Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Условия существования дуги



Газы и пары материалов состоят из нейтральных атомов и молекул, а потому не электропроводны. Газовая среда становится проводником электрического тока при возникновении в ней электрически заряженных частиц – электронов и ионов, т.е. когда газ ионизирован (полностью или частично).

Ионизация – образование из атомов положительных или отрицательных ионов.

В процессе существования дугового разряда катодное пятно эмитирует (испускает) электроны, которые под действием электрического поля движутся к аноду. Энергия, затраченная на испускание одного электрона, называется работой выхода. При сварке плавящимся электродам эту энергию получают за счет теплоты, выделяющейся на торце электрода при прохождении тока короткого замыкания в момент кратковременного касания электродом изделия. Электроны разгоняются электрическим полем в катодном пространстве и приобретают энергию, необходимую для ионизации нейтральных атомов при столкновении с ними, по схеме.

 

ē → А0 = А++2ē

где: А0 – нейтральный атом; ē – заряд электрона, равный 1,59∙10-19 Кл (Кулона); А+ - положительный ион.

Таким образом, для возникновения электрической дуги необходимы условия:

- эмиссия электронов с поверхности катода;

- объемная ионизация в межэлектродном пространстве (дуговом промежутке);

- наличие разности потенциалов.

В столбе дуги, наряду с ионизацией, происходит обратный процесс, называемый рекомбинацией, т.е. образование нейтральных частиц при взаимодействии положительных ионов с электронами. При рекомбинации затраченная на ионизацию энергия, выделяется в виде мощного потока инфракрасного, светового и ультрафиолетового излучения.

 

ē → А+ = А0 + Q + hυ

где: Q – теплота, идущая на нагрев столба дуги; h – постоянная планка, эрг/с; υ – частота колебаний, I/с.

Возбуждение дуги можно осуществить способами:

- коротким замыканием электрода на деталь;

- путем приложения к электродам высокого напряжения.

В первом случае происходит нагрев катода до высокой температуры, благодаря чему после размыкания возникает электронная эмиссия и, как следствие, ионизация газового промежутка.

Во втором случае параллельно электрической цепи подключают специальный прибор – осциллятор, подающий на дуговой промежуток импульсы высокого напряжения 2…15 кВ с частотой 50…160 кГц, но малой мощности. Высокая частота устраняет опасность поражения сварщика током высокого напряжения.

Статическая вольт - амперная характеристика

сварочной дуги

Статической вольт - амперной характеристикой (ВАХ) дуги является зависимость напряжения дуги от величины сварочного тока при устойчивом ее горении и заданных постоянных условиях.

Устойчивое горение дуги – это возможность гореть не ограниченное время при заданных условиях или время сосуществование дуги не соизмеримо велико со временем протекания в ней переходных процессов.

К заданным условиям относятся длина дуги (расстояние между электродами или основным металлом и электродом), диаметр электрода, материал электрода и основного металла, а так же среда, в которой горит дуга (рис.2).

ВАХ дуги имеет три ярко выраженных участка.

Первый участок – падающий. (а-б)

При малых токах и повышенном напряжении дуга перемещается, т.е. анодное пятно меняет место, и столб дуги не прямолинейный.

 

Рис. 2 Статистическая вольт – амперная характеристика дуги.

 

При малых токах и повышенном напряжении дуга перемещается, т.е. анодное пятно меняет место, и столб дуги не прямолинейный. С ростом тока столб дуги спрямляется и резко возрастает его проводимость, в результате него напряжение на дуге падает.

Второй участок – горизонтальный.(б-в)

Столб дуги прямолинейный, анодное пятно фиксируется. С ростом тока увеличивается проводимость столба за счет роста диаметра столба дуги и катодного – анодного пятна до диаметра электрода при этом напряжение на дуге практически остается постоянным.

Третий участок– возрастающий.(в-г)

Катодное и анодное пятно не растет с увеличением тока дуги. Проводимость и сопротивление ее остаются постоянными, в тоже время напряжение на дуге растет. На данном участке ВАХ выполняется закон Ома. Изменение ВАХ дуги в зависимости от условий горения дуги представлено на рис. 3.

 

Рис 3. Статическая вольт-амперная характеристика дуги при изменении а- длины дуги lg и б- диаметра электрода dэл.

Температура в дуге

Дуга постоянного тока характеризуется неодинаковым выделением тепла на аноде и катоде. Данные о температуре катодного и анодного пятен в зависимости от материала электродов при горении дуги в воздухе приведены в табл. 1.

Таблица 1

Температуры анодных и катодных пятен для различных материалов.

Материал электродов уголь железо медь никель вольфрам
Температура пятен, 0К Катодное
Анодное

 

 

Анализ таблицы 1 показывает, что при открытых дугах, горящих в воздухе, анод нагревается интенсивнее, чем катод. Это позволяет судить о полярности электродов по степени нагрева анода и катода при горении дуги.

Температура в дуге колеблется 4000 ÷ 14000 0К и зависит от условий ее существования. Температуру обычной сварочной дуги ориентировочно можно определить по эмпирической формуле:

Тg = 800 Ui

Где: Ui – потенциал ионизации газа столба дуги.

Для сварочных процессов температуру дуги принимают ≈ 5000÷8000 0К. Излучение дуги близко к солнечному с небольшим сдвигом максимума в сторону более длинных волн.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.