короткое время. Если увеличить диэлектрическую прочность промежутка между контактами, то дуга так и останется погасшей.

Последствия действия электрической дуги

Разрушительное воздействие дуги представляет серьезную опасность не только для оборудования, но и для работающих людей. При неблагоприятном стечении обстоятельств можно получить серьезные ожоги. Иногда поражение дугой заканчивается летальным исходом.

Как правило, электрическая дуга возникает в момент случайного контакта с токоведущими частями или проводниками. Под действием тока короткого замыкания плавятся провода, ионизируется воздух, создаются другие благоприятные условия для образования плазменного канала.

В настоящее время в области электротехники удалось добиться существенных положительных результатов с помощью современных защитных средств, разработанных против электрической дуги.

Электрическая дуга (вольтова дуга, дуговой разряд). Вольтова дуга

Электрическая дуга может быть крайне разрушительной для оборудования и, что более важно, представлять опасность для людей. Тревожное количество вызванных ею несчастных случаев происходит ежегодно, часто приводя к серьезным ожогам или смерти. К счастью, в электротехнической промышленности достигнут значительный прогресс в части создания средств и методов защиты от воздействия дуги.

Причины и места возникновения

Электрическая дуга является одной из самых смертоносных и наименее изученных опасностей электроэнергии и преобладает в большинстве отраслей промышленности. Широко признается, что чем выше напряжение электрической системы, тем больше риск для людей, работающих на территории или вблизи проводов и оборудования, находящихся под напряжением.

Тепловая энергия от вспышки дуги, однако, может на самом деле быть больше и возникать чаще при более низких напряжениях с теми же разрушительными последствиями.

Возникновение электрической дуги, как правило, происходит при случайном контакте между токоведущим проводником, таким как контактный провод троллейбусной или трамвайной линии с другим проводником, или заземленной поверхностью.

Когда это происходит, возникающий ток короткого замыкания плавит провода, ионизирует воздух и создает огненный канал проводящей плазмы характерной дугообразной формы (отсюда и название), причем температура электрической дуги в ее сердцевине может достигать свыше 20000 °С.

Что же такое электрическая дуга?

По сути, так в обиходе именуют хорошо известный в физике и электротехнике дуговой разряд — вид самостоятельного электроразряда в газе. Каковы же физические свойства электрической дуги? Она горит в широком диапазоне давления газа, при постоянном или переменном (до 1000 Гц) напряжении между электродами в диапазоне от нескольких вольт (сварочная дуга) до десятков киловольт. Максимальная плотность тока дуги наблюдается на катоде (10 2 -10 8 А/см 2), где она стягивается в катодное пятно, очень яркое и малое по размерам. Оно беспорядочно и непрерывно перемещается по всей площади электрода. Температура его такова, что материал катода в нем кипит. Поэтому возникают идеальные условия для термоэлектронной эмиссии электронов в прикатодное пространство. Над ним образуется небольшой слой, заряженный положительно и обеспечивающий ускорение эмитируемых электронов до скоростей, при которых они ударно ионизируют атомы и молекулы среды в межэлектродном промежутке.

Такое же пятно, но несколько большее и малоподвижное, формируется и на аноде. Температура в нем близкая к катодному пятну.

Если ток дуги порядка нескольких десятков ампер, то из обоих электродов вытекают с большой скоростью нормально к их поверхностям плазменные струи или факелы (см. на фото ниже).

При больших токах (100-300 А) возникают добавочные плазменные струи, и дуга становится похожей на пучок плазменных нитей (см. на фото ниже).

Как проявляет себя дуга в электрооборудовании

Как было сказано выше, катализатором ее возникновения является сильное тепловыделение в катодном пятне. Температура электрической дуги, как уже упоминалось, может достигать 20 000 °С, примерно в четыре раза выше, чем на поверхности солнца. Этот зной может быстро расплавить или даже испарить медь проводников, которая имеет температуру плавления около 1084 °С, намного ниже, чем в дуге. Поэтому в ней часто образуются пары меди и брызги расплавленного металла. Когда медь переходит из твердого состояния в пар, она расширяется в несколько десятков тысяч раз от своего первоначального объема. Это эквивалентно тому, что кусочек меди в один кубический сантиметр изменится до размера 0,1 кубометра в доли секунды. При этом возникнет давление высокой интенсивности и звуковые волны, распространяющиеся вокруг с большой скоростью (которая может быть свыше 1100 км в час).

Воздействие электрической дуги

Тяжелые травмы, и даже со смертельным исходом, при ее возникновении могут получить не только лица, работающие на электрооборудования, но и люди, находящиеся поблизости. Дуговые травмы могут включать в себя внешние ожоги кожи, внутренние ожоги от вдыхания горячих газов и испаренного металла, повреждения слуха, зрения, такие как слепота от ультрафиолетового света вспышки, а также многие другие разрушительные повреждения.

При особо мощной дуге может также произойти такое явление, как ее взрыв, создающий давление более 100 килопаскалей (кПа) с выбросом частиц мусора, подобных шрапнели, со скоростью до 300 метров в секунду.

Лица, перенесшие воздействия электрического тока электрической дуги, могут нуждаться в серьезном лечения и реабилитации, а цена их травм может быть экстремальной — физически, эмоционально и финансово. Хотя законодательство требует от предприятий проведения оценки рисков для всех видов трудовой деятельности, однако риск поражения электрической дугой часто упускается из виду, потому что большинство людей не знают, как оценивать и эффективно управлять этой опасностью. Защита от воздействия электрической дуги предполагает использование целого комплекса средств, включая применение при работе с электрооборудованием, находящимся под напряжением, специальных электрозащитных средств, спецодежды, а также самого оборудования, прежде всего высоко- низковольтных коммутационных электроаппаратов, сконструированных с применением средств гашения дуги.

Дуга в электрических аппаратах

В этом классе электротехнических устройств (автоматические выключатели, контакторы, магнитные пускатели) борьба с данным явлением имеет особое значение. Когда контакты выключателя, не оборудованного специальными устройствами для предотвращения дуги, размыкаются, то она обязательно зажигается между ними.

В момент, когда контакты начинают отделяться, площадь последних уменьшается быстро, что приводит к увеличению плотности тока и, следовательно, к повышению температуры. Выделяемого тепла в промежутке между контактами (обычная среда масло или воздух) достаточно для ионизации воздуха или испарения и ионизации масла. Ионизированный воздух или пар действует как проводник для тока дуги между контактами. Разность потенциалов между ними весьма мала, но ее достаточно для поддержания дуги. Следовательно, ток в цепи остается непрерывным тех пор, пока дуга не устранена. Она не только задерживает процесс прерывания тока, но также генерирует огромное количество теплоты, которое может привести к повреждению самого выключателя. Таким образом, главная проблема в выключателе (прежде всего высоковольтном) — это гашение электрической дуги в кратчайшие сроки для того, чтобы выделяемое в ней тепло не могло достичь опасного значения.

Факторы поддержания дуги между контактами выключателей

К ним относятся:

2. Ионизированные частицы между ними.

Принимая это, отметим дополнительно:

• Когда между контактами имеется небольшой промежуток, даже небольшой разности потенциалов достаточно для поддержания дуги. Одним из способов ее гашения является разделение контактов на такое расстояние, что разность потенциалов становится недостаточной для поддержания дуги. Тем не менее этот метод является практически неосуществимым в высоковольтном оборудовании, где может потребоваться разделение на многие метры.
• Ионизированные частицы между контактами, как правило, поддерживают дугу. Если ее путь деионизирован, то процесс гашения будет облегчен. Это может быть достигнуто путем охлаждения дуги или удаления ионизированного частиц из пространства между контактами.
• Есть два способа, посредством которых осуществляется защита от электрической дуги в выключателях:

Метод высокого сопротивления;

Метод нулевого тока.

Гашение дуги увеличением ее сопротивления

В этом методе сопротивление на пути дуги растет с течением времени так, что ток уменьшается до значения, недостаточного для ее поддержания. Следовательно, он прерывается, и электрическая дуга гаснет. Основной недостаток этого метода состоит в том, что время гашения достаточно велико, и в дуге успевает рассеиваться огромная энергия.

Сопротивление дуги может быть увеличена путем:

• Удлинения дуги — сопротивление дуги прямо пропорциональна ее длине. Длина дуги может быть увеличена за счет изменения зазора между контактами.
• Охлаждением дуги, точнее среды между контактами. Эффективное охлаждение обдувом должно быть направлено вдоль дуги.
• Помещением контактов в трудноионизируемую газовую среду (газовые выключатели) или в вакуумную камеру (вакуумные выключатели).
• Снижением поперечного сечения дуги путем ее пропускания через узкое отверстие, или снижением площади контактов.
• Разделением дуги — ее сопротивление может быть увеличено путем разделения на ряд небольших дуг, соединенных последовательно. Каждая из них испытывает действие удлинения и охлаждения. Дуга может быть разделена путем введения некоторых проводящих пластин между контактами.

Гашение дуги методом нулевого тока

Этот метод используется только в цепях переменного тока. В нем сопротивление дуги сохраняется низким, пока ток не снижается до нуля, где она гаснет естественным путем. Ее повторное зажигание предотвращается несмотря на увеличение напряжения на контактах. Все современные выключатели больших переменных токов используют этот метод гашения дуги.

В системе переменного тока последний падает до нуля после каждого полупериода. В каждое такое обнуление дуга гаснет на короткое время. При этом среда между контактами содержит ионы и электроны, так что ее диэлектрическая прочность небольшая и может быть легко разрушена растущим напряжением на контактах.

Если это происходит, электрическая дуга будет гореть в течение следующего полупериода тока. Если сразу же после его обнуления диэлектрическая прочность среды между контактами растет быстрее, чем напряжение на них, то дуга не зажжется и ток будет прерван. Быстрое увеличение диэлектрической прочности среды вблизи нуля тока может быть достигнуто путем:

• рекомбинации ионизированных частиц в пространстве между контактами в нейтральные молекулы;
• удалением ионизированных частиц прочь и заменой их нейтральными частицами.

Таким образом, реальной проблемой в прерывании переменного тока дуги является быстрая деионизация среды между контактами, как только ток становится равным нулю.

Способы деионизация среды между контактами

1. Удлинение зазора: диэлектрическая прочность среды пропорциональна длине зазора между контактами. Таким образом, при быстром размыкании контактов может быть достигнута и более высокая диэлектрическая прочность среды.

2. Высокое давление. Если оно в непосредственной близости от дуги, увеличивается, плотность частиц, составляющих канал дугового разряда, также растет. Повышенная плотность частиц приводит к высокому уровню их деионизации и, следовательно, диэлектрическая прочность среды между контактами увеличивается.

3. Охлаждения. Естественная рекомбинация ионизированных частиц происходит быстрее, если они остывают. Таким образом, диэлектрическая прочность среды между контактами может быть увеличена путем охлаждения дуги.

4. Эффект взрыва. Если ионизированные частицы между контактами сметены прочь и заменены неионизированными, то диэлектрическая прочность среды может быть увеличена. Это может быть достигнуто с помощью газового взрыва, направленного в зону разряда, или впрыскиванием масла в межконтактное пространство.

В таких выключателях в качестве среды гашения дуги используется газ гексафторид серы (SF6). Он имеет сильную тенденцию поглощать свободные электроны. Контакты выключателя открываются в потоке высокого давления SF6) между ними (см. рисунок ниже).

Газ захватывает свободные электроны в дуге и формирует избыток малоподвижных отрицательных ионов. Число электронов в дуге быстро сокращается, и она гаснет.

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 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 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.

В процессе эксплуатации электрические цепи постоянно замыкаются и размыкаются. Давно замечено, что в момент размыкания между контактами образуется электрическая дуга. Для ее появления вполне достаточно напряжения более 10 вольт и силы тока — свыше 0,1 ампер. При более высоких значениях тока и напряжения внутренняя температура дуги нередко достигает 3-15 тысяч градусов. Это становится основной причиной расплавленных контактов и токоведущих частей.

Если же напряжение составляет 110 киловольт и выше, в этом случае длина дуги может достичь длины более одного метра. Подобная дуга представляет серьезную опасность для лиц, работающих с мощными силовыми установками, поэтому требуется ее максимальное ограничение и быстрое гашение в любых цепях, независимо от величины напряжения.

Что такое электрическая дуга

Наиболее характерным примером является электрическая сварочная дуга, проявляющаяся в виде продолжительного электрического разряда в плазме. В свою очередь плазма — это смешанные между собой ионизированные газы и пары составляющих защитной атмосферы, основного и присадочного металла.

Таким образом, электрическая дуга это горение электрического разряда между двумя электродами, расположенными в горизонтальной плоскости. Под действием нагретых газов, стремящихся к верху, этот разряд изгибается и становится виден как дуга или арка.

Эти свойства позволили использовать дугу на практике в качестве газового проводника, с помощью которого электрическая энергия преобразуется в тепловую, создавая высокую интенсивность нагрева. Данный процесс может сравнительно легко управляться изменяющимися электрическими параметрами.

В обычных условиях газы не проводят ток. Однако, если возникают благоприятные условия, они могут быть ионизированы. Их атомы или молекулы становятся положительными или отрицательными ионами. Под действием высокой температуры и внешнего электрического поля с высокой напряженностью газы изменяются и переходят в состояние плазмы, обладающей всеми свойствами проводника.

Как образуется сварочная дуга

• Вначале между концом электрода и деталью появляется контакт, затрагивающий обе поверхности.
• Под действием тока с высокой плотностью, частицы поверхностей быстро расплавляются, образуя прослойку жидкого металла. Она постоянно увеличивается в направлении электрода, после чего наступает ее разрыв.
• В этот момент металл очень быстро испаряется и промежуток разряда начинают заполнять ионы и электроны. Приложенное напряжение заставляет их двигаться к аноду и катоду, в результате происходит возбуждение сварочной дуги.
• Начинается процесс термической ионизации, при котором положительные ионы и свободные электроны продолжают концентрироваться, газ дугового промежутка еще более ионизируется и сама дуга становится устойчивой.
• Под ее влиянием металлы заготовки и электрода расплавляются и, находясь в жидком состоянии, смешиваются между собой.
• После остывания, в этом месте образуется сварочный шов.

Гашение электрической дуги в коммутационной аппаратуре

Отключение элементов электрической цепи должно производиться очень осторожно, без повреждений коммутационной аппаратуры. Одного лишь размыкания контактов будет недостаточно, требуется правильно погасить дугу, возникающую между ними.

Процессы горения и гашения дуги существенно различаются между собой в зависимости от использования в сети . Если с постоянным током нет особых проблем, то при наличии переменного тока следует учитывать ряд факторов. Прежде всего, ток дуги проходит нулевую отметку на каждом полупериоде. В этот момент прекращается выделение энергии, в результате дуга самопроизвольно гаснет, и вновь загорается. На практике ток приближается к нулю еще до перехода через нулевую отметку. Это связано со снижением тока и уменьшением энергии, подводимой к дуге.

Соответственно понижается и ее температура, что вызывает прекращение термической ионизации. В самом промежутке дуги происходит интенсивная деионизация. Если в этот момент сделать быстрое размыкание и разводку контактов, то пробоя может и не случиться, цепь отключится без появления дуги.

На практике создать подобные идеальные условия очень сложно. В связи с этим были разработаны специальные мероприятия по ускоренному гашению дуги. Различные технические решения позволяют быстро охладить дуговой промежуток и снизить количество заряженных частиц. В результате, наступает постепенное увеличение электрической прочности данного промежутка и одновременный рост на нем восстанавливающего напряжения.

Обе величины находятся в зависимости между собой и влияют на зажигание дуги в очередном полупериоде. Если электрическая прочность превысит восстанавливающее напряжение, то дуга уже не загорится. В противном случае она будет устойчиво гореть.

Основные способы гашения дуги

Довольно часто используется метод удлинения дуги, когда в процессе расхождения контактов при отключении цепи происходит ее растяжение (рис.1). За счет увеличения поверхности условия охлаждения существенно улучшаются, а для поддержки горения требуется большее значение напряжения.

1.

В другом случае общая электрическая дуга разделяется на отдельные короткие дуги (рис.2). Для этого может использоваться специальная металлическая решетка. В ее пластинах под действием наводится электромагнитное поле, затягивающее дугу для разделения. Данный способ широко применяется в коммутационной аппаратуре напряжением менее 1 кВ. Типичным примером являются воздушные автоматические выключатели.

2.

Довольно эффективным считается гашение в небольших объемах, то есть, внутри дугогасительных камер. В этих устройствах имеются продольные щели, совпадающие по осям с направлением ствола дуги. В результате соприкосновения с холодными поверхностями, дуга начинает интенсивно охлаждаться, активно выделяя заряженные частицы в окружающую среду.

Использование высокого давления. В этом случае температура остается неизменной, давление возрастает, а ионизация уменьшается. В таких условиях дуга усиленно охлаждается. Для создания высокого давления используются плотно закрывающиеся камеры. Способ особенно эффективен для плавких предохранителей и другой аппаратуры.

Гашение дуги может происходить с помощью масла, куда помещаются контакты. При их размыкании появляется дуга, под действием которой масло начинает активно испаряться. Она оказывается покрыта газовым пузырем или оболочкой, состоящей на 70-80% из водорода и масляных паров. Под влиянием выделяемых газов, попадающих прямо в зону ствола, холодный и горячий газ внутри пузыря перемешивается, интенсивно охлаждая дуговой промежуток.

Другие методы гашения

Гашение электрической дуги может выполняться за счет роста ее сопротивления. Оно постепенно возрастает, а ток снижается до значения, недостаточного для поддержания горения. Основным недостатком данного метода считается продолжительное время гашения, в течение которого в дуге рассеивается большое количество энергии.

Увеличение сопротивления дуги достигается разными способами:

• Удлинение дуги, поскольку ее сопротивление находится в прямой пропорциональной зависимости с длиной. Для этого нужно изменить зазор между контактами в сторону увеличения.
• Охлаждение среды между контактами, где расположена дуга. Чаще всего применяется обдув, направляемые вдоль дуги.
• Контакты помещаются в газовую среду с низкой степенью ионизации или в вакуумную камеру. Данный метод используется в газовых и вакуумных выключателях.
• Поперечное сечение дуги можно снизить, пропуская ее через узкое отверстие или уменьшая площадь контактов.

В цепях с переменным напряжением для гашения дуги используется метод нулевого тока. В этом случае сопротивление сохраняется на низком уровне, пока значение тока не снизится до нуля. В результате, гашение происходит естественным путем, а зажигание не повторяется вновь, хотя напряжение на контактах может и увеличиться. Падение до нулевой отметки происходит в конце каждого полупериода и дуга гаснет на короткое время. Если увеличить диэлектрическую прочность промежутка между контактами, то дуга так и останется погасшей.

Последствия действия электрической дуги

Разрушительное воздействие дуги представляет серьезную опасность не только для оборудования, но и для работающих людей. При неблагоприятном стечении обстоятельств можно получить серьезные ожоги. Иногда поражение дугой заканчивается летальным исходом.

Как правило, электрическая дуга возникает в момент случайного контакта с токоведущими частями или проводниками. Под действием тока короткого замыкания плавятся провода, ионизируется воздух, создаются другие благоприятные условия для образования плазменного канала.

В настоящее время в области электротехники удалось добиться существенных положительных результатов с помощью современных защитных средств, разработанных против электрической дуги.

К атегория:

Сборка металлоконструкций

Электрическая дуга и ее свойства

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Если говорить о характеристиках вольтовой дуги, то стоит упомянуть, что она отличается более низким напряжением, чем тлеющий разряд, и полагается на термоэлектронное излучение электронов от электродов, поддерживающих дугу. В англоязычных странах этот термин считается архаичным и устаревшим.

Методы подавления дуги можно использовать для уменьшения ее продолжительности или вероятности образования.

В конце 1800-х годов вольтова дуга широко использовалась для общественного освещения. Некоторые электрические дуги низкого давления используются во многих приложениях. Например, для освещения применяются люминесцентные лампы, ртутные, натриевые и металлогалогенные лампы. Ксеноновые дуговые лампы использовались для кинопроекторов.

Открытие вольтовой дуги

Считается, что это явление впервые было описано сэром Хамфри Дэви в статье 1801 года, опубликованной в Journal of Natural Philosophy, Chemistry and Arts Уильяма Николсона. Однако явление, описанное Дэви, не было электрической дугой, но лишь искрой. Поздние исследователи писали: «Это, очевидно, описание не дуги, а искры. Суть первой заключается в том, что она должна быть непрерывной, и ее полюса не должны соприкасаться после того, как она возникла. Искра, созданная сэром Хамфри Дэви, была явно не непрерывной, и хотя в течение некоторого времени после контакта с атомами углерода оставалась заряженной, скорее всего не было соединения дуги, которое необходимо для ее классификации как вольтовой».

В том же году Дэви публично продемонстрировал эффект перед Королевским обществом, передав электрический ток через два соприкасающихся угольных стержня, а затем оттянув их на небольшое расстояние друг от друга. Демонстрация показала «слабую» дугу, с трудом отличимую от устойчивой искры, между точками древесного угля. Научное сообщество предоставило ему более мощную батарею из 1000 пластин, и в 1808 году он продемонстрировал возникновение вольтовой дуги в крупных масштабах. Ему также приписывают ее название на английском языке (electric arc). Он назвал ее дугой, потому что она принимает форму восходящего лука, когда расстояние между электродами становится близким. Это связано с проводящими свойствами раскаленного газа.

Как появилась вольтова дуга? Первая непрерывная дуга была зафиксирована независимо в 1802 г. и описана в 1803 г. как «специальная жидкость с электрическими свойствами» русским ученым Василием Петровым, экспериментирующий с медно-цинковой батареей, состоящей из 4200 дисков.

Дальнейшее изучение

В конце девятнадцатого века вольтова дуга широко использовалась для общественного освещения. Тенденция электрических дуг к мерцанию и шипению была серьезной проблемой. В 1895 году Герта Маркс Айртон написала серию статей об электричестве, объяснив, что вольтова дуга была результатом контакта кислорода с углеродными стержнями, используемыми для создания дуги.

В 1899 году она была первой женщиной, когда-либо читавшей свой собственный доклад перед Институтом инженеров-электриков (IEE). Ее доклад был озаглавлен как «Механизм электрической дуги». Вскоре после этого Айртон была избрана первой женщиной-членом Института инженеров-электриков. Следующая женщина была принята в институт аж в 1958 году. Айртон подала прошение прочесть доклад перед Королевским научным обществом, но ей не разрешили сделать этого из-за ее пола, и «Механизм электрической дуги» был прочитан Джоном Перри вместо нее в 1901 году.

Описание

Электрическая дуга представляет собой вид с наибольшей плотностью тока. Максимальная сила тока, проводимого по дуге, ограничена только внешней средой, а не самой дугой.

Дуга между двумя электродами может быть инициирована ионизацией и тлеющим разрядом, когда ток через электроды увеличивается. Пробивное напряжение электродного зазора представляет собой комбинированную функцию давления, расстояния между электродами и типа газа, окружающего электроды. Когда начинается дуга, ее напряжение на клеммах намного меньше, чем у тлеющего разряда, а ток выше. Дуга в газах вблизи атмосферного давления характеризуется видимым светом, высокой плотностью тока и высокой температурой. Она отличается от тлеющего разряда примерно одинаковыми эффективными температурами как электронов, так и положительных ионов, и в тлеющем разряде ионы имеют гораздо меньшую тепловую энергию, чем электроны.

При сваривании

Вытянутая дуга может быть инициирована двумя электродами, первоначально находящимися в контакте и разнесенными в процессе эксперимента. Это действие может инициировать дугу без высоковольтного тлеющего разряда. Это способ, которым сварщик начинает сваривать соединение, мгновенно прикасаясь сварочным электродом к предмету.

Другим примером является разделение электрических контактов на переключателях, реле или автоматических выключателях. В высокоэнергетических схемах может потребоваться подавление дуги, чтобы предотвратить повреждение контактов.

Вольтова дуга: характеристики

Электрическое сопротивление вдоль непрерывной дуги создает тепло, которое ионизует больше молекул газа (где степень ионизации определяется температурой), и в соответствии с этой последовательностью газ постепенно превращается в тепловую плазму, которая находится в тепловом равновесии, поскольку температура относительно однородно распределяется по всем атомам, молекулам, ионам и электронам. Энергия, передаваемая электронами, быстро диспергируется с более тяжелыми частицами за счет упругих столкновений из-за их большой подвижности и больших чисел.

Ток в дуге поддерживается термоэлектронной и полевой эмиссией электронов на катоде. Ток может быть сконцентрирован в очень малой горячей точке на катоде — порядка миллиона ампер на квадратный сантиметр. В отличие от тлеющего разряда, дуга имеет мало различимую структуру, поскольку положительный столбец достаточно яркий и простирается почти до электродов с обоих концов. Падение катода и падение анода в несколько вольт происходит в пределах доли миллиметра каждого электрода. Положительный столбец имеет более низкий градиент напряжения и может отсутствовать в очень коротких дугах.

Низкочастотная дуга

Низкочастотная (менее 100 Гц) дуга переменного тока напоминает дугу постоянного тока. На каждом цикле дуга инициируется пробоем, и электроды меняют роли, когда ток меняет направление. По мере увеличения частоты тока не хватает времени для ионизации при расхождении на каждом полупериоде, и пробой больше не нужен для поддержания дуги — характеристика напряжения и тока становится более омической.

Место среди прочих физических явлений

Различные формы электрических дуг являются возникающими свойствами нелинейных моделей тока и электрического поля. Дуга встречается в заполненном газом пространстве между двумя проводящими электродами (часто из вольфрама или углерода), что приводит к возникновению очень высокой температуры, способной плавить или испарять большинство материалов. Электрическая дуга представляет собой непрерывный разряд, в то время как аналогичный электрический искровой разряд является мгновенным. Вольтова дуга может возникать либо в цепях постоянного тока, либо в цепях переменного. В последнем случае она может повторно ударяться о каждом полупериоде возникновения тока. Электрическая дуга отличается от тлеющего разряда тем, что плотность тока довольно велика, а падение напряжения внутри дуги низкое. На катоде плотность тока может достигать одного мегаампера на квадратный сантиметр.

Разрушительный потенциал

Электрическая дуга имеет нелинейную зависимость между током и напряжением. Как только дуга будет создана ​​(либо путем прогрессирования из тлеющего разряда, либо путем мгновенного касания электродов, а затем разделения их), увеличение тока приводит к более низкому напряжению между дуговыми терминалами. Этот эффект отрицательного сопротивления требует, чтобы какая-то положительная форма импеданса (как электрического балласта) была помещена в цепь для поддержания стабильной дуги. Это свойство является причиной того, что неконтролируемые электрические дуги в аппарате становятся настолько разрушительными, ведь после своего возникновения дуга будет потреблять все больше тока от источника постоянного напряжения до тех пор, пока устройство не будет уничтожено.

Практическое применение

В промышленном масштабе электрические дуги используются для сварки, плазменной резки, механической обработки электрическим разрядом, в качестве дуговой лампы в кинопроекторах и в освещении. Электродуговые печи используются для производства стали и других веществ. Карбид кальция получают именно таким образом, поскольку для достижения эндотермической реакции (при температурах 2500 °С) требуется большое количество энергии.

Углеродистые дуговые огни были первыми электрическими огнями. Они использовались для уличных фонарей в XIX веке и для создания специализированных устройств, таких как прожекторы, до Второй мировой войны. Сегодня электрические дуги низкого давления используются во многих областях. Например, для освещения используются люминесцентные лампы, ртутные, натриевые и металлогалогенные лампы, а ксеноновые дуговые лампы используются для кинопроекторов.

Формирование интенсивной электрической дуги, подобно мелкомасштабной дуговой вспышке, является основой взрывоопасных детонаторов. Когда ученые узнали, что такое вольтова дуга и как ее можно использовать, разнообразие мирового вооружения пополнилось эффективной взрывчаткой.

Основным оставшимся применением является высоковольтное распределительное устройство для сетей передачи. Современные устройства также используют гексафторид серы под высоким давлением.

Заключение

Несмотря на частоту ожогов вольтовой дугой, она считается очень полезным физическим явлением, до сих пор широко использующимся в промышленности, производстве и создании декоративных предметов. Она обладает своей эстетикой, и ее образ часто мелькает в научно-фантастических фильмах. Поражение вольтовой дугой не является смертельным.

Электрическая дуга и ее характеристики. Вольтова дуга

• Электри́ческая дуга́ (во́льтова дуга́, дугово́й разря́д) — физическое явление, один из видов электрического разряда в газе.

  Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. Петровым в книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах посредством огромной батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков» (Санкт-Петербург, 1803). Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы — и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа. Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.

  Электрическая дуга между двумя электродами в воздухе при атмосферном давлении образуется следующим образом:

  При увеличении напряжения между двумя электродами до определённого уровня в воздухе между электродами возникает электрический пробой. Напряжение электрического пробоя зависит от расстояния между электродами и других факторов. Потенциал ионизации первого электрона атомов металлов составляет приблизительно 4,5 — 5 В, а напряжение дугообразования — в два раза больше (9 — 10 В). Требуется затратить энергию на выход электрона из атома металла одного электрода и на ионизацию атома второго электрода. Процесс приводит к образованию плазмы между электродами и горению дуги (для сравнения: минимальное напряжение для образования искрового разряда немногим превышает потенциал выхода электрона — до 6 В).

  Для инициирования пробоя при имеющемся напряжении электроды приближают друг к другу. Во время пробоя между электродами обычно возникает искровой разряд, импульсно замыкая электрическую цепь.

  Электроны в искровых разрядах ионизируют молекулы в воздушном промежутке между электродами. При достаточной мощности источника напряжения в воздушном промежутке образуется достаточное количество плазмы для значительного падения напряжения пробоя или сопротивления воздушного промежутка. При этом искровые разряды превращаются в дуговой разряд — плазменный шнур между электродами, являющийся плазменным тоннелем. Возникающая дуга является, по сути, проводником и замыкает электрическую цепь между электродами. В результате средний ток увеличивается ещё больше, нагревая дугу до 5000-50000 K. При этом считается, что поджиг дуги завершён. После поджига устойчивое горение дуги обеспечивается термоэлектронной эмиссией с катода, разогреваемого током и ионной бомбардировкой.

  Взаимодействие электродов с плазмой дуги приводит к их нагреву, частичному расплавлению, испарению, окислению и другим видам коррозии.

  После поджига дуга может оставаться устойчивой при разведении электрических контактов до некоторого расстояния.

  При эксплуатации высоковольтных электроустановок, в которых неизбежно появление электрической дуги, борьба с ней осуществляется при помощи электромагнитных катушек, совмещённых с дугогасительными камерами. Среди других способов известны использование вакуумных, воздушных, элегазовых и масляных выключателей, а также методы отвода тока на временную нагрузку, самостоятельно разрывающую электрическую цепь.

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

Что такое электрическая дуга

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Если говорить о характеристиках вольтовой дуги, то стоит упомянуть, что она отличается более низким напряжением, чем тлеющий разряд, и полагается на термоэлектронное излучение электронов от электродов, поддерживающих дугу. В англоязычных странах этот термин считается архаичным и устаревшим.

Методы подавления дуги можно использовать для уменьшения ее продолжительности или вероятности образования.

В конце 1800-х годов вольтова дуга широко использовалась для общественного освещения. Некоторые электрические дуги низкого давления используются во многих приложениях. Например, для освещения применяются люминесцентные лампы, ртутные, натриевые и металлогалогенные лампы. Ксеноновые дуговые лампы использовались для кинопроекторов.

Открытие вольтовой дуги

Считается, что это явление впервые было описано сэром Хамфри Дэви в статье 1801 года, опубликованной в Journal of Natural Philosophy, Chemistry and Arts Уильяма Николсона. Однако явление, описанное Дэви, не было электрической дугой, но лишь искрой. Поздние исследователи писали: «Это, очевидно, описание не дуги, а искры. Суть первой заключается в том, что она должна быть непрерывной, и ее полюса не должны соприкасаться после того, как она возникла. Искра, созданная сэром Хамфри Дэви, была явно не непрерывной, и хотя в течение некоторого времени после контакта с атомами углерода оставалась заряженной, скорее всего не было соединения дуги, которое необходимо для ее классификации как вольтовой».

В том же году Дэви публично продемонстрировал эффект перед Королевским обществом, передав электрический ток через два соприкасающихся угольных стержня, а затем оттянув их на небольшое расстояние друг от друга. Демонстрация показала «слабую» дугу, с трудом отличимую от устойчивой искры, между точками древесного угля. Научное сообщество предоставило ему более мощную батарею из 1000 пластин, и в 1808 году он продемонстрировал возникновение вольтовой дуги в крупных масштабах. Ему также приписывают ее название на английском языке (electric arc). Он назвал ее дугой, потому что она принимает форму восходящего лука, когда расстояние между электродами становится близким. Это связано с проводящими свойствами раскаленного газа.

Как появилась вольтова дуга? Первая непрерывная дуга была зафиксирована независимо в 1802 г. и описана в 1803 г. как «специальная жидкость с электрическими свойствами» русским ученым Василием Петровым, экспериментирующий с медно-цинковой батареей, состоящей из 4200 дисков.

Дальнейшее изучение

В конце девятнадцатого века вольтова дуга широко использовалась для общественного освещения. Тенденция электрических дуг к мерцанию и шипению была серьезной проблемой. В 1895 году Герта Маркс Айртон написала серию статей об электричестве, объяснив, что вольтова дуга была результатом контакта кислорода с углеродными стержнями, используемыми для создания дуги.

В 1899 году она была первой женщиной, когда-либо читавшей свой собственный доклад перед Институтом инженеров-электриков (IEE). Ее доклад был озаглавлен как «Механизм электрической дуги». Вскоре после этого Айртон была избрана первой женщиной-членом Института инженеров-электриков. Следующая женщина была принята в институт аж в 1958 году. Айртон подала прошение прочесть доклад перед Королевским научным обществом, но ей не разрешили сделать этого из-за ее пола, и «Механизм электрической дуги» был прочитан Джоном Перри вместо нее в 1901 году.

Описание

Электрическая дуга представляет собой вид с наибольшей плотностью тока. Максимальная сила тока, проводимого по дуге, ограничена только внешней средой, а не самой дугой.

Дуга между двумя электродами может быть инициирована ионизацией и тлеющим разрядом, когда ток через электроды увеличивается. Пробивное напряжение электродного зазора представляет собой комбинированную функцию давления, расстояния между электродами и типа газа, окружающего электроды. Когда начинается дуга, ее напряжение на клеммах намного меньше, чем у тлеющего разряда, а ток выше. Дуга в газах вблизи атмосферного давления характеризуется видимым светом, высокой плотностью тока и высокой температурой. Она отличается от тлеющего разряда примерно одинаковыми эффективными температурами как электронов, так и положительных ионов, и в тлеющем разряде ионы имеют гораздо меньшую тепловую энергию, чем электроны.

При сваривании

Вытянутая дуга может быть инициирована двумя электродами, первоначально находящимися в контакте и разнесенными в процессе эксперимента. Это действие может инициировать дугу без высоковольтного тлеющего разряда. Это способ, которым сварщик начинает сваривать соединение, мгновенно прикасаясь сварочным электродом к предмету.

Другим примером является разделение электрических контактов на переключателях, реле или автоматических выключателях. В высокоэнергетических схемах может потребоваться подавление дуги, чтобы предотвратить повреждение контактов.

Вольтова дуга: характеристики

Электрическое сопротивление вдоль непрерывной дуги создает тепло, которое ионизует больше молекул газа (где степень ионизации определяется температурой), и в соответствии с этой последовательностью газ постепенно превращается в тепловую плазму, которая находится в тепловом равновесии, поскольку температура относительно однородно распределяется по всем атомам, молекулам, ионам и электронам. Энергия, передаваемая электронами, быстро диспергируется с более тяжелыми частицами за счет упругих столкновений из-за их большой подвижности и больших чисел.

Ток в дуге поддерживается термоэлектронной и полевой эмиссией электронов на катоде. Ток может быть сконцентрирован в очень малой горячей точке на катоде — порядка миллиона ампер на квадратный сантиметр. В отличие от тлеющего разряда, дуга имеет мало различимую структуру, поскольку положительный столбец достаточно яркий и простирается почти до электродов с обоих концов. Падение катода и падение анода в несколько вольт происходит в пределах доли миллиметра каждого электрода. Положительный столбец имеет более низкий градиент напряжения и может отсутствовать в очень коротких дугах.

Низкочастотная дуга

Низкочастотная (менее 100 Гц) дуга переменного тока напоминает дугу постоянного тока. На каждом цикле дуга инициируется пробоем, и электроды меняют роли, когда ток меняет направление. По мере увеличения частоты тока не хватает времени для ионизации при расхождении на каждом полупериоде, и пробой больше не нужен для поддержания дуги — характеристика напряжения и тока становится более омической.

Место среди прочих физических явлений

Различные формы электрических дуг являются возникающими свойствами нелинейных моделей тока и электрического поля. Дуга встречается в заполненном газом пространстве между двумя проводящими электродами (часто из вольфрама или углерода), что приводит к возникновению очень высокой температуры, способной плавить или испарять большинство материалов. Электрическая дуга представляет собой непрерывный разряд, в то время как аналогичный электрический искровой разряд является мгновенным. Вольтова дуга может возникать либо в цепях постоянного тока, либо в цепях переменного. В последнем случае она может повторно ударяться о каждом полупериоде возникновения тока. Электрическая дуга отличается от тлеющего разряда тем, что плотность тока довольно велика, а падение напряжения внутри дуги низкое. На катоде плотность тока может достигать одного мегаампера на квадратный сантиметр.

Разрушительный потенциал

Электрическая дуга имеет нелинейную зависимость между током и напряжением. Как только дуга будет создана ​​(либо путем прогрессирования из тлеющего разряда, либо путем мгновенного касания электродов, а затем разделения их), увеличение тока приводит к более низкому напряжению между дуговыми терминалами. Этот эффект отрицательного сопротивления требует, чтобы какая-то положительная форма импеданса (как электрического балласта) была помещена в цепь для поддержания стабильной дуги. Это свойство является причиной того, что неконтролируемые электрические дуги в аппарате становятся настолько разрушительными, ведь после своего возникновения дуга будет потреблять все больше тока от источника постоянного напряжения до тех пор, пока устройство не будет уничтожено.

Практическое применение

В промышленном масштабе электрические дуги используются для сварки, плазменной резки, механической обработки электрическим разрядом, в качестве дуговой лампы в кинопроекторах и в освещении. Электродуговые печи используются для производства стали и других веществ. Карбид кальция получают именно таким образом, поскольку для достижения эндотермической реакции (при температурах 2500 °С) требуется большое количество энергии.

Углеродистые дуговые огни были первыми электрическими огнями. Они использовались для уличных фонарей в XIX веке и для создания специализированных устройств, таких как прожекторы, до Второй мировой войны. Сегодня электрические дуги низкого давления используются во многих областях. Например, для освещения используются люминесцентные лампы, ртутные, натриевые и металлогалогенные лампы, а ксеноновые дуговые лампы используются для кинопроекторов.

Формирование интенсивной электрической дуги, подобно мелкомасштабной дуговой вспышке, является основой взрывоопасных детонаторов. Когда ученые узнали, что такое вольтова дуга и как ее можно использовать, разнообразие мирового вооружения пополнилось эффективной взрывчаткой.

Основным оставшимся применением является высоковольтное распределительное устройство для сетей передачи. Современные устройства также используют гексафторид серы под высоким давлением.

Заключение

Несмотря на частоту ожогов вольтовой дугой, она считается очень полезным физическим явлением, до сих пор широко использующимся в промышленности, производстве и создании декоративных предметов. Она обладает своей эстетикой, и ее образ часто мелькает в научно-фантастических фильмах. Поражение вольтовой дугой не является смертельным.

Дуговая сварка, будь то ручная или механизированная, осуществляется благодаря электрической дуге, которая, по сути, является электроразрядом. Сварочная электрическая дуга характеризуется выделением большого количества тепла и света. Отметим, что температура дуги может достигать до 6 000 градусов по Цельсию.

Стоит обратить внимание на то, что выделяемые дугой свет и тепло может нанести вред здоровью человека. Поэтому все сварочные работы методом дуговой сварки осуществляются исключительно в спецодежде и в маске или очках, защищающих глаза сварщика.

Сварочная электрическая дуга не всегда одинакова, существуют несколько ее видов, которые зависят от среды, где проводятся сварочные работы, от металлоизделия и прочих факторов.

Виды сварочной электрической дуги.

Если говорить о зависимости среды и дуги, то можно выделить такие виды электрического разряда:

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

Электропитание для сварочной электродуги.

Сварочная дуга образовывается когда подается электрический ток. Отметим, что питаться дуга может как от источников с переменным током, так и с постоянным током. Разные источники питания дают разные виды дуг.

При использовании постоянного тока можно получить дугу двух видов: сварщики используют как дугу прямой полярности, так и обратной. Разница этих двух видов заключается в подключении питания. Так, при прямой полярности подается минус непосредственно на электрод, а плюс на металлоизделие, которое будет свариваться. При обратной полярности подключение происходит наоборот: плюс подается на электрод, тогда как минус на свариваемое металлоизделие.

Отметим также, что свариваемое металлоизделие иногда не включается в электрическую цепь. В таких случаях говорят о том, что используется дуга косвенного действия, то есть ток подается только на электрод. Если же к источнику питания подключают и электрод, и металлоизделие, то в этом случае говорят о дуге прямого действия. Стоит заметить, что чаще всего применяется именно эта электродуга, Дугу косвенного действия сварщики используют крайне редко.

Значения плотности тока для сварочной дуги.

При сваривании металлоизделий электрической дугой большую роль играет и показатель плотности тока. В режиме обычной ручной дуговой сварки плотность тока стандартная, а именно 10-20 А/мм 2 . Это же значение сварщики выставляют и при сваривании в среде определенных газов. Большая плотность тока, а именно 80-120 А/мм 2 , а также выше, используется при полуавтоматической или других видах сварки, осуществляемой под защитой газов или флюса.

Плотность тока влияет на напряжение дуги. Эту зависимость принято называть статической характеристикой дуги (она изображается графически). Отметим, что если плотность тока небольшая, то эта характеристика бывает падающей: то есть происходит падение напряжения, когда ток, наоборот, увеличивается. Такое явление обуславливается тем, что при увеличении значения тока проводимость электричества возрастает, так же как и площадь сечения столба дуги, тогда как плотность тока уменьшается.

Когда используется обычная для ручной сварки плотность тока, то напряжение теряет зависимость от величины тока. При этом площадь столба растет пропорционально току. Отметим также, что электропроводность практически не изменяется, также постоянной остается и плотность тока в столбе.

Как возникает сварочная дуга?

Сварочная дуга возникает только при условии, когда газовый столб, расположенный между металлоизделием и электродом достаточно ионизирован (то есть имеет нужное количество электронов и ионов). Для достижения нормального уровня ионизации молекулам газа передается электроэнергия. В результате этого процесса начинают выделяться электроны. По сути, среда дуги — это газовый проводник тока, он имеет кругло-цилиндрическую форму.

Отметим, что собственно электрическая дуга состоит из 3 составляющих:

• анодной части;
• столба электродуги;
• катодной части.

На показатель устойчивости электродуги в процессе сваривания влияют многие факторы, среди них напряжение холостого хода, род электрического тока, его величина, полярность и прочее. В процессе сварки за всеми этими показателями надо тщательно следить и правильно выставлять режим сварки при разных способах и для разных металлоизделий.

Способы гашения электрической дуги… Тема актуальна и интересна. Итак начнем. Задаемся вопросами: Что такое электрическая дуга? Как её контролировать? Какие процессы происходят при её образовании? Из чего она состоит? И как выглядит.

Электрическая дуга (Вольтова дуга, Дуговой разряд ) — физическое явление, один из видов электрического разряда в газе. Впервые была описана в 1802 году русским учёным В.В.Петровым.

Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы — и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа. Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.

При увеличении напряжения между двумя электродами до определённого уровня в воздухе между электродами возникает электрический пробой. Напряжение электрического пробоя зависит от расстояния между электродами и пр. Зачастую, для инициирования пробоя при имеющемся напряжении электроды приближают друг к другу. Во время пробоя между электродами обычно возникает искровой разряд, импульсно замыкая электрическую цепь.

Электроны в искровых разрядах ионизируют молекулы в воздушном промежутке между электродами. При достаточной мощности источника напряжения, в воздушном промежутке образуется достаточное количество плазмы для того, чтобы напряжение пробоя (или сопротивление воздушного промежутка) в этом месте значительно упало. При этом искровые разряды превращаются в дуговой разряд — плазменный шнур между электродами, являющийся плазменным тоннелем. Эта дуга является по сути проводником, и замыкает электрическую цепь между электродами, средний ток увеличивается ещё больше нагревая дугу до 5000-50000 K. При этом считается, что поджиг дуги завершён.

Взаимодействие электродов с плазмой дуги приводит к их нагреву, частичному расплавлению, испарению, окислению и другим видам коррозии. Электрическая сварочная дуга представляет собой мощный электрический разряд, протекающий в газовой среде. Дуговой разряд характеризуется двумя основными особенностями: выделением значительного количества тепла и сильным световым эффектом. Температура обычной сварочной дуги около 6000°С.

Свет дуги ослепительно яркий и используется в различных осветительных устройствах. Дуга излучает большое количество видимых и невидимых тепловых (инфракрасных) и химических (ультрафиолетовых) лучей. Невидимые лучи вызывают воспаление глаз и обжигают кожу человека, поэтому для защиты от них сварщики применяют специальные щитки и спецодежду.

В зависимости от среды, в которой происходит дуговой разряд, различают следующие сварочные дуги:

1. Открытая дуга. Горит в воздухе. Состав газовой среды зоны дуги— воздух с примесью паров свариваемого металла, материала электродов и электродных покрытий.

2. Закрытая дуга. Горит под слоем флюса. Состав газовой среды зоны дуги — пары основного металла, материала электрода и защитного флюса.

3. Дуга с подачей защитных газов. В дугу подаются.под давлением различные газы — гелий, аргон, углекислый газ, водород, светильный газ и различные смеси газов. Состав газовой среды в зоне дуги — атмосфера защитного газа, пары материала электрода и основного металла.

Питание дуги может осуществляться от источников постоянного или переменного тока. В случае питания постоянным током различают дугу прямой полярности (минус источника питания на электроде, плюс — на основном металле) и обратной полярности (минус на основном металле, плюс на электроде). В зависимости от материала электродов дуги различают с плавким (металлическим) и неплавким (угольным, вольфрамовым, керамическим и др.) электродами.

При сварке дуга может быть прямого действия (основной металл участвует в электрической цепи дуги) и косвенного действия (основной металл не участвует в электрической цепи дуги). Дуга косвенного действия применяется сравнительно мало.

Плотность тока в сварочной дуге может быть различна. Применяются дуги с нормальной плотностью тока — 10—20 а/мм2 (обычная ручная сварка, сварка в некоторых защитных газах) и с большой плотностью тока — 80—120 а/мм2 и больше (автоматическая, полуавтоматическая сварка под флюсом, в среде защитных газов).

Возникновение дугового разряда возможно только в случае, когда газовый столб между электродом и основным металлом будет ионизирован, т. е. будет содержать ионы и электроны. Это достигается тем, что газовой молекуле или атому сообщается соответствующая энергия, называемая энергией ионизации, в результате чего из атомов и молекул выделяются электроны. Среду дугового разряда можно представить газовым проводником электрического тока,имеющим круглоцилиндрическую форму. Состоит дуга из трех областей — катодная область, столб дуги, анодная область.

Во время горения дуги на электроде и основном металле наблюдаются активные пятна, которые представляют собой нагретые участки на поверхности электрода и основного металла; через эти пятна проходит весь ток дуги. На катоде пятно именуется катодным, на аноде — анодным. Сечение средней части столба дуги несколько больше размеров катодного и анодного пятен. Его размер соответственно зависит от размеров активных пятен.

Напряжение дуги изменяется в зависимости от плотности тока. Эта зависимость, изображенная графически, называется статической характеристикой дуги. При малых значениях плотности тока статическая характеристика имеет падающий характер, т. е. напряжение дуги уменьшается по мере увеличения тока. Это обусловлено тем, что с увеличением тока площадь сечения столба дуги и электропроводность увеличиваются, а плотность тока и градиент потенциала в столбе дуги уменьшаются. Величина катодного и анодного падений напряжений дуги не изменяется от величины тока и зависит только от материала электрода, основного металла, газовой среды и давления газа в зоне дуги.

При плотностях тока сварочной дуги обычных режимов, применяемых при ручной сварке, напряжение дуги не зависит от величины тока, так как площадь сечения столба дуги увеличивается пропорционально току, а электропроводность изменяется весьма мало, и плотность тока в столбе дуги практически остается постоянной. При этом величина катодного и анодного падений напряжений остается неизменной. В дуге большой плотности тока при увеличении силы тока катодное пятно и сечение столба дуги не могут увеличиваться, хотя плотность тока возрастает пропорционально силе тока. При этом температура и электропроводность столба дуги несколько повышаются.

Напряжение электрического поля и градиент потенциала столба дуги будут возрастать с увеличением силы тока. Катодное падение напряжения увеличивается, вследствие чего статическая характеристика будет носить возрастающий характер, т. е. напряжение дуги с увеличением тока дуги будет возрастать. Возрастающая статическая характеристика является особенностью дуги высокой плотности тока в различных газовых средах. Статические характеристики относятся к установившемуся стационарному состоянию дуги при неизменной ее длине.

Устойчивый процесс горения дуги при сварке может происходить при соблюдении определенных условий. На устойчивость процесса горения дуги влияет ряд факторов; напряжение холостого хода источника питания дуги, род тока, величина тока, полярность, наличие индуктивности в цепи дуги, наличие емкости, частота тока и др.

Способствуют улучшению устойчивости дуги увеличение тока, напряжения холостого хода источника питания дуги, включение индуктивности в цепь дуги, увеличение частоты тока (при питании переменным током) и ряд других условий. Устойчивость может быть также существенно улучшена за счет применения специальных электродных обмазок, флюсов, защитных газов и ряда других технологических факторов.

гашение электрическая дуга сварочный

Петрова дуга — Справочник химика 21

    Растворитель по хвостику поднимается на лист и передвигается по бумаге радиально. Движение зон разделяемых веществ также происходит радиально. Зоны приобретают форму расширенных дуг. Когда растворитель по бумаге пройдет /з пути до стенок чашки Петри, развитие хроматограммы останавливают, хроматограмму вынимают и высушивают в боксе под тягой. Для проявления хроматограммы ее опрыскивают из пульверизатора насыщенным ацетоновым раствором роданида аммония. Зона железа (1П) окрашивается в красно-бурый, а кобальта (И)— в голубой цвет. После подсушивания хроматограммы измеряют Rf для Ре + и Со=+ и с помощью кисточки смачивают аммиачным раствором диметилглиоксима участок бумаги между зоной кобальта (II) и стартовой линией (ближе к зоне кобальта, стараясь не задеть его синюю зону). Появляется зона никеля(II), окрашенная в малиновый цвет. [c.219]
    Сеть Петри (СП) изображают в виде двудольного ориентированного графа с двумя типами вершин вершины / , из множества Р изображают обычно кружками, а вершины tjE T— полочками. Дуги графа могут быть направлены от кружков только к полочкам, а от полочек —только к кружкам, так что любая позиция может быть входной или (и) выходной позицией одного или нескольких переходов. [c.60]

    Значительный вклад в развитие электрохимии внесли также русские ученые. В. В. Петров (1761—1834) изучал электропроводность растворов, химические действия электрического тока, электрические явления в газах и т. п. С помощью созданного им крупнейшего для того времени химического источника тока в 1802 г. он открыл электрическую дугу. Б. С. Якоби (1801—1874) в 1834 г. изобрел электродвигатель, работавший на токе от химического источника. В 1838 г. он предложил гальванопластический метод (см. разд. У.П). П. Н. Яблочков (1848—1914) изобрел электродуговую лампу (1875 г., свеча Яблочкова ), работал над созданием химических источников тока, выдвинул (1877 г.) идею создания топливного элемента (см. разд. А.12). Н. А. Изгарышев (1884—1956) развил теорию химического источника тока, работал над проблемой защиты металлов от коррозии, открыл явление пассивности металлов в неводных растворах электролитов, и по праву считается одним из основателей электрохимии неводных растворов. А. Н. Фрумкин (1895—1971) разрабатывал вопросы кинетики электрохимических процессов, развил теорию строения двойного электрического слоя. [c.233]

    С появлением вольтова столба перед учеными возник ряд вопросов, разрешение которых явилось первоочередной задачей электрохимии. Первый из этих вопросов заключался в том, какое действие оказывает электрический ток на различные вещества. Ранее для изучения поведения веществ под влиянием электричества использовали разряды лейденских банок или грозовые разряды. Однако запас электричества, которым располагали исследователи, имеющие в своем распоряжении вольтов столб, был неизмеримо больше, что соответственно расширяло возможности. Первые опыты, проведенные в самом начале XIX в., привели к целому ряду интересных открытий и к созданию прикладной электрохимии. Так, в 1800 г. А. Карлейль и У. Никольсон применили вольтов столб для электролиза воды. Русский ученый В. В. Петров, построив в 1803 г. один из наиболее мощных в то время химических источников тока, открыл электрическую дугу. В 1807 г. Г. Дэви выделил электролизом металлические калий и натрий. [c.9]

    Общие сведения об электрической дуге. Электрическая дуга была открыта в 1803 г. В. В. Петровым. Он получил ее от большой смонтированной им гальванической батареи. Петров показал, что в дуге развивается очень высокая температура и в дуге можно плавить любые вещества, в частности металлы, и даже восстанавливать их из окислов, нагревая в присутствии углеродистых восстановителей. Кроме того, ему удалось получить сваривание металлов в электрической дуге. [c.180]

    Для режимов пуска и останова применяют правильные сети Петри, удовлетворяющие следующим условиям. Первое условие показывает, что объект в каждый момент времени находится в одном определенном состоянии (загрузка реагентов, вьщержка продукта, выгрузка продукта, заполненность аппарата и т. п.), это соответствует наличию не более одной метки в каждой позиции сети. Второе условие утверждает, что число дуг, соединяющих позиции с переходами и переходы с позициями, не превышает единицы. Сети Петри, удовлетворяющие этим условиям, называются безопасными. Третье и четвертое условия показывают, что для каждого перехода в сети существует маркирование, при котором этот переход может сработать. Сети, удовлетворяющие этим условиям, называются живыми. [c.365]

    Впервые химические источники тока появились в 1800 г., когда А. Вольта предложил свой Вольтов столб — батарею из медных и цинковых кружков, переложенных сукном или картоном, смоченным раствором гидроксида калия. В 1801 г. В. В. Петров в Петербургской медико-хирургической академии соорудил Вольтов столб из 4200 кружков,, переложенных бумагой с раствором нашатыря, с помощью которого открыл и изучил явление электрической дуги. [c.317]

    Затем бумагу помещают на чашку Петри так, чтобы она лежала на краях чашки (см. рис. 2). В середину каждой дуги, ограниченной диагоналями, с помощью тонкого капилляра наносят растворы свидетелей и анализируемую смесь аминокислот (рис. 3). [c.17]

    Для своих опытов В. В. -Петров пользовался большой батареей гальванических элементов, отсутствие более совершенных источников электрической энергии долгое время не позволяло использовать его лабораторные эксперименты для практического применения электрической дуги. [c.10]

    Одним из первых электрохимиков был русский академик В. В. Петров (1762—1834 гг.). Он построил в 1802 г. самую мош.-ную в мире гальваническую батарею и провел ряд важных электрохимических исследований. В 1803 г. Петров уже опубликовал результаты своих опытов по электролизу окислов ртути, свинца и олова, воды и органических соединений. Он же первый наблюдал в 1802 г. электрическую дугу между двумя кусками угля, когда появлялся весьма яркий белого цвета свет, от которого темный покой довольно ясно освещен быть может . [c.9]

    Электричество стало использоваться для освещения только в конце классического этапа развития химии. В Англии Г. Дэви и в России В. В. Петров, используя большие батареи Вольта и угольные электроды, получили электрическую дугу. После открытия Фарадеем в 1831 г. явления электромагнитной индукции были созданы достаточно мощные генераторы. После этого в некоторых местах (на маяках, на улицах и заводах) Европы и Америки засветились дуговые лампы. [c.162]

    Василий Владимирович Петров (1761—1834) — русский физик, один из первых отечественных электротехников, академик Петербургской АН с 1809 г. В 1802 г. получил электрическую дугу с помощью созданной им крупнейшей для того времени гальванической батареи. В. В. Петров указал на возможность практического применения электрической дуги.— Прим. ред. [c.162]

    Открытие электрической дуги В. В. Петровым. Характерные признаки и виды дугового разряда. Дуговой разряд в виде так называемой электрической (или вольтовой) дуги был впервые обнаружен в 1802 году русским учёным профессором физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, а впоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием Владимировичем Петровым. Петров следующими словами описывает в одной из изданных им книг свои первые наблюдения над электрической дугой  [c.322]

    В дуге Петрова имеет место ряд химических процессов как между составными частями воздуха и электродами, так и в объёме воздуха. Таково, например, образование циана и окислов азота. Химическим процессам в электрической дуге приписывали большое значение для протекания этого явления сам В. В. Петров, П. Н, Яблочков и Д. И. Менделеев. [c.323]

    В 1802 г. академик В. В. Петров собрал более мощную батарею из 4200 пар медных и цинковых кружков, что позволило ему получить сильный электрический ток и большую электрическую искру, называемую вольтовой дугой. Наши ученые склонны называть эту искру дугой В. В. Петрова, который получил ее впервые. В. В. Петров в атмосфере высокой температуры электрической искры получал металлы из их окислов и окислял атмосферный азот. Он впервые провел электролиз. [c.7]

    В. В. Петров опубликовал обширное исследование, проведенное с огромным вольтовым столбом из 4200 медных и цинковых пластинок, в котором описаны опыты по электролизу воды и растворов солей, а также явление электрической дуги, впервые им открытое. [c.14]

    С помощью своей батареи Петров открыл в 1802 г. ление электрической дуга. Это открытие помогло русскому ученому П. Н. Яблочкову создать впоследствии прообраз электрической лампочки — свечу Яблочкова. Однако нередко честь открытия электрической дуги приписывают английскому ученому Дэви, который обнаружил ее, по меньщей мере, шестью годами позже. [c.17]

    В 1792 году А. Вольта разработал первую гальваническую батарею (Вольтов столб) и показал, что для отвода тока может быть использован древесный уголь. Его практическое применение относится к 1830 году. В 1800 году X. Дэви и в 1802 году В. В. Петров между двумя электродами из древесного угля получили электрическую дугу с электропитанием от батареи, разработанной А. Вольта. В 1841 году Р. Бунзен применил в гальванических элементах токоотвоцы (элементные угли) из натурального графита и ретортного угля. В своей работе [В-1], опубликованной в 1842 году, он дал описание технологической схемы получения токоотводов, состоящей из прокаливания порошковых материалов, их измельчения, рассева, смешения с каменноугольной смолой, обжига в ретортах в засыпке из углеродных порошков, пропитки смолой, обжига, механической обработки и последующей пропитки смолами для предотвращения вытекания электролита. В дальнейшем (1877 г.) эта технология была описана Ф. Карре [В-2]. [c.10]

    Петров показал, что электрическую дугу можно использовать для плавления металлов, для восстановления ме-та,ллов из окислов и для других целей. Работая со своей батареей, он подметил характерную особенность — зависимость силы тока от площади поперечного сечения проводника. Таким образом, Петров является одним из предшественников немецкого ученого Ома, установившего четверть века спустя (в 1827 г.) закон, носящий его имя. [c.17]

    В 1802 году профессор физики Петербургской медико-хирургической академии Василий Владимирович Петров, впоследствии академик Петербургской академии наук, впервые, на несколько лет раньше английского физика Дэви, обнаружил и затем описал явление электрической дуги в воздухе между двумя угольными электродами [33], [34]. [c.26]

    В дуге Петрова имеет место ряд химических процессов как между составными частями воздуха и электродами, так и в объёме воздуха. Таково, например, образование циана и окислов азота. Химическим процессам в вольтовой дуге приписывали большое значение для протекания самого этого явления сам В. В. Петров [1690], П. Н. Яблочков [1692] и Д. И. Менделеев [1698]. Этим процессам обязаны своим происхождением специфические области дуги, имеюш,ие вид различных ореолов. [c.512]

    Основы электрохимии были заломсены исследованиями по гальваническим элементам, электролизу и переносу тока в электролитах. Гальвани и Вольта в Италии создали в 1799 г. гальванический элемент. В. В. Петров в России (1802) открыл явление электрической дуги. Т. Гротгус в России в 1805 г. заложил основы теории электролиза. В 1800 г. Дэви выдвинул электрохимическую теорию взаимодействия веществ он широко применил электролиз для химических исследований. М. Фарадей, ученик Дэви, в 1833—1834 гг. сформулировал количественные законы электролиза. Б. С. Якоби в России, решая вопросы практического использования процесса электролиза, открыл в 1836 г. гальванопластику. [c.7]

    Возможность использования дуги для плавления металлов была показана еще в 1803 г. В, В, Петровым, получившим впервые электрическую дугу от построенной им громадной батареи гальванических элементов, Петров показал, что с помощью такой дуги можно не только расплавлять металлы, но и восстанавливать их из окислов, нагревая их в присутствии углеродистых восстановителей. Кроме того, ему удалось получить сваривание металлов в электриче-ско11 дуге. [c.7]

    Пофантазируем немного на тему о том, каким бы хотелось видеть идеальный органический синтез (недалекого будушего ). Мы говорили о том, что синтез состоит в конструировании молекул. Поэтому логично поискать аналогий в области конструирования более крупных и привычных объектов, чем молекула, — скажем, тех или иных машин, механизмов или электронных устройств. В эпоху, предшествующую так называемой технологической эре, изобретатели, они же технологи, они же мастеровые-ремесленники, как правило, изготавливали свои новинки сами, исходя из простейших доступных материалов, подобно героям Жюль Верна. Действительно, Галилей сам шлифовал линзы для своего телескопа, Ломоносов не только придумывал, но и лично изготавливал большинство приборов для своих исследований, Петров самолично изготовил батарею, позволившую ему открыть и исследовать дугу Петрова, а Попов сам и изобрел, и изготовил специальный прибор — когерер — детектор грозоотметчика, прообраз первого радиоприемника. Новации наших великих предков были патентно чисты, как сказали бы сейчас, все или почти все в них было сделано, если не впервые, то по крайней мере по-новому, применительно к конкретной новой задаче. [c.195]

    Работая с батареей самой большой в то время в мире, Петров сделал и другие замечательные открытия. Так, в 1802 г. он впервые открыл явление электрической дуги, на семь лет раньше Дэви, которому нзредко приписывают честь этого открытия. [c.31]

    Основоположниками отечественной и мировой электротермии были выдающиеся русские ученые- Василий Владимирович Петров (1761—1834 гг.) и Эмилий Христиано-вич Ленц (1804—1865 гг.). В. В. Петров в 1802 г. открыл и впервые изучил явление электрической дуги. В результате многочисленных опытов с электрической дугой он показал возможность использования ее как источника света, а также как источника тепла для проведения высоко- [c.9]

    Около 1800 г. Дэви [38] в Англии и Петров [39] в России открыли дуговой разряд. Они наблюдали, что при соприкосновении и последуюш,ем разведении двух заостренных кусков древесного угля, присоединенных к батарее, между ними (в воздухе) возникал непрерывный разряд. Последний образовывал восходящую световую дугу невиданной в то время яркости. Энергия получалась от батареи, состоявшей из нескольких тысяч элементов, и ток должен был быть порядка нескольких ампер. Было найдено, что газ в дуговом разряде имел очень высокую температуру, так как платина, известь и окись магния очень легко плавились, а алмаз и графит быстро испарялись дуга могла существовать и при пониженном давлении воздуха. Электрические свойства дуги систематически не изучались примерно в течение ста лет, пока Айртон [40] не начала своих исследований. Ее монография, рассматривающая короткую дугу в воздухе, содержит почти полную историю открытия дугового разряда. [c.10]

    Значительно легче и быстрее происходило накопление фактов, связанных со вторым из указанных выше вопросов (о действии электрического тока на растворы). Уже в 1800 г., используя вольтов столб как источник тока, В. Никольсон и А. Карлейль обнаружили выделение газов на электродах, приключенных к столбу и погруженных в водные растворы это наблюдение было истолковано как разложение воды (электролиз). В 1803г. В. В. Петров опубликовал обширное исследование, проведенное с огромным вольтовым столбом из 4200 медных и цинковых пластчнок, в котором описаны опыты по электролизу воды и растворов солей, а также явление электрической дуги, впервые им открытое. [c.14]

    Петербургский физик Василий Владимирович Петров (1761 — 1834) — профессор Медико-хирургической академии в Петербурге — также заинтересовался открытием Вольта. Узнав еще в 1801 г. об электрическом столбе Вольта, Петров устроил в своей лаборатории батареи из 100 пар цинковых и медных пластин и произвел с ними многочисленные опыты по разложению воды и солей. В 1802 г., получив в свое распоряжение более мощные источники тока, он исследовал действие тока на воду, растворы солей, спирт, масла, живые организмы, на атмосферный воздух (причем было обнаружено уменьшение объема воздуха) и т. д. Петров открыл электрическую дугу (1803). эиачительио раньше Дэви и применил пламя дуги для плавления металлов и освещения. Приоритет открытия Петровым электрической дуги остался неизвестным за рубежом, так как сообщение Петрова было опубликовано лишь на русском языке . [c.73]

    В 1802 году профессор физики Петербургской медико-хирургп-ческой академии Василий Владимирович Петров, впоследствии академик Петербургской Академии наук, впервые обнаружил и описал явление электрической дуги в воздухе между двумя угольными электродами. [c.14]

    Однажды, меняя расстояние между стержнями — угольными электродами, расположенными параллельно и погруженными к раствор повареппоп солп, исследователи случайно сблизили их и соединили нижними концами. Возникла электрическая дуга. Это явление само по себе пе ново, его наблюдал егце Петров. Но в этой дуге Яблочков сразу увидел свою свечу . [c.41]

---

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА

Электрическая дуга — это форма самоподдерживающегося газового разряда, то есть разряда, который не требует внешнего источника ионизации газа для непрерывного горения. Электрическая дуга горит между двумя электродами: положительным (анод) и отрицательным (катод). Если электрическая дуга подается от источника питания переменного тока с заданной частотой, то катод и анод заменяют друг друга с той же частотой. Термин «дуга» связан с тем, что достаточно длинный разряд между горизонтальными электродами имеет форму дуги, вызванную свободноконвективным вертикальным движением газа.Длинную электрическую дугу можно разделить на три области: проводящий столб, свойства которого на некотором расстоянии от электродов не зависят от физических явлений около электродов; и две области около электродов, а именно прианодная и прикатодная области. В приэлектродных областях обычно происходит заметное увеличение напряженности электрического поля по сравнению со столбом электрической дуги. Падения напряжения в этих областях называются катодными и анодными падениями напряжения. Их значения обычно не превышают 10 вольт.

В столбе электрической дуги газ нагревается до высокой температуры, и его электропроводность связана в основном с процессами термической ионизации. При давлениях выше атмосферного газ в столбе электрической дуги обычно находится в состоянии локального термодинамического равновесия.

Электрическая дуга, которая горит в большом объеме газа и не подвержена влиянию внешних факторов (например, потока газа или приложенного магнитного поля), называется дугой свободного горения. Такая дуга обычно быстро и беспорядочно перемещается и меняет свою форму.В специальных устройствах, в частности в плазмотронах, можно иметь стационарную электрическую дугу (например, дугу, горящую в узком цилиндрическом изолирующем канале) или организовать ее движение упорядоченным образом. Такие электрические дуги называются стабилизированными дугами.

Зависимость напряжения электрической дуги от ее тока называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). ВАХ классифицируются на статические ВАХ, которые основаны на постоянных значениях тока и напряжения, и на динамические ВАХ, которые связывают соответствующие мгновенные значения.

ВАХ большинства электрических дуг постоянного тока (DC) такова, что повышение тока приводит к снижению напряжения (характеристика спада, см. Рисунок 1, кривая 1) или к постоянному напряжению (независимая характеристика). Таким образом, электрическая дуга не подчиняется закону Ома и представляет собой нелинейный элемент электрической цепи. Чтобы поддерживать стабильное горение электрической дуги, дополнительный резистор подключается последовательно с дугой для увеличения наклона собственной ВАХ источника питания (см. Рисунок 1: кривая 2 — ВАХ источника питания без резистора; кривая 3 — ВАХ источника питания. источник питания с резистором).Точка A соответствует нестабильному горению электрической дуги, поскольку при случайном увеличении тока I _a на величину ΔI возникает положительная разность потенциалов ΔV, которая вызывает дальнейшее увеличение тока до достижения точки B. Это соответствует стабильному горению дуги при токе I _b . Дополнительный резистор существенно снижает энергоэффективность электродугового устройства. Чтобы избежать этого недостатка, иногда используются специальные источники питания. Некоторые стабилизированные электрические дуги имеют повышающуюся ВАХ; в этом случае можно существенно уменьшить величину резистора или полностью исключить его из цепи питания.

Рисунок 1. Вольт-амперные характеристики электрической дуги (1 — «падающая» характеристика, 2 — ВАХ для источника питания без резистора, 3 — ВАХ с резистором).

Для электрических дуг переменного тока (AC) зависимость тока от времени в течение каждого полупериода близка к синусоидальной; Зависимость напряжение-время обычно имеет форму, близкую к прямоугольной, с характерным резким пиком напряжения в точке возникновения (так называемый пик зажигания). Динамическая ВАХ переменного тока имеет форму петли, которая указывает на явление гистерезиса, вызванное тепловой инерцией столба электрической дуги.ВАХ, построенная по действующим значениям тока и напряжения, имеет ту же форму, что и дуга постоянного тока при тех же условиях. Поэтому для стабильного горения дуги переменного тока в цепь последовательно с дугой подключают индукционную катушку (реже используется резистор). Преимущество индукционной катушки перед резистором состоит в том, что катушка имеет низкое сопротивление и, следовательно, не влияет на эффективность электродугового устройства. С другой стороны, это приводит к значительному снижению коэффициента мощности.

Электрическая дуга — это мощный высококонцентрированный источник тепла и света.Эти свойства электрической дуги определяют основные области ее применения. Электрические дуги широко используются в различных сварочных аппаратах, в дуговых сталеплавильных печах и плазмотронах. Источники дугового света используются в различных осветительных приборах (например, в прожекторах). В кинопроекционном оборудовании используются ксеноновые дуговые лампы высокого давления . Спектр света ксеноновой электрической дуги близок к солнечному, поэтому такие лампы обеспечивают «белый» свет и правильную цветопередачу.

Количество просмотров: 26720 Статья добавлена: 2 февраля 2011 г. Последнее изменение статьи: 10 февраля 2011 г. © Авторские права 2010-2021 К началу

Что означает дуга, гальваника?

Дуга, гальваническая

Гальваническая дуга — это дуга между двумя слегка разделенными угольными электродами, которая создается током достаточной силы и достаточной разностью потенциалов.Угольные карандаши представляют собой выводы по схеме. Сначала они контактируют, а после установления тока немного разводятся. Теперь кажется, что течение перепрыгивает через промежуток, и иногда это выглядит как световая арка. В то же время угольные концы раскалены. Что касается расстояния разделения при сильном токе и высокой электродвижущей силе, длина дуги может составлять несколько дюймов. Гальваническая дуга — источник сильнейшего тепла и ярчайшего света, производимого человеком.Этот свет обусловлен в основном накаливанием концов угольных карандашей. На них по-разному влияют. Положительный углерод изнашивается и становится вогнутым или пустотелым; отрицательный также изнашивается, но в некоторых случаях кажется, что к нему добавлен углерод с положительного полюса. Все это лучше всего видно, когда стержни тонкие по сравнению с длиной дуги. Несомненно, переносимая углеродная пыль имеет непосредственное отношение к ее образованию. Проводимость промежуточного воздуха частично, возможно, объясняется этим, но, несомненно, в значительной степени из-за интенсивного нагрева, которому он подвержен.Но коэффициент сопротивления промежуточного воздуха настолько выше, чем у любой другой части цепи, что происходит интенсивная локализация сопротивления с соответствующей локализацией теплового эффекта. Это причина сильного света. Таким образом, если угли находятся на расстоянии не более 1/32 дюйма, как в коммерческой лампе, сопротивление может составлять 1,5 Ом. Плохая теплопроводность углерода также способствует концентрации тепла. Кажущееся сопротивление слишком велико, чтобы его можно было объяснить омическим сопротивлением воздуха.Возникает своего рода термоэлектрический эффект. Положительный углерод имеет температуру около 4000 ° C (7232 ° F), отрицательный — от 3000 ° C (5432 ° F) до 3500 ° C (6322 ° F). Эта разница температур создает противодействующую электродвижущую силу, которая фактически увеличивает сопротивление дуги. Углеродные концы дуги можно проецировать с помощью фонаря. На них видны глобулы из-за расплавленного кремнезема из угольной дуги.

(PDF) Угольно-дуговый свет как электрический свет 1870 г.

Угольно-дуговый свет как электрический свет 1870 г.

http: // www.ijSciences.com Том 3 — октябрь 2014 г. (10)

Рис. 6. Французский инженер Огюст де Меритенс

заменил катушки ротора на якорь с кольцевой обмоткой.

В Соединенных Штатах инженеры-электрики начали

сосредоточиться на проблеме улучшения динамо-машины, чтобы использовать

их для дуговых ламп. В 1876 году [14] Чарльз Ф. Браш

построил свою первую динамо-машину. В 1877 году Институт Франклина

провел сравнительное испытание динамо-систем, и

обнаружил, что устройство Кисти было лучшим.Кисть

немедленно применил свою динамо-машину для освещения угольной дуги

Публичной площади в Кливленде, штат Огайо [8].

В 1880 году Браш основал компанию Brush Electric

, в то время как использование его электродуговых ламп

быстро распространилось.

В Соединенных Штатах патентная защита систем дугового освещения

и улучшенных динамо-машин оказалась сложной, и в результате

промышленность дугового освещения стала очень конкурентоспособной [8].Основным конкурентом Brush была команда

Элиху Томсона и Эдвина Дж. Хьюстона из

Thomson-Houston Electric Company. Эта компания

защищала свои новые патентные права и проводила агрессивную политику

выкупа и слияния с конкурентами. В

1889, Thomson-Houston выкупила Brush

Company, разрешив споры между ними по дуговой лампе и патенту

. К 1890 году компания Thomson-

Houston была доминирующей компанией-производителем электротехники

в Соединенных Штатах [8,15].

Подробное обсуждение угольных дуговых ламп, разработанных в этот период

, можно найти в [16].

Примерно на рубеже веков система дугового освещения

пришла в упадок, но Thomson-Houston

контролировала ключевые патенты на системы городского освещения. Эта система управления

замедлила распространение осветительной системы

, разработанной Томасом Эдисоном и его компанией

Electric.Напротив, Эдисон контролировал

патентов на производство и распределение постоянного тока,

, и это заблокировало дальнейшее расширение Thomson-

Houston. В 1892 году две компании объединились и образовали

General Electric Company [8,15]. Углеродно-дуговые лампы

были заменены лампами накаливания в основных ролях

, оставаясь в определенных нишах.

Однако дуговые лампы превратились в светящиеся газовые трубки

.Неоновые вывески были первыми коммерческими применениями этих трубок; Среди них

неоновых ламповых вывесок Николы Теслы, которые были первыми

, показанными на Всемирной выставке в Чикаго 1893 года [17-19].

Позже, в 1897 году, Д. Макфарлан Мур продемонстрировал

своих результатов в разработке

ламп накаливания [20], производящих «дневной свет в трубке», и

, раскрывая таким образом систему освещения, которую никогда не видели

до.Разработка неоновых вывесок в Европе —

,

— это заслуга Жоржа Клода, а первая публичная демонстрация неоновой вывески

состоялась в декабре 1910 года по адресу

на Парижской выставке Expo, и первые коммерческие вывески были проданы

в 1912 году [18,19 ].

6. Электромагнитная индукция

Магнитоэлектрический генератор, описанный Abbott

, основан на электромагнитной индукции, то есть

создания электродвижущей силы через проводник

, когда он подвергается воздействию переменного магнитного поля

поле.Это явление описывается законом индукции

Фарадея, названным в честь Майкла Фарадея, ученика

Хамфри Дэви, которому приписывают открытие

в 1831 году. Джозеф Генри открыл индукцию

независимо, но Фарадей был первым.

опубликовать результаты своих экспериментов [21].

Закон Фарадея гласит, что когда изменяющееся магнитное поле

связано с катушкой, в ней индуцируется электродвижущая сила

.Изменение магнитного поля

может быть получено перемещением магнита в направлении

или от катушки или перемещением катушки в магнитное поле

или из него. Конечно, мы находим закон Фарадея

в эссе Эбботта, но есть также что-то

о динамической теории электромагнитных полей

, разработанной Джеймсом Клерком Максвеллом (1865) [22],

, когда Эбботт упоминает «Влияние

магнитных и электрических агентств в их действии на

друг на друга».

7. Обсуждение

Эссе Эбботта об электрическом свете приобретает большее значение

, если мы видим его в начале

Второй промышленной революции. Эта революция,

, также известная как технологическая революция [23],

была периодом от второй половины 19-го века

до Первой мировой войны. Некоторые ученые считают

, что этот период начался после введения

Бессемеровская сталь (1856 г.), первый недорогой процесс

для массового производства стали, и что это

завершилось ранней электрификацией завода, массовым производством и производственной линией

[24].Во время Второй промышленной революции

увеличилось на

железных дорог, производства чугуна и стали и на

машин в производстве. Это также было началом

более широкого использования электричества и электрических коммуникаций

и, как отмечено в [25], использования

двигателей внутреннего сгорания и бензина.

В [24] мы находим утверждение, которое мы можем использовать для вывода

этой статьи: в нем говорится, что изобретения и

инноваций Второй промышленной революции были

, основанными на продуктах инженерных наук.

Тем не менее, эти результаты были тесно связаны с теми

, ранее полученными физико-химическими методами

Arc 20W Solar Laptop Charger Kit

Компактное и мощное солнечное зарядное устройство Arc для ноутбуков мощностью 20 Вт питает ваши ноутбуки (включая MacBook с дополнительным адаптером), зеркальные фотоаппараты, смартфоны и другие USB-устройства. Эта универсальная система легко прикрепляется к вашему рюкзаку и аккуратно складывается для хранения во время путешествий.

• Батарея для ноутбука V88 с питанием через USB-C в комплекте
• УФ- и водостойкое покрытие ETFE
• Обновление до Arc 45 для удвоения мощности солнечной зарядки

ТОВАР: ARC20W-KIT

Размер и вес

• Панель открыта: 77.2 x 24,4 x 0,3 см
• Панель закрыта: 19,3 x 24,4 x 1,9 см
• Батарея: 18,5 x 12,5 x 1,6 см
• Общий вес: 1,45 кг

Солнечная панель

• Монокристаллические элементы — КПД 19%
• Напряжение холостого хода: 20,0 В
• Пиковое напряжение: 18 В
• Пиковый ток: 1,1 А
• Пиковая мощность: 19,8 Вт
• Выходной штекер: штекер 3,5 x 1,1 мм, включая гнездо 3,5 x 1,1 мм — 5.Выходной адаптер 5×2,1 мм для аккумулятора V88
• Встроенный кабель 750 мм 22 AWG
• Увеличьте длину кабеля с помощью дополнительных удлинительных кабелей на 1, 4 и 10 футов

Строительство солнечных панелей

• Покрытие ETFE
• 2 мм подложка

V88 Аккумулятор для ноутбука с USB-C PD

• Емкость: 24000 мАч / 88,8 Вт-ч
• Выход: 12 В / 6 А, 16 В / 5 А, 19 В / 4,5 А, 24 В / 3,5 А
• USB QC: 5 В / 3 А, 3.6 В-12 В, 18 Вт Макс.
• USB-C PD: 5 В / 3 А-20 В / 2,2 А
• USB-C PD Вход: 20 В / 2 А
• Вход постоянного тока: 18-25 В / 3 А
• Защита: короткое замыкание, перезарядка, перегрузка, перегрузка по току, перегрев
• Включает: гнездо автомобильного зарядного устройства, выходной кабель для ноутбука, набор стандартных адаптеров для ноутбука и зарядное устройство переменного тока 18 В
• Сейф для авиаперелетов (только ручная кладь)

Включает:

Видео Скрыть видео Показать видео

Компактное и мощное солнечное зарядное устройство Arc для ноутбуков мощностью 20 Вт питает ваши ноутбуки (включая MacBook с дополнительным адаптером), зеркальные фотоаппараты, смартфоны и другие USB-устройства.Эта универсальная система легко прикрепляется к вашему рюкзаку и аккуратно складывается для хранения во время путешествий.

• Батарея для ноутбука V88 с питанием через USB-C в комплекте
• УФ- и водостойкое покрытие ETFE
• Обновление до Arc 45 для удвоения мощности солнечной зарядки

ТОВАР: ARC20W-KIT

Размер и вес

• Панель открыта: 77,2 x 24,4 x 0,3 см
• Панель закрыта: 19.3 x 24,4 x 1,9 см
• Батарея: 18,5 x 12,5 x 1,6 см
• Общий вес: 1,45 кг

Солнечная панель

• Монокристаллические элементы — КПД 19%
• Напряжение холостого хода: 20,0 В
• Пиковое напряжение: 18 В
• Пиковый ток: 1,1 А
• Пиковая мощность: 19,8 Вт
• Выходной штекер: штекер 3,5 x 1,1 мм, включая гнездо 3,5×1,1 мм — 5,5×2,1 мм, выходной адаптер для батареи V88
• Встроенный кабель 750 мм 22 AWG
• Увеличьте длину кабеля с помощью дополнительных удлинительных кабелей на 1, 4 и 10 футов

Строительство солнечных панелей

• Покрытие ETFE
• 2 мм подложка

V88 Аккумулятор для ноутбука с USB-C PD

• Емкость: 24000 мАч / 88.8 Вт · ч
• Выход: 12 В / 6 А, 16 В / 5 А, 19 В / 4,5 А, 24 В / 3,5 А
• USB QC: 5 В / 3 А, 3,6 — 12 В, 18 Вт макс.
• USB-C PD: 5 В / 3 А-20 В / 2,2 А
• USB-C PD Вход: 20 В / 2 А
• Вход постоянного тока: 18-25 В / 3 А
• Защита: короткое замыкание, перезарядка, перегрузка, перегрузка по току, перегрев
• Включает: гнездо автомобильного зарядного устройства, выходной кабель для ноутбука, набор стандартных адаптеров для ноутбука и зарядное устройство переменного тока 18 В
• Сейф для авиаперелетов (только ручная кладь)

Включает:

Время зарядки устройства

* При хороших условиях зарядки от солнечной батареи.

Совместимость

Смартфоны:
Заряжает все USB-устройства, включая все смартфоны Apple, Android, Google и Blackberry.

Таблетки:
Заряжает все известные планшеты с помощью USB-кабеля производителя. Цифровые фотоаппараты:
Заряжает как зеркальные, так и компактные фотоаппараты, которые заряжаются от USB. Для цифровых зеркальных фотоаппаратов требуется дополнительная подставка для зарядного устройства, которая соответствует батарее вашей камеры (см. Раздел «Адаптер»).Прочтите наш учебник по зарядке солнечной камеры.

Микроконтроллеры:
Совместим с большинством микроконтроллеров, включая Arduino и Raspberry Pi.

Ноутбуки:
Заряжает большинство ноутбуков потребительского уровня (15 дюймов или меньше) от одного из наших стандартных или дополнительных адаптеров для ноутбуков. Примечание. Игровые ноутбуки несовместимы с V88 из-за высоких требований к мощности, которые превышают максимальную выходную мощность аккумулятора. Ноутбуки USB-C : Совместимы со всеми ноутбуками, которые заряжаются от USB Type-C.Заряжайте напрямую от выхода USB-C PD с помощью кабеля USB-C — USB-C для ноутбука (не входит в комплект). Acer : Стандартный адаптер «E» или стандартный «L» Apple : дополнительный адаптер MagSafe 1 или дополнительный адаптер MagSafe 2. Прочтите наше руководство по зарядке MacBook для получения дополнительной информации. ASUS : стандартный адаптер «C» или дополнительный адаптер 4,0 x 1,35 мм
Dell : стандартный адаптер DELL или дополнительный адаптер Dell 4,5 x 2,8 x 0,6 мм HP : дополнительный адаптер HP 7,4 x 5,0 x 0,6 мм или дополнительный адаптер HP 4.Адаптер 5 x 2,8 x 0,6 мм Lenovo : стандартный квадратный адаптер Lenovo, стандартный адаптер «G», стандартный адаптер «K» или дополнительный адаптер Lenovo с тонким наконечником Microsoft : дополнительный адаптер Surface Pro / Book или дополнительный адаптер Surface 2 Samsung : Стандартный адаптер «H» или стандартный адаптер «C» Toshiba : стандартный адаптер «G», стандартный адаптер «C» или дополнительный адаптер «B» Для получения дополнительной информации см. Руководство по адаптеру для ноутбука. Зарядные устройства AA / AAA : Если ваше устройство (налобный фонарь, фонарик, радио и т. Д.)) использует аккумуляторные батареи AA / AAA, убедитесь, что устройство может безопасно заряжаться от источника питания 2A перед зарядкой от USB-порта V88. Чтобы обеспечить безопасную зарядку батарей AA / AAA, рассмотрите возможность использования нашего зарядного устройства USB AA / AAA. Медицинские приборы :
Не совместим с медицинскими приборами, включая аппараты CPAP.

Спектр электрического (Яблочкова) света

Я БЫ предлагал вашим читателям, когда они приедут в Париж, взять свои карманные спектроскопы.Они найдут очень интересный спектр электрических ламп, которые сейчас используются для освещения некоторых основных общественных мест в городе. Можно было ожидать, что в блестящей искре, заключенной в белый опаловый шар, будет обнаружен непрерывный спектр, такой же, как у гальванической дуги. Но как раз наоборот. Свеча Яблочкова, которая сейчас используется в Париже, даже если смотреть через один из небольших карманных инструментов Браунинга, представляет собой очень сложный и очень интересный спектр.У меня не было с собой диаграммы для сравнения, и я не сделал, как я предполагал впоследствии, даже приблизительной записи спектра; но, говоря по памяти, я могу сказать, что несколько линий синего и зеленого были очень заметными и отчетливыми, и, фактически, весь спектр был пересечен яркими и темными линиями. Я подумал, что, возможно, некоторые из этих темных линий могут быть вызваны поглощением белым опаловым стеклянным шаром, но я протестировал несколько образцов этого белого стекла и обнаружил, что оно никоим образом не меняется (кроме общего уменьшения его блеска. ) непрерывный спектр и не меняет характера солнечного спектра.Поэтому мы должны обратиться к самому свету и окружающей его атмосфере, чтобы выяснить причину этих явлений. Я считаю, что в химическом смысле нет никакой разницы между обычной электрической дугой между углеродными остриями и дугой свечи Яблочкова, за исключением того, что между углеродными остриями последней находится стержень из каолина, который, как мне кажется, имеет кальциевая основа. Этот каолин сильно нагревается током и улетучивается с той же скоростью, что и угольные стержни, за счет переменного тока, который требуется для этой формы свечи.Таким образом, свет представляет собой комбинацию электрического и известкового света, причем ток заменяет кислородно-водородные элементы. Окружающая атмосфера в обоих случаях будет одинаковой, но продукты сгорания, очевидно, будут отличаться, отчасти от состава каолина. Тем не менее, я признаюсь, что не могу предложить причину этого сложного спектра, и я надеюсь, что некоторые наблюдатели, у которых есть более точные средства и больший опыт, дадут нам объяснение явлений.

Никола Тесла Патент США 335,786

Патентное бюро США.

НИКОЛА ТЕСЛА, ИЗ СМИЛЬЯНА ЛИКА, АВСТРИЯ-ВЕНГРИЯ, ПРАВОПРИЕМНИК КОМПАНИИ TESLA ELECTRIC LIGHT AND MANUFACTURING COMPANY, РАХВЕЙ, НЬЮ-ДЖЕРСИ.

СПЕЦИФИКАЦИЯ, входящая в состав Патентной грамоты № 335 786 от 9 февраля 1886 г.

Заявка подана 30 марта 1885 г. Серийный номер 160 574. (Без модели.)

Для всех, кого это может касаться:

Имейте в виду, что я, НИКОЛА ТЕСЛА, из Смильян Лика, приграничной страны Австро-Венгрии, изобрел некоторые новые и полезные усовершенствования в электродуговых лампах. , из которых следующее является спецификацией.

Мое изобретение, в частности, относится к дуговым лампам, в которых разделение и подача угольных электродов или их эквивалентов осуществляется с помощью электромагнитов или соленоидов в сочетании с подходящим механизмом сцепления; и он предназначен для устранения определенных неисправностей, общих для большей части ламп, произведенных ранее.

Целями моего изобретения являются предотвращение частых вибраций подвижного электрода и мерцания возникающего от него света, предотвращение попадания электродов в контакт, отказ от приборной панели, часового механизма или зубчатых колес и подобных устройств. до сих пор использовались и для придания лампе чрезвычайно высокой чувствительности и для почти незаметной подачи угля и, таким образом, для получения очень устойчивого и равномерного света.

В лампах того класса, в которых регулирование дуги осуществляется силами, действующими противодействующими на свободный подвижный стержень или рычаг, непосредственно связанный с электродом, причем все или некоторые из сил зависят от силы тока, любое изменение в электрическом состоянии цепи вызывает вибрацию и соответствующее мерцание света. Эта трудность наиболее очевидна, когда в цепи всего несколько ламп. Чтобы уменьшить эту трудность; были сконструированы лампы, в которых рычаг или якорь после образования дуги удерживаются в фиксированном положении и не могут вибрировать во время операции подачи, механизм подачи действует независимо; но в этих лампах, когда используется зажим, часто случается, что атомы углерода соприкасаются, и свет на мгновение гаснет, и часто части цепи повреждаются.В обоих этих классах ламп было принято использовать приборную панель, часовой механизм или аналогичные устройства замедления; но они, как правило, ненадежны и нежелательны и увеличивают стоимость строительства.

Мое изобретение предназначено для достижения желаемых целей и устранения вышеупомянутых дефектов. Я комбинирую два электромагнита — один с низким сопротивлением в основной цепи или в цепи лампы, а другой со сравнительно высоким сопротивлением в шунте вокруг дуги — подвижный рычаг якоря и новый механизм подачи, части которого устроены так, что в нормальном рабочем положении рычага якоря он почти жестко удерживается в одном положении, и на него не влияют даже значительные изменения в электрической цепи; но если угли входят в контакт, якорь будет приводиться в действие магнитами, чтобы сдвинуть рычаг и запустить дугу, и удерживать угли до тех пор, пока дуга не удлинится и рычаг якоря не вернется в нормальное положение.После этого держатель угольного стержня освобождается под действием механизма подачи, чтобы подать уголь и восстановить нормальную длину дуги.

Мое изобретение состоит, главным образом, в особом способе соединения якоря с магнитами и воздействия на них, а также в механизме регулирования подачи.

На чертежах фиг. 1 представляет собой вертикальную проекцию механизма, используемого в электрической лампе. Фиг.2 представляет собой вид сверху того же самого под линией x x , Фиг.3 представляет собой вертикальную проекцию балансировочного рычага и пружины, и фиг. 4 представляет собой вид сверху отдельно полюсных наконечников и якорей на фрикционном зажиме, а фиг. 5 представляет собой разрез зажимной трубки.

M представляет собой спираль из грубой проволоки в цепи от нижнего угольного держателя к отрицательному крепежному винту -.

N представляет собой спираль тонкой проволоки в шунте между положительным зажимным винтом + и отрицательным зажимным винтом -. Верхний углеродный держатель S представляет собой параллельный стержень, скользящий через пластины S ‘S2 рамы лампы, и, следовательно, электрический ток проходит от положительного соединительного стержня + через пластину S2, углеродный держатель S и верхний углеродный стержень к нижний углерод, а затем держатель и металлическое соединение со спиралью М.

Углеродные держатели имеют любой желаемый характер, и для обеспечения электрических соединений используются пружины l , которые захватывают верхний угольный удерживающий стержень S, но позволяют стержню свободно скользить по нему. Эти пружины -1 могут регулироваться по давлению с помощью винта -1 , а пружина -1 может удерживаться на любой подходящей опоре. Я показал их соединенными с верхним концом сердечника магнита N.

Вокруг стержня, удерживающего углерод S, между пластинами S ‘S2 находится трубка R, образующая зажим.Эта трубка имеет зенковку, как показано в разрезе на рис. 5, так что она опирается на стержень S своим верхним концом и около середины, а на нижнем конце этого трубчатого зажима R расположены сегменты якоря r . мягкое железо. Рама или рычаг, n , отходящий, предпочтительно, от сердечника N2, поддерживает рычаг A с помощью штифта шарнира, o . Этот рычаг A имеет отверстие, через которое проходит верхний конец трубчатого зажима R. свободно, а от рычага A идет связь q к рычагу t , который поворачивается под углом y к кольцу на одной из колонн S3.Этот рычаг t имеет отверстие или дугу, окружающее трубчатый зажим R, и есть штифты или шарнирные соединения w между рычагом t и этим зажимом R, а пружина r 2 служит для поддержки или подвешивайте вес частей и балансируйте так же или почти так же. Эта пружина предпочтительно регулируемая.

На одном конце рычага A находится блок якоря из мягкого железа, a , поверх сердечника M ‘спирали M, и предпочтительно имеется ограничительный винт, c , проходящий через этот блок якоря a , а на другом конце рычага A — блок якоря из мягкого железа, b , с конусом на конце или клиновидным, и то же самое близко и на одной линии с боковым выступом e на ядро N2.Нижние концы сердечников M ‘N2 выполнены с боковыми выступающими полюсными наконечниками M3 N3, соответственно, и эти полюсные наконечники имеют вогнутую форму на своих внешних концах и находятся на противоположных сторонах сегментов якоря r внизу. конец трубчатого зажима R.

Эти устройства работают следующим образом: в состоянии бездействия верхний уголь опирается на нижний, а при включении тока электричество проходит беспрепятственно посредством рамы и пружины l , через стержень S и атомы углерода к крупной проволоке и спирали M и к отрицательному стержню V, и сердечник M ‘, таким образом, получает питание.Полюсный наконечник M3 притягивает якорь r и за счет бокового давления заставляет зажим R захватить шток S ‘, при этом рычаг A одновременно перемещается из положения, показанного пунктирными линиями на рис.1, в нормальное положение. положение показано сплошными линиями, при этом звено q и рычаг t поднимаются, поднимая зажим R и стержень S, разделяя угли и образуя дугу. Магнетизм полюсного наконечника и стремится удерживать рычаг A на уровне или почти на таком уровне, при этом сердечник N2 возбуждается током в шунте, который содержит спираль N.В этом положении рычаг A не перемещается из-за обычного изменения электрического тока, потому что якорь b сильно притягивается магнетизмом e , и эти части расположены близко друг к другу, и действует магнетизм e под прямым углом к ​​магнетизму сердечника M ‘. Если теперь дуга становится слишком длинной, ток через спираль M уменьшается, а магнетизм сердечника N3 увеличивается за счет большего тока, проходящего через шунт, и этот сердечник N3, притягивающий сегментный якорь r , уменьшает удерживание зажима R на стержне S, позволяя последнему скользить и уменьшать длину дуги, что мгновенно восстанавливает магнитное равновесие и заставляет зажим R удерживать стержень S.Если случается, что атомы углерода входят в контакт, то магнетизм N2 уменьшается настолько, что притяжения магнита M будет достаточно для перемещения якоря a и рычага A, так что якорь b проходит выше нормального положение, чтобы мгновенно отделить атомы углерода; но когда угли сгорают, через шунт будет проходить большее количество тока до тех пор, пока притяжение сердечника N2 не преодолеет притяжение сердечника M ‘и не вернет рычаг якоря A снова в нормальное горизонтальное положение, и это происходит до кормление может иметь место.Сегментные детали якоря r показаны почти полукруглыми. Они могут быть квадратными или любой другой желаемой формы, причем концы полюсных наконечников M3 N3 должны иметь соответствующую форму.

Я заявляю как свое изобретение —

1. Комбинация в электродуговой лампе электромагнитов в основной и шунтирующей цепях, соответственно, рычага якоря и соединения с подвижным угольным держателем, сердечник шунтирующего магнита, проходящий через конец рычага якоря, по существу, как указано, так что два магнита действуют вместе с рычагом якоря, перемещая углерод с образованием дуги и противодействуя друг другу за пределами нормальное положение рычага якоря, в основном такое, как указано.

2. Комбинация с угольными держателями двух магнитов, один из которых находится в главной цепи, и рычага якоря для возбуждения дуги, а также механизма подачи и полюсных наконечников на электромагниты для воздействия на них. механизм подачи, в основном, как указано.

3. Комбинация с угольными держателями двух магнитов, один в главной цепи, а другой в шунтирующей цепи, и рычага якоря между двумя полюсами таких электромагнитов для возбуждения дуги, и питающий механизм и полюсные наконечники на двух других полюсах электромагнита, чтобы воздействовать на питающий механизм, по существу, как указано.

4. Комбинация с угольным стержнем в электродуговой лампе, зажима R, рычага t , пружины r2, рычага якоря A и электромагнитов MN в основной и шунтирующей цепях. соответственно полюсные наконечники M3 N3 и сегменты якоря r , по существу, как указано.

5. Комбинация с угольным держателем трубчатого зажима, окружающего его, рычага якоря, соединенного с указанным трубчатым зажимом, и электромагнитов в основной и параллельной цепях, соответственно, и сегментов якоря на трубчатый зажим, прилегающий к боковым полюсам электромагнитов, по существу, как указано.

6. В электродуговой лампе комбинация с угольным стержнем зажима, двух якорей на зажиме и электромагнитов в основной и шунтирующей цепях, соответственно, полюса которых действуют на якоря зажима для приведения его в действие или освобождения, по существу, как указано.

Подписано мной 25 марта 1885 года нашей эры.

НИКОЛА ТЕСЛА.

Свидетели:

GEO. T. PINCKNEY,

CHAS. Х. СМИТ.

Voltaic Arc — VoltaicPlasma — Areton LTD

Это проще, чем многие люди, занятые продажей вам вещей, представляют себе это.

Люди, которые заинтересованы в продаже вам вещей, также заинтересованы в том, чтобы что-то простое казалось трудным. Фибробласт или плазма, по сути, представляют собой электрическую искру или электрическую дугу, ни больше ни меньше. Дело не в том, что продавать вещи — это плохо, наоборот, используемые методы продажи иногда преднамеренно сбивают с толку. Мы надеемся, что в этом разделе вы легко поймете, что такое плазменные или электрические дуговые устройства.

Электрические изоляторы при воздействии достаточно высокого напряжения подвергаются электрическому пробою.Когда происходит электрический пробой, электрический ток начинает течь через изолятор, и то, что было изолятором, становится проводящим электричество веществом во время электрического пробоя.
Другими словами, гальваническая дуга, плазма или «фибробласт» — это электрический разряд, который возникает в изоляционном материале во время электрического пробоя, и это происходит при определенном напряжении и определенных условиях в изоляторе.

Электрическая искра может возникнуть в электрическом изоляторе (будь то пластик, SF6, минеральное масло и даже воздух или вакуум).Драматическая электрическая дуга, с которой мы все знакомы, молниеносно, а изолятор — воздух.

Это естественное явление дуги, искрения или «фибробластов» было впервые научно описано сэром Хамфри Дэви в статье 1801 года, опубликованной в «Журнале естественной философии, химии и искусств» Уильяма Николсона.

Сегодня это природное явление очень хорошо изучено и имеет множество применений. Многие технологии с использованием плазмы были разработаны за последние 200 лет, чтобы помочь нам в повседневной жизни.

Давайте посмотрим на некоторые применения электрических дуг, в которых они используются:

• Сварка, для промышленного применения
• Промышленная резка для производства
• Печи электрические или плазменные для плавки
• Электроэрозионная обработка (EDM), также называемая искровой обработкой, искровой эрозией, обжигом, утоплением в штампе, прожиганием проволоки или эрозией проволоки, представляет собой производственный процесс, при котором с помощью электрических искр получают желаемую форму.
• Arcing также используется в современных бытовых и промышленных лампах, прожекторах, театральном освещении, металлогалитовых лампах, высокочастотных лампах и многих других типах лампочек.

• Свечи зажигания используются в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств, чтобы инициировать сгорание топлива по времени.
• Дуга используется в кинопроекторах.
Устройства электрического разряда
• широко используются для детонаторов с синхронизацией по времени (при управляемом сносе).
• Они используются для зажигания нашего газа в бытовых плитах.
• Электрическая дуга изучается для двигателя космического корабля с электрическим приводом.
• В медицине электрическая дуга используется с начала 1900 года для электрокоагуляции, разрушения опухолей и многого другого…
• В эстетике электрическая дуга используется для удаления татуировок, подтяжки кожи, удаления доброкачественных родинок и т. Д.

Во всех этих и других приложениях используется простое и хорошо известное явление электрической дуги.

Несколько применений, которые мы видели, — это те, в которых свойства электрической дуги были использованы в наших интересах.

Иногда гальванические дуги — нежелательное физическое явление. В электрических выключателях были разработаны целые технологии благодаря требованию контроля и гашения дуги. Электрические дуги также нежелательны и подавляются в электродвигателях и масляных трансформаторах, в которых искра (или дуга) может иметь катастрофические последствия и даже вызывать взрывы.

Итак, мы увидели, как плазменная или гальваническая дуга использовалась в течение многих лет и находит множество различных применений в повседневной жизни, и она применяется в большом количестве современных технологий, машин и различных устройств.

Если вы хотите узнать больше о гальванических дугах Щелкните здесь .