Elektrick? oblouk je siln?, dlouhodob? elektrick? v?boj mezi elektrodami pod nap?t?m ve vysoce ionizovan? sm?si plyn? a par. Vyzna?uje se vysokou teplotou plynu a vysok?m proudem ve v?bojov? z?n?.

Elektrody jsou p?ipojeny ke zdroj?m st??dav?ho proudu (sva?ovac? transform?tor) nebo stejnosm?rn?ho proudu (sva?ovac? gener?tor nebo usm?r?ova?) s p??mou a obr?cenou polaritou.

P?i sva?ov?n? stejnosm?rn?m proudem se elektroda p?ipojen? ke kladn?mu p?lu naz?v? anoda a z?porn? katoda. Mezera mezi elektrodami se naz?v? oblast obloukov? mezery nebo obloukov? mezera (obr?zek 3.4). Obloukov? mezera je obvykle rozd?lena do 3 charakteristick?ch oblast?:

1. anodovou oblast soused?c? s anodou;
2. katodov? oblast;
3. obloukov? sloupek.

P??padn? zap?len? oblouku za??n? zkratem, tzn. od zkratu elektrody s v?robkem. V tomto p??pad? U d \u003d 0 a proud I max \u003d I zkrat. V m?st? uz?v?ru se objevuje katodov? skvrna, kter? je nezbytnou (nutnou) podm?nkou pro existenci obloukov?ho v?boje. Vznikl? tekut? kov se p?i vytahov?n? elektrody nap?n?, p?eh??v? a teplota dosahuje, a? k bodu varu - oblouk je vybuzen (zap?len).

Oblouk lze zap?lit bez kontaktu elektrod vlivem ionizace, tzn. poru?en? dielektrick? vzduchov? (plynov?) mezery v d?sledku zv??en? nap?t? oscil?tory (argonov? obloukov? sva?ov?n?).

Mezera oblouku je dielektrick? m?dium, kter? mus? b?t ionizov?no.

Pro existenci obloukov?ho v?boje sta?? U d \u003d 16 ? 60 V. Pr?chod elektrick?ho proudu vzduchovou (obloukovou) mezerou je mo?n? pouze tehdy, jsou-li v n? elektrony (element?rn? negativn? ??stice) a ionty: kladn? ( +) ionty - v?echny molekuly a atomy prvk? (leh?? formy kov? Me); negativn? (-) ionty - snadn?ji tvo?? F, Cr, N 2, O 2 a dal?? prvky s elektronovou afinitou e.

Obr?zek 3.4 - Sch?ma ho?en? oblouku

Katodov? oblast oblouku je zdrojem elektron?, kter? ionizuj? plyny v obloukov? meze?e. Elektrony uvoln?n? z katody jsou urychlov?ny elektrick?m polem a vzdaluj? se od katody. Sou?asn? pod vlivem tohoto pole jsou na katodu pos?l?ny + ionty:

U d \u003d U k + U c + U a;

Anodov? oblast m? mnohem v?t?? objem Ua< U к.

Obloukov? sloupec - hlavn? ??st obloukov? mezery je sm?s? elektron?, + a - iont? a neutr?ln?ch atom? (molekul). Sloupec oblouku je neutr?ln?:

? n?boj neg. = ? n?boje kladn?ch ??stic.

Energie pro udr?en? stacion?rn?ho oblouku poch?z? z nap?jec?ho zdroje nap?jec?ho zdroje.

R?zn? teploty, velikosti anodov?ch a katodov?ch z?n a r?zn? mno?stv? uvoln?n?ho tepla – ur?uje existenci p??m? a obr?cen? polarity p?i sva?ov?n? stejnosm?rn?m proudem:

Qa > Q to; U a< U к.

• kdy? je pro oh?ev hran velk?ch tlou?t?k kovu pot?eba velk? mno?stv? tepla, pou??v? se p??m? polarita (nap??klad p?i nava?ov?n?);
• s tenkost?nn?mi a nep?eh??vaj?c?mi se sva?ovan?mi kovy, obr?cen? polarita (+ na elektrod?).

P?i sp?n?n? elektrick?ch spot?ebi?? nebo p?ep?t? v obvodu mezi ??stmi vedouc?mi proud m??e vzniknout elektrick? oblouk. M??e b?t pou?it pro u?ite?n? technologick? ??ely a z?rove? m??e b?t ?kodliv? pro za??zen?. V sou?asn? dob? in?en??i vyvinuli ?adu metod pro boj s elektrick?m obloukem a jeho pou?it? pro u?ite?n? ??ely. V tomto ?l?nku se pod?v?me na to, jak k n?mu doch?z?, jeho d?sledky a rozsah.

Vznik oblouku, jeho struktura a vlastnosti

P?edstavte si, ?e d?l?me experiment v laborato?i. M?me dva vodi?e, nap??klad kovov? h?eb?ky. P?ilo??me je hrotem k sob? na kr?tkou vzd?lenost a na h?eb?ky p?ipoj?me v?vody nastaviteln?ho zdroje nap?t?. Pokud postupn? zvy?ujete nap?t? zdroje energie, pak p?i ur?it? hodnot? uvid?me jiskry, po kter?ch se vytvo?? st?l? z??e podobn? blesku.

Lze tedy pozorovat proces jeho vzniku. Z??e, kter? se tvo?? mezi elektrodami, je plazma. Ve skute?nosti se jedn? o elektrick? oblouk nebo tok elektrick?ho proudu plynn?m prost?ed?m mezi elektrodami. Na obr?zku n??e vid?te jeho strukturu a charakteristiku proudov?ho nap?t?:

A zde jsou p?ibli?n? teploty:

Pro? vznik? elektrick? oblouk?

V?e je velmi jednoduch?, v ?l?nku o i v ?l?nku jsme uva?ovali o tom, ?e pokud se do elektrick?ho pole zavede jak?koli vodiv? t?leso (nap??klad ocelov? h?eb?k), za?nou se na jeho povrchu hromadit n?boje. Nav?c ??m men?? je polom?r ohybu povrchu, t?m v?ce se hromad?. Jednodu?e ?e?eno, n?boje se hromad? na ?pi?ce nehtu.

Mezi na?imi elektrodami je vzduch plyn. P?soben?m elektrick?ho pole se ionizuje. V d?sledku toho v?eho vznikaj? podm?nky pro vznik elektrick?ho oblouku.

Nap?t?, p?i kter?m vznik? oblouk, z?vis? na konkr?tn?m m?diu a jeho stavu: tlaku, teplot? a dal??ch faktorech.

Zaj?mav?: podle jedn? verze se tento jev naz?v? tak kv?li sv?mu tvaru. Faktem je, ?e v procesu spalov?n? v?boje se vzduch nebo jin? plyn, kter? jej obklopuje, zah??v? a stoup?, v d?sledku ?eho? je p??mo?ar? tvar deformov?n a vid?me oblouk nebo oblouk.

K zap?len? oblouku je nutn? bu? p?ekonat pr?razn? nap?t? m?dia mezi elektrodami, nebo p?eru?it elektrick? obvod. Pokud je v obvodu velk? induk?nost, pak podle z?kon? komutace nem??e b?t proud v n?m okam?it? p?eru?en, bude d?le proudit. V tomto ohledu se nap?t? mezi rozpojen?mi kontakty zv??? a oblouk bude ho?et, dokud nap?t? nezmiz? a energie nahromad?n? v magnetick?m poli induktoru se rozpt?l?.

Zva?te podm?nky vzn?cen? a spalov?n?:

Mezi elektrodami mus? b?t vzduch nebo jin? plyn. K p?ekon?n? pr?razn?ho nap?t? m?dia je pot?eba vysok? nap?t? v ??du des?tek tis?c volt? - to z?vis? na vzd?lenosti mezi elektrodami a dal??ch faktorech. K udr?en? oblouku sta?? 50-60 volt? a proud 10 nebo v?ce amp?r. Konkr?tn? hodnoty z?vis? na prost?ed?, tvaru elektrod a vzd?lenosti mezi nimi.

?kodit a bojovat proti tomu

Zkoumali jsme p???iny vzniku elektrick?ho oblouku, nyn? poj?me zjistit, co ?kod? a jak ho uhasit. Elektrick? oblouk po?kozuje sp?nac? za??zen?. V?imli jste si, ?e pokud v s?ti zapnete v?konn? elektrick? spot?ebi? a po chv?li vyt?hnete z?str?ku ze z?suvky, dojde k mal?mu z?blesku. Tento oblouk vznik? mezi kontakty z?str?ky a z?suvky v d?sledku p?eru?en? elektrick?ho obvodu.

D?le?it?! P?i ho?en? elektrick?ho oblouku se uvol?uje velk? mno?stv? tepla, teplota jeho ho?en? dosahuje hodnot v?ce ne? 3000 stup?? Celsia. Ve vysokonap??ov?ch obvodech dosahuje d?lka oblouku metr nebo v?ce. Hroz? jak po?kozen? lidsk?ho zdrav?, tak i stavu za??zen?.

Tot?? se d?je u sp?na?? sv?tel, dal??ch sp?nac?ch za??zen?, v?etn?:

• automatick? sp?na?e;
• magnetick? start?ry;
• styka?e a dal??.

V za??zen?ch, kter? se pou??vaj? v s?t?ch 0,4 kV, v?etn? obvykl?ch 220 V, se pou??vaj? speci?ln? ochrann? prost?edky - zh??ec? komory. Jsou pot?ebn? ke sn??en? ?kod zp?soben?ch kontakt?m.

Zh??ec? komora je obecn? soubor vodiv?ch p?ep??ek zvl??tn? konfigurace a tvaru, upevn?n?ch st?nami z dielektrick?ho materi?lu.

P?i otev?en? kontakt? se vytvo?en? plazma oh?b? sm?rem ke zh??ec? komo?e oblouku, kde je rozd?leno na mal? ?seky. V d?sledku toho se ochlad? a zhasne.

Ve vysokonap??ov?ch s?t?ch se pou??vaj? olejov?, vakuov?, plynov? jisti?e. V olejov?m jisti?i doch?z? k tlumen? p?ep?n?n?m kontakt? v olejov? l?zni. Kdy? elektrick? oblouk ho?? v oleji, rozkl?d? se na vod?k a plyny. Kolem kontakt? se tvo?? bublina plynu, kter? m? tendenci unikat z komory vysokou rychlost? a oblouk se ochlazuje, proto?e vod?k m? dobrou tepelnou vodivost.

Vakuov? jisti?e neionizuj? plyny a nejsou zde ??dn? podm?nky pro jisk?en?. Existuj? tak? sp?na?e pln?n? vysokotlak?m plynem. P?i vzniku elektrick?ho oblouku v nich nestoup? teplota, stoup? tlak a kv?li tomu kles? ionizace plyn? nebo doch?z? k deionizaci. Jsou pova?ov?ny za perspektivn? sm?r.

Sp?n?n? na nulu AC je tak? mo?n?.

U?ite?n? aplikace

Uva?ovan? fenom?n tak? na?el ?adu u?ite?n?ch aplikac?, nap??klad:

Nyn? v?te, co je elektrick? oblouk, co zp?sobuje tento jev a mo?n? aplikace. Douf?me, ?e poskytnut? informace byly pro v?s jasn? a u?ite?n?!

materi?l?

Elektrick? oblouk m??e b?t extr?mn? destruktivn? pro za??zen? a co je d?le?it?j??, nebezpe?n? pro lidi. Ka?doro?n? doch?z? k alarmuj?c?mu po?tu nehod, kter? zp?sob?, a ?asto kon?? t??k?mi pop?leninami nebo smrt?. Na?t?st? do?lo v elektrotechnick?m pr?myslu k v?razn?mu pokroku, pokud jde o vytv??en? prost?edk? a metod ochrany p?ed obloukem.

P???iny a m?sta v?skytu

Elektrick? oblouk je jedn?m z nejnebezpe?n?j??ch a nejm?n? pochopen?ch elektrick?ch nebezpe?? a je roz???en? ve v?t?in? pr?myslov?ch odv?tv?. V?eobecn? se uzn?v?, ?e ??m vy??? je nap?t? elektrick?ho syst?mu, t?m v?t?? je riziko pro lidi pracuj?c? na vodi??ch a za??zen? pod nap?t?m nebo v jejich bl?zkosti.

Tepeln? energie z obloukov?ho v?boje v?ak m??e b?t ve skute?nosti v?t?? a vyskytuje se ?ast?ji p?i ni???ch nap?t?ch se stejn?mi ni?iv?mi ??inky.

K vzniku elektrick?ho oblouku zpravidla doch?z?, kdy? dojde k n?hodn?mu kontaktu mezi vodi?em s proudem, jako je trolejbusov? nebo tramvajov? tra?, s jin?m vodi?em nebo uzemn?n?m povrchem.

Kdy? k tomu dojde, vznikl? zkratov? proud roztav? dr?ty, ionizuje vzduch a vytvo?? ohniv? kan?l vodiv?ho plazmatu s charakteristick?m tvarem oblouku (odtud n?zev) a teplota elektrick?ho oblouku v jeho j?dru m??e dos?hnout p?es 20 000 °C

Co je elektrick? oblouk?

Ve skute?nosti se to b??n? naz?v? zn?m? obloukov? v?boj ve fyzice a elektrotechnice - typ nez?visl?ho elektrick?ho v?boje v plynu. Jak? jsou fyzik?ln? vlastnosti elektrick?ho oblouku? Ho?? v ?irok?m rozsahu tlaku plynu, p?i konstantn?m nebo st??dav?m (a? 1000 Hz) nap?t? mezi elektrodami v rozsahu od n?kolika volt? (sva?ovac? oblouk) a? po des?tky kilovolt?. Maxim?ln? hustota obloukov?ho proudu je pozorov?na na katod? (10 2 -10 8 A/cm 2), kde se smr??uje do velmi jasn? a mal? katodov? skvrny. N?hodn? a nep?etr?it? se pohybuje po cel? plo?e elektrody. Jej? teplota je takov?, ?e se v n? katodov? materi?l va??. Vznikaj? tedy ide?ln? podm?nky pro termionickou emisi elektron? do bl?zk?ho katodov?ho prostoru. Nad n?m je vytvo?ena mal? vrstva, kter? je kladn? nabit? a zaji??uje urychlen? emitovan?ch elektron? na rychlosti, kter?mi n?razov? ionizuj? atomy a molekuly prost?ed? v mezielektrodov? meze?e.

Stejn? skvrna, ale pon?kud v?t?? a m?n? pohybliv?, je tak? vytvo?ena na anod?. Teplota v n?m je bl?zk? katodov? skvrn?.

Pokud je proud oblouku ??dov? n?kolik des?tek amp?r, proud? plazmov? trysky nebo ho??ky z obou elektrod vysokou rychlost? norm?ln? k jejich povrch?m (viz foto n??e).

P?i vysok?ch proudech (100-300 A) se objevuj? dal?? plazmov? trysky a oblouk se st?v? podobn?m paprsku plazmov?ch vl?ken (viz foto n??e).

Jak se oblouk projevuje v elektrick?ch za??zen?ch

Jak bylo uvedeno v??e, katalyz?torem jeho v?skytu je siln? uvol?ov?n? tepla v katodov? skvrn?. Teplota elektrick?ho oblouku, jak ji? bylo zm?n?no, m??e dos?hnout 20 000 °C, tedy asi ?ty?ikr?t v?ce ne? na povrchu slunce. Toto teplo m??e rychle roztavit nebo dokonce vypa?it m?d?n? vodi?e, kter? maj? bod t?n? asi 1084 °C, mnohem ni??? ne? u oblouku. Proto se v n?m ?asto tvo?? p?ry m?di a rozst?iky roztaven?ho kovu. Kdy? m?? p?ech?z? z pevn? l?tky do p?ry, expanduje na n?kolik des?tek tis?ckr?t sv?j p?vodn? objem. To je ekvivalentn? skute?nosti, ?e kus m?di v jednom krychlov?m centimetru se ve zlomku sekundy zm?n? na velikost 0,1 metru krychlov?ho. V tomto p??pad? dojde k vysok? intenzit? tlakov?ch a zvukov?ch vln ????c?ch se kolem vysokou rychlost? (kter? m??e b?t p?es 1100 km za hodinu).

Dopad elektrick?ho oblouku

T??k? zran?n? a dokonce i smrt, pokud k n?mu dojde, mohou utrp?t nejen osoby pracuj?c? na elektrick?m za??zen?, ale tak? osoby, kter? jsou v bl?zkosti. Obloukov? poran?n? mohou zahrnovat vn?j?? pop?leniny k??e, vnit?n? pop?leniny vdechov?n?m hork?ch plyn? a odpa?en?ho kovu, po?kozen? sluchu, po?kozen? zraku, jako je oslepnut? bleskov?m ultrafialov?m sv?tlem, a mnoho dal??ch devastuj?c?ch zran?n?.

U zvl??t? siln?ho oblouku m??e tak? doj?t k jev?m, jako je jeho v?buch, kter? vytvo?? tlak v?ce ne? 100 kilopascal? (kPa) s vymr?t?n?m ??stic ?lomk?, jako jsou ?rapnel, rychlost? a? 300 metr? za sekundu.

Jedinci, kte?? byli vystaveni elektrick?m obloukov?m proud?m, mohou pot?ebovat seri?zn? l??bu a rehabilitaci a n?klady na jejich zran?n? mohou b?t extr?mn? – fyzicky, emocion?ln? i finan?n?. Zat?mco podniky jsou ze z?kona povinny prov?d?t hodnocen? rizik u v?ech pracovn?ch ?innost?, riziko elektrick?ho oblouku je ?asto p?ehl??eno, proto?e v?t?ina lid? nev?, jak toto nebezpe?? posoudit a efektivn? ??dit. Ochrana p?ed ??inky elektrick?ho oblouku zahrnuje pou?it? cel? ?k?ly prost?edk?, v?etn? pou?it? speci?ln?ch elektrick?ch ochrann?ch prost?edk?, ochrann?ch od?v? a za??zen? samotn?ho, zejm?na sp?nac?ch elektrick?ch za??zen? vysok?ho nap?t? konstruovan?ch pomoc? prost?edk? pro zh??en? oblouku p?i pr?ce s elektrick?mi za??zen?mi pod nap?t?m.

Oblouk v elektrick?ch p??stroj?ch

V t?to t??d? elektrick?ch za??zen? (jisti?e, styka?e, magnetick? spou?t??e) m? boj proti tomuto jevu zvl??tn? v?znam. Kdy? kontakty sp?na?e, kter? nen? vybaven speci?ln?mi za??zen?mi, aby se zabr?nilo otev?en? oblouku, nutn? mezi nimi zap?l?.

V okam?iku, kdy se kontakty za?nou odd?lovat, jejich plocha se rychle zmen?uje, co? vede ke zv??en? hustoty proudu a v d?sledku toho ke zv??en? teploty. Teplo generovan? v meze?e mezi kontakty (obvykl? st?edn? olej nebo vzduch) sta?? k ionizaci vzduchu nebo k odpa?en? a ionizaci oleje. Ionizovan? vzduch nebo p?ra p?sob? jako vodi? obloukov?ho proudu mezi kontakty. Potenci?ln? rozd?l mezi nimi je velmi mal?, ale pro udr?en? oblouku sta??. Proto proud v obvodu z?st?v? spojit?, dokud nen? oblouk eliminov?n. Nejen, ?e zdr?uje proces p?eru?en? proudu, ale tak? generuje obrovsk? mno?stv? tepla, kter? m??e po?kodit samotn? jisti?. Hlavn?m probl?mem vyp?na?e (p?edev??m vysokonap??ov?ho) je tedy co nejd??ve uhasit elektrick? oblouk, aby teplo v n?m generovan? nemohlo dos?hnout nebezpe?n? hodnoty.

Faktory zachov?n? oblouku mezi kontakty vyp?na?e

Tyto zahrnuj?:

2. Ionizovan? ??stice mezi nimi.

Bereme-li toto v ?vahu, poznamen?v?me nav?c:

• Kdy? je mezi kontakty mal? mezera, sta?? i mal? rozd?l potenci?l? k udr?en? oblouku. Jedn?m ze zp?sob?, jak jej uhasit, je odd?lit kontakty na takovou vzd?lenost, ?e rozd?l potenci?l? nebude dostate?n? pro udr?en? oblouku. Tato metoda v?ak nen? praktick? ve vysokonap??ov?ch aplikac?ch, kde m??e b?t vy?adov?no odd?len? mnoha m??i??.
• Ionizovan? ??stice mezi kontakty maj? tendenci podporovat oblouk. Pokud je jeho cesta deionizov?na, pak bude proces zh??en? usnadn?n. Toho lze dos?hnout ochlazen?m oblouku nebo odstran?n?m ionizovan?ch ??stic z prostoru mezi kontakty.
• Existuj? dva zp?soby, jak zajistit obloukovou ochranu v jisti??ch:

Metoda vysok? odolnosti;

Metoda nulov?ho proudu.

Zh??en? oblouku zv??en?m jeho odporu

P?i t?to metod? se odpor v dr?ze oblouku v pr?b?hu ?asu zvy?uje, tak?e proud kles? na hodnotu, kter? nesta?? k jeho udr?en?. V d?sledku toho se p?eru?? a elektrick? oblouk zhasne. Hlavn? nev?hodou t?to metody je, ?e doba zh??en? je pom?rn? dlouh? a obrovsk? mno?stv? energie m? ?as se rozpt?lit v oblouku.

Odolnost oblouku lze zv??it:

• Prodlou?en? oblouku - odpor oblouku je p??mo ?m?rn? jeho d?lce. D?lku oblouku lze zv?t?it zm?nou mezery mezi kontakty.
• Chlazen? oblouku, p?esn?ji m?dia mezi kontakty. ??inn? chlazen? vzduchem mus? sm??ovat pod?l oblouku.
• Um?st?n?m kontakt? do obt??n? ionizovateln?ho plynn?ho m?dia (plynov? sp?na?e) nebo do vakuov? komory (vakuov? sp?na?e).
• Zmen?en?m pr??ezu oblouku jeho pr?chodem ?zk?m otvorem, nebo zmen?en?m kontaktn? plochy.
• Rozd?len?m oblouku - jeho odpor lze zv??it rozd?len?m na ?adu mal?ch oblouk? zapojen?ch do s?rie. Ka?d? z nich za??v? efekt prodlou?en? a ochlazen?. Oblouk lze rozd?lit vlo?en?m vodiv?ch desek mezi kontakty.

Zh??en? oblouku metodou nulov?ho proudu

Tato metoda se pou??v? pouze ve st??dav?ch obvodech. V n?m je odpor oblouku udr?ov?n n?zk?, dokud proud neklesne na nulu, kde p?irozen? zhasne. Jeho op?tovn?mu zap?len? je zabr?n?no i p?es zv??en? nap?t? na kontaktech. V?echny modern? v?konov? jisti?e pou??vaj? tento zp?sob zh??en? oblouku.

V syst?mu se st??dav?m proudem st??dav? proud klesne na nulu po ka?d?m p?lcyklu. P?i ka?d?m takov?m resetu se oblouk na kr?tkou dobu zhasne. V tomto p??pad? m?dium mezi kontakty obsahuje ionty a elektrony, tak?e jeho dielektrick? pevnost je mal? a m??e b?t snadno zni?ena rostouc?m nap?t?m na kontaktech.

Pokud k tomu dojde, elektrick? oblouk bude ho?et dal?? polovinu cyklu proudu. Pokud bezprost?edn? po jeho vynulov?n? roste dielektrick? pevnost m?dia mezi kontakty rychleji ne? nap?t? na nich, pak se oblouk nezap?l? a proud se p?eru??. Rychl?ho zv??en? dielektrick? pevnosti m?dia v bl?zkosti nulov?ho proudu lze dos?hnout:

• rekombinace ionizovan?ch ??stic v prostoru mezi kontakty na neutr?ln? molekuly;
• odstran?n? ionizovan?ch ??stic a jejich nahrazen? neutr?ln?mi ??sticemi.

Skute?n?m probl?mem p?i p?eru?en? st??dav?ho proudu oblouku je tedy rychl? deionizace m?dia mezi kontakty, jakmile se proud stane nulov?m.

Zp?soby deionizace m?dia mezi kontakty

1. Prodlou?en? mezery: Dielektrick? pevnost m?dia je ?m?rn? d?lce mezery mezi kontakty. Vy??? dielektrick? pevnosti m?dia lze tedy dos?hnout tak? rychl?m otev?en?m kontakt?.

2. Vysok? tlak. Pokud se zv??? v bezprost?edn? bl?zkosti oblouku, zv??? se tak? hustota ??stic, kter? tvo?? kan?l pro v?boj oblouku. Zv??en? hustota ??stic vede k vysok? ?rovni jejich deionizace a n?sledn? se zvy?uje dielektrick? pevnost m?dia mezi kontakty.

3. Chlazen?. P?irozen? rekombinace ionizovan?ch ??stic je rychlej??, pokud se ochlad?. Tak lze dielektrickou pevnost m?dia mezi kontakty zv??it ochlazen?m oblouku.

4. Efekt v?buchu. Pokud jsou ionizovan? ??stice mezi kontakty smeteny a nahrazeny neionizovan?mi, pak lze zv??it dielektrickou pevnost m?dia. Toho lze dos?hnout v?buchem plynu sm??uj?c?m do z?ny v?boje nebo vst?ikov?n?m oleje do mezikontaktn?ho prostoru.

Tyto jisti?e pou??vaj? jako m?dium pro zh??en? oblouku plynn? fluorid s?rov? (SF6). M? silnou tendenci absorbovat voln? elektrony. Kontakty sp?na?e se otev?raj? ve vysokotlak?m toku SF6) mezi nimi (viz obr?zek n??e).

Plyn zachycuje voln? elektrony v oblouku a vytv??? p?ebytek z?porn?ch iont? s n?zkou pohyblivost?. Po?et elektron? v oblouku se rychle sn??? a oblouk zhasne.

V modern?m pr?myslu m? sva?ov?n? velk? v?znam, m? velmi ?irok? uplatn?n? ve v?ech pr?myslov?ch odv?tv?ch. K proveden? sva?ovac?ho procesu je nutn? sva?ovac? oblouk.

Co je to sva?ovac? oblouk, jeho definice

Sva?ovac? oblouk je pova?ov?n za velmi velk? elektrick? v?boj z hlediska v?konu a trv?n?, kter? existuje mezi elektrodami, kter? jsou pod nap?t?m, ve sm?si plyn?. Jeho vlastnosti se vyzna?uj? vysokou teplotou a proudovou hustotou, d?ky ?emu? je schopen tavit kovy s bodem t?n? nad 3000 stup??. Obecn? m??eme ??ci, ?e elektrick? oblouk je plynov? vodi?, kter? p?em??uje elektrickou energii na tepelnou energii. Elektrick? n?boj je pr?chod elektrick?ho proudu plynn?m prost?ed?m.

Existuje n?kolik typ? elektrick?ho v?boje:

• Doutnav? v?boj. Vyskytuje se p?i n?zk?m tlaku, pou??v? se ve z??ivk?ch a plazmov?ch obrazovk?ch;
• Jiskrov? v?boj. Vyskytuje se, kdy? je tlak roven atmosf?rick?mu, m? nespojit? tvar. Jiskrov? v?boj odpov?d? blesku a pou??v? se tak? k zapalov?n? spalovac?ch motor?;
• Obloukov? v?boj. Pou??v? se pro sva?ov?n? a osv?tlen?. Li?? se ve spojit? form?, vyskytuje se p?i atmosf?rick?m tlaku;
• Koruna. Vyskytuje se, kdy? je t?lo elektrody drsn? a nehomogenn?, druh? elektroda m??e chyb?t, to znamen?, ?e se objev? paprsek. Pou??v? se k ?i?t?n? plyn? od prachu;

P??roda a struktura

Povaha sva?ovac?ho oblouku nen? tak slo?it?, jak by se na prvn? pohled mohlo zd?t. Elektrick? proud proch?zej?c? katodou pak pronik? do ionizovan?ho plynu, doch?z? k v?boji s jasnou z??? a velmi vysokou teplotou, tak?e teplota elektrick?ho oblouku m??e dos?hnout 7000 - 10000 stup??. Pot? proud te?e do zpracov?van?ho sva?ovan?ho materi?lu. Vzhledem k tomu, ?e teplota je tak vysok?, oblouk vyza?uje ultrafialov? a infra?erven? z??en? ?kodliv? pro lidsk? t?lo, m??e po?kodit o?i nebo zp?sobit lehk? pop?leniny na k??i, tak?e b?hem procesu sva?ov?n? je nezbytn? ??dn? ochrana.

Struktura sva?ovac?ho oblouku se skl?d? ze t?? hlavn?ch oblast?: anoda, katoda a sloupec oblouku. P?i oblouku vznikaj? na katod? a anod? aktivn? body - oblasti, ve kter?ch teplota dosahuje nejvy???ch hodnot, pr?v? t?mito oblastmi proch?z? ve?ker? elektrick? proud, oblasti anody a katody p?edstavuj? v?t?? ?bytky nap?t?. A samotn? sloupek je um?st?n mezi t?mito oblastmi, ?bytek nap?t? ve sloupci je velmi mal?. D?lka sva?ovac?ho oblouku je tedy sou?tem v??e uveden?ch oblast?, obvykle je d?lka n?kolik milimetr?, p?i?em? anodov? a katodov? oblasti jsou 10-4 a 10-5 cm. Nejv?hodn?j?? d?lka je p?ibli?n? 4-6 mm, p?i takov? d?lce konstantn? a p??zniv? teplota.

Odr?dy

Typy sva?ovac?ho oblouku se li?? sch?matem dod?vky sva?ovac?ho proudu a prost?ed?m, ve kter?m se vyskytuj?, nejb??n?j?? mo?nosti jsou:

• P??m? akce. U t?to metody je sva?ov?n? um?st?no rovnob??n? se sva?ovanou kovovou konstrukc? a oblouk vznik? pod ?hlem devades?ti stup?? vzhledem k elektrod? a kovu;
• Sva?ovac? oblouk nep??m?ho p?soben?. Vyskytuje se p?i pou?it? dvou elektrod, kter? jsou um?st?ny pod ?hlem 40-60 stup?? k povrchu sou??sti, kter? m? b?t sva?ov?na, mezi elektrodami vznik? oblouk a sva?uje kov;

Existuje tak? klasifikace v z?vislosti na atmosf??e, ve kter? se vyskytuj?:

• otev?en? typ. Oblouk tohoto typu ho?? na vzduchu a kolem n?j se tvo?? plynn? f?ze obsahuj?c? p?ry sva?ovan?ho materi?lu, elektrody a jejich povlaky;
• uzav?en? typ. K ho?en? takov?ho oblouku doch?z? pod vrstvou tavidla, plynn? f?ze vytvo?en? kolem oblouku zahrnuje p?ry kovu, elektrodu a tavidlo;
• Oblouk s p??vodem plynu. Do ho??c?ho oblouku jsou p?iv?d?ny stla?en? plyny - helium, argon, oxid uhli?it?, vod?k a dal?? r?zn? sm?si plyn?, jsou p?iv?d?ny tak, aby sva?ovan? kov neoxidoval, jejich p??vod p?isp?v? k reduk?n?mu nebo neutr?ln?mu prost?ed?. Plynn? f?ze kolem oblouku zahrnuje - p?iv?d?n? plyn, kov a p?ry elektrod;

Rozli?uj? se tak? d?lkou p?soben? - stacion?rn? (pro dlouhodob? pou?it?) a pulzn? (pro jednor?zov? pou?it?), podle materi?lu pou?it? elektrody - uhl?kov?, wolframov? - nekonzumovateln? elektrody a kovov? - spot?ebn?. Nejb??n?j?? spot?ebn? elektrodou je ocel. Dosud se nej?ast?ji pou??v? sva?ov?n? netavitelnou elektrodou. Typy sva?ovac?ch oblouk? jsou tedy rozmanit?.

Podm?nky ho?en?

Za standardn?ch podm?nek, tedy teploty 25 stup?? a tlaku 1 atmosf?ry, nejsou plyny schopny v?st elektrick? proud. Aby vznikl oblouk, je nutn?, aby plyny mezi elektrodami byly ionizovan?, to znamen?, ?e obsahovaly r?zn? nabit? ??stice - elektrony nebo ionty (kationty nebo anionty). Proces vzniku ionizovan?ho plynu se bude naz?vat ionizace a pr?ce, kterou je t?eba vynalo?it na odd?len? elektronu z atomov? ??stice, aby vznikl elektron a ion, se bude naz?vat pr?ce ionizace, kter? se m??? v elektronvoltech a iontech. se naz?v? ioniza?n? potenci?l. Jak? druh energie je t?eba vynalo?it na odd?len? elektronu od atomu z?vis? na povaze plynn? f?ze, hodnoty mohou b?t od 3,5 do 25 eV. Nejmen?? ioniza?n? potenci?l maj? kovy skupiny alkalick?ch kov? a kov? alkalick?ch zemin - drasl?k, v?pn?k a podle toho jejich chemick? slou?eniny. Elektrody jsou pota?eny takov?mi slou?eninami, aby p?isp?ly ke stabiln? existenci a ho?en? sva?ovac?ho oblouku.

Tak? pro vznik a ho?en? oblouku je nutn? st?l? teplota na katod?, kter? z?vis? na charakteru katody, jej?m pr?m?ru, velikosti a okoln? teplot?. Teplota elektrick?ho oblouku proto mus? b?t konstantn? a nesm? kol?sat, vzhledem k obrovsk?m hodnot?m proudu m??e teplota dos?hnout 7 tis?c stup??, tak?e sva?ov?n?m lze p?ipevnit naprosto v?echny materi?ly. St?lou teplotu zaji??uje dobr? zdroj proudu, proto je jeho volba p?i n?vrhu sva?ovac?ho stroje velmi d?le?it?, ovliv?uje vlastnosti oblouku.

vznik

Doch?z? k n?mu p?i rychl?m ob?hu, to znamen?, kdy? se elektroda dostane do kontaktu s povrchem sva?ovan?ho materi?lu, vlivem kolos?ln? teploty se povrch materi?lu roztav? a mezi elektrodou a elektrodou se vytvo?? mal? prou?ek roztaven?ho materi?lu. povrch. V okam?iku, kdy se elektroda a sva?ovan? materi?l rozch?zej?, vytvo?? se z materi?lu kr?ek, kter? se d?ky vysok?m hodnot?m proudov? hustoty okam?it? zlom? a odpa??. Plyn je ionizov?n a vznik? elektrick? oblouk. D? se vzbudit dotykem nebo ?derem.

Zvl??tnosti

Ve srovn?n? s jin?mi elektrick?mi n?boji m? n?sleduj?c? vlastnosti:

• Vysok? proudov? hustota, kter? dosahuje n?kolika tis?c amp?r na centimetr ?tvere?n?, d?ky ?emu? je dosahov?no velmi vysok?ch teplot;
• Nerovnom?rn? rozlo?en? elektrick?ho pole v prostoru mezi elektrodami. V bl?zkosti elektrod je pokles nap?t? velmi velk?, kdy? ve sloupci - naopak;
• Obrovsk? teplota, kter? d?ky vysok? proudov? hustot? dosahuje nejvy???ch hodnot ve sloupci. S n?r?stem d?lky kolony se teplota sni?uje a se z??en?m se naopak zvy?uje;
• Pomoc? sva?ovac?ch oblouk? je mo?n? z?skat r?zn? charakteristiky proudov?ho nap?t? - z?vislost ?bytku nap?t? na hustot? proudu p?i konstantn? d?lce, tedy ust?len? spalov?n?. V sou?asn? dob? existuj? t?i charakteristiky proud-nap?t?.

Prvn? je klesaj?c?, kdy? se zv??en?m s?ly a podle toho i hustoty proudu kles? nap?t?. Druh? je tvrd?, kdy zm?na proudu nijak neovliv?uje hodnotu nap?t? a t?et? je rostouc?, kdy s n?r?stem proudu roste i nap?t?.

Sva?ovac? oblouk lze tedy nazvat nejlep??m a nejspolehliv?j??m zp?sobem upevn?n? kovov?ch konstrukc?. Proces sva?ov?n? m? velk? dopad na dne?n? pr?mysl, proto?e pouze vysok? teplota sva?ovac?ho oblouku je schopna udr?et v?t?inu kov? pohromad?. Pro z?sk?n? vysoce kvalitn?ch a spolehliv?ch ?v? je nutn? spr?vn? a spr?vn? zohlednit v?echny charakteristiky oblouku, sledovat v?echny hodnoty, d?ky ?emu? bude postup rychl? a nej??inn?j??. Je tak? nutn? vz?t v ?vahu vlastnosti oblouku: hustotu proudu, teplotu a nap?t?.

Elektrick? oblouk je obloukov? v?boj, ke kter?mu doch?z? mezi dv?ma elektrodami nebo elektrodou a obrobkem a kter? umo??uje spojen? dvou nebo v?ce ??st? sva?ov?n?m.

Sva?ovac? oblouk se v z?vislosti na prost?ed?, ve kter?m se vyskytuje, d?l? do n?kolika skupin. M??e b?t otev?en?, uzav?en? a tak? v prost?ed? ochrann?ch plyn?.

Otev?en? oblouk proud? ve voln?m vzduchu prost?ednictv?m ionizace ??stic ve spalovac?m prostoru a tak? vlivem kovov?ch par sva?ovan?ch d?l? a materi?lu elektrody. Uzav?en? oblouk zase ho?? pod vrstvou tavidla. To umo??uje zm?nit slo?en? plynn?ho m?dia ve spalovac?m prostoru a chr?nit kov obrobk? p?ed oxidac?. V tomto p??pad? elektrick? oblouk proud? p?es kovov? p?ry a ionty tavidla. Oblouk, kter? ho?? v prost?ed? ochrann?ho plynu, proud? p?es ionty tohoto plynu a kovov? p?ry. To tak? pom?h? zabr?nit oxidaci d?l? a n?sledn? zv??it spolehlivost vytvo?en?ho spojen?.

Elektrick? oblouk se li?? typem dod?van?ho proudu – st??dav?m nebo konstantn?m – a dobou ho?en? – pulzn?m nebo stacion?rn?m. Krom? toho m??e m?t oblouk p??mou nebo obr?cenou polaritu.

Podle typu pou?it? elektrody se rozli?uj? elektrody netaviteln? a tavn?. Pou?it? jedn? nebo druh? elektrody p??mo z?vis? na vlastnostech, kter? m? sva?ovac? stroj. Oblouk, kter? vznik? p?i pou?it? nekonzumovateln? elektrody, jak n?zev napov?d?, ji nedeformuje. P?i sva?ov?n? stavnou elektrodou obloukov? proud roztav? materi?l a ten se ulo?? na p?vodn? obrobek.

Mezeru oblouku lze podm?n?n? rozd?lit na t?i charakteristick? ??sti: katodu, anodu a h??del oblouku. V tomto p??pad? posledn? ?sek, tzn. nejv?t?? d?lku m? obloukov? kmen, av?ak charakteristiky oblouku, stejn? jako mo?nost jeho vzniku, jsou p?esn? ur?eny oblastmi bl?zk?mi elektrod?m.

Obecn? lze vlastnosti elektrick?ho oblouku kombinovat do n?sleduj?c?ho seznamu:

1. D?lka oblouku. To se t?k? celkov? vzd?lenosti oblast? katody a anody, jako? i h??dele oblouku.

2. Nap?t? oblouku. Skl?d? se ze sou?tu na ka?d? z oblast?: kmen, bl?zko-katoda a bl?zko-anoda. V tomto p??pad? je zm?na nap?t? v oblastech bl?zk?ch elektrod? mnohem v?t?? ne? ve zb?vaj?c? oblasti.

3. Teplota. Elektrick? oblouk v z?vislosti na slo?en? plynn?ho m?dia, materi?lu elektrod, m??e vyvinout teploty a? 12 tis?c stup?? Kelvina. Tyto vrcholy v?ak nejsou um?st?ny p?es celou rovinu koncov? plochy elektrody. Proto?e i p?i nejlep??m zpracov?n? doch?z? na materi?lu vodiv? ??sti k r?zn?m nerovnostem a hrbolk?m, d?ky kter?m doch?z? k mnoha v?boj?m, kter? jsou vn?m?ny jako jeden. Teplota oblouku samoz?ejm? do zna?n? m?ry z?vis? na prost?ed?, ve kter?m ho??, a tak? na parametrech dod?van?ho proudu. Pokud nap??klad zv???te aktu?ln? hodnotu, zv??? se tak? hodnota teploty.

A kone?n? charakteristika proud-nap?t? neboli VAC. P?edstavuje z?vislost nap?t? na d?lce a velikosti proudu.