տուն > Ճանապարհային տրանսպորտի սարքավորումներ

աղեղային լարման. Ինչ է էլեկտրական աղեղը և ինչպես է այն առաջանում

օգոստոսի 22-ին, ժամը 10:00-ին, 2012թ

Երբ էլեկտրական շղթան բացվում է, էլեկտրական լիցքաթափում է տեղի ունենում էլեկտրական աղեղի տեսքով: Էլեկտրական աղեղի տեսքի համար բավական է, որ կոնտակտներում լարումը լինի 10 Վ-ից բարձր 0,1 Ա կամ ավելի կարգի շղթայի հոսանքի դեպքում: Զգալի լարումների և հոսանքների դեպքում աղեղի ներսում ջերմաստիճանը կարող է հասնել 10 ... 15 հազար ° C, ինչի արդյունքում կոնտակտները և հոսանք կրող մասերը հալվում են:

110 կՎ և ավելի լարման դեպքում աղեղի երկարությունը կարող է հասնել մի քանի մետրի: Հետևաբար, էլեկտրական աղեղը, հատկապես բարձր հզորության սխեմաներում, 1 կՎ-ից բարձր լարման դեպքում, մեծ վտանգ է ներկայացնում, թեև լուրջ հետևանքներ կարող են լինել 1 կՎ-ից ցածր լարման կայանքներում: Արդյունքում, էլեկտրական աղեղը պետք է հնարավորինս սահմանափակվի և արագ մարվի 1 կՎ-ից բարձր և ցածր լարումների համար:

Էլեկտրական աղեղի պատճառները

Էլեկտրական աղեղի ձևավորման գործընթացը կարելի է պարզեցնել հետևյալ կերպ. Երբ կոնտակտները շեղվում են, շփման ճնշումը և, համապատասխանաբար, շփման մակերեսը սկզբում նվազում է, կոնտակտային դիմադրությունը մեծանում է (ընթացիկ խտությունը և ջերմաստիճանը. սկսվում է տեղային (շփման տարածքի որոշ հատվածներում) գերտաքացում, ինչը հետագայում նպաստում է թերմիոնային արտանետմանը, երբ. բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ էլեկտրոնների արագությունը մեծանում է, և դրանք ժայթքում են էլեկտրոդի մակերեսից։

Կոնտակտների շեղման պահին, այսինքն՝ շղթայի ընդմիջում, լարումը արագ վերականգնվում է շփման բացվածքում: Քանի որ կոնտակտների միջև հեռավորությունը այս դեպքում փոքր է, առաջանում է բարձր ուժգնությամբ էլեկտրական դաշտ, որի ազդեցության տակ էլեկտրոնները փախչում են էլեկտրոդի մակերեսից։ Նրանք արագանում են էլեկտրական դաշտում և, երբ հարվածում են չեզոք ատոմին, տալիս են իրենց կինետիկ էներգիան։ Եթե ​​այս էներգիան բավարար է չեզոք ատոմի թաղանթից առնվազն մեկ էլեկտրոն պոկելու համար, ապա տեղի է ունենում իոնացման գործընթացը:

Ստացված ազատ էլեկտրոնները և իոնները կազմում են աղեղի լիսեռի պլազման, այսինքն՝ իոնացված ալիքը, որում այրվում է աղեղը և ապահովվում է մասնիկների շարունակական շարժումը։ Այս դեպքում բացասական լիցքավորված մասնիկները, հիմնականում էլեկտրոնները, շարժվում են մեկ ուղղությամբ (դեպի անոդ), իսկ ատոմներն ու գազի մոլեկուլները՝ զուրկ մեկ կամ մի քանի էլեկտրոններից՝ դրական լիցքավորված մասնիկներից, հակառակ ուղղությամբ (դեպի կաթոդ): Պլազմային հաղորդունակությունը մոտ է մետաղների հաղորդունակությանը:

Մեծ հոսանք է հոսում աղեղային լիսեռում և առաջանում է բարձր ջերմաստիճան։ Շարժման լիսեռի նման ջերմաստիճանը հանգեցնում է ջերմային իոնացման. իոնների ձևավորման գործընթացը բարձր կինետիկ էներգիայով մոլեկուլների և ատոմների բախման պատճառով նրանց շարժման բարձր արագությամբ (միջավայրի մոլեկուլները և ատոմները, որտեղ այրվում է աղեղը, քայքայվում են էլեկտրոնների և դրական լիցքավորված իոններ): Ինտենսիվ ջերմային իոնացումը պահպանում է պլազմայի բարձր հաղորդունակությունը: Հետեւաբար, աղեղի երկարության երկայնքով լարման անկումը փոքր է:

Էլեկտրական աղեղում շարունակաբար ընթանում են երկու պրոցեսներ՝ բացի իոնացումից, տեղի է ունենում նաև ատոմների և մոլեկուլների դեիոնացում։ Վերջինս տեղի է ունենում հիմնականում դիֆուզիայի միջոցով, այսինքն՝ լիցքավորված մասնիկների տեղափոխում շրջակա միջավայր և էլեկտրոնների և դրական լիցքավորված իոնների վերահամակցումով, որոնք վերամիավորվում են չեզոք մասնիկների՝ դրանց քայքայման վրա ծախսված էներգիայի վերադարձով։ Այս դեպքում ջերմությունը հեռացվում է շրջակա միջավայրին:

Այսպիսով, կարելի է առանձնացնել քննարկվող գործընթացի երեք փուլ՝ աղեղի բռնկում, երբ հարվածի իոնացման և կաթոդից էլեկտրոնների արտանետման պատճառով սկսվում է աղեղի արտանետում և իոնացման ինտենսիվությունը ավելի բարձր է, քան դեիոնացումը, կայուն աղեղի այրումը, որն ապահովվում է ջերմային իոնացման միջոցով։ աղեղային լիսեռում, երբ իոնացման և դեիոնացման ինտենսիվությունը նույնն է, աղեղի մարում, երբ դեիոնացման ինտենսիվությունը ավելի բարձր է, քան իոնացումը:

Էլեկտրական անջատիչ սարքերում աղեղը մարելու մեթոդներ

Էլեկտրական շղթայի տարրերն անջատելու և այդպիսով անջատիչ սարքի վնասը բացառելու համար անհրաժեշտ է ոչ միայն բացել դրա կոնտակտները, այլև մարել նրանց միջև հայտնված աղեղը: Աղեղի մարման, ինչպես նաև այրման գործընթացները տարբեր են փոփոխական և ուղիղ հոսանքի դեպքում։ Սա որոշվում է նրանով, որ առաջին դեպքում աղեղի հոսանքը յուրաքանչյուր կես ցիկլով անցնում է զրոյով: Այս պահերին աղեղում էներգիայի արտազատումը դադարում է, և աղեղն ամեն անգամ ինքնաբերաբար մարվում է, այնուհետև նորից վառվում:

Գործնականում աղեղի հոսանքը զրոյին մոտ է դառնում զրոյական հատումից մի փոքր շուտ, քանի որ երբ հոսանքը նվազում է, աղեղին մատակարարվող էներգիան նվազում է, աղեղի ջերմաստիճանը համապատասխանաբար նվազում է, և ջերմային իոնացումը դադարում է: Այս դեպքում դեիոնացման գործընթացը ինտենսիվ է ընթանում աղեղային բացվածքում։ Եթե ​​տվյալ պահին բացեք և արագ անջատեք կոնտակտները, ապա հետագա էլեկտրական խափանումը կարող է տեղի չունենալ, և միացումն անջատվելու է առանց աղեղի: Այնուամենայնիվ, դա չափազանց դժվար է գործնականում անել, և, հետևաբար, հատուկ միջոցներ են ձեռնարկվում աղեղի մարումն արագացնելու համար, որոնք ապահովում են աղեղի տարածության սառեցումը և լիցքավորված մասնիկների քանակի նվազումը:

Դիոնիզացիայի արդյունքում աստիճանաբար մեծանում է բացվածքի դիէլեկտրական ուժը և, միևնույն ժամանակ, մեծանում է դրա վրա վերականգնվող լարումը։ Այս արժեքների հարաբերակցությունից է կախված՝ շրջանի հաջորդ կեսին կամարը կլուսավորվի, թե ոչ: Եթե ​​բացվածքի դիէլեկտրական ուժը մեծանում է ավելի արագ և ավելի մեծ է, քան վերականգնման լարումը, ապա աղեղն այլևս չի բռնկվի, հակառակ դեպքում աղեղը կայուն կլինի: Առաջին պայմանը սահմանում է աղեղի մարման խնդիրը։

Անջատիչ սարքերում օգտագործվում են աղեղի մարման տարբեր մեթոդներ:

Աղեղի երկարացում

Երբ կոնտակտները շեղվում են էլեկտրական միացումն անջատելու գործընթացում, առաջացած աղեղը ձգվում է: Այս դեպքում աղեղի սառեցման պայմանները բարելավվում են, քանի որ դրա մակերեսը մեծանում է, և այրման համար ավելի շատ լարում է պահանջվում:

Երկար աղեղի բաժանումը կարճ կամարների շարքի

Եթե ​​կոնտակտները բացելուց առաջացած աղեղը բաժանվի K կարճ աղեղների, օրինակ՝ մետաղական ցանցի մեջ սեղմելով, ապա այն դուրս կգա։ Սովորաբար աղեղը քաշվում է մետաղական ցանցի մեջ էլեկտրամագնիսական դաշտի ազդեցությամբ, որն առաջացել է վանդակաճաղերի թիթեղներում պտտվող հոսանքներով: Աղեղը մարելու այս մեթոդը լայնորեն կիրառվում է 1 կՎ-ից ցածր լարման անջատիչ սարքերում, մասնավորապես՝ ավտոմատ օդային անջատիչներում։

Աղեղային սառեցում նեղ անցքերում

Հեշտացվում է փոքր ծավալով աղեղի մարումը։ Հետևաբար, փոխարկիչ սարքերում լայնորեն կիրառվում են երկայնական անցքեր ունեցող աղեղնաձողերը (նման բացվածքի առանցքը ուղղության մեջ համընկնում է աղեղային լիսեռի առանցքի հետ): Նման բացը սովորաբար ձևավորվում է մեկուսիչ աղեղակայուն նյութերից պատրաստված խցերում: Սառը մակերևույթների հետ աղեղի շփման պատճառով տեղի է ունենում դրա ինտենսիվ սառեցում, լիցքավորված մասնիկների տարածում շրջակա միջավայր և, համապատասխանաբար, արագ դեիոնացում։

Հարթ զուգահեռ պատերով բացվածքներից բացի օգտագործվում են նաև կողիկներ, ելուստներ, ընդարձակումներ (գրպաններ): Այս ամենը հանգեցնում է աղեղի լիսեռի դեֆորմացմանը և նպաստում է խցիկի սառը պատերի հետ դրա շփման տարածքի ավելացմանը:

Աղեղի ձգումը նեղ անցքերի մեջ սովորաբար տեղի է ունենում աղեղի հետ փոխազդող մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ, որը կարելի է համարել որպես հոսանք կրող հաղորդիչ։

Արտաքին մագնիսական դաշտը աղեղը տեղափոխելու համար առավել հաճախ ապահովում է կծիկը, որը միացված է այն կոնտակտների հետ, որոնց միջև տեղի է ունենում աղեղը: Նեղ անցքերում աղեղը մարելը օգտագործվում է բոլոր լարման սարքերում:

Բարձր ճնշման աղեղի մարում

Մշտական ​​ջերմաստիճանում ճնշման աճով գազի իոնացման աստիճանը նվազում է, իսկ գազի ջերմահաղորդականությունը մեծանում է։ Այլ հավասար պայմանների դեպքում դա հանգեցնում է աղեղի սառեցման ավելացման: Աղեղի մարումը ինքնին աղեղի կողմից ամուր փակ խցերում բարձր ճնշման միջոցով լայնորեն կիրառվում է ապահովիչներում և մի շարք այլ սարքերում։

Նավթի մեջ մարվող աղեղ

Եթե ​​անջատիչի կոնտակտները տեղադրված են յուղի մեջ, ապա աղեղը, որը առաջանում է, երբ դրանք բացվում են, հանգեցնում է նավթի ինտենսիվ գոլորշիացման: Արդյունքում, աղեղի շուրջ ձևավորվում է գազի պղպջակ (պատյան), որը բաղկացած է հիմնականում ջրածնից (70 ... 80%), ինչպես նաև նավթի գոլորշուց: Արտանետվող գազերը մեծ արագությամբ թափանցում են ուղիղ աղեղային լիսեռի գոտի, առաջացնում պղպջակի մեջ սառը և տաք գազի խառնում, ապահովում ինտենսիվ սառեցում և, համապատասխանաբար, աղեղի բացվածքի դեիոնացում։ Բացի այդ, գազերի դեիոնացնող ունակությունը մեծացնում է ճնշումը, որն առաջանում է պղպջակի ներսում նավթի արագ քայքայման ժամանակ։

Նավթի մեջ աղեղը մարելու գործընթացի ինտենսիվությունը ավելի մեծ է, այնքան ավելի մոտ է աղեղը շփվում նավթի հետ և այնքան ավելի արագ է շարժվում նավթը աղեղի համեմատ: Հաշվի առնելով դա, աղեղի բացը սահմանափակվում է փակ մեկուսիչ սարքով` աղեղային սահանքով: Այս խցերում ստեղծվում է նավթի ավելի սերտ շփում աղեղի հետ, և մեկուսիչ թիթեղների և արտանետվող անցքերի միջոցով ձևավորվում են աշխատանքային ալիքներ, որոնց միջով շարժվում են նավթն ու գազերը՝ ապահովելով աղեղի ինտենսիվ փչում (փչում):

Գործողության սկզբունքի համաձայն, աղեղնաշարերը բաժանվում են երեք հիմնական խմբի՝ ավտոմատ փչումով, երբ աղեղի գոտում գազի շարժման բարձր ճնշումը և արագությունը ստեղծվում են աղեղի մեջ թողարկված էներգիայի պատճառով, յուղի հարկադիր փչումով հատուկ հատուկ օգտագործմամբ։ պոմպային հիդրավլիկ մեխանիզմներ՝ յուղի մեջ մագնիսական մարումով, երբ մագնիսական դաշտի ազդեցությամբ աղեղը տեղափոխվում է նեղ անցքեր։

Ամենաարդյունավետ և պարզ աղեղնաշարերը՝ ավտոմատ փչումով: Կախված ալիքների և արտանետվող անցքերի տեղակայությունից, առանձնանում են խցիկներ, որոնցում ապահովվում է գազ-գոլորշի խառնուրդի և նավթի ինտենսիվ փչում աղեղի երկայնքով (երկայնական պայթյուն) կամ աղեղի միջով (լայնակի պայթյուն): Աղեղի մարման դիտարկված մեթոդները լայնորեն կիրառվում են 1 կՎ-ից բարձր լարման անջատիչներում։

1 կՎ-ից բարձր լարման սարքերում աղեղը մարելու այլ եղանակներ

Բացի աղեղը մարելու վերը նշված մեթոդներից, նրանք օգտագործում են նաև սեղմված օդ, որի հոսքը փչում է աղեղի երկայնքով կամ միջով՝ ապահովելով դրա ինտենսիվ սառեցումը (օդի փոխարեն օգտագործվում են նաև այլ գազեր, որոնք հաճախ ստացվում են պինդ գազից. գեներացնող նյութեր՝ մանրաթել, վինիլային պլաստմաս և այլն, քանի որ այրվող աղեղով դրանց քայքայման պատճառով՝ SF6 (ծծմբի հեքսաֆտորիդ), որն ավելի բարձր էլեկտրական ուժ ունի, քան օդը և ջրածինը, ինչի արդյունքում աղեղը այրվում է դրանում։ գազը, նույնիսկ մթնոլորտային ճնշման դեպքում, արագ մարվում է, խիստ հազվադեպ գազ (վակուում), կոնտակտների բացման ժամանակ, որոնցում աղեղը նորից չի լուսավորվում (մարում) հոսանքի առաջին զրոյական անցումից հետո:

Վերջին հրապարակումները

Ողջույն իմ բլոգի բոլոր այցելուներին: Այսօրվա հոդվածի թեման էլեկտրական աղեղն է և պաշտպանությունը էլեկտրական աղեղից: Թեման պատահական չէ, գրում եմ Սկլիֆոսովսկու հիվանդանոցից։ Գուշակեք, թե ինչու:

Ինչ է էլեկտրական աղեղը

Սա գազի մեջ էլեկտրական լիցքաթափման տեսակներից մեկն է (ֆիզիկական երևույթ): Այն նաև կոչվում է - Arc discharge կամ Voltaic arc: Բաղկացած է իոնացված, էլեկտրականորեն քվազի չեզոք գազից (պլազմա)։

Այն կարող է առաջանալ երկու էլեկտրոդների միջև, երբ նրանց միջև լարումը մեծանում է, կամ երբ նրանք մոտենում են միմյանց:

Համառոտ մասին հատկություններըէլեկտրական աղեղի ջերմաստիճանը, 2500-ից մինչև 7000 °C: Այնուամենայնիվ, ոչ փոքր ջերմաստիճան: Մետաղների փոխազդեցությունը պլազմայի հետ հանգեցնում է տաքացման, օքսիդացման, հալման, գոլորշիացման և կոռոզիայի այլ տեսակների։ Ուղեկցվում է լույսի ճառագայթման, պայթյունի և հարվածային ալիքի, գերբարձր ջերմաստիճանի, հրդեհի, օզոնի և ածխածնի երկօքսիդի արտազատման հետ:

Համացանցում շատ տեղեկություններ կան այն մասին, թե ինչ է իրենից ներկայացնում էլեկտրական աղեղը, ինչ հատկություններ ունի, եթե ավելի մանրամասն ձեզ հետաքրքրում է, նայեք։ Օրինակ՝ en.wikipedia.org-ում։

Հիմա իմ վթարի մասին. Դժվար է հավատալ, բայց 2 օր առաջ ես ուղղակիորեն բախվեցի այս երեւույթին, այն էլ՝ անհաջող։ Դա այսպիսին էր՝ նոյեմբերի 21-ին աշխատանքի վայրում ինձ հանձնարարեցին միացման տուփի լամպերի լարերը կատարել, հետո միացնել ցանցին։ Հաղորդալարերի հետ կապված խնդիրներ չկային, բայց երբ մտա վահան, որոշ դժվարություններ առաջացան: Ափսոս, որ անդրոյդը մոռացել է իր տունը, չի լուսանկարել էլեկտրական վահանակը, այլապես ավելի պարզ կլիներ։ Միգուցե ես ավելին անեմ, երբ գործի անցնեմ: Այսպիսով, վահանը շատ հին էր՝ 3 փուլ, զրոյական ավտոբուս (նույնպես հիմնավորում), 6 ավտոմատ և փաթեթային անջատիչ (կարծես թե ամեն ինչ պարզ է), պայմանը սկզբում վստահելի չէր: Ես երկար ժամանակ պայքարում էի զրոյական անվադողի հետ, քանի որ բոլոր պտուտակները ժանգոտված էին, որից հետո ես հեշտությամբ տեղադրեցի ֆազը մեքենայի վրա: Ամեն ինչ լավ է, լամպերը ստուգեցի, աշխատում են։

Դրանից հետո նա վերադարձավ վահանի մոտ՝ լարերը զգուշորեն դնելու և փակելու համար։ Ուզում եմ նշել, որ էլեկտրական վահանակը գտնվում էր ~ 2 մետր բարձրության վրա, նեղ միջանցքում, և դրան հասնելու համար օգտագործել եմ սանդուղք (սանդուղք): Հաղորդալարերը դնելով` այլ մեքենաների կոնտակտների վրա կայծեր հայտնաբերեցի, որոնց պատճառով լամպերը թարթեցին: Համապատասխանաբար, ես երկարացրեցի բոլոր կոնտակտները և շարունակեցի ստուգել մնացած լարերը (դա անել մեկ անգամ և այլևս չվերադառնալ դրան): Բացահայտելով, որ պայուսակի վրա մեկ կոնտակտը բարձր ջերմաստիճան ունի, որոշեցի երկարացնել այն: Վերցրի պտուտակահան, հենեցի պտուտակին, պտտեցի, բա՜ Պայթյուն եղավ, բռնկվեց, հետ շպրտվեցի, պատին դիպչելով, ընկա հատակին, ոչինչ չէր երևում (կուրացել), վահանը չէր դադարում պայթել ու բզզալ։ Ինչու պաշտպանությունը չի աշխատել, ես չգիտեմ: Զգալով վրաս ընկնող կայծերը, ես հասկացա, որ պետք է դուրս գամ։ Հպվելով դուրս եկա, սողալով։ Դուրս գալով այս նեղ միջանցքից՝ նա սկսեց զանգահարել իր գործընկերոջը։ Արդեն այդ պահին զգացի, որ աջ ձեռքիս հետ ինչ-որ բան այն չէ (նրանով պտուտակահան էի բռնել), սարսափելի ցավ զգաց.

Գործընկերոջս հետ որոշեցինք, որ պետք է վազենք բուժկետ։ Ինչ եղավ հետո, կարծում եմ չարժե պատմել, ուղղակի խայթեցին ու գնացին հիվանդանոց։ Ես երբեք չեմ մոռանա երկար կարճ միացման այդ սարսափելի ձայնը՝ բզզոցից քոր առաջացումը:

Հիմա հիվանդանոցում եմ, ծնկիս քերծվածք ունեմ, բժիշկները կարծում են, որ ես ցնցված եմ, սա ելք է, ուստի հսկում են իմ սիրտը։ Կարծում եմ, որ հոսանքն ինձ չի ծեծել, բայց ձեռքիս այրվածքն առաջացել է կարճ միացման ժամանակ առաջացած էլեկտրական աղեղից։

Ինչ է տեղի ունեցել այնտեղ, ինչու է կարճ միացում եղել, ես դեռ չգիտեմ, կարծում եմ, երբ պտուտակն պտտվեց, կոնտակտն ինքնին շարժվեց և տեղի ունեցավ փուլից փուլ կարճ միացում, կամ փաթեթի հետևում մերկ մետաղալար կար: անջատիչը և երբ պտուտակը մոտեցավ էլեկտրական աղեղ. Ես հետո կիմանամ, եթե նրանք դա պարզեն:

Անիծա, ես գնացի հագնվելու, ձեռքս էնքան փաթաթեցին, որ հիմա մի հատով եմ գրում)))

Առանց վիրակապի չեմ լուսանկարել, այնքան էլ հաճելի տեսարան չէ։ Ես չեմ ուզում վախեցնել սկսնակ էլեկտրիկներին….

Որո՞նք են էլեկտրական աղեղի պաշտպանության միջոցները, որոնք կարող են պաշտպանել ինձ: Ինտերնետը վերլուծելուց հետո ես տեսա, որ էլեկտրական կայանքներում մարդկանց էլեկտրական աղեղից պաշտպանելու ամենատարածված միջոցը ջերմակայուն կոստյումն է: Հյուսիսային Ամերիկայում մեծ տարածում ունեն Siemens-ի հատուկ անջատիչները, որոնք պաշտպանում են ինչպես էլեկտրական աղեղից, այնպես էլ առավելագույն հոսանքից։ Ռուսաստանում այս պահին նման մեքենաներն օգտագործվում են միայն բարձրավոլտ ենթակայաններում։ Իմ դեպքում դիէլեկտրիկ ձեռնոցն ինձ բավական կլիներ, բայց ինքներդ մտածեք, թե ինչպես միացնել լամպերը դրանց մեջ։ Շատ անհարմար է։ Ես նաև խորհուրդ եմ տալիս օգտագործել ակնոցներ՝ ձեր աչքերը պաշտպանելու համար:

Էլեկտրական տեղակայանքներում էլեկտրական աղեղի դեմ պայքարն իրականացվում է վակուումային և յուղային անջատիչների, ինչպես նաև էլեկտրամագնիսական պարույրների օգնությամբ աղեղնաշարերի հետ միասին։

Այս ամենը? Ոչ Էլեկտրական աղեղից պաշտպանվելու ամենահուսալի միջոցը, իմ կարծիքով, դրանք են սթրեսից ազատվելու աշխատանք . Ես չգիտեմ ձեր մասին, բայց ես այլևս սթրեսի տակ չեմ աշխատի…

Սա իմ հոդվածն է էլեկտրական աղեղև աղեղային պաշտպանությունավարտվում է. Ավելացնելու բան կա՞։ Թողնել մեկնաբանություն։

«Լուրեր գալվանական-վոլտային փորձերի մասին հսկայական մարտկոցի միջոցով, երբեմն բաղկացած 4200 պղնձի և ցինկի շրջանակներից» գրքում (Սանկտ Պետերբուրգ, 1803 թ.)։ Էլեկտրական աղեղը նյութի վիճակի չորրորդ ձևի՝ պլազմայի հատուկ դեպքն է և բաղկացած է իոնացված, էլեկտրականորեն քվազի չեզոք գազից։ Ազատ էլեկտրական լիցքերի առկայությունը ապահովում է էլեկտրական աղեղի հաղորդունակությունը։

ֆիզիկական երևույթներ

Մթնոլորտային ճնշման տակ օդում երկու էլեկտրոդների միջև էլեկտրական աղեղ է ձևավորվում հետևյալ կերպ.

Երբ երկու էլեկտրոդների միջև լարումը բարձրանում է օդում մինչև որոշակի մակարդակ, էլեկտրոդների միջև տեղի է ունենում էլեկտրական խզում: Էլեկտրական խզման լարումը կախված է էլեկտրոդների և այլ գործոնների միջև եղած հեռավորությունից: Մետաղների ատոմների առաջին էլեկտրոնի իոնացման պոտենցիալը մոտավորապես 4,5 - 5 Վ է, իսկ աղեղային լարումը երկու անգամ ավելի է (9 - 10 Վ): Պահանջվում է էներգիա ծախսել մեկ էլեկտրոդի մետաղի ատոմից էլեկտրոնի ելքի և երկրորդ էլեկտրոդի ատոմի իոնացման վրա։ Գործընթացը հանգեցնում է էլեկտրոդների միջև պլազմայի ձևավորման և աղեղի այրման (համեմատության համար. կայծի արտանետման ձևավորման նվազագույն լարումը փոքր-ինչ գերազանցում է էլեկտրոնի ելքային ներուժը՝ մինչև 6 Վ):

Հասանելի լարման ժամանակ խափանում սկսելու համար էլեկտրոդները մոտեցնում են միմյանց: Խափանման ժամանակ էլեկտրոդների միջև սովորաբար տեղի է ունենում կայծային արտանետում, որը զարկերակային փակում է էլեկտրական միացումը: Կայծային արտանետումների էլեկտրոնները իոնացնում են մոլեկուլները էլեկտրոդների միջև եղած օդային բացվածքում: Օդային բացվածքում լարման աղբյուրի բավարար հզորությամբ ձևավորվում է բավարար քանակությամբ պլազմա՝ քայքայման լարման կամ օդային բացվածքի դիմադրության զգալի անկման համար։ Այս դեպքում կայծային արտանետումները վերածվում են աղեղի արտանետման՝ էլեկտրոդների միջև պլազմային լար, որը իրենից ներկայացնում է պլազմային թունել։ Ստացված աղեղը, ըստ էության, հաղորդիչ է և փակում է էլեկտրոդների միջև էլեկտրական միացումը: Արդյունքում միջին հոսանքն էլ ավելի է մեծանում՝ տաքացնելով աղեղը մինչև 5000-50000։ Այս դեպքում համարվում է, որ աղեղի բռնկումն ավարտված է։ Բոցավառումից հետո աղեղի կայուն այրումն ապահովվում է հոսանքի և իոնային ռմբակոծմամբ տաքացած կաթոդից ջերմային արտանետմամբ:

Բոցավառումից հետո աղեղը կարող է կայուն մնալ, երբ էլեկտրական կոնտակտները բաժանված են մինչև որոշակի հեռավորության վրա:

Էլեկտրոդների փոխազդեցությունը աղեղային պլազմայի հետ հանգեցնում է դրանց տաքացման, մասնակի հալման, գոլորշիացման, օքսիդացման և կոռոզիայի այլ տեսակների։

Բարձր լարման էլեկտրական կայանքների շահագործման ընթացքում, որոնցում էլեկտրական շղթան միացնելիս էլեկտրական աղեղի տեսքն անխուսափելի է, դրա դեմ պայքարն իրականացվում է էլեկտրամագնիսական պարույրների միջոցով, որոնք համակցված են աղեղային խողովակների հետ: Ի թիվս այլ մեթոդների, հայտնի է վակուումային, օդային, SF6 և նավթային անջատիչների օգտագործումը, ինչպես նաև հոսանքի շեղման մեթոդները դեպի կենդանի բեռ, որն ինքնուրույն խախտում է էլեկտրական միացումը:

Աղեղնավոր կառուցվածք

Էլեկտրական աղեղը բաղկացած է կաթոդային և անոդային շրջաններից, աղեղային սյունից, անցումային շրջաններից։ Անոդի շրջանի հաստությունը 0,001 մմ է, կաթոդը մոտ 0,0001 մմ։

Սպառվող էլեկտրոդի եռակցման ժամանակ անոդային շրջանում ջերմաստիճանը կազմում է մոտ 2500 ... 4000 ° C, աղեղային սյունակում ջերմաստիճանը 7000-ից մինչև 18 000 ° C է, կաթոդի շրջանում `9000 - 12000 ° C:

Աղեղային սյունը էլեկտրականորեն չեզոք է: Նրա ցանկացած հատվածում կան նույն քանակությամբ հակադիր նշանների լիցքավորված մասնիկներ։ Լարման անկումը աղեղային սյունակում համաչափ է նրա երկարությանը:

Եռակցման աղեղները դասակարգվում են ըստ.

  • Էլեկտրոդային նյութեր - սպառվող և ոչ սպառվող էլեկտրոդով;
  • Սյունակի սեղմման աստիճաններ - ազատ և սեղմված աղեղ;
  • Օգտագործված հոսանքի համաձայն - ուղղակի հոսանքի աղեղ և փոփոխական հոսանքի աղեղ;
  • Ըստ ուղիղ էլեկտրական հոսանքի բևեռականության՝ ուղղակի բևեռականություն (էլեկտրոդի վրա «-», արտադրանքի վրա «+») և հակադարձ բևեռականություն;
  • Փոփոխական հոսանք օգտագործելիս՝ միաֆազ և եռաֆազ աղեղներ:

Ինքնակարգավորվող աղեղ

Երբ արտաքին խանգարում է տեղի ունենում՝ ցանցի լարման փոփոխություն, լարերի սնուցման արագություն և այլն, խախտում է տեղի ունենում սնուցման արագության և հալման արագության միջև հաստատված հավասարակշռության մեջ: Շղթայում աղեղի երկարության աճով նվազում է եռակցման հոսանքը և էլեկտրոդի մետաղալարի հալման արագությունը, իսկ սնուցման արագությունը, մնալով հաստատուն, դառնում է ավելի մեծ, քան հալման արագությունը, ինչը հանգեցնում է աղեղի երկարության վերականգնմանը: Աղեղի երկարության նվազմամբ մետաղալարի հալման արագությունը դառնում է ավելի մեծ, քան սնուցման արագությունը, ինչը հանգեցնում է աղեղի նորմալ երկարության վերականգնմանը:

Աղեղի ինքնակարգավորման գործընթացի արդյունավետության վրա էականորեն ազդում է հոսանքի աղբյուրի ընթացիկ-լարման բնութագրիչի ձևը: Աղեղի երկարության տատանման բարձր արագությունը ավտոմատ կերպով մշակվում է շղթայի կոշտ ընթացիկ-լարման բնութագրիչով:

Օգտակար հավելված

Էլեկտրական զոդում

Էլեկտրական աղեղը օգտագործվում է մետաղների էլեկտրական եռակցման, պողպատի ձուլման (Arc պողպատի վառարան) և լուսավորության համար (աղեղային լամպերի մեջ): Երբեմն օգտագործվում է աղեղի ոչ գծային վոլտ-ամպերի բնորոշ հատկությունը (տես Դաշտային մարման մեքենա)։

Լույսի աղբյուրներ

Էլեկտրական աղեղի պայքար

Մի շարք սարքերում էլեկտրական աղեղի երեւույթը վնասակար է։ Սրանք, առաջին հերթին, էլեկտրամատակարարման և էլեկտրական շարժիչի մեջ օգտագործվող կոնտակտային անջատիչ սարքերն են՝ բարձրավոլտ անջատիչներ, ավտոմատ անջատիչներ, կոնտակտորներ, սեկցիոն մեկուսիչներ էլեկտրաֆիկացված երկաթուղիների և քաղաքային էլեկտրատրանսպորտի կոնտակտային ցանցի վրա: Երբ բեռներն անջատվում են վերը նշված սարքերով, աղեղ է առաջանում կոտրվող կոնտակտների միջև:

Այս դեպքում աղեղի առաջացման մեխանիզմը հետևյալն է.

  • Կոնտակտային ճնշման նվազեցում - շփման կետերի քանակը նվազում է, շփման հանգույցում դիմադրությունը մեծանում է.
  • Կոնտակտների շեղման սկիզբը - կոնտակտների հալած մետաղից «կամուրջների» ձևավորում (վերջին շփման կետերի վայրերում);
  • Հալած մետաղից «կամուրջների» պատռում և գոլորշիացում;
  • Մետաղական գոլորշու մեջ էլեկտրական աղեղի ձևավորում (որը նպաստում է շփման բացվածքի ավելի մեծ իոնացմանը և աղեղը մարելու դժվարություններին);
  • Կայուն աղեղ՝ կոնտակտների արագ այրմամբ:

Կոնտակտներին նվազագույն վնաս հասցնելու համար անհրաժեշտ է նվազագույն ժամանակում հանգցնել աղեղը՝ ամեն ջանք գործադրելով, որպեսզի աղեղը չհայտնվի մեկ տեղում (երբ աղեղը շարժվում է, դրանում արձակված ջերմությունը հավասարաչափ կբաշխվի մարմնի վրա։ շփումը):

Վերոնշյալ պահանջները կատարելու համար օգտագործվում են աղեղի ճնշման հետևյալ մեթոդները.

  • աղեղի սառեցում հովացման միջավայրի հոսքով `հեղուկ (յուղի անջատիչ); գազ - (օդային անջատիչ, ավտոմատ գազի անջատիչ, նավթի անջատիչ, SF6 անջատիչ), և հովացման միջավայրի հոսքը կարող է անցնել ինչպես աղեղային լիսեռի երկայնքով (երկայնական խոնավացում), այնպես էլ միջով (լայնակի խոնավացում); երբեմն օգտագործվում է երկայնական-լայնակի խոնավացում;
  • Վակուումի աղեղը մարող հզորության օգտագործումը - հայտնի է, որ երբ անջատված կոնտակտները շրջապատող գազերի ճնշումը նվազում է մինչև որոշակի արժեք, վակուումային անջատիչը հանգեցնում է աղեղի արդյունավետ մարման (աղեղի ձևավորման համար կրիչների բացակայության պատճառով) .
  • ավելի աղեղադիմացկուն կոնտակտային նյութի օգտագործում;
  • ավելի բարձր իոնացման ներուժ ունեցող կոնտակտային նյութի օգտագործումը.
  • աղեղային ցանցերի օգտագործումը (ավտոմատ անջատիչ, էլեկտրամագնիսական անջատիչ): Վանդակաճաղերի վրա աղեղի ճնշման կիրառման սկզբունքը հիմնված է աղեղի մոտ կաթոդային անկման ազդեցության կիրառման վրա (աղեղում լարման անկման մեծ մասը կաթոդում լարման անկումն է. աղեղային շղթան իրականում մի շարք է. շարքի կոնտակտներ աղեղի համար, որը հասել է այնտեղ):
  • աղեղային խողովակների օգտագործումը - մտնելով կամարակայուն նյութից պատրաստված խցիկի մեջ, ինչպիսին է մկիկ պլաստիկը, նեղ, երբեմն զիգզագ ալիքներով, աղեղը ձգվում է, կծկվում և ինտենսիվ սառչում խցիկի պատերի հետ շփումից:
  • «մագնիսական պայթյունի» օգտագործումը. քանի որ աղեղը խիստ իոնացված է, ապա առաջին մոտավորմամբ այն կարելի է համարել որպես հոսանքի ճկուն հաղորդիչ. Ստեղծելով հատուկ էլեկտրամագնիսներ (կապված աղեղի հետ սերիայով)՝ մագնիսական դաշտը կարող է ստեղծել աղեղային շարժում՝ ջերմությունը կոնտակտի վրա հավասարաչափ բաշխելու և այն աղեղային շղթայի կամ վանդակաճաղի մեջ մղելու համար: Անջատիչների որոշ նմուշներ ստեղծում են շառավղային մագնիսական դաշտ, որը ոլորող մոմենտ է հաղորդում աղեղին:
  • Էլեկտրաէներգիայի կիսահաղորդչային բանալին բացելու պահին կոնտակտներին զուգահեռ միացված թրիստորով կամ տրիակով, կոնտակտները բացելուց հետո կիսահաղորդչային բանալին անջատվում է այն պահին, երբ լարումը անցնում է զրոյով (հիբրիդ կոնտակտոր, թիրիկոն):
    • .
  • կայծի արտանետում- հոդված Սովետական ​​մեծ հանրագիտարանից։
  • Ռեյզեր Յու.Պ.Գազի արտանետման ֆիզիկա. - 2-րդ հրատ. - M.: Nauka, 1992. - 536 p. - ISBN 5-02014615-3.
  • Rodshtein L. A. Էլեկտրական սարքեր, L 1981 թ
  • Կլերիչի, Մատեո; Հու, Յի; Լասոնդե, Ֆիլիպ; Միլիան, Կառլես; Couairon, Arnaud; Խրիստոդուլիդես, Դեմետրիոս Ն. Չեն, Ժիգանգ; Ռազարի, Լուկա; Վիդալ, Ֆրանսուա (2015-06-01). «Օբյեկտների շուրջ էլեկտրական լիցքաթափման լազերային օգնությամբ ուղղորդում». Գիտության առաջընթաց 1(5): e1400111: Bibcode:2015SciA….1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN 2375-2548։

Էլեկտրական աղեղի առաջացումը և դրա հատկությունները, գործընթացները, որոնք առաջացնում են ծնունդ և ապահովում այրումը, ինչպես նաև նախագծային լուծումներ անջատիչ սարքերում աղեղի արտանետումը մարելու համար:

Հոդվածի ամփոփում.

Էլեկտրական աղեղի կամ աղեղի արտանետման հատկությունները

Էլեկտրատեխնիկայում (ավտոմատ անջատիչներ, դանակային անջատիչներ, կոնտակտորներ) երբ բեռնված շղթան անջատվում է, էլեկտրական աղեղ է ծնվում:

Եկեք սահմանենք սահմանները. հետևյալը նկարագրում է անվանական ունեցող սարքերին բնորոշ գործընթացները հոսանքներ 1-ից մինչև 2000 ամպերև նախատեսված է լարման ցանցերում աշխատելու համար մինչև 1000 վոլտ(ցածր լարման սարքավորումներ): Բարձր լարման սարքավորումների համար աղեղի առաջացման և այրման այլ պայմաններ կան:

Էլեկտրական աղեղի կարևոր պարամետրեր.

  • աղեղային արտանետումը կարող է զարգանալ միայն բարձր հոսանքների դեպքում (մետաղի համար այս հոսանքը 0,5 ամպեր է);
  • աղեղային լիսեռում ջերմաստիճանը նշանակալի է և կազմում է մոտ 6-18 հազար կելվին (հաճախ 6-10 հազար կելվին);
  • Կաթոդում լարման անկումը աննշան է և հավասար է 10-20 վոլտի:

Աղեղի արտանետումը պայմանականորեն բաժանված է երեք գոտիների.

  • մոտ կաթոդ;
  • աղեղ բեռնախցիկ (հիմնական մասը);
  • մոտ անոդ.

Ընտրված գոտիներում իոնացումը և դեիոնացումը տարբեր կերպ են ընթանում.

  • իոնացում- չեզոք ատոմի քայքայման գործընթացը բացասական էլեկտրոնի և դրական իոնի մեջ.
  • deionization- իոնացմանը հակառակ գործընթաց (հականիշ), որի ժամանակ էլեկտրոնն ու իոնը միաձուլվում են չեզոք մասնիկի մեջ։


2 րոպեանոց տեսանյութի առանձնահատկությունները Էլեկտրական աղեղի մարման ժամանակային լուսանկարում ABB մոդուլային անջատիչում.

Էլեկտրական աղեղի ծնունդին ուղեկցող գործընթացներ

Հիմնական կոնտակտների բուծման սկզբնական փուլում ծնվում է աղեղըհետևյալ գործընթացների ընթացքում.

  • թերմիոնային արտանետում (բացասական էլեկտրոնների ազատում տաքացվող շփման մակերեսից);
  • դաշտային արտանետում (էլեկտրոնների անջատում կաթոդից զգալի էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ):

Թերմիոնային արտանետում. Երբ կոնտակտները կոտրվում են վերջին շփման տարածքի տարածքում, ձևավորվում է համապատասխան ջերմաստիճանով հալած պղնձով գոտի: Բացասական էլեկտրոդում պղինձը գոլորշիանում է այսպես կոչված կաթոդային կետից, որն ազատ էլեկտրոնների աղբյուր է։ Այս գործընթացի վրա ազդում են՝ ջերմաստիճանը և կոնտակտային մակերեսների մետաղը. բավական է էլեկտրական աղեղ ստեղծել, բայց բավարար չէ դրա այրումը պահպանելու համար:

Դաշտային արտանետում. Կոնտակտների միջև օդային տարածությունը կարելի է համարել մի տեսակ կոնդենսատոր, որի հզորությունն առաջին պահին անսահմանափակ է, այնուհետև նվազում է՝ կախված շարժական և ֆիքսված շփման միջև աճող բացից։ Նկարագրված կոնդենսատորը աստիճանաբար լիցքավորվում է և դրա մեջ լարումը համեմատվում է հիմնական միացման լարման հետ: Էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը հասնում է այն արժեքներին, որոնց դեպքում պայմաններ են առաջանում չջեռուցվող կաթոդի մակերևույթից էլեկտրոնների ելքի համար:

Նկարագրված գործընթացների ազդեցության հարաբերակցությունը աղեղի գործարկման վրա կախված է անջատված հոսանքի ուժից, կոնտակտային խմբի մետաղից, շփման մակերեսի մաքրությունից, շփման բաժանման արագությունից և այլ գործոններից: Մեկ տեսակի արտանետումների գերակայությունը մյուսի նկատմամբ անհատական ​​է:

Աղեղն աջակցող գործընթացներ.

Մասնիկների փոխազդեցության հետեւյալ մեխանիզմների օգնությամբ ստեղծվում են պայմաններ այրվող արտանետման համար.

  • իոնացում հրումով (ցրված էլեկտրոնը մխրճվում է չեզոք մասնիկի մեջ և «թակում» է նաև էլեկտրոնը դրանից);
  • ջերմային իոնացում (չեզոք ատոմների ոչնչացում զգալի ջերմաստիճաններով):

Հրում իոնացում. Որոշակի արագությամբ ազատ էլեկտրոնն ի վիճակի է չեզոք մասնիկը կոտրել էլեկտրոնի և իոնի: Նոր ստացված էլեկտրոնը կարողանում է կոտրել հաջորդ մասնիկի ներքին կապերը, ինչի արդյունքում առաջանում է շղթայական ռեակցիա։ Էլեկտրոնի արագությունը շարժման տարածքի պոտենցիալ տարբերության ֆունկցիան է (էլեկտրոնը տապալելու համար բավարար պոտենցիալ՝ 13-16 վոլտ թթվածնի, ջրածնի, ազոտի համար, 24 վոլտ հելիումի համար, 7,7 վոլտ՝ պղնձի գոլորշու համար) .

Ջերմային իոնացում. Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում պլազմայում մասնիկների արագությունները մեծանում են, ինչը հանգեցնում է չեզոք ատոմների ոչնչացմանը` ըստ հրումով իոնացման սկզբունքի:

Իոնացման գործընթացներին միաժամանակ տեղի են ունենում դեիոնացման պրոցեսներ՝ վերահամակցման («-» և «+» մասնիկների փոխադարձ շփումը հանգեցնում է դրանց միաձուլմանը չեզոք ատոմի մեջ) և դիֆուզիայի (էլեկտրոնները աղեղային լիսեռից դուրս են գալիս արտաքին միջավայր, որտեղ գտնվում են. կլանված նորմալ պայմաններում):

Մեր դեպքում աղեղի շարունակման էական գործոն ջերմային իոնացում է,հետևաբար՝ մարել արտահոսքը կիրառվում է նրա կոճղի սառեցումը(շփում բարձր ջերմահաղորդականության նյութի հետ), ինչպես նաև երկարացումաղեղն ինքնին իրեն հատկացված տարածության մեջ:

Էլեկտրական աղեղը մարելու մեթոդներ

Անջատիչ սարքի և դրա բաղադրիչների կոնտակտների վրա էլեկտրական աղեղի բացասական ազդեցությունը սահմանափակելու համար աղեղը պետք է հնարավորինս շուտ մարել: Բացասական ազդեցությունները ներառում են.

  • բարձր ջերմաստիճան (հալում, կոնտակտային նյութի գոլորշիացում);
  • էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչների ստեղծում (աղեղը հեշտությամբ անցկացնում է հոսանք, հետևաբար այն կարող է անցկացնել այն տարածքներում, որոնք նորմալ շահագործման ընթացքում հոսանք չեն անցկացնում);
  • ապարատի նորմալ էլեկտրական միացման խախտում (մեկուսացման ոչնչացում):

Արկնյութի վիճակներից մեկի առանձնահատուկ դրսևորումն է, որը կոչվում է պլազմա. Աղեղային տակառն ունի բարձր ջերմաստիճան և մեծ քանակությամբ ազատ իոններ։ Քանի որ հիմնական Գործոնը, որը երկարացնում է այրումը, ջերմային իոնացումն է, ապա դուք պետք է ինտենսիվ սառեցրեք տակառըէլեկտրական աղեղ. Այս նպատակների համար, անջատիչ սարքերում դիմելհետեւյալ կառուցողական լուծումներ:

  • մագնիսական հարված կամ հովացուցիչ նյութի կամ գազի ներարկում՝ աղեղը երկարացնելու համար (բ մասինԱվելի մեծ մակերես, ավելի շատ ջերմություն է ցրվում
  • դեիոնային ցանց կամ պրոֆիլավորված պողպատե թիթեղների մի շարք, որոնք միաժամանակ աշխատում են որպես ռադիատորներ և աղեղը բաժանում են առանձին բաղադրիչների.
  • անցք տիպի աղեղային սահանք, որը պատրաստված է բարձր ջերմային հաղորդունակությամբ և բարձր ջերմաստիճաններին դիմադրող նյութից (էլեկտրական աղեղը, խցիկի նյութի հետ շփվելով, ջերմային էներգիա է տալիս);
  • ջերմաստիճանի ազդեցության տակ գազ արտանետող նյութից փակ տարածության ստեղծում (գազի բարձր ճնշումը խանգարում է աղեղի այրմանը);
  • հատուկ կոնտակտային համաձուլվածքներ՝ պլազմայում մետաղների պարունակությունը նվազեցնելու համար.
  • օդը մղել մերձ շփման տարածությունից՝ վակուում ստեղծելու համար (առանց նյութի. չկա իոնացում);
  • փոփոխական հոսանքի սարքերում, բաց այն պահին, երբ հոսանքը անցնում է զրոյով (պակաս էներգիա՝ աղեղ ստեղծելու համար);
  • բացը, տարբեր կոնտակտների միջև, ներմուծել կիսահաղորդիչներ, որոնք կընկալեն հոսանքը և թույլ չեն տա, որ աղեղը բռնկվի.
  • կիրառեք կրկնակի ընդմիջում շղթայում (բացառելով հաղորդիչի մի մասը միացումից, կաթոդի և անոդի միջև հեռավորությունը ակնթարթորեն և զգալիորեն մեծանում է):

Մատենագիտություն

Markov A.M. Էլեկտրական և էլեկտրոնային սարքեր. Մաս 1. Էլեկտրամեխանիկական սարքեր. - Pskov: Pskov GU Publishing House, 2013 - 128 s (գրքի հղումը «Գնացուցակ» էջում):

Էլեկտրական անջատիչ սարքերում, որոնք նախատեսված են հոսանքով շղթան փակելու և բացելու համար, երբ անջատված են, ա էլեկտրական լիցքաթափումգազով կամ ձեւով փայլի արտանետում, կամ ձևով կամարները. Պայծառ լիցքաթափում է տեղի ունենում, երբ հոսանքը 0,1 Ա-ից ցածր է, իսկ կոնտակտներում լարումը 250-300 Վ է: Փայլի արտանետումը տեղի է ունենում ցածր էներգիայի ռելեների կոնտակտներում: Աղեղի արտանետումը նկատվում է միայն բարձր հոսանքների դեպքում: Մետաղների համար նվազագույն հոսանքը 0,4-0,9 Ա է:


Աղեղային արտանետման ժամանակ առանձնանում են երեք շրջաններ՝ մոտ կաթոդ, աղեղային լիսեռի շրջան և մոտ անոդ (նկ. 15):

Բրինձ. 15. Աղեղի արտանետման տարածքներ

Կաթոդային շրջանզբաղեցնում է շատ փոքր տարածություն (դրա և անոդի ընդհանուր երկարությունը մոտ 10 -6 մ է)։ Դրա վրա լարման անկումը 10-20 Վ է և գործնականում կախված չէ հոսանքից: Էլեկտրական դաշտի միջին ուժը հասնում է 100 կՎ/սմ-ի։ Էլեկտրական դաշտի նման շատ բարձր ուժը, որը բավարար է գազի (օդը նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում) կամ կաթոդի նյութի գոլորշիների ազդեցության իոնացման համար, պայմանավորված է այս տարածաշրջանում չփոխհատուցվող դրական տիեզերական լիցքի առկայությամբ: Այնուամենայնիվ, մոտ կաթոդային շրջանի փոքր տարածության պատճառով էլեկտրոնները չեն ստանում ազդեցության իոնացման համար բավարար արագություն: Ամենից հաճախ, հարվածից հետո ատոմը անցնում է գրգռված վիճակի (ատոմի էլեկտրոնը գնում է միջուկից ավելի հեռու ուղեծիր)։ Այժմ ավելի քիչ էներգիա է պահանջվում գրգռված ատոմը իոնացնելու համար: Այս իոնացումը կոչվում է քայլեց. Քայլ իոնացման դեպքում անհրաժեշտ է ատոմի վրա էլեկտրոնների բազմակի (մի քանի տասնյակ) ազդեցություն:

Չփոխհատուցված դրական տարածական լիցքի առկայությունը մեծապես որոշում է կաթոդում հոսանքի չափազանց բարձր խտությունը՝ 100-1000 Ա/մմ 2:

Դրական իոնները արագանում են կաթոդի լարման անկման դաշտում և ռմբակոծում կաթոդը: Հարվածից հետո իոններն իրենց էներգիան տալիս են կաթոդին՝ տաքացնելով այն և պայմաններ ստեղծելով էլեկտրոնների ազատման համար։ ջերմային արտանետումէլեկտրոնները կաթոդից .

Աղեղանի լիսեռի տարածքըգազային, ջերմային գրգռված իոնացված քվազի չեզոք միջավայր է, որի մեջ էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ լիցքակիրները (էլեկտրոններ և իոններ) շարժվում են դեպի հակառակ նշանի էլեկտրոդները։

Էլեկտրական դաշտի միջին ուժգնությունը մոտ 20-30 Վ/սմ է, ինչը բավարար չէ ազդեցության իոնացման համար։ Էլեկտրոնների և իոնների հիմնական աղբյուրը ջերմային իոնացումն է, երբ բարձր ջերմաստիճանում չեզոք մասնիկների արագությունն այնքան է մեծանում, որ բախվելիս դրանք իոնացվում են։

Անոդային շրջան, որն ունի շատ փոքր ծավալ, բնութագրվում է նաև պոտենցիալի կտրուկ անկմամբ՝ չփոխհատուցվող բացասական տիեզերական լիցքի առկայության պատճառով։ Անոդի լարման անկման դաշտում էլեկտրոնները արագանում են և ռմբակոծում են անոդը, որը տաքացվում է մինչև կաթոդի ջերմաստիճանից սովորաբար ավելի բարձր ջերմաստիճան։ Մոտ անոդային շրջանը էական ազդեցություն չի ունենում աղեղի արտանետման առաջացման և գոյության վրա: Անոդի խնդիրն է ստանալ էլեկտրոնի հոսքը աղեղային լիսեռից:



Եթե ​​U գ<(U к +U А), то дуга называется короткой, она характерна для некоторых низковольтных аппаратов.

Եթե ​​U c > (U-ից + U A), ապա աղեղը կոչվում է երկար, այն բնորոշ է բարձր լարման սարքերին։

Ստատիկ հոսանք-լարման բնութագիր- հաստատում է կայուն վիճակի ուղղակի հոսանքի տարբեր արժեքների և աղեղի վրա լարման անկման միջև կայուն աղեղի երկարությամբ և անընդհատ աղեղի այրման պայմաններում: Այս դեպքում կայուն վիճակի ուղղակի հոսանքի յուրաքանչյուր արժեքի դեպքում սահմանվում է ջերմային հավասարակշռություն (աղեղում թողարկված ջերմության քանակը հավասար է աղեղի կողմից շրջակա միջավայրին տրվող ջերմության քանակին):

որտեղ մ- ցուցիչ՝ կախված աղեղային լիսեռի վրա շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության տեսակից (մեթոդից). Ա մհաստատուն է, որը որոշվում է ջերմության փոխանցման ինտենսիվությամբ աղեղային լիսեռի գոտում տվյալ ( մ) շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության եղանակը. լ -աղեղի երկարությունը:

Բնութագիրն ունի ընկնող բնույթ։ Ընթացիկ հզորության աճով մեծանում է կաթոդից էլեկտրոնների ջերմային արտանետումը և աղեղի իոնացման աստիճանը, ինչի արդյունքում աղեղի դիմադրությունը նվազում է։ Ավելին, աղեղի դիմադրության նվազման արագությունը ավելի բարձր է, քան ընթացիկ աճի տեմպերը:

Դինամիկ հոսանք-լարման բնութագիր- կապ է հաստատում հոսանքի, որը ժամանակի ընթացքում որոշակիորեն փոխվում է, և աղեղի վրա լարման անկումը կայուն աղեղի երկարությամբ և դրա այրման մշտական ​​պայմանների միջև: Այս դեպքում ընթացիկ փոփոխության արագությունն այնպիսին է, որ ջերմային հավասարակշռությունը ժամանակ չունի հաստատելու, աղեղի դիմադրության փոփոխությունը հետ է մնում հոսանքի փոփոխությունից:

Աճող հոսանքի դեպքում դինամիկ բնութագիրը (կորը B-ն Նկար 16-ում) ավելի բարձր է դառնում, քան վիճակագրականը (կորը A-ն նկար 16-ում), քանի որ հոսանքի արագ աճի դեպքում աղեղի դիմադրությունն ավելի դանդաղ է նվազում, քան հոսանքը մեծանում է: Նվազելիս այն ավելի ցածր է, քանի որ այս ռեժիմում աղեղի դիմադրությունն ավելի քիչ է, քան հոսանքի դանդաղ փոփոխության դեպքում (կորի C-ն նկար 16-ում):


Դինամիկ արձագանքը մեծապես որոշվում է աղեղի հոսանքի փոփոխության արագությամբ: Եթե ​​շղթայի մեջ շատ մեծ դիմադրություն մտցվի անսահման փոքր ժամանակ՝ համեմատած աղեղի ջերմային ժամանակի հաստատունի հետ, ապա այն ժամանակի ընթացքում, երբ հոսանքը իջնում ​​է զրոյի, աղեղի դիմադրությունը կմնա հաստատուն: այս դեպքում դինամիկ բնութագիրը կպատկերվի որպես ուղիղ գիծ, ​​որն անցնում է կոորդինատների սկզբնակետին (ուղիղ գիծ D Նկար 16-ում), այսինքն՝ աղեղը իրեն պահում է մետաղյա հաղորդիչի նման, քանի որ աղեղի վրայի լարումը համաչափ է ընթացիկ.

DC աղեղի կայուն այրման և մարման պայմանները. Դիտարկենք DC միացում (նկ. 17):

Նկ.17. Շարունակական շղթայում աղեղ

Դիտարկվող շղթայի համար

Ակնհայտ է, որ անշարժ ռեժիմը, երբ աղեղը կայունորեն այրվում է, կլինի այնպիսին, որում հոսանքը միացումում չի փոխվում, այսինքն. Այս ռեժիմում իոնացված մասնիկների քանակի աճի տեմպերը հավասար են դեիոնացման գործընթացների արդյունքում դրանց անհետացման արագությանը. հաստատվում է դինամիկ հավասարակշռություն։

Գրաֆիկը ցույց է տալիս աղեղի անկման հոսանք-լարման բնութագրիչը և թեք ուղիղ գիծը U-iR. (48)-ից հետևում է, որ

Այստեղից ակնհայտ է, որ 1-ին և 2-րդ կետերում: Ավելին, 1-ին կետը անկայուն հավասարակշռության կետ է. հոսանքի պատահական, կամայականորեն փոքր շեղումները կամ հանգեցնում են հոսանքի արժեքի բարձրացման ես 2, կամ իջեցրեք այն զրոյի: 2-րդ կետում աղեղը կայուն այրվում է. Այս կամ այն ​​ուղղությամբ հոսանքի պատահական փոքր շեղումները այն վերադարձնում են դեպի արժեքը ես 2. Գրաֆիկից երևում է, որ բոլոր ընթացիկ արժեքներով աղեղը չի կարող կայուն այրվել, եթե աղեղի վրայով լարման անկումը () գերազանցում է աղբյուրից աղեղին մատակարարվող լարումը ()

Այսպիսով, աղեղը մարելու համար անհրաժեշտ է ստեղծել այնպիսի պայմաններ, որոնց դեպքում աղեղի վրայով լարման անկումը կգերազանցի աղբյուրից աղեղին մատակարարվող լարումը ցանցի լարման սահմաններում:

Աղեղը մարելու համար օգտագործվում է երեք երեւույթ:

1. Աղեղի երկարության ավելացում՝ ձգելով այն։

Որքան երկար է աղեղը, այնքան մեծ է դրա գոյության համար անհրաժեշտ լարումը (որքան բարձր է նրա ընթացիկ-լարման բնութագիրը - (կոր U 1դ Նկար 17-ում): Եթե ​​աղբյուրից աղեղին մատակարարվող լարումը (ուղիղ) պարզվում է, որ պակաս է աղեղի ընթացիկ-լարման բնութագրիչից - (կոր. U 1ե), ապա աղեղի կայուն այրման համար պայմաններ չկան, աղեղը դուրս է գալիս։

Սա ամենահեշտ, բայց ամենաանարդյունավետ միջոցն է։ Օրինակ, որպեսզի, օրինակ, 220 Վ լարման դեպքում 100 Ա հոսանքով աղեղը հանգցնի, պահանջվում է աղեղը ձգել 25 ÷ 30 սմ հեռավորության վրա, ինչը գործնականում անհնար է անել էլեկտրական սարքերում։ (չափերը մեծանում են): Հետեւաբար, այս մեթոդը օգտագործվում է որպես հիմնական միայն ցածր լարման էլեկտրական սարքեր (ռելեներ, մագնիսական մեկնարկիչներ, անջատիչներ):

2. Սառեցման միջոցով ազդեցություն աղեղի լիսեռի վրա՝ հասնելով երկայնական լարվածության գրադիենտի ավելացման:


2.1 Նեղ բացվածքներում մարվող աղեղ(նկ. 18): Եթե ​​աղեղը այրվում է աղեղադիմացկուն նյութից ձևավորված նեղ անցքում, ապա սառը մակերեսների հետ շփման պատճառով տեղի է ունենում ինտենսիվ սառեցում և լիցքավորված մասնիկների տարածում աղեղային ալիքից շրջակա միջավայր: Սա հանգեցնում է աղեղի մարմանը: Մեթոդը կիրառվում է մինչև 1000 Վ լարման սարքերում։

Բրինձ. 18. Նեղ անցքերում աղեղը մարելը

2.2 Նավթի մեջ մարվող աղեղ(նկ.19) . Եթե ​​անջատող սարքի կոնտակտները տեղադրված են յուղի մեջ, ապա բացման ժամանակ առաջացող աղեղը հանգեցնում է ինտենսիվ գազի առաջացման և նավթի գոլորշիացման։ Աղեղի շուրջ ձևավորվում է գազի պղպջակ, որը բաղկացած է հիմնականում ջրածնից, որն օժտված է աղեղների մարման բարձր հատկությամբ։ Գազի պղպջակի ներսում ավելացած ճնշումը նպաստում է աղեղի ավելի լավ սառեցմանը և դրա մարմանը: Մեթոդը կիրառվում է 1000 Վ-ից բարձր լարման սարքերում։


2.3 Գազի օդի պայթյուն(նկ.20) . Աղեղի սառեցումը բարելավվում է, եթե ստեղծվում է գազերի ուղղորդված շարժում՝ փչելով աղեղի երկայնքով կամ միջով .

Նկ. 20. Գազի օդային պայթյուն՝ ա - աղեղի երկայնքով, բ - աղեղի երկայնքով .

Մեթոդը կիրառվում է 1000 Վ-ից բարձր լարման սարքերում։

3. Էլեկտրոդի մոտ լարման անկման օգտագործումը:

Երկար աղեղը բաժանելով մի շարք կարճների(նկ. 21): Եթե ​​երկար աղեղը քաշվում է մետաղական թիթեղներ ունեցող աղեղնաշարի մեջ (աղեղային վանդակաճաղ), ապա այն կբաժանվի. Պկարճ կամարներ. Մոտ էլեկտրոդի լարման անկումներ տեղի են ունենում յուրաքանչյուր վանդակաճաղի ափսեի վրա: Մոտ էլեկտրոդի լարման անկումների գումարի պատճառով ընդհանուր լարման անկումը դառնում է ավելի մեծ, քան տրված է էներգիայի աղբյուրի կողմից, և աղեղը դուրս է գալիս: Աղեղը դուրս է գալիս, եթե U որտեղ U- ցանցի լարումը. U կատու- կաթոդիկ լարման անկում (20-25 V DC աղեղում; 150-250 V AC աղեղում): Մեթոդը կիրառվում է 1000 Վ-ից բարձր լարման սարքերում։


Նկ.21. Երկար աղեղը բաժանելով մի շարք կարճների

Աղեղների մարմանը նպաստում են բարձր լիցքաթափվող գազերը կամ բարձր ճնշման գազերը, որոնք օգտագործվում են որպես 1000 Վ-ից բարձր լարման սարքերի ներքին մեկուսացում:

Վակուումում մարվող աղեղը:Բարձր լիցքաթափվող գազն ունի տասը անգամ ավելի մեծ էլեկտրական ուժ, քան մթնոլորտային ճնշման դեպքում գազը. այն օգտագործվում է վակուումային կոնտակտորների և անջատիչների մեջ:

Բարձր ճնշման գազերում աղեղի մարում: 2 ՄՊա և ավելի ճնշման դեպքում օդը ունի բարձր էլեկտրական ուժ, ինչը հնարավորություն է տալիս օդային անջատիչների մեջ ստեղծել կոմպակտ մարման սարքեր: Ծծմբի հեքսաֆտորիդ SF 6 (SF6) օգտագործումը արդյունավետ է աղեղի մարման համար:

AC աղեղների մարման պայմանները.

Թող կոնտակտները առանձնանան ա կետում: Նրանց միջև աղեղ է բռնկվում։ Կես ցիկլի վերջում, հոսանքի նվազման պատճառով, աղեղի լիսեռի դիմադրությունը մեծանում է և, համապատասխանաբար, աղեղի վրա լարումը մեծանում է: Երբ հոսանքը մոտենում է զրոյին, աղեղին մատակարարվում է ցածր էներգիա, աղեղի ջերմաստիճանը նվազում է, ջերմային իոնացումը համապատասխանաբար դանդաղում է և դեիոնացման գործընթացներն արագանում են. աղեղը դուրս է գալիս (կետ. 0 ): Շղթայի հոսանքը ընդհատվում է մինչև իր բնական անցումը զրոյի միջով: Ընթացիկ ընդհատմանը համապատասխանող լարում - խոնավացման գագաթնակետ U գ.


Բրինձ. 22. AC աղեղի մարում ակտիվ բեռով

Աղեղը մարելուց հետո տեղի է ունենում աղեղի բացվածքի էլեկտրական ուժի վերականգնման գործընթացը (կոր a 1 - b 1): Աղեղի բացվածքի էլեկտրական ուժի տակ նշանակում է այն լարումը, որի դեպքում տեղի է ունենում աղեղի բացվածքի էլեկտրական խզում: Էլեկտրական սկզբնական ուժը (կետ a 1) և դրա բարձրացման արագությունը կախված են աղեղը մարող սարքի հատկություններից։ Այդ պահին t1աղեղի բացվածքի վրա լարման կորը հատվում է աղեղի բացվածքի էլեկտրական ուժի վերականգնման կորի հետ - աղեղը բռնկվում է: Arc Ignition Voltage - բոցավառման գագաթնակետ U s. Աղեղի լարման կորը ունի թամբի ձև:

Կետում 0 1 աղեղը նորից դուրս է գալիս և տեղի են ունենում նախկինում նկարագրվածների նման գործընթացներ: Մինչև պահը 0 1 կոնտակտների շեղման պատճառով աղեղի երկարությունը մեծանում է, աղեղից ջերմության հեռացումը համապատասխանաբար մեծանում է, իսկ սկզբնական էլեկտրական ուժը մեծանում է (կետ a 2) և դրա աճի արագությունը (կորը a 2 - 2-ում): ): Համապատասխանաբար ավելանում է նաև մահացած ժամանակը։ 0 1 - t2 > 0 -t1 .

Այդ պահին t2աղեղը նորից բռնկվում է. Կետում 0 11 աղեղը մարված է. Սկզբնական էլեկտրական ուժը կրկին մեծանում է (կետ a 3) և դրա աճի արագությունը (կոր a 3 -b 3): Լարման կորը չի հատվում դիէլեկտրական ուժի բարձրացման կորի հետ: Այս կիսաշրջանի ընթացքում աղեղը չի բռնկվում։

Բարձր լարման բաց աղեղում(եղջյուրի բացը), որոշիչ գործոնը ուժեղ ձգվող աղեղի լիսեռի ակտիվ դիմադրությունն է: AC աղեղը մարելու պայմանները մոտենում են հաստատուն աղեղը մարելու պայմաններին, իսկ հոսանքի զրոյից անցնելուց հետո գործընթացները քիչ ազդեցություն ունեն մարման վրա: աղեղ.

Ինդուկտիվ բեռի դեպքում մեռած ժամանակը շատ փոքր է (մոտ 0,1 մկվ), այսինքն՝ աղեղը գրեթե անընդհատ այրվում է: Ինդուկտիվ բեռի անջատումը ավելի դժվար է, քան դիմադրողականը: Այստեղ ընդհատում չկա։

Ընդհանուր առմամբ, փոփոխական հոսանքի վրա աղեղների առաջացման գործընթացը ավելի հեշտ է, քան ուղիղ հոսանքի վրա: Փոփոխական հոսանքի աղեղը մարելու ռացիոնալ պայմանը պետք է դիտարկել որպես այդպիսին, երբ մարումն իրականացվում է կոնտակտները բացելուց հետո հոսանքի առաջին զրոյական հատման ժամանակ:

Ինքնազննման հարցեր.

· Աղեղի արտանետման տարածքներ.

· Ստատիկ հոսանք-լարման բնութագիր.

· Դինամիկ հոսանք-լարման բնութագիր.

· DC աղեղի կայուն այրման և մարման պայմաններ.

Ի՞նչ երևույթներ են օգտագործվում աղեղը մարելու համար:

· AC աղեղի մարման պայմաններ.

Մենք նաև խորհուրդ ենք տալիս

Բեռնվում է...Բեռնվում է...