चाप वोल्टेज। विद्युत चाप क्या है और यह कैसे होता है
22 अगस्त 2012 पूर्वाह्न 10:00 बजे
जब एक विद्युत परिपथ खोला जाता है, तो विद्युत चाप के रूप में एक विद्युत निर्वहन होता है। एक विद्युत चाप की उपस्थिति के लिए, यह पर्याप्त है कि संपर्कों में वोल्टेज 0.1 ए या उससे अधिक के क्रम के सर्किट में वर्तमान में 10 वी से ऊपर है। महत्वपूर्ण वोल्टेज और धाराओं पर, चाप के अंदर का तापमान 10 ... 15 हजार डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है, जिसके परिणामस्वरूप संपर्क और वर्तमान-वाहक भाग पिघल जाते हैं।
110 केवी और उससे अधिक के वोल्टेज पर, चाप की लंबाई कई मीटर तक पहुंच सकती है। इसलिए, 1 केवी से ऊपर के वोल्टेज पर विशेष रूप से हाई-पावर पावर सर्किट में एक इलेक्ट्रिक आर्क एक बड़ा खतरा है, हालांकि 1 केवी से कम वोल्टेज पर इंस्टॉलेशन में गंभीर परिणाम हो सकते हैं। नतीजतन, विद्युत चाप को जितना संभव हो उतना सीमित किया जाना चाहिए और 1 केवी से ऊपर और नीचे दोनों वोल्टेज के लिए सर्किट में जल्दी से बुझाना चाहिए।
विद्युत चाप के कारण
एक विद्युत चाप के निर्माण की प्रक्रिया को निम्नानुसार सरल बनाया जा सकता है। जब संपर्क अलग हो जाते हैं, संपर्क दबाव और, तदनुसार, संपर्क सतह पहले कम हो जाती है, संपर्क प्रतिरोध बढ़ जाता है (वर्तमान घनत्व और तापमान - स्थानीय (संपर्क क्षेत्र के कुछ हिस्सों में) ओवरहीटिंग शुरू हो जाती है, जो आगे थर्मोनिक उत्सर्जन में योगदान करती है, जब, उच्च तापमान के प्रभाव में, इलेक्ट्रॉनों की गति बढ़ जाती है और वे इलेक्ट्रोड की सतह से फट जाते हैं।
संपर्कों के विचलन के समय, यानी एक सर्किट ब्रेक, संपर्क अंतराल पर वोल्टेज जल्दी से बहाल हो जाता है। चूंकि संपर्कों के बीच की दूरी छोटी है, इसलिए एक उच्च शक्ति वाला विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है, जिसके प्रभाव में इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड की सतह से भाग जाते हैं। वे एक विद्युत क्षेत्र में गति करते हैं और जब वे एक तटस्थ परमाणु से टकराते हैं, तो इसे अपनी गतिज ऊर्जा देते हैं। यदि यह ऊर्जा तटस्थ परमाणु के कोश से कम से कम एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए पर्याप्त है, तो आयनीकरण प्रक्रिया होती है।
परिणामी मुक्त इलेक्ट्रॉन और आयन चाप शाफ्ट का प्लाज्मा बनाते हैं, यानी आयनित चैनल जिसमें चाप जलता है और कणों की निरंतर गति सुनिश्चित होती है। इस मामले में, नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कण, मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन, एक दिशा में (एनोड की ओर) चलते हैं, और परमाणु और गैस के अणु, एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों से रहित - धनात्मक आवेशित कण - विपरीत दिशा में (कैथोड की ओर)। प्लाज्मा चालकता धातुओं के करीब है।
चाप शाफ्ट में एक बड़ी धारा प्रवाहित होती है और एक उच्च तापमान उत्पन्न होता है। चाप शाफ्ट का ऐसा तापमान थर्मल आयनीकरण की ओर जाता है - उनके आंदोलन की उच्च गति पर उच्च गतिज ऊर्जा के साथ अणुओं और परमाणुओं के टकराव के कारण आयनों के गठन की प्रक्रिया (माध्यम के अणु और परमाणु जहां चाप जलता है, इलेक्ट्रॉनों में क्षय होता है) और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन)। तीव्र तापीय आयनीकरण उच्च प्लाज्मा चालकता को बनाए रखता है। इसलिए, चाप की लंबाई के साथ वोल्टेज ड्रॉप छोटा है।
एक विद्युत चाप में, दो प्रक्रियाएँ लगातार चलती रहती हैं: आयनीकरण के अलावा, परमाणुओं और अणुओं का विआयनीकरण भी होता है। उत्तरार्द्ध मुख्य रूप से प्रसार द्वारा होता है, अर्थात्, पर्यावरण में आवेशित कणों का स्थानांतरण, और इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक रूप से आवेशित आयनों का पुनर्संयोजन, जो उनके क्षय पर खर्च की गई ऊर्जा की वापसी के साथ तटस्थ कणों में पुनर्संयोजित होते हैं। इस मामले में, पर्यावरण को गर्मी हटा दी जाती है।
इस प्रकार, विचाराधीन प्रक्रिया के तीन चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: चाप प्रज्वलन, जब, कैथोड से प्रभाव आयनीकरण और इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के कारण, एक चाप निर्वहन शुरू होता है और आयनीकरण की तीव्रता विआयनीकरण से अधिक होती है, स्थिर चाप जलने, थर्मल आयनीकरण द्वारा समर्थित चाप शाफ्ट में, जब आयनीकरण और विआयनीकरण की तीव्रता समान होती है, तो चाप विलुप्त हो जाता है जब विआयनीकरण की तीव्रता आयनीकरण से अधिक होती है।
विद्युत स्विचिंग उपकरणों में चाप को बुझाने के तरीके
विद्युत सर्किट के तत्वों को डिस्कनेक्ट करने के लिए और इस प्रकार स्विचिंग डिवाइस को नुकसान को बाहर करने के लिए, न केवल इसके संपर्कों को खोलना आवश्यक है, बल्कि उनके बीच दिखाई देने वाले चाप को बुझाने के लिए भी आवश्यक है। चाप विलुप्त होने की प्रक्रिया, साथ ही दहन, प्रत्यावर्ती और प्रत्यक्ष धारा के लिए भिन्न हैं। यह इस तथ्य से निर्धारित होता है कि पहले मामले में, चाप में धारा हर आधे चक्र में शून्य से गुजरती है। इन क्षणों में, चाप में ऊर्जा की रिहाई बंद हो जाती है और चाप स्वचालित रूप से हर बार बुझ जाता है, और फिर फिर से रोशनी करता है।
व्यवहार में, चाप में करंट जीरो क्रॉसिंग की तुलना में थोड़ा पहले शून्य के करीब हो जाता है, क्योंकि जब करंट घटता है, तो चाप को आपूर्ति की जाने वाली ऊर्जा कम हो जाती है, चाप का तापमान तदनुसार कम हो जाता है, और थर्मल आयनीकरण बंद हो जाता है। इस मामले में, विआयनीकरण प्रक्रिया चाप अंतराल में तीव्रता से आगे बढ़ती है। यदि इस समय संपर्कों को खोलें और जल्दी से अलग करें, तो बाद में विद्युत टूटना नहीं हो सकता है और सर्किट बिना चाप के डिस्कनेक्ट हो जाएगा। हालांकि, व्यवहार में ऐसा करना बेहद मुश्किल है, और इसलिए चाप के विलुप्त होने में तेजी लाने के लिए विशेष उपाय किए जाते हैं, जो चाप स्थान को ठंडा करना और आवेशित कणों की संख्या में कमी सुनिश्चित करते हैं।
विआयनीकरण के परिणामस्वरूप, अंतराल की ढांकता हुआ ताकत धीरे-धीरे बढ़ जाती है और साथ ही, इसके पार की वसूली वोल्टेज बढ़ जाती है। यह इन मूल्यों के अनुपात पर निर्भर करता है कि चाप अगले आधे अवधि के लिए प्रकाश करेगा या नहीं। यदि अंतराल की ढांकता हुआ ताकत तेजी से बढ़ती है और रिकवरी वोल्टेज से अधिक होती है, तो चाप अब प्रज्वलित नहीं होगा, अन्यथा चाप स्थिर हो जाएगा। पहली शर्त चाप बुझाने की समस्या को परिभाषित करती है।
स्विचिंग उपकरणों में, चाप शमन के विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है।
चाप विस्तार
जब विद्युत सर्किट को बंद करने की प्रक्रिया में संपर्क अलग हो जाते हैं, तो उत्पन्न होने वाला चाप खिंच जाता है। इस मामले में, चाप को ठंडा करने की स्थिति में सुधार होता है, क्योंकि इसकी सतह बढ़ जाती है और दहन के लिए अधिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है।
एक लंबी चाप को छोटे चापों की एक श्रृंखला में विभाजित करना
यदि संपर्क खोले जाने पर बनने वाले चाप को K लघु चापों में विभाजित किया जाता है, उदाहरण के लिए, इसे धातु ग्रिड में कस कर, तो यह बाहर निकल जाएगा। चाप आमतौर पर एड़ी धाराओं द्वारा झंझरी प्लेटों में प्रेरित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रभाव में धातु की झंझरी में खींचा जाता है। चाप को बुझाने की इस पद्धति का व्यापक रूप से 1 केवी से नीचे के वोल्टेज के लिए उपकरणों को स्विच करने में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से स्वचालित एयर सर्किट ब्रेकर में।
संकीर्ण स्लॉट में आर्क कूलिंग
चाप को कम मात्रा में बुझाने से सुविधा होती है। इसलिए, स्विचिंग उपकरणों में अनुदैर्ध्य स्लॉट के साथ चाप च्यूट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (इस तरह के स्लॉट की धुरी चाप शाफ्ट की धुरी के साथ दिशा में मेल खाती है)। इस तरह का अंतर आमतौर पर चाप-प्रतिरोधी सामग्री को इन्सुलेट करने से बने कक्षों में बनता है। ठंडी सतहों के साथ चाप के संपर्क के कारण, इसकी गहन शीतलन, वातावरण में आवेशित कणों का प्रसार और, तदनुसार, तेजी से विआयनीकरण होता है।
समतल-समानांतर दीवारों वाले स्लॉट के अलावा, पसलियों, प्रोट्रूशियंस और एक्सटेंशन (जेब) वाले स्लॉट का भी उपयोग किया जाता है। यह सब चाप शाफ्ट के विरूपण की ओर जाता है और कक्ष की ठंडी दीवारों के साथ इसके संपर्क के क्षेत्र में वृद्धि में योगदान देता है।
चाप को संकीर्ण खांचों में खींचना आमतौर पर चाप के साथ परस्पर क्रिया करने वाले चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में होता है, जिसे वर्तमान-वाहक कंडक्टर के रूप में माना जा सकता है।
चाप को स्थानांतरित करने के लिए एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र अक्सर उन संपर्कों के साथ श्रृंखला में जुड़े कॉइल द्वारा प्रदान किया जाता है जिनके बीच चाप होता है। संकीर्ण स्लॉट में चाप बुझाने का उपयोग सभी वोल्टेज के उपकरणों में किया जाता है।
उच्च दबाव चाप बुझाने
स्थिर तापमान पर, बढ़ते दबाव के साथ गैस के आयनीकरण की डिग्री कम हो जाती है, जबकि गैस की तापीय चालकता बढ़ जाती है। अन्य चीजें समान होने के कारण, इससे चाप की ठंडक बढ़ जाती है। कसकर बंद कक्षों में चाप द्वारा बनाए गए उच्च दबाव की मदद से चाप को बुझाना, फ़्यूज़ और कई अन्य उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
तेल में चाप बुझना
यदि सर्किट ब्रेकर के संपर्कों को तेल में रखा जाता है, तो उनके खुलने पर उत्पन्न होने वाला चाप तेल के तीव्र वाष्पीकरण की ओर ले जाता है। नतीजतन, चाप के चारों ओर एक गैस बुलबुला (खोल) बनता है, जिसमें मुख्य रूप से हाइड्रोजन (70 ... 80%), साथ ही साथ तेल वाष्प भी होता है। उच्च गति पर उत्सर्जित गैसें सीधे चाप शाफ्ट के क्षेत्र में प्रवेश करती हैं, बुलबुले में ठंडी और गर्म गैस के मिश्रण का कारण बनती हैं, गहन शीतलन प्रदान करती हैं और तदनुसार, चाप अंतराल का विआयनीकरण करती हैं। इसके अलावा, गैसों की विआयनीकरण क्षमता बुलबुले के अंदर तेल के तेजी से अपघटन के दौरान बनाए गए दबाव को बढ़ाती है।
तेल में चाप को बुझाने की प्रक्रिया की तीव्रता जितनी अधिक होती है, चाप उतना ही तेल के संपर्क में आता है और तेल चाप के सापेक्ष उतनी ही तेजी से चलता है। इसे देखते हुए, आर्क गैप एक बंद इंसुलेटिंग डिवाइस - एक आर्क च्यूट द्वारा सीमित है। इन कक्षों में, चाप के साथ तेल का एक निकट संपर्क बनाया जाता है, और इन्सुलेट प्लेटों और निकास छिद्रों की मदद से, काम करने वाले चैनल बनते हैं, जिसके माध्यम से तेल और गैसें चलती हैं, जिससे चाप का गहन प्रवाह (उड़ाना) होता है।
ऑपरेशन के सिद्धांत के अनुसार, आर्क च्यूट्स को तीन मुख्य समूहों में विभाजित किया जाता है: ऑटो-ब्लोइंग के साथ, जब आर्क में जारी ऊर्जा के कारण आर्क ज़ोन में गैस की गति का उच्च दबाव और गति बनाई जाती है, विशेष का उपयोग करके मजबूर तेल उड़ाने के साथ। तेल में चुंबकीय शमन के साथ हाइड्रोलिक तंत्र को पंप करना, जब चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया के तहत चाप संकीर्ण स्लॉट में चला जाता है।
ऑटोब्लोइंग के साथ सबसे कुशल और सरल आर्क च्यूट। चैनलों और निकास छिद्रों के स्थान के आधार पर, कक्षों को प्रतिष्ठित किया जाता है जिसमें गैस-वाष्प मिश्रण और तेल चाप (अनुदैर्ध्य विस्फोट) या चाप (अनुप्रस्थ विस्फोट) के साथ प्रवाहित होता है। 1 kV से ऊपर के वोल्टेज के लिए सर्किट ब्रेकर में चाप को बुझाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
1 kV . से ऊपर के वोल्टेज के लिए उपकरणों में चाप को बुझाने के अन्य तरीके
चाप को बुझाने के उपरोक्त तरीकों के अलावा, वे भी उपयोग करते हैं: संपीड़ित हवा, जिसका प्रवाह चाप के साथ या उसके पार चलता है, इसकी गहन शीतलन प्रदान करता है (हवा के बजाय, अन्य गैसों का भी उपयोग किया जाता है, जो अक्सर ठोस गैस से प्राप्त होती हैं- उत्पन्न करने वाली सामग्री - फाइबर, विनाइल प्लास्टिक, आदि - जलती हुई चाप द्वारा उनके अपघटन के कारण), SF6 (सल्फर हेक्साफ्लोराइड), जिसमें हवा और हाइड्रोजन की तुलना में अधिक विद्युत शक्ति होती है, जिसके परिणामस्वरूप इसमें चाप जलता है गैस, वायुमंडलीय दबाव पर भी, जल्दी से बुझ जाती है, अत्यधिक दुर्लभ गैस (वैक्यूम), संपर्क खोलने पर जिसमें चाप शून्य के माध्यम से वर्तमान के पहले मार्ग के बाद फिर से प्रज्वलित (बुझाना) नहीं करता है।
नवीनतम प्रकाशन
मेरे ब्लॉग पर आने वाले सभी आगंतुकों को नमस्कार। आज के लेख का विषय विद्युत चाप और विद्युत चाप से सुरक्षा है। विषय आकस्मिक नहीं है, मैं स्किलीफोसोव्स्की अस्पताल से लिख रहा हूं। बोलो क्यों?
एक विद्युत चाप क्या है
यह गैस (एक भौतिक घटना) में विद्युत निर्वहन के प्रकारों में से एक है। इसे भी कहते हैं - आर्क डिस्चार्ज या वोल्टाइक आर्क। आयनित, विद्युत रूप से अर्ध-तटस्थ गैस (प्लाज्मा) से मिलकर बनता है।
यह दो इलेक्ट्रोडों के बीच हो सकता है जब उनके बीच वोल्टेज बढ़ता है, या जब वे एक दूसरे के पास आते हैं।
संक्षेप में . के बारे में गुण: विद्युत चाप तापमान, 2500 से 7000 डिग्री सेल्सियस तक। हालांकि, एक छोटा तापमान नहीं है। प्लाज्मा के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया से ताप, ऑक्सीकरण, गलनांक, वाष्पीकरण और अन्य प्रकार के क्षरण होते हैं। प्रकाश विकिरण, विस्फोटक और शॉक वेव्स, अल्ट्रा-हाई टेम्परेचर, इग्निशन, ओजोन और कार्बन डाइऑक्साइड रिलीज के साथ।
इंटरनेट पर बहुत सारी जानकारी है कि विद्युत चाप क्या है, इसके गुण क्या हैं, यदि आप अधिक विवरण में रुचि रखते हैं, तो देखें। उदाहरण के लिए, en.wikipedia.org में।
अब मेरे दुर्घटना के बारे में। यह विश्वास करना कठिन है, लेकिन 2 दिन पहले मैंने सीधे इस घटना का सामना किया, और असफल रहा। यह इस तरह था: 21 नवंबर को, काम पर, मुझे जंक्शन बॉक्स में लैंप की वायरिंग करने और फिर उन्हें नेटवर्क से जोड़ने का निर्देश दिया गया था। वायरिंग में कोई समस्या नहीं थी, लेकिन जब मैं ढाल में आया, तो कुछ मुश्किलें आईं। यह अफ़सोस की बात है कि एंड्रॉइड अपने घर को भूल गया, बिजली के पैनल की तस्वीर नहीं ली, अन्यथा यह अधिक स्पष्ट होगा। हो सकता है कि जब मैं काम पर जाऊं तो मैं और अधिक करूंगा। तो, ढाल बहुत पुरानी थी - 3 चरण, शून्य बस (उर्फ ग्राउंडिंग), 6 ऑटोमेटा और एक पैकेट स्विच (ऐसा लगता है कि सब कुछ सरल है), स्थिति शुरू में विश्वसनीय नहीं थी। मैं लंबे समय तक एक शून्य टायर से जूझता रहा, क्योंकि सभी बोल्ट जंग खा चुके थे, जिसके बाद मैंने आसानी से मशीन पर फेज लगा दिया। सब कुछ ठीक है, मैंने लैंप की जाँच की, वे काम करते हैं।
उसके बाद, वह सावधानी से तारों को बिछाने और उसे बंद करने के लिए ढाल पर लौट आया। मैं यह नोट करना चाहता हूं कि विद्युत पैनल एक संकीर्ण मार्ग में ~ 2 मीटर की ऊंचाई पर था, और इसे प्राप्त करने के लिए, मैंने एक सीढ़ी (सीढ़ी) का उपयोग किया। तारों को बिछाते हुए, मुझे अन्य मशीनों के संपर्कों पर चिंगारी मिली, जिससे लैंप झपका रहे थे। तदनुसार, मैंने सभी संपर्कों को बढ़ाया और शेष तारों का निरीक्षण करना जारी रखा (इसे एक बार करने के लिए और फिर से इस पर वापस नहीं)। यह पता लगाने के बाद कि बैग पर एक संपर्क में उच्च तापमान है, मैंने इसे भी बढ़ाने का फैसला किया। मैंने एक पेचकश लिया, इसे पेंच के खिलाफ झुका दिया, इसे घुमाया, धमाका किया! एक विस्फोट हुआ, एक फ्लैश, मुझे वापस फेंक दिया गया, दीवार से टकराया, मैं फर्श पर गिर गया, कुछ भी दिखाई नहीं दे रहा था (अंधा), ढाल फटना और गुलजार होना बंद नहीं हुआ। सुरक्षा काम क्यों नहीं किया मुझे नहीं पता। मुझ पर गिरती चिंगारी को महसूस करते हुए मुझे एहसास हुआ कि मुझे बाहर निकलना है। मैं छूकर, रेंगते हुए बाहर निकला। इस संकरे रास्ते से निकलकर वह अपने साथी को बुलाने लगा। पहले से ही उस क्षण मुझे लगा कि मेरे दाहिने हाथ में कुछ गड़बड़ है (मैंने इसके साथ एक पेचकश रखा), एक भयानक दर्द महसूस हुआ।
अपने साथी के साथ, हमने तय किया कि हमें प्राथमिक उपचार के लिए दौड़ना होगा। आगे क्या हुआ, मुझे लगता है कि यह बताने लायक नहीं है, वे बस डंक मारकर अस्पताल चले गए। मैं लंबे शॉर्ट सर्किट की उस भयानक आवाज को कभी नहीं भूलूंगा - भनभनाहट के साथ खुजली।
अब मैं अस्पताल में हूं, मेरे घुटने पर घर्षण है, डॉक्टरों को लगता है कि मैं चौंक गया था, यह एक रास्ता है, इसलिए वे मेरे दिल की निगरानी करते हैं। मेरा मानना है कि करंट ने मुझे नहीं पीटा, लेकिन मेरे हाथ में जलन एक इलेक्ट्रिक आर्क के कारण हुई थी जो शॉर्ट सर्किट के दौरान पैदा हुई थी।
वहां क्या हुआ, शॉर्ट सर्किट क्यों हुआ, मुझे अभी तक पता नहीं है, मुझे लगता है, जब पेंच घुमाया गया, तो संपर्क खुद ही चला गया और एक चरण-दर-चरण शॉर्ट सर्किट हुआ, या पैकेट के पीछे एक नंगे तार था स्विच और जब पेंच आ गया इलेक्ट्रिक आर्क. मैं बाद में पता लगाऊंगा कि क्या वे इसका पता लगा लेंगे।
धिक्कार है, मैं एक ड्रेसिंग के लिए गया था, उन्होंने मेरा हाथ इतना लपेट लिया कि मैं अब एक के साथ लिखता हूं)))
मैंने बिना पट्टियों के फोटो नहीं लिया, यह बहुत सुखद दृश्य नहीं है। मैं शुरुआती इलेक्ट्रीशियन को डराना नहीं चाहता ....
विद्युत चाप सुरक्षा उपाय क्या हैं जो मेरी रक्षा कर सकते हैं? इंटरनेट का विश्लेषण करने के बाद, मैंने देखा कि विद्युत प्रतिष्ठानों में लोगों को विद्युत चाप से बचाने का सबसे लोकप्रिय साधन गर्मी प्रतिरोधी सूट है। उत्तरी अमेरिका में, विशेष सीमेंस सर्किट ब्रेकर बहुत लोकप्रिय हैं, जो विद्युत चाप और अधिकतम धारा दोनों से रक्षा करते हैं। रूस में, फिलहाल, ऐसी मशीनों का उपयोग केवल उच्च-वोल्टेज सबस्टेशनों पर किया जाता है। मेरे मामले में, मेरे लिए एक ढांकता हुआ दस्ताने पर्याप्त होगा, लेकिन अपने लिए सोचें कि उनमें लैंप कैसे कनेक्ट करें? यह बहुत असहज है। मैं आपकी आंखों की सुरक्षा के लिए चश्मे का उपयोग करने की भी सलाह देता हूं।
विद्युत प्रतिष्ठानों में, एक विद्युत चाप के खिलाफ लड़ाई वैक्यूम और तेल सर्किट ब्रेकर का उपयोग करके की जाती है, साथ ही साथ आर्क च्यूट के साथ विद्युत चुम्बकीय कॉइल का उपयोग किया जाता है।
यह सब है? नहीं! मेरी राय में, इलेक्ट्रिक आर्क से खुद को बचाने का सबसे विश्वसनीय तरीका है तनाव राहत कार्य . मैं तुम्हारे बारे में नहीं जानता, लेकिन मैं अब तनाव में काम नहीं करूंगा ...
यह मेरा लेख है इलेक्ट्रिक आर्कतथा चाप सुरक्षासमाप्त होता है। क्या कुछ जोड़ना है? एक टिप्पणी छोड़ें।
पुस्तक में "एक विशाल बैटरी के माध्यम से गैल्वेनिक-वोल्टाइक प्रयोगों का समाचार, कभी-कभी 4200 तांबे और जस्ता मंडलों से मिलकर" (सेंट पीटर्सबर्ग, 1803)। एक विद्युत चाप पदार्थ की अवस्था के चौथे रूप का एक विशेष मामला है - प्लाज्मा - और इसमें एक आयनित, विद्युत रूप से अर्ध-तटस्थ गैस होता है। मुक्त विद्युत आवेशों की उपस्थिति विद्युत चाप की चालकता सुनिश्चित करती है।
भौतिक घटनाएं
वायुमंडलीय दबाव पर हवा में दो इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत चाप निम्नानुसार बनता है:
जब दो इलेक्ट्रोड के बीच वोल्टेज हवा में एक निश्चित स्तर तक बढ़ जाता है, तो इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत टूटना होता है। विद्युत ब्रेकडाउन वोल्टेज इलेक्ट्रोड और अन्य कारकों के बीच की दूरी पर निर्भर करता है। धातु परमाणुओं के पहले इलेक्ट्रॉन की आयनीकरण क्षमता लगभग 4.5 - 5 वी है, और आर्किंग वोल्टेज दो बार (9 - 10 वी) है। एक इलेक्ट्रोड के धातु परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन के बाहर निकलने पर और दूसरे इलेक्ट्रोड के परमाणु के आयनीकरण पर ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता होती है। प्रक्रिया इलेक्ट्रोड के बीच एक प्लाज्मा के गठन और एक चाप के जलने की ओर ले जाती है (तुलना के लिए: स्पार्क डिस्चार्ज के गठन के लिए न्यूनतम वोल्टेज इलेक्ट्रॉन आउटपुट क्षमता से थोड़ा अधिक है - 6 वी तक)।
उपलब्ध वोल्टेज पर ब्रेकडाउन शुरू करने के लिए, इलेक्ट्रोड को एक दूसरे के करीब लाया जाता है। ब्रेकडाउन के दौरान, आमतौर पर इलेक्ट्रोड के बीच एक स्पार्क डिस्चार्ज होता है, जो विद्युत सर्किट को पल्स-क्लोजिंग करता है। स्पार्क में इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड के बीच हवा के अंतराल में अणुओं को आयनित करते हैं। एयर गैप में वोल्टेज स्रोत की पर्याप्त शक्ति के साथ, ब्रेकडाउन वोल्टेज या एयर गैप के प्रतिरोध में महत्वपूर्ण गिरावट के लिए पर्याप्त मात्रा में प्लाज्मा बनता है। इस मामले में, स्पार्क डिस्चार्ज एक आर्क डिस्चार्ज में बदल जाता है - इलेक्ट्रोड के बीच एक प्लाज्मा कॉर्ड, जो एक प्लाज्मा सुरंग है। परिणामी चाप, वास्तव में, एक कंडक्टर है और इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत सर्किट को बंद कर देता है। नतीजतन, औसत वर्तमान और भी बढ़ जाता है, चाप को 5000-50000 तक गर्म कर देता है। इस मामले में, यह माना जाता है कि चाप का प्रज्वलन पूरा हो गया है। प्रज्वलन के बाद, करंट और आयन बमबारी द्वारा गर्म किए गए कैथोड से थर्मिओनिक उत्सर्जन द्वारा स्थिर चाप जलना सुनिश्चित किया जाता है।
प्रज्वलन के बाद, विद्युत संपर्क एक निश्चित दूरी तक अलग होने पर चाप स्थिर रह सकता है।
चाप प्लाज्मा के साथ इलेक्ट्रोड की बातचीत से उनके हीटिंग, आंशिक पिघलने, वाष्पीकरण, ऑक्सीकरण और अन्य प्रकार के जंग होते हैं।
उच्च-वोल्टेज विद्युत प्रतिष्ठानों के संचालन के दौरान, जिसमें विद्युत सर्किट को स्विच करते समय एक विद्युत चाप की उपस्थिति अपरिहार्य होती है, इसके खिलाफ लड़ाई आर्क च्यूट के साथ संयुक्त विद्युत चुम्बकीय कॉइल का उपयोग करके की जाती है। अन्य तरीकों में, वैक्यूम, वायु, एसएफ 6 और तेल सर्किट ब्रेकर के उपयोग के साथ-साथ विद्युत सर्किट को स्वतंत्र रूप से तोड़ने वाले अस्थायी भार को चालू करने के तरीकों के बारे में जाना जाता है।
चाप संरचना
विद्युत चाप में कैथोड और एनोड क्षेत्र, चाप स्तंभ, संक्रमण क्षेत्र होते हैं। एनोड क्षेत्र की मोटाई 0.001 मिमी है, कैथोड क्षेत्र लगभग 0.0001 मिमी है।
उपभोज्य इलेक्ट्रोड वेल्डिंग के दौरान एनोड क्षेत्र में तापमान लगभग 2500 ... 4000 ° C होता है, आर्क कॉलम में तापमान 7,000 से 18,000 ° C, कैथोड क्षेत्र में - 9,000 - 12,000 ° C होता है।
चाप स्तंभ विद्युत रूप से तटस्थ है। इसके किसी भी भाग में विपरीत चिन्हों के आवेशित कणों की संख्या समान होती है। चाप स्तंभ में वोल्टेज ड्रॉप इसकी लंबाई के समानुपाती होता है।
वेल्डिंग आर्क्स को इसके अनुसार वर्गीकृत किया गया है:
- इलेक्ट्रोड सामग्री - एक उपभोज्य और गैर-उपभोज्य इलेक्ट्रोड के साथ;
- स्तंभ संपीड़न की डिग्री - मुक्त और संपीड़ित चाप;
- प्रयुक्त धारा के अनुसार - प्रत्यक्ष धारा का चाप और प्रत्यावर्ती धारा का चाप;
- प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह की ध्रुवता के अनुसार - प्रत्यक्ष ध्रुवता ("-" इलेक्ट्रोड पर, "+" - उत्पाद पर) और रिवर्स पोलरिटी;
- प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करते समय - एकल-चरण और तीन-चरण चाप।
स्व-विनियमन चाप
जब कोई बाहरी गड़बड़ी होती है - मुख्य वोल्टेज में परिवर्तन, तार फ़ीड की गति, आदि - फ़ीड दर और पिघलने की दर के बीच स्थापित संतुलन में उल्लंघन होता है। सर्किट में चाप की लंबाई में वृद्धि के साथ, वेल्डिंग चालू और इलेक्ट्रोड तार की पिघलने की दर कम हो जाती है, और फ़ीड दर, शेष स्थिर, पिघलने की दर से अधिक हो जाती है, जिससे चाप की लंबाई की बहाली होती है। चाप की लंबाई में कमी के साथ, तार की पिघलने की दर फ़ीड दर से अधिक हो जाती है, जिससे चाप की सामान्य लंबाई बहाल हो जाती है।
चाप स्व-विनियमन प्रक्रिया की दक्षता शक्ति स्रोत की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता के आकार से काफी प्रभावित होती है। चाप की लंबाई के दोलन की उच्च गति सर्किट की एक कठोर वर्तमान-वोल्टेज विशेषता के साथ स्वचालित रूप से काम करती है।
उपयोगी अनुप्रयोग
इलेक्ट्रिक वेल्डिंग
विद्युत चाप का उपयोग धातुओं के विद्युत वेल्डिंग में, स्टील गलाने (आर्क स्टील फर्नेस) और प्रकाश व्यवस्था (आर्क लैंप में) के लिए किया जाता है। कभी-कभी चाप की गैर-रैखिक वोल्ट-एम्पीयर विशेषता की संपत्ति का उपयोग किया जाता है (देखें क्षेत्र बुझाने की मशीन)।
प्रकाश के स्रोत
इलेक्ट्रिक आर्क फाइटिंग
कई उपकरणों में, विद्युत चाप की घटना हानिकारक है। ये, सबसे पहले, बिजली आपूर्ति और इलेक्ट्रिक ड्राइव में उपयोग किए जाने वाले संपर्क स्विचिंग डिवाइस हैं: विद्युतीकृत रेलवे और शहरी विद्युत परिवहन के संपर्क नेटवर्क पर उच्च-वोल्टेज स्विच, स्वचालित स्विच, संपर्ककर्ता, अनुभागीय इन्सुलेटर। जब उपरोक्त उपकरणों द्वारा लोड काट दिया जाता है, तो ब्रेकिंग कॉन्टैक्ट्स के बीच एक आर्क होता है।
इस मामले में एक चाप की घटना के लिए तंत्र इस प्रकार है:
- संपर्क दबाव कम करना - संपर्क बिंदुओं की संख्या कम हो जाती है, संपर्क नोड में प्रतिरोध बढ़ जाता है;
- संपर्कों के विचलन की शुरुआत - संपर्कों की पिघली हुई धातु से "पुलों" का निर्माण (अंतिम संपर्क बिंदुओं के स्थानों में);
- पिघला हुआ धातु से "पुलों" का टूटना और वाष्पीकरण;
- धातु वाष्प में एक विद्युत चाप का निर्माण (जो संपर्क अंतराल के अधिक आयनीकरण और चाप को बुझाने में कठिनाइयों में योगदान देता है);
- संपर्कों के तेजी से जलने के साथ स्थिर चाप।
संपर्कों को कम से कम नुकसान के लिए, चाप को कम से कम समय में बुझाना आवश्यक है, चाप को एक स्थान पर होने से रोकने के लिए हर संभव प्रयास करना (जब चाप चलता है, तो उसमें जारी गर्मी समान रूप से शरीर पर वितरित की जाएगी) सम्पर्क)।
उपरोक्त आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, निम्नलिखित चाप दमन विधियों का उपयोग किया जाता है:
- शीतलन माध्यम के प्रवाह से चाप का ठंडा होना - तरल (तेल स्विच); गैस - (एयर सर्किट ब्रेकर, ऑटो गैस सर्किट ब्रेकर, ऑयल सर्किट ब्रेकर, एसएफ 6 सर्किट ब्रेकर), और कूलिंग माध्यम का प्रवाह आर्क शाफ्ट (अनुदैर्ध्य भिगोना) और पार (अनुप्रस्थ भिगोना) दोनों से गुजर सकता है; कभी-कभी अनुदैर्ध्य-अनुप्रस्थ भिगोना का उपयोग किया जाता है;
- वैक्यूम की चाप बुझाने की क्षमता का उपयोग - यह ज्ञात है कि जब स्विच किए गए संपर्कों के आसपास के गैसों का दबाव एक निश्चित मूल्य तक कम हो जाता है, तो वैक्यूम सर्किट ब्रेकर प्रभावी चाप विलुप्त होने की ओर जाता है (चाप गठन के लिए वाहक की कमी के कारण) .
- अधिक चाप प्रतिरोधी संपर्क सामग्री का उपयोग;
- उच्च आयनीकरण क्षमता वाली संपर्क सामग्री का उपयोग;
- आर्किंग ग्रिड (स्वचालित स्विच, विद्युत चुम्बकीय स्विच) का उपयोग। झंझरी पर चाप दमन के आवेदन का सिद्धांत चाप में निकट-कैथोड ड्रॉप के प्रभाव के अनुप्रयोग पर आधारित है (चाप में अधिकांश वोल्टेज ड्रॉप कैथोड पर वोल्टेज ड्रॉप है; चाप ढलान वास्तव में की एक श्रृंखला है चाप के लिए श्रृंखला संपर्क जो वहां मिला)।
- आर्क चट्स का उपयोग - आर्क-प्रतिरोधी सामग्री से बने एक कक्ष में प्रवेश करना, जैसे कि सूक्ष्म प्लास्टिक, संकीर्ण, कभी-कभी ज़िगज़ैग चैनलों के साथ, चाप फैलता है, सिकुड़ता है और कक्ष की दीवारों के संपर्क से तीव्रता से ठंडा होता है।
- "चुंबकीय विस्फोट" का उपयोग - चूंकि चाप दृढ़ता से आयनित होता है, तो पहले सन्निकटन में इसे वर्तमान के साथ एक लचीला कंडक्टर माना जा सकता है; विशेष इलेक्ट्रोमैग्नेट (चाप के साथ श्रृंखला में जुड़े) बनाकर, एक चुंबकीय क्षेत्र संपर्क पर गर्मी को समान रूप से वितरित करने के लिए चाप आंदोलन बना सकता है, और इसे एक चाप ढलान या भट्ठी में चला सकता है। कुछ सर्किट ब्रेकर डिज़ाइन एक रेडियल चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं जो चाप को टोक़ प्रदान करता है।
- संपर्कों के समानांतर में जुड़े एक थाइरिस्टर या ट्राइक के साथ एक पावर सेमीकंडक्टर कुंजी खोलने के समय संपर्कों का शंटिंग, संपर्कों को खोलने के बाद, सेमीकंडक्टर कुंजी उस समय बंद हो जाती है जब वोल्टेज शून्य (हाइब्रिड कॉन्टैक्टर, थायरिकॉन) से गुजरता है। .
- स्पार्क डिस्चार्ज- ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया से लेख।
- रीसर यू.पी.गैस निर्वहन का भौतिकी। - दूसरा संस्करण। - एम।: नौका, 1992। - 536 पी। - आईएसबीएन 5-02014615-3।
- रोडशेटिन एल.ए. इलेक्ट्रिक डिवाइस, एल 1981
- क्लेरीसी, माटेओ; हू, यी; लसोंडे, फिलिप; मिलियन, कार्ल्स; कुएरॉन, अरनॉड; क्रिस्टोडौलाइड्स, डेमेट्रियोस एन.; चेन, ज़िगांग; रज़ारी, लुका; विडाल, फ्रेंकोइस (2015-06-01)। "ऑब्जेक्ट्स के आसपास इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज की लेजर-असिस्टेड गाइडिंग"। विज्ञान अग्रिम 1(5): e1400111। बिबकोड:2015SciA….1E0111C. डीओआई: 10.1126/sciadv.1400111। आईएसएसएन 2375-2548।
एक विद्युत चाप और उसके गुणों की घटना, प्रक्रियाएं जो जन्म और समर्थन दहन का कारण बनती हैं, साथ ही एक चाप निर्वहन को बुझाने के लिए स्विचिंग उपकरणों में डिजाइन समाधान।
लेख का सारांश:विद्युत चाप या चाप निर्वहन के गुण
इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में (स्वचालित स्विच, चाकू स्विच, संपर्ककर्ता) जब एक लोडेड सर्किट को बंद कर दिया जाता है, तो एक इलेक्ट्रिक आर्क पैदा होता है।
आइए सीमा निर्धारित करें: निम्नलिखित नाममात्र वाले उपकरणों के लिए विशिष्ट प्रक्रियाओं का वर्णन करता है 1 से 2000 एम्पीयर की धाराएंऔर वोल्टेज के साथ नेटवर्क में काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया 1000 वोल्ट तक(कम वोल्टेज उपकरण)। उच्च-वोल्टेज उपकरणों के लिए, चाप की घटना और जलने के लिए अन्य स्थितियां हैं।
विद्युत चाप के महत्वपूर्ण पैरामीटर:
- एक चाप निर्वहन केवल उच्च धाराओं पर विकसित हो सकता है (एक धातु के लिए, यह वर्तमान 0.5 एम्पीयर है);
- चाप शाफ्ट में तापमान महत्वपूर्ण है और लगभग 6-18 हजार केल्विन (अक्सर 6-10 हजार केल्विन) होता है;
- कैथोड पर वोल्टेज ड्रॉप नगण्य है और 10-20 वोल्ट के बराबर है।
चाप निर्वहन को सशर्त रूप से तीन क्षेत्रों में विभाजित किया गया है:
- निकट-कैथोड;
- चाप ट्रंक (मुख्य भाग);
- निकट-एनोड।
चयनित क्षेत्रों में, आयनीकरण और विआयनीकरण अलग-अलग होते हैं:
- आयनीकरण- एक नकारात्मक इलेक्ट्रॉन और एक सकारात्मक आयन में एक तटस्थ परमाणु के क्षय की प्रक्रिया;
- विआयनीकरण- आयनीकरण (विलोम) के विपरीत एक प्रक्रिया, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन और एक आयन एक तटस्थ कण में विलीन हो जाते हैं।
2 मिनट की वीडियो विशेषताएं विद्युत चाप बुझाने की समय चूक फोटोग्राफीएबीबी मॉड्यूलर सर्किट ब्रेकर में:
विद्युत चाप के जन्म के साथ होने वाली प्रक्रियाएं
मुख्य संपर्कों के प्रजनन के प्रारंभिक चरण में चाप पैदा होता हैनिम्नलिखित प्रक्रियाओं के दौरान:
- ऊष्मीय उत्सर्जन (गर्म संपर्क सतह से नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों की रिहाई);
- क्षेत्र उत्सर्जन (एक महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में कैथोड से इलेक्ट्रॉनों की टुकड़ी)।
किसी गर्म स्त्रोत से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन. जब संपर्क अंतिम संपर्क क्षेत्र के क्षेत्र में टूट जाता है, तो संबंधित तापमान के साथ पिघला हुआ तांबे वाला एक क्षेत्र बनता है। कॉपर तथाकथित कैथोड स्पॉट से नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर वाष्पित हो जाता है, जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत है। यह प्रक्रिया इससे प्रभावित होती है: संपर्क सतहों का तापमान और धातु; यह एक विद्युत चाप बनाने के लिए पर्याप्त है, लेकिन इसके दहन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त नहीं है।
क्षेत्र उत्सर्जन. संपर्कों के बीच वायु स्थान को एक प्रकार के संधारित्र के रूप में माना जा सकता है, जिसकी क्षमता पहले क्षण में असीमित होती है, और फिर चलती और स्थिर संपर्कों के बीच बढ़ते अंतर के आधार पर घट जाती है। वर्णित संधारित्र को धीरे-धीरे रिचार्ज किया जाता है और इसमें वोल्टेज की तुलना मुख्य सर्किट के वोल्टेज से की जाती है। विद्युत क्षेत्र की ताकत उन मूल्यों तक पहुंचती है जिन पर एक बिना गरम कैथोड की सतह से इलेक्ट्रॉनों के बाहर निकलने के लिए स्थितियां उत्पन्न होती हैं।
चाप की शुरुआत पर वर्णित प्रक्रियाओं के प्रभाव का अनुपात स्विच ऑफ करंट की ताकत, संपर्क समूह की धातु, संपर्क सतह की सफाई, संपर्क पृथक्करण की गति और अन्य कारकों पर निर्भर करता है। एक प्रकार के उत्सर्जन का दूसरे पर प्रभुत्व व्यक्तिगत है।
चाप-सहायक प्रक्रियाएं।
कणों के परस्पर क्रिया के निम्नलिखित तंत्रों की सहायता से स्थितियां बनती हैं बर्निंग डिस्चार्ज के लिए:
- एक धक्का द्वारा आयनीकरण (एक फैला हुआ इलेक्ट्रॉन एक तटस्थ कण में दुर्घटनाग्रस्त हो जाता है और उसमें से एक इलेक्ट्रॉन को "नॉक आउट" भी करता है);
- थर्मल आयनीकरण (महत्वपूर्ण तापमान से तटस्थ परमाणुओं का विनाश)।
पुश आयनीकरण. एक निश्चित गति वाला एक मुक्त इलेक्ट्रॉन एक तटस्थ कण को एक इलेक्ट्रॉन और एक आयन में तोड़ने में सक्षम होता है। नया प्राप्त इलेक्ट्रॉन अगले कण के आंतरिक बंधनों को तोड़ने में सक्षम है, जिसके परिणामस्वरूप एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। एक इलेक्ट्रॉन की गति गति के क्षेत्र में संभावित अंतर का एक कार्य है (इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने के लिए पर्याप्त क्षमता: ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन के लिए 13 - 16 वोल्ट; हीलियम के लिए 24 वोल्ट; तांबे के वाष्प के लिए 7.7 वोल्ट) .
थर्मल आयनीकरण. उच्च तापमान पर, प्लाज्मा में कणों का वेग बढ़ जाता है, जिससे एक धक्का द्वारा आयनीकरण के सिद्धांत के अनुसार तटस्थ परमाणुओं का विनाश होता है।
इसके साथ ही आयनीकरण प्रक्रियाओं के साथ, पुनर्संयोजन के कारण विआयनीकरण प्रक्रियाएं होती हैं ("-" और "+" कणों का पारस्परिक संपर्क एक तटस्थ परमाणु में उनके संलयन की ओर जाता है) और प्रसार (इलेक्ट्रॉन चाप शाफ्ट से बाहरी वातावरण में बाहर निकलते हैं, जहां वे होते हैं सामान्य परिस्थितियों में अवशोषित)।
हमारे मामले में चाप की निरंतरता के लिए एक आवश्यक कारक थर्मल आयनीकरण है,इसलिए, निर्वहन को बुझाने के लिए इसकी सूंड को ठंडा किया जाता है(उच्च तापीय चालकता सामग्री के साथ संपर्क), साथ ही लंबा करनाइसे आवंटित स्थान में ही चाप।
विद्युत चाप को बुझाने के तरीके
स्विचिंग डिवाइस और उसके घटकों के संपर्कों पर विद्युत चाप के नकारात्मक प्रभाव को सीमित करने के लिए, चाप को जल्द से जल्द बुझा दिया जाना चाहिए। नकारात्मक प्रभावों में शामिल हैं:
- उच्च तापमान (पिघलना, संपर्क सामग्री का वाष्पीकरण);
- विद्युत प्रवाह के इस्थमस कंडक्टरों का निर्माण (चाप आसानी से करंट का संचालन करता है, इसलिए यह इसे उन क्षेत्रों में संचालित कर सकता है जो सामान्य ऑपरेशन के दौरान करंट का संचालन नहीं करते हैं);
- तंत्र के सामान्य विद्युत सर्किट का उल्लंघन (इन्सुलेशन का विनाश)।
आर्कपदार्थ की अवस्थाओं में से एक की एक विशेष अभिव्यक्ति है, जिसे कहा जाता है प्लाज्मा. चाप बैरल में उच्च तापमान और बड़ी मात्रा में मुक्त आयन होते हैं। चूंकि मुख्य वह कारक जो दहन को लम्बा खींचता है वह है तापीय आयनीकरण, तो आपको तीव्रता से करने की आवश्यकता है बैरल को ठंडा करेंइलेक्ट्रिक आर्क। इन उद्देश्यों के लिए, उपकरणों को स्विच करने में लागूनिम्नलिखित रचनात्मक समाधान:
- चाप को लंबा करने के लिए चुंबकीय झटका या शीतलक या गैस का इंजेक्शन (बी के बारे मेंबड़ी सतह, अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है
- एक डीओनिक ग्रिड या प्रोफाइल स्टील प्लेटों का एक सेट जो एक साथ रेडिएटर के रूप में काम करता है और चाप को अलग-अलग घटकों में विभाजित करता है;
- स्लॉट-प्रकार चाप ढलान, उच्च तापीय चालकता और उच्च तापमान के प्रतिरोध के साथ सामग्री से बना है (एक विद्युत चाप, कक्ष की सामग्री के संपर्क में, तापीय ऊर्जा देता है);
- तापमान के प्रभाव में गैस छोड़ने वाली सामग्री से एक बंद स्थान का निर्माण (उच्च गैस दबाव चाप को जलने से रोकता है);
- प्लाज्मा में धातुओं की सामग्री को कम करने के लिए विशेष संपर्क मिश्र;
- वैक्यूम बनाने के लिए निकट-संपर्क स्थान से हवा को पंप करें (कोई पदार्थ नहीं - कोई आयनीकरण नहीं);
- प्रत्यावर्ती धारा के लिए उपकरणों में, उस समय खुला रहता है जब करंट शून्य से गुजरता है (एक चाप बनाने के लिए कम ऊर्जा);
- अलग-अलग संपर्कों, अर्धचालकों के बीच अंतराल में पेश करने के लिए जो वर्तमान को समझेंगे और चाप को भड़कने की अनुमति नहीं देंगे;
- सर्किट में एक डबल ब्रेक लागू करें (सर्किट से कंडक्टर के हिस्से को छोड़कर, कैथोड और एनोड के बीच की दूरी तुरंत और काफी बढ़ जाती है)।
ग्रन्थसूची
मार्कोव एएम विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण। भाग 1. विद्युत उपकरण। - पस्कोव: पस्कोव जीयू पब्लिशिंग हाउस, 2013 - 128 एस ("मूल्य सूची" पृष्ठ पर पुस्तक का लिंक)।
विद्युत स्विचिंग उपकरणों में, डिस्कनेक्ट होने पर, वर्तमान के साथ एक सर्किट को बंद करने और खोलने के लिए डिज़ाइन किया गया है, a वैद्युतिक निस्सरणगैस में या के रूप में चमक निर्वहन, या रूप में आर्क्स. एक चमक निर्वहन तब होता है जब करंट 0.1A से नीचे होता है, और संपर्कों पर वोल्टेज 250-300V होता है। लो-पावर रिले के संपर्कों में ग्लो डिस्चार्ज होता है। चाप का निर्वहन केवल उच्च धाराओं पर देखा जाता है। धातुओं के लिए न्यूनतम धारा 0.4-0.9A है।
एक चाप निर्वहन में, तीन क्षेत्रों को प्रतिष्ठित किया जाता है: निकट-कैथोड, चाप शाफ्ट का क्षेत्र, और निकट-एनोड (चित्र। 15)।
चावल। 15. चाप निर्वहन के क्षेत्र
निकट-कैथोड क्षेत्रबहुत कम जगह घेरता है (इसकी कुल लंबाई और एनोड क्षेत्र लगभग 10 -6 मीटर है)। इसके पार वोल्टेज ड्रॉप 10-20V है और व्यावहारिक रूप से वर्तमान पर निर्भर नहीं करता है। औसत विद्युत क्षेत्र की ताकत 100 केवी / सेमी तक पहुंच जाती है। इस तरह के एक बहुत ही उच्च विद्युत क्षेत्र की ताकत, गैस के प्रभाव आयनीकरण (सामान्य वायुमंडलीय दबाव में हवा) या कैथोड सामग्री के वाष्प के लिए पर्याप्त है, इस क्षेत्र में एक असम्बद्ध सकारात्मक अंतरिक्ष चार्ज की उपस्थिति के कारण है। हालांकि, निकट-कैथोड क्षेत्र की छोटी सीमा के कारण, इलेक्ट्रॉनों को प्रभाव आयनीकरण के लिए पर्याप्त वेग प्राप्त नहीं होता है। सबसे अधिक बार, प्रभाव के बाद, परमाणु उत्तेजित अवस्था में चला जाता है (परमाणु का इलेक्ट्रॉन नाभिक से अधिक दूर की कक्षा में चला जाता है)। अब, उत्तेजित परमाणु को आयनित करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस आयनीकरण को कहा जाता है कदम रखा. चरणबद्ध आयनीकरण के साथ, एक परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों का बहु (कई दहाई) प्रभाव आवश्यक है।
एक असम्पीडित धनात्मक स्थान आवेश की उपस्थिति काफी हद तक कैथोड पर अत्यधिक उच्च धारा घनत्व को निर्धारित करती है - 100-1000 A/mm 2 ।
कैथोड वोल्टेज ड्रॉप फील्ड में धनात्मक आयन त्वरित होते हैं और कैथोड पर बमबारी करते हैं। प्रभाव पर, आयन कैथोड को अपनी ऊर्जा छोड़ देते हैं, इसे गर्म करते हैं और इलेक्ट्रॉनों की रिहाई के लिए स्थितियां बनाते हैं, किसी गर्म स्त्रोत से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जनकैथोड से इलेक्ट्रॉन .
आर्क शाफ्ट क्षेत्रएक गैसीय, ऊष्मीय रूप से उत्तेजित आयनित अर्ध-तटस्थ माध्यम-प्लाज्मा है, जिसमें, एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, आवेश वाहक (इलेक्ट्रॉन और आयन) विपरीत संकेत के इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ते हैं।
औसत विद्युत क्षेत्र की ताकत लगभग 20-30V/cm है, जो प्रभाव आयनीकरण के लिए पर्याप्त नहीं है। इलेक्ट्रॉनों और आयनों का मुख्य स्रोत थर्मल आयनीकरण है, जब उच्च तापमान पर तटस्थ कणों का वेग इतना बढ़ जाता है कि जब वे टकराते हैं, तो वे आयनित हो जाते हैं।
एनोड क्षेत्र, जिसकी बहुत कम सीमा होती है, यह भी एक गैर-क्षतिपूर्ति नकारात्मक स्थान आवेश की उपस्थिति के कारण क्षमता में तेज गिरावट की विशेषता है। एनोड वोल्टेज ड्रॉप के क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों को त्वरित किया जाता है और एनोड पर बमबारी की जाती है, जिसे आमतौर पर कैथोड के तापमान से अधिक तापमान पर गर्म किया जाता है। निकट-एनोड क्षेत्र का चाप निर्वहन की घटना और अस्तित्व पर महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है। एनोड का कार्य चाप शाफ्ट से इलेक्ट्रॉन प्रवाह प्राप्त करना है।
अगर यू सी<(U к +U А), то дуга называется короткой, она характерна для некоторых низковольтных аппаратов.
यदि यू सी> (यू से + यू ए), तो चाप को लंबा कहा जाता है, यह उच्च वोल्टेज उपकरणों के लिए विशिष्ट है।
स्थिर वर्तमान-वोल्टेज विशेषता- स्थिर-अवस्था प्रत्यक्ष धारा के विभिन्न मूल्यों और एक स्थिर चाप लंबाई और निरंतर चाप जलने की स्थिति में चाप के पार वोल्टेज ड्रॉप के बीच संबंध स्थापित करता है। इस मामले में, स्थिर-राज्य प्रत्यक्ष धारा के प्रत्येक मूल्य पर, एक थर्मल संतुलन स्थापित किया जाता है (चाप में जारी गर्मी की मात्रा चाप द्वारा पर्यावरण को दी गई गर्मी की मात्रा के बराबर होती है)
कहाँ पे एम- चाप शाफ्ट पर पर्यावरणीय प्रभाव के प्रकार (विधि) के आधार पर संकेतक; हूँकिसी दिए गए स्थान पर चाप शाफ्ट के क्षेत्र में गर्मी हस्तांतरण की तीव्रता द्वारा निर्धारित एक स्थिरांक है ( एम) पर्यावरण के संपर्क का तरीका; मैं -चाप की लम्बाई।
विशेषता में एक गिरता हुआ चरित्र है। वर्तमान ताकत में वृद्धि के साथ, कैथोड से इलेक्ट्रॉनों का ऊष्मीय उत्सर्जन और चाप आयनीकरण की डिग्री बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप चाप प्रतिरोध कम हो जाता है। इसके अलावा, चाप के प्रतिरोध में कमी की दर वर्तमान वृद्धि की दर से अधिक है।
गतिशील वर्तमान-वोल्टेज विशेषता- वर्तमान के बीच एक संबंध स्थापित करता है, जो समय के साथ एक निश्चित तरीके से बदलता है, और चाप के पार वोल्टेज एक स्थिर चाप लंबाई और इसके जलने के लिए निरंतर परिस्थितियों में गिरता है। इस मामले में, वर्तमान परिवर्तन की दर ऐसी है कि गर्मी संतुलन स्थापित करने का समय नहीं है, चाप प्रतिरोध में परिवर्तन वर्तमान में परिवर्तन के पीछे है।
बढ़ती धारा के साथ, गतिशील विशेषता (चित्र 16 में वक्र बी) सांख्यिकीय एक (छवि 16 में वक्र ए) से अधिक हो जाती है, क्योंकि वर्तमान में तेजी से वृद्धि के साथ, चाप प्रतिरोध वर्तमान वृद्धि की तुलना में अधिक धीरे-धीरे गिरता है। घटते समय, यह कम होता है, क्योंकि इस मोड में चाप प्रतिरोध वर्तमान में धीमी गति से परिवर्तन (चित्र 16 में वक्र सी) से कम है।
गतिशील प्रतिक्रिया काफी हद तक चाप में धारा के परिवर्तन की दर से निर्धारित होती है। यदि चाप के ऊष्मीय समय स्थिरांक की तुलना में असीम रूप से छोटे समय के लिए सर्किट में एक बहुत बड़ा प्रतिरोध पेश किया जाता है, तो उस समय के दौरान जब करंट शून्य हो जाता है, चाप प्रतिरोध स्थिर रहेगा। इस मामले में, गतिशील विशेषता को निर्देशांक की उत्पत्ति (चित्र 16 में सीधी रेखा डी) से गुजरने वाली एक सीधी रेखा के रूप में दर्शाया जाएगा, अर्थात, चाप एक धातु कंडक्टर की तरह व्यवहार करता है, क्योंकि चाप के पार वोल्टेज आनुपातिक है वर्तमान।
डीसी चाप के स्थिर जलने और बुझाने की शर्तें. एक डीसी सर्किट पर विचार करें (चित्र 17)।
चित्र.17. डीसी सर्किट में चाप
माना सर्किट के लिए
जाहिर है, स्थिर मोड, जब चाप स्थिर रूप से जलता है, वह वह होगा जिसमें सर्किट में करंट नहीं बदलता है, अर्थात। इस मोड में, आयनित कणों की संख्या की वृद्धि दर विआयनीकरण प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप उनके गायब होने की दर के बराबर होती है - एक गतिशील संतुलन स्थापित होता है।
ग्राफ चाप और ढलान वाली सीधी रेखा की गिरती धारा-वोल्टेज विशेषता को दर्शाता है यू-आईआर. (48) से यह इस प्रकार है
यहाँ से यह स्पष्ट है कि बिंदु 1 और 2 पर। इसके अलावा, बिंदु 1 अस्थिर संतुलन का एक बिंदु है; वर्तमान के यादृच्छिक, मनमाने ढंग से छोटे विचलन या तो वर्तमान में एक मूल्य में वृद्धि की ओर ले जाते हैं मैं 2, या इसे शून्य कर दें। बिंदु 2 पर, चाप स्थिर रूप से जलता है; एक दिशा या किसी अन्य में करंट के यादृच्छिक छोटे विचलन इसे वापस मूल्य पर ले जाते हैं मैं 2. ग्राफ से यह देखा जा सकता है कि यदि चाप के आर-पार वोल्टेज गिरता है () स्रोत से चाप को आपूर्ति की गई वोल्टेज से अधिक है, तो सभी वर्तमान मूल्यों पर चाप स्थिर रूप से नहीं जल सकता है ()
इस प्रकार, चाप को बुझाने के लिए, ऐसी स्थितियाँ बनाना आवश्यक है जिसके तहत चाप के पार वोल्टेज ड्रॉप स्रोत से चाप को आपूर्ति की गई वोल्टेज से अधिक हो, मुख्य वोल्टेज की सीमा में।
चाप को बुझाने के लिए तीन परिघटनाओं का उपयोग किया जाता है:
1. चाप को खींचकर उसकी लंबाई बढ़ाना।
चाप जितना लंबा होगा, उसके अस्तित्व के लिए आवश्यक वोल्टेज उतना ही अधिक होगा (इसकी वर्तमान-वोल्टेज विशेषता जितनी अधिक होगी - (वक्र) यू 1घ चित्र 17 में)। यदि स्रोत (सीधे) से चाप को आपूर्ति की गई वोल्टेज चाप की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता से कम हो - (वक्र) यू 1ई), तो चाप के स्थिर जलने की कोई स्थिति नहीं है, चाप बाहर निकल जाता है।
यह सबसे आसान, लेकिन सबसे अक्षम तरीका है। उदाहरण के लिए, उदाहरण के लिए, 220 वी के वोल्टेज पर 100 ए के वर्तमान के साथ चाप को बुझाने के लिए, चाप को 25 30 सेमी की दूरी पर फैलाना आवश्यक है, जो विद्युत उपकरणों में करना व्यावहारिक रूप से असंभव है (आयाम बढ़ता है)। इसलिए, इस पद्धति का उपयोग मुख्य केवल कम वोल्टेज वाले विद्युत उपकरणों (रिले, चुंबकीय शुरुआत, स्विच) के रूप में किया जाता है।
2. अनुदैर्ध्य तनाव ढाल में वृद्धि को प्राप्त करने, ठंडा करके चाप शाफ्ट पर प्रभाव।
2.1 संकीर्ण अंतराल में चाप बुझना(चित्र 18)। यदि चाप एक चाप प्रतिरोधी सामग्री द्वारा गठित एक संकीर्ण स्लॉट में जलता है, तो ठंडी सतहों के संपर्क के कारण, आर्क चैनल से पर्यावरण में चार्ज कणों का गहन शीतलन और प्रसार होता है। यह चाप के विलुप्त होने की ओर जाता है। विधि का उपयोग उपकरणों में 1000V तक के वोल्टेज के लिए किया जाता है।
चावल। 18. चाप को संकीर्ण खांचे में बुझाना
2.2 तेल में चाप बुझना(अंजीर.19) . यदि डिस्कनेक्टिंग डिवाइस के संपर्कों को तेल में रखा जाता है, तो खुलने पर उत्पन्न होने वाला चाप तेल के गहन गैस गठन और वाष्पीकरण की ओर जाता है। चाप के चारों ओर एक गैस का बुलबुला बनता है, जिसमें मुख्य रूप से हाइड्रोजन होता है, जिसमें उच्च चाप बुझाने वाले गुण होते हैं। गैस के बुलबुले के अंदर बढ़ा हुआ दबाव चाप के बेहतर शीतलन और इसके विलुप्त होने में योगदान देता है। विधि का उपयोग 1000V से ऊपर के वोल्टेज के लिए उपकरणों में किया जाता है।
2.3 गैस-वायु विस्फोट(अंजीर.20) . यदि गैसों की एक दिशात्मक गति उत्पन्न होती है - चाप के साथ या उसके पार उड़ते हुए चाप की शीतलन में सुधार होता है .
अंजीर। 20. गैस-वायु विस्फोट: ए - चाप के साथ, बी - चाप के पार .
विधि का उपयोग 1000V से ऊपर के वोल्टेज के लिए उपकरणों में किया जाता है।
3. निकट-इलेक्ट्रोड वोल्टेज ड्रॉप का उपयोग करना।
एक लंबी चाप को छोटे चापों की एक श्रृंखला में विभाजित करना(चित्र 21)। यदि एक लंबे चाप को धातु की प्लेटों (आर्क ग्रेट) वाले आर्क च्यूट में खींचा जाता है, तो इसे में विभाजित किया जाएगा पीलघु चाप। प्रत्येक झंझरी प्लेट पर नियर-इलेक्ट्रोड वोल्टेज ड्रॉप्स होते हैं। निकट-इलेक्ट्रोड वोल्टेज बूंदों के योग के कारण, कुल वोल्टेज ड्रॉप शक्ति स्रोत द्वारा दिए गए से अधिक हो जाता है, और चाप बाहर निकल जाता है। चाप निकल जाता है अगर यू
चित्र.21. एक लंबी चाप को छोटे चापों की एक श्रृंखला में विभाजित करना
आर्क शमन की सुविधा उच्च-निर्वहन गैसों या उच्च दबाव वाली गैसों द्वारा की जाती है जिनका उपयोग 1000V से ऊपर के वोल्टेज के लिए उपकरणों के आंतरिक इन्सुलेशन के रूप में किया जाता है।
निर्वात में चाप का शमन।अत्यधिक डिस्चार्ज की गई गैस में वायुमंडलीय दबाव पर गैस की तुलना में दस गुना अधिक विद्युत शक्ति होती है; इसका उपयोग वैक्यूम संपर्ककर्ताओं और स्विचों में किया जाता है।
उच्च दाब गैसों में चाप का शमन। 2 एमपीए या उससे अधिक के दबाव में हवा में उच्च विद्युत शक्ति होती है, जिससे एयर सर्किट ब्रेकर में कॉम्पैक्ट बुझाने वाले उपकरण बनाना संभव हो जाता है। आर्क बुझाने के लिए सल्फर हेक्साफ्लोराइड एसएफ 6 (एसएफ 6) का उपयोग प्रभावी है।
एसी चाप शमन की स्थिति.
संपर्कों को बिंदु a पर अलग होने दें। उनके बीच एक चाप प्रज्वलित होता है। अर्ध-चक्र के अंत तक, धारा में कमी के कारण, चाप शाफ्ट का प्रतिरोध बढ़ जाता है और तदनुसार, चाप के पार वोल्टेज बढ़ जाता है। जब करंट शून्य के करीब पहुंचता है, चाप को कम बिजली की आपूर्ति की जाती है, चाप का तापमान कम हो जाता है, थर्मल आयनीकरण तदनुसार धीमा हो जाता है और विआयनीकरण प्रक्रिया तेज हो जाती है - चाप बाहर निकल जाता है (बिंदु 0 ) सर्किट में करंट शून्य से प्राकृतिक गुजरने से पहले टूट जाता है। वर्तमान रुकावट के अनुरूप वोल्टेज - भिगोना शिखर यू जी.
चावल। 22. सक्रिय भार के साथ एसी चाप को बुझाना
चाप के बुझ जाने के बाद, चाप अंतराल की विद्युत शक्ति को बहाल करने की प्रक्रिया होती है (वक्र ए 1 - बी 1)। आर्क गैप की विद्युत शक्ति से तात्पर्य उस वोल्टेज से है जिस पर आर्क गैप का इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन होता है। प्रारंभिक विद्युत शक्ति (बिंदु ए 1) और इसकी वृद्धि दर चाप बुझाने वाले उपकरण के गुणों पर निर्भर करती है। में आपके जवाब का इंतज़ार कर रहा हूँ t1चाप अंतराल पर वोल्टेज वक्र चाप अंतराल की विद्युत शक्ति की बहाली वक्र के साथ प्रतिच्छेद करता है - चाप प्रज्वलित होता है। आर्क इग्निशन वोल्टेज - इग्निशन पीक हम. चाप वोल्टेज वक्र में एक काठी का आकार होता है।
बिंदु पर 0 1 चाप फिर से बाहर चला जाता है और पहले वर्णित प्रक्रियाओं के समान प्रक्रियाएँ होती हैं। फिलहाल 0 1 संपर्कों के विचलन के कारण, चाप की लंबाई बढ़ जाती है, चाप से गर्मी का निष्कासन क्रमशः बढ़ जाता है, और प्रारंभिक विद्युत शक्ति (बिंदु ए 2) और इसकी वृद्धि की दर (वक्र 2 - 2 में) तदनुसार वृद्धि करें। तदनुसार, मृत समय भी बढ़ता है। 0 1 - t2 > 0 -t1 .
में आपके जवाब का इंतज़ार कर रहा हूँ t2चाप फिर से प्रज्वलित है। बिंदु पर 0 11 चाप बुझ गया है। प्रारंभिक विद्युत शक्ति फिर से बढ़ जाती है (बिंदु ए 3) और इसकी वृद्धि की दर (वक्र ए 3-बी 3)। वोल्टेज वक्र ढांकता हुआ ताकत वृद्धि वक्र के साथ प्रतिच्छेद नहीं करता है। इस आधे चक्र के दौरान चाप प्रज्वलित नहीं होता है।
उच्च वोल्टेज पर एक खुले चाप में(हॉर्न गैप), निर्धारण कारक एक दृढ़ता से फैला हुआ चाप शाफ्ट का सक्रिय प्रतिरोध है। एसी चाप को बुझाने की स्थिति डीसी चाप को बुझाने की स्थिति के करीब पहुंचती है, और शून्य से करंट गुजरने के बाद की प्रक्रियाओं का विलुप्त होने पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। चाप का।
आगमनात्मक भार के साथ, मृत समय बहुत छोटा (लगभग 0.1 μs) होता है, अर्थात चाप लगभग लगातार जलता है। एक प्रतिरोधक भार की तुलना में एक आगमनात्मक भार को डिस्कनेक्ट करना अधिक कठिन है। यहां कोई रुकावट नहीं है।
सामान्य तौर पर, प्रत्यावर्ती धारा पर उत्पन्न होने की प्रक्रिया प्रत्यक्ष धारा की तुलना में आसान होती है। एक प्रत्यावर्ती धारा चाप को बुझाने के लिए एक तर्कसंगत स्थिति पर विचार किया जाना चाहिए जब संपर्कों को खोलने के बाद वर्तमान के पहले शून्य क्रॉसिंग पर बुझाने का कार्य किया जाता है।
आत्मनिरीक्षण के लिए प्रश्न:
चाप निर्वहन के क्षेत्र।
· स्टेटिक करंट-वोल्टेज विशेषता।
· गतिशील वर्तमान-वोल्टेज विशेषता।
डीसी चाप के स्थिर जलने और बुझाने के लिए शर्तें।
चाप को बुझाने के लिए किन परिघटनाओं का उपयोग किया जाता है?
· एसी चाप बुझाने की स्थिति।
हम भी अनुशंसा करते हैं
लोड हो रहा है...