1. תנאים להתרחשות ושריפת קשת

פתיחת מעגל חשמלי כאשר יש בו זרם מלווה בפריקה חשמלית בין המגעים. אם במעגל המנותק הזרם והמתח בין המגעים גדולים מהקריטיים לתנאים הנתונים, אז קֶשֶׁת, משך הבעירה של אשר תלוי בפרמטרים של המעגל ותנאי deionization של פער הקשת. היווצרות קשת כאשר מגעי נחושת נפתחים אפשרית כבר בזרם של 0.4-0.5 A ומתח של 15 V.

אוֹרֶז. 1. מיקום המתח U(a) והמתח בקשת DC נייחתE(ב).

בקשת מובחנים החלל הקרוב לקתודה, ציר הקשת וחלל קרוב לאנודה (איור 1). כל הלחץ מתחלק בין האזורים הללו Uאֶל, U sd, Uא. ירידת המתח הקתודה בקשת DC היא 10-20 וולט, ואורכו של קטע זה הוא 10-4-10-5 ס"מ, לפיכך, חוזק שדה חשמלי גבוה נצפה ליד הקתודה (105-106 וולט/ס"מ) . במתחים גבוהים כאלה, מתרחשת יינון השפעה. המהות שלו טמונה בעובדה שאלקטרונים, הנקרעים מהקתודה על ידי כוחות השדה החשמלי (פליטת שדה) או עקב חימום הקתודה (פליטה תרמית), מואצים בשדה החשמלי וכאשר פוגעים באטום ניטרלי, לתת לו את האנרגיה הקינטית שלהם. אם האנרגיה הזו מספיקה כדי להסיר אלקטרון אחד מהקליפה של אטום ניטרלי, אז יתרחש יינון. האלקטרונים והיונים החופשיים המתקבלים מהווים את הפלזמה של חבית הקשת.

אוֹרֶז. 2. .

מוליכות פלזמה מתקרבת למוליכות של מתכות [ בְּ-= 2500 1/(Ohm×cm)]/ זרם גדול עובר בקנה הקשת ונוצר טמפרטורה גבוהה. צפיפות הזרם יכולה להגיע ל-10,000 A/cm2 או יותר, והטמפרטורה יכולה לנוע בין 6,000 K בלחץ אטמוספרי ל-18,000 K או יותר בלחץ גבוה.

טמפרטורות גבוהות בקנה הקשת מובילות ליינון תרמי אינטנסיבי, השומר על מוליכות פלזמה גבוהה.

יינון תרמי הוא תהליך היווצרות של יונים עקב התנגשות של מולקולות ואטומים בעלי אנרגיה קינטית גבוהה במהירויות גבוהות של תנועתם.

ככל שהזרם בקשת גבוה יותר, ההתנגדות שלו נמוכה יותר, ולכן נדרש פחות מתח כדי לשרוף את הקשת, כלומר, קשה יותר לכבות קשת בזרם גבוה.

עם מתח אספקת מתח AC u CD משתנה בצורה סינוסואידית, הזרם במעגל משתנה גם הוא אֲנִי(איור 2), והזרם מפגר מאחורי המתח בכ-90°. מתח קשת uד, צריבה בין המגעים של המתג, לסירוגין. בזרמים נמוכים, המתח עולה לערך u h (מתח הצתה), אז ככל שהזרם בקשת גדל והיינון התרמי עולה, המתח יורד. בסוף חצי המחזור, כאשר הזרם מתקרב לאפס, הקשת נכבית במתח ההמרה uד בחצי המחזור הבא, התופעה חוזרת על עצמה אם לא ננקטים אמצעים לדה-יוניזציה של הפער.

אם הקשת נכבית באמצעי זה או אחר, יש להחזיר את המתח בין מגעי המתג למתח האספקה ​​- u vz (איור 2, נקודה A). עם זאת, מכיוון שהמעגל מכיל התנגדות אינדוקטיבית, אקטיבית וקיבולית, מתרחש תהליך חולף, מופיעות תנודות מתח (איור 2), המשרעת שלהן U in,max יכול לחרוג משמעותית מהמתח הרגיל. עבור מיתוג ציוד, חשוב באיזו מהירות המתח בקטע AB משוחזר. לסיכום, פריקת הקשת מתחילה על ידי יינון השפעה ופליטת אלקטרונים מהקתודה, ולאחר ההצתה, הקשת נשמרת על ידי יינון תרמי בקנה הקשת.

בהחלפת התקנים יש צורך לא רק לפתוח את המגעים, אלא גם לכבות את הקשת המתעוררת ביניהם.

במעגלי זרם חילופין, הזרם בקשת עובר דרך אפס בכל חצי מחזור (איור 2), ברגעים אלו הקשת כבה באופן ספונטני, אך בחצי המחזור הבא היא יכולה להתעורר שוב. כפי שמראות האוסילוגרמות, הזרם בקשת מתקרב לאפס מעט מוקדם יותר מהמעבר הטבעי דרך האפס (איור 3, א). זה מוסבר על ידי העובדה שכאשר הזרם יורד, האנרגיה המסופקת לקשת יורדת, ולכן טמפרטורת הקשת יורדת והיינון התרמי נפסק. משך זמן מת ט n קטן (מעשרות עד כמה מאות מיקרו-שניות), אך ממלא תפקיד חשוב בהכחדת הקשת. אם תפתחו את המגעים בזמן מת ותעבירו אותם זה מזה במהירות מספקת למרחק כזה שלא תתרחש תקלה חשמלית, המעגל יכובה מהר מאוד.

במהלך ההפסקה המתה, עוצמת היינון יורדת באופן משמעותי, שכן יינון תרמי אינו מתרחש. במכשירי מיתוג, בנוסף, ננקטים אמצעים מלאכותיים לקירור חלל הקשת ולהפחתת מספר החלקיקים הטעונים. תהליכים אלו מובילים לעלייה הדרגתית בחוזק החשמלי של הפער u pr (איור 3, ב).

עלייה חדה בחוזק החשמלי של הפער לאחר שהזרם עובר דרך האפס מתרחשת בעיקר עקב עלייה בחוזק החלל הקרוב לקתודה (במעגלי AC 150-250V). במקביל, מתח ההתאוששות עולה u V. אם בכל עת u pr > uהפער לא יחורר, הקשת לא תידלק שוב לאחר שהזרם יעבור דרך האפס. אם בשלב מסוים u pr = u c, ואז הקשת נדלקת מחדש במרווח.

אוֹרֶז. 3. :

א- הכחדה של הקשת כאשר הזרם עובר באופן טבעי דרך האפס; ב- עלייה בחוזק החשמלי של פער הקשת כאשר הזרם עובר דרך אפס

לפיכך, המשימה של כיבוי הקשת מסתכמת ביצירת תנאים כאלה שהחוזק החשמלי של הפער בין המגעים uהיה ביניהם יותר מתח u V.

תהליך הגדלת המתח בין המגעים של ההתקן הכבוי יכול להיות בעל אופי שונה בהתאם לפרמטרים של המעגל המתחלף. אם מעגל עם דומיננטיות של התנגדות פעילה כבוי, אז המתח משוחזר על פי חוק א-מחזורי; אם תגובת אינדוקטיבית שולטת במעגל, אז מתרחשות תנודות, שהתדרים שלהן תלויים ביחס בין הקיבול וההשראות של המעגל. התהליך הנדנודי מוביל למהירויות משמעותיות של התאוששות מתח, וככל שהמהירות גדולה יותר דו V/ dt, כך גדל הסיכוי שהפער יתקלקל והקשת תתלקח מחדש. כדי להקל על התנאים לכיבוי הקשת, התנגדויות אקטיביות מוכנסות למעגל הזרם המנותק, ואז אופי התאוששות המתח יהיה א-מחזורי (איור 3, ב).

3. שיטות לכיבוי קשתות בהתקני מיתוג עד 1000IN

בהתקני מיתוג עד 1 קילו וולט, נעשה שימוש נרחב בשיטות כיבוי הקשת הבאות:

הארכת הקשת עם סטייה מהירה של מגעים.

ככל שהקשת ארוכה יותר, כך המתח הנדרש לקיומה גדול יותר. אם מתח מקור הכוח נמוך יותר, הקשת נכבית.

חלוקת קשת ארוכה למספר קצרות (איור 4, א).
כפי שמוצג באיור. 1, מתח הקשת הוא סכום מתח הקתודה U k ואנודה Uוירידות מתח ומתח ציר קשת U sd:

Uד= U k+ U a+ U sd= U e+ U sd.

אם קשת ארוכה המתרחשת כאשר המגעים נפתחים נמשכת לרשת כיבוי קשת עשויה לוחות מתכת, אז היא תתפצל ל נקשתות קצרות. לכל קשת קצרה יהיו נפילות מתח משלה לקתודה ואנודה Uה. הקשת נכבית אם:

Uנ Uאה,

אֵיפֹה U- מתח רשת; U e - סכום נפילות מתח הקתודה והאנודה (20-25 V בקשת DC).

ניתן גם לחלק את קשת ה-AC נקשתות קצרות. ברגע שהזרם עובר דרך האפס, החלל הקרוב לקתודה מקבל מייד חוזק חשמלי של 150-250 וולט.

הקשת יוצאת אם

הכחדת קשת בחריצים צרים.

אם קשת נשרפת במרווח צר שנוצר על ידי חומר עמיד לקשת, אז עקב מגע עם משטחים קרים, מתרחש קירור אינטנסיבי ודיפוזיה של חלקיקים טעונים לסביבה. זה מוביל לדה-יוניזציה מהירה ולהכחדת קשת.

אוֹרֶז. 4.

א- חלוקת קשת ארוכה לקצרה; ב- משיכת הקשת לתוך חריץ צר בתא כיבוי הקשת; V- סיבוב הקשת בשדה מגנטי; G- הכחדת קשת בשמן: 1 - מגע קבוע; 2 - גזע קשת; 3 - מעטפת מימן; 4 - אזור גז; 5 - אזור אדי שמן; 6 - מגע נע

תנועה של קשת בשדה מגנטי.

קשת חשמלית יכולה להיחשב כמוליך הנושא זרם. אם הקשת נמצאת בשדה מגנטי, אזי הוא מופעל על ידי כוח שנקבע על ידי כלל יד שמאל. אם אתה יוצר שדה מגנטי המכוון בניצב לציר הקשת, אז הוא יקבל תנועת תרגום ויימשך לתוך החריץ של תא כיבוי הקשת (איור 4, ב).

בשדה מגנטי רדיאלי, הקשת תקבל תנועה סיבובית (איור 4, V). השדה המגנטי יכול להיווצר על ידי מגנטים קבועים, סלילים מיוחדים או מעגל החלקים נושאי הזרם עצמו. סיבוב ותנועה מהירים של הקשת תורמים לקירור ולדה-יוניזציה שלה.

שתי השיטות האחרונות לכיבוי הקשת (בחריצים צרים ובשדה מגנטי) משמשות גם בניתוק התקנים עם מתחים מעל 1 קילו וולט.

4. השיטות העיקריות לכיבוי הקשת במכשירים מעל 1kV.

בהתקני מיתוג מעל 1 קילו וולט, נעשה שימוש בשיטות 2 ו-3 המתוארות בפסקאות. 1.3. ושיטות כיבוי הקשת הבאות נמצאות גם בשימוש נרחב:

1. הכחדת קשת בשמן .

אם המגעים של התקן הניתוק ממוקמים בשמן, אז הקשת המתרחשת במהלך הפתיחה מובילה להיווצרות גז אינטנסיבית ולאידוי השמן (איור 4, G). סביב הקשת נוצרת בועת גז המורכבת בעיקר ממימן (70-80%); פירוק מהיר של השמן מוביל לעלייה בלחץ בבועה, מה שתורם לקירור ולדה-יוניזציה טובים יותר שלה. למימן תכונות מרווה קשתות גבוהות. מגע ישירות עם פיר הקשת, הוא תורם לדה-יוניזציה שלו. בתוך בועת הגז יש תנועה מתמשכת של גז ואדי שמן. כיבוי קשת בשמן נמצא בשימוש נרחב במפסקים.

2. גז-אוויר מַשָׁב .

קירור קשת משתפר אם נוצרת תנועה מכוונת של גזים - פיצוץ. נשיפה לאורך או לרוחב הקשת (איור 5) מקדמת חדירת חלקיקי גז לחבית שלה, דיפוזיה אינטנסיבית וקירור הקשת. גז נוצר במהלך פירוק הנפט על ידי קשת (מתגי שמן) או חומרים המייצרים גז מוצק (פיצוץ אוטוגז). יעיל יותר לנשוף באוויר קר ולא מיונן המגיע מגלילי אוויר דחוס מיוחדים (מתגי אוויר).

3. הפסקת זרם מרובה .

כיבוי זרמים גדולים במתח גבוה הוא קשה. זה מוסבר על ידי העובדה שבערכים גבוהים של האנרגיה המסופקת ומתח ההתאוששות, דה-יוניזציה של פער הקשת הופכת קשה יותר. לכן, במפסקי מתח גבוה משתמשים בהפסקות קשת מרובות בכל שלב (איור 6). למתגים כאלה יש כמה התקני כיבוי המיועדים לחלק מהערך המדורג. חוּט. מספר ההפסקות לפאזה תלוי בסוג המתג ובמתח שלו. במפסקים של 500-750 קילו וולט יכולים להיות 12 הפסקות או יותר. כדי להקל על כיבוי קשת, מתח ההתאוששות חייב להיות מופץ באופן שווה בין ההפסקות. באיור. איור 6 מציג באופן סכמטי מתג שמן עם שתי הפסקות לכל שלב.

כאשר קצר חשמלי חד פאזי מנותק, מתח השחזור יתחלק בין ההפסקות באופן הבא:

U 1/U 2 = (ג 1+ג 2)/ג 1

אֵיפֹה U 1 ,U 2 - מתחים המופעלים על ההפסקות הראשון והשני; עִם 1 - קיבול בין המגעים של פערים אלה; ג 2 – קיבולת מערכת המגע ביחס לקרקע.


אוֹרֶז. 6. חלוקת מתח על הפסקות במתג: א – התפלגות מתח על הפסקות במתג השמן; ב - מחלקי מתח קיבוליים; c – מחלקי מתח פעילים.

כִּי עִם 2 זה הרבה יותר ג 1, ואז המתח U 1 > U 2 ולפיכך מכשירי כיבוי יפעלו בתנאים שונים. כדי להשוות את המתח, קיבולים או התנגדויות אקטיביות מחוברים במקביל למגעים הראשיים של מפסק המעגל (MC) (איור 16, ב, V). הערכים של קיבולים והתנגדויות shunt אקטיביות נבחרים כך שהמתח בהפסקות יתחלק באופן שווה. במתגים עם התנגדויות shunt, לאחר כיבוי הקשת בין המעגלים הראשיים, הזרם הנלווה, מוגבל בערכו על ידי ההתנגדויות, נשבר על ידי מגעי העזר (AC).

התנגדויות shunt מפחיתות את קצב העלייה של מתח ההתאוששות, מה שמקל על כיבוי הקשת.

4. הכחדת קשת בוואקום .

לגז נדיר מאוד (10-6-10-8 N/cm2) יש חוזק חשמלי גדול פי עשרות מונים מגז בלחץ אטמוספרי. אם המגעים נפתחים בוואקום, אז מיד לאחר המעבר הראשון של הזרם בקשת דרך האפס, עוצמת הפער משוחזרת והקשת לא נדלקת שוב.

5. הכחדת קשת בגזים בלחץ גבוה .

לאוויר בלחץ של 2 MPa או יותר יש חוזק חשמלי גבוה. זה מאפשר ליצור מכשירים קומפקטיים למדי לכיבוי קשת באווירת אוויר דחוס. השימוש בגזים בעלי חוזק גבוה, כגון גופרית hexafluoride SF6 (גז SF6), יעיל אף יותר. לגז SF6 יש לא רק חוזק חשמלי גדול יותר מאשר אוויר ומימן, אלא גם תכונות טובות יותר לכיבוי קשת אפילו בלחץ אטמוספרי.

קשת חשמלית היא פריקת קשת המתרחשת בין שתי אלקטרודות או אלקטרודה וחומר עבודה ואשר מאפשרת לחבר שני חלקים או יותר באמצעות ריתוך.

קשת הריתוך, בהתאם לסביבה בה היא מתרחשת, מחולקת למספר קבוצות. זה יכול להיות פתוח, סגור או בסביבת גז מגן.

קשת פתוחה זורמת באוויר הפתוח באמצעות יינון של חלקיקים באזור הבעירה, וכן בשל אדי המתכת של החלקים המרותכים וחומר האלקטרודה. הקשת הסגורה, בתורה, בוערת מתחת לשכבת שטף. זה מאפשר לך לשנות את הרכב סביבת הגז באזור הבעירה ולהגן על חלקי העבודה המתכתיים מפני חמצון. במקרה זה, הקשת החשמלית זורמת דרך אדי מתכת ויונים תוספים שטף. הקשת, הנשרפת בסביבת גז מגן, זורמת דרך יונים של גז זה ואדי מתכת. זה גם מאפשר לך למנוע חמצון של חלקים, וכתוצאה מכך, להגביר את האמינות של החיבור שנוצר.

קשת חשמלית שונה בסוג הזרם המסופק - לסירוגין או ישיר - ובמשך הבעירה - דופק או נייח. בנוסף, לקשת יכולה להיות קוטביות ישירה או הפוכה.

בהתבסס על סוג האלקטרודה המשמשת, מבחינים בין אי-התכה לבין התכה. השימוש באלקטרודה כזו או אחרת תלוי ישירות במאפיינים של מכונת הריתוך. הקשת המתרחשת בעת שימוש באלקטרודה שאינה מתכלה, כפי שהשם מרמז, אינה מעוותת אותה. בעת ריתוך עם אלקטרודה מתכלה, זרם הקשת ממיס את החומר והוא מתמזג לחומר העבודה המקורי.

ניתן לחלק את מרווח הקשת באופן מותנה לשלושה חלקים אופייניים: ליד-קתודה, ליד-אנודה, וגם את פיר הקשת. במקרה זה, הסעיף האחרון, כלומר. לציר הקשת יש את האורך הגדול ביותר, עם זאת, המאפיינים של הקשת, כמו גם האפשרות להתרחשותה, נקבעים בדיוק לפי אזורי האלקטרודה.

באופן כללי, ניתן לשלב את המאפיינים שיש לקשת חשמלית ברשימה הבאה:

1. אורך קשת. זה מתייחס למרחק הכולל של אזורי הקתודה והאנודה, כמו גם ציר הקשת.

2. מתח קשת. מורכב מהסכום על כל אחד מהאזורים: חבית, ליד קתודה וקרוב לאנודה. במקרה זה, השינוי במתח באזורים הקרובים לאלקטרודה גדול משמעותית מאשר באזור הנותר.

3. טמפרטורה. קשת חשמלית, בהתאם להרכב המדיום הגזי ולחומר האלקטרודות, יכולה לפתח טמפרטורה של עד 12 אלף מעלות קלווין. עם זאת, פסגות כאלה אינן ממוקמות על פני כל המישור של קצה האלקטרודה. כי גם בעיבוד הטוב ביותר, לחומר של החלק המוליך יש אי סדרים ובליטות שונות, שבגללן מתרחשות פריקות רבות, הנתפסות כאחת. כמובן, טמפרטורת הקשת תלויה במידה רבה בסביבה שבה היא שורפת, כמו גם בפרמטרים של הזרם המסופק. לדוגמה, אם תגדיל את הערך הנוכחי, אז, בהתאם, ערך הטמפרטורה יגדל.

ולבסוף, מאפיין מתח זרם או מאפיין I-V. הוא מייצג את התלות של המתח באורך ובגודל הזרם.

קשת חשמלית היא פריקה חשמלית חזקה וארוכת טווח בתערובת מיוננת מאוד של גזים ואדים בין אלקטרודות מופעלות. מאופיין בטמפרטורות גז גבוהות וזרם גבוה באזור הפריקה.

האלקטרודות מחוברות למקורות של זרם חילופין (שנאי ריתוך) או זרם ישר (מחולל ריתוך או מיישר) עם קוטביות ישירה והפוכה.

בעת ריתוך בזרם ישר, האלקטרודה המחוברת לקוטב החיובי נקראת האנודה, ולקוטב השלילי נקראת הקתודה. המרווח בין האלקטרודות נקרא אזור מרווח הקשת או מרווח הקשת (איור 3.4). פער הקשת מחולק בדרך כלל ל-3 אזורים אופייניים:

  1. אזור האנודה הסמוך לאנודה;
  2. אזור קתודה;
  3. עמוד קשת.

כל הצתת קשת מתחילה בקצר חשמלי, כלומר. מהחיבור של האלקטרודה עם המוצר. במקרה זה, U d = 0, והזרם I max = I קצר חשמלי. במקום הקצר מופיע כתם קתודי, שהוא תנאי הכרחי (הכרחי) לקיומה של פריקת קשת. כאשר האלקטרודה מוסרת, המתכת הנוזלית המתקבלת נמתחת, מתחממת יתר על המידה והטמפרטורה מגיעה לנקודת רתיחה - קשת נרגשת (ניצתת).

ניתן להצית את הקשת ללא מגע של האלקטרודות עקב יינון, כלומר. פירוק מרווח האוויר הדיאלקטרי (גז) על ידי הגדלת המתח על ידי מתנדים (ריתוך בקשת ארגון).

מרווח הקשת הוא תווך דיאלקטרי שחייב להיות מיונן.

לקיומה של פריקת קשת מספיקה U d = 16÷60 V מעבר זרם חשמלי דרך מרווח האוויר (קשת) אפשרי רק אם יש בו אלקטרונים (חלקיקים שליליים אלמנטריים) ויונים: חיוביים (+). ) יונים - כל המולקולות והאטומים של היסודות (מתכות קלות יותר Me); יונים שליליים (–) – יוצרים ביתר קלות F, Cr, N 2, O 2 ואלמנטים אחרים בעלי זיקה לאלקטרונים e.

איור 3.4 - דיאגרמת שריפת קשת

אזור הקתודה של הקשת הוא מקור לאלקטרונים המייננים את הגזים במרווח הקשת. אלקטרונים המשתחררים מהקתודה מואצים על ידי השדה החשמלי ומתרחקים מהקתודה. במקביל, בהשפעת שדה זה, יונים + מופנים אל הקתודה:

U d = U k + U c + U a;

לאזור האנודה יש ​​נפח גדול משמעותית U a< U к.

עמודת קשת - החלק העיקרי של פער הקשת הוא תערובת של אלקטרונים, יונים + ו- ואטומים ניטרליים (מולקולות). עמודת הקשת היא ניטרלית:

∑charge.neg. = ∑מטענים של חלקיקים חיוביים.

האנרגיה לשמירה על קשת נייחת מגיעה מאספקת החשמל.

טמפרטורות שונות, גדלים של האזורים האנודיים והקתודיים וכמויות שונות של חום משתחררות קובעים את קיומה של קוטביות ישירה והפוכה בעת ריתוך בזרם ישר:

Q a > Q k; Ua< U к.

  • כאשר נדרשת כמות גדולה של חום כדי לחמם את הקצוות של עובי מתכת גדולים, נעשה שימוש בקוטביות ישירה (לדוגמה, כאשר משטחים);
  • עבור מתכות עם דופן דקה המרותכות שאינן מאפשרות התחממות יתר, קוטביות הפוכה (+ על האלקטרודה).
  • קשת חשמלית (קשת וולטאית, פריקת קשת) היא תופעה פיזיקלית, אחד מסוגי הפריקה החשמלית בגז.

    זה תואר לראשונה בשנת 1802 על ידי המדען הרוסי V. פטרוב בספר "חדשות על ניסויי Galvanic-Volta באמצעות סוללה ענקית, המורכבת לפעמים מ-4200 עיגולי נחושת ואבץ" (סנט פטרסבורג, 1803). קשת חשמלית היא מקרה מיוחד של הצורה הרביעית של מצב החומר - פלזמה - והיא מורכבת מגז מיונן, מעין-נייטרלי מבחינה חשמלית. נוכחותם של מטענים חשמליים חופשיים מבטיחה את מוליכות הקשת החשמלית.

    קשת חשמלית בין שתי אלקטרודות באוויר בלחץ אטמוספרי נוצרת באופן הבא:

    כאשר המתח בין שתי אלקטרודות עולה לרמה מסוימת, מתרחש תקלה חשמלית באוויר שבין האלקטרודות. מתח הפירוק החשמלי תלוי במרחק בין האלקטרודות וגורמים אחרים. פוטנציאל היינון של האלקטרון הראשון של אטומי מתכת הוא בערך 4.5 - 5 וולט, ומתח הקשתות גבוה פי שניים (9 - 10 וולט). יש צורך להוציא אנרגיה כדי לשחרר אלקטרון מאטום המתכת של אלקטרודה אחת וליינן את האטום של האלקטרודה השנייה. התהליך מוביל להיווצרות פלזמה בין האלקטרודות ושריפת קשת (לשם השוואה: המתח המינימלי להיווצרות פריקת ניצוץ גבוה מעט מפוטנציאל הפלט האלקטרוני - עד 6V).

    כדי ליזום התמוטטות במתח הקיים, מקרבים את האלקטרודות זו לזו. במהלך התמוטטות, פריקת ניצוץ מתרחשת בדרך כלל בין האלקטרודות, וסוגרת את המעגל החשמלי.

    אלקטרונים בפריקות ניצוץ מייננים מולקולות במרווח האוויר בין האלקטרודות. עם כוח מספיק של מקור המתח במרווח האוויר, נוצרת כמות מספקת של פלזמה לירידה משמעותית במתח הפירוק או בהתנגדות של מרווח האוויר. במקרה זה, פריקות ניצוץ הופכות לפריקת קשת - חוט פלזמה בין האלקטרודות, שהיא מנהרת פלזמה. הקשת המתקבלת היא למעשה מוליך וסוגרת את המעגל החשמלי בין האלקטרודות. כתוצאה מכך, הזרם הממוצע גדל עוד יותר, מחמם את הקשת ל- 5000-50000 K. במקרה זה, זה נחשב כי ההצתה של הקשת הושלמה. לאחר ההצתה, בעירה יציבה בקשת מובטחת על ידי פליטה תרמיונית מהקתודה, מחוממת על ידי זרם והפצצת יונים.

    האינטראקציה של אלקטרודות עם פלזמה קשת מובילה לחימום שלהן, התכה חלקית, אידוי, חמצון וסוגים אחרים של קורוזיה.

    לאחר ההצתה, הקשת יכולה להישאר יציבה כאשר המגעים החשמליים מופרדים למרחק מסוים.

    בעת הפעלת מתקנים חשמליים במתח גבוה, בהם הופעת קשת חשמלית היא בלתי נמנעת, נלחמים בה באמצעות סלילים אלקטרומגנטיים בשילוב תאי כיבוי קשת. בין שאר השיטות ידוע שימוש במפסקי ואקום, אוויר, SF6 ושמן וכן שיטות להסטת זרם לעומס זמני השובר באופן עצמאי את המעגל החשמלי.

חומר מויקיפדיה - האנציקלופדיה החופשית

קשת חשמלית (קשת וולטאית, פריקת קשת) - תופעה פיזיקלית, אחד מסוגי הפריקה החשמלית בגז.

מבנה קשת

הקשת החשמלית מורכבת מאזורי קתודה ואנודה, עמודת קשת ואזורי מעבר. עובי אזור האנודה הוא 0.001 מ"מ, אזור הקתודה הוא כ-0.0001 מ"מ.

הטמפרטורה באזור האנודי בעת ריתוך עם אלקטרודה מתכלה היא בערך 2500 ... 4000 מעלות צלזיוס, הטמפרטורה בעמודת הקשת היא מ 7,000 עד 18,000 מעלות צלזיוס, באזור הקתודה - 9,000 - 12,000 מעלות צלזיוס.

עמוד הקשת הוא ניטרלי מבחינה חשמלית. בכל אחד מהקטעים שלו יש אותו מספר של חלקיקים טעונים של סימנים מנוגדים. ירידת המתח בעמודת הקשת פרופורציונלית לאורכו.

קשתות ריתוך מסווגות לפי:

  • חומרי אלקטרודה - עם אלקטרודה מתכלה ולא מתכלה;
  • דרגות דחיסת עמודות - קשת חופשית ודחוסה;
  • על פי הזרם בשימוש - קשת DC ו-AC קשת;
  • על פי הקוטביות של זרם חשמלי ישיר - קוטביות ישירה ("-" על האלקטרודה, "+" - על המוצר) וקוטביות הפוכה;
  • בעת שימוש בזרם חילופין - קשתות חד פאזי ותלת פאזי.

ויסות עצמי של קשת

כאשר מתרחש פיצוי חיצוני - שינויים במתח הרשת, מהירות הזנת החוטים וכו', מתרחשת הפרעה בשיווי המשקל שנקבע בין מהירות ההזנה לקצב ההיתוך. ככל שאורך הקשת במעגל גדל, זרם הריתוך ומהירות ההיתוך של חוט האלקטרודה יורדים, ומהירות ההזנה, בעודה נשארת קבועה, נעשית גדולה יותר ממהירות ההיתוך, מה שמוביל לשיקום אורך הקשת. ככל שאורך הקשת יורד, מהירות התכת החוט הופכת לגדולה ממהירות ההזנה, דבר זה מוביל לשיקום אורך הקשת הרגיל.

היעילות של תהליך הוויסות העצמי של הקשת מושפעת באופן משמעותי מצורת מתח הזרם האופיינית למקור הכוח. המהירות הגבוהה של תנודות אורך הקשת מעובדת אוטומטית עם מאפייני מתח זרם קשיחים של המעגל.

נלחם בקשת חשמלית

במספר מכשירים התופעה של קשת חשמלית מזיקה. אלה הם בעיקר התקני מיתוג מגע המשמשים באספקת חשמל ובכוננים חשמליים: מפסקי מתח גבוה, מפסקי זרם, מגע, מבודדים חתכים ברשת המגע של מסילות ברזל מחושמלות ותחבורה חשמלית עירונית. כאשר העומסים מנותקים על ידי המכשירים לעיל, נוצרת קשת בין מגעי הפתיחה.

מנגנון התרחשות הקשת במקרה זה הוא כדלקמן:

  • הפחתת לחץ מגע - מספר נקודות המגע יורד, ההתנגדות ביחידת המגע עולה;
  • תחילתה של סטיית מגע - היווצרות "גשרים" מהמתכת המותכת של המגעים (בנקודות המגע האחרונות);
  • קריעה והתאיידות של "גשרים" ממתכת מותכת;
  • היווצרות קשת חשמלית באדי מתכת (התורם ליינון גדול יותר של מרווח המגע ולקושי בכיבוי הקשת);
  • שריפת קשת יציבה עם שחיקה מהירה של מגעים.

כדי למזער נזקים למגעים, יש צורך לכבות את הקשת במינימום זמן, תוך מאמץ למנוע מהקשת להישאר במקום אחד (ככל שהקשת נעה, החום המשתחרר בה יתפזר באופן שווה על גוף המגע ).

כדי לעמוד בדרישות לעיל, נעשה שימוש בשיטות בקרת הקשת הבאות:

  • קירור קשת על ידי זרימה של מדיום קירור - נוזל (מתג שמן); גז - (מפסק אוויר, מפסק גז אוטומטי, מפסק נפט, מפסק גז SF6), וזרימת מדיום הקירור יכולה לעבור הן לאורך חבית הקשת (כיבוי אורכי) והן לרוחב (כיבוי רוחבי); לפעמים נעשה שימוש בשיכוך אורך-רוחבי;
  • שימוש ביכולת כיבוי הקשת של הוואקום - ידוע שכאשר לחץ הגזים המקיפים את המגעים המתחלפים מופחת לערך מסוים, מפסק ואקום מוביל לכיבוי יעיל של הקשת (בשל היעדר נשאים עבור היווצרות קשת).
  • שימוש בחומר מגע עמיד יותר לקשת;
  • שימוש בחומר מגע בעל פוטנציאל יינון גבוה יותר;
  • שימוש ברשתות לכיבוי קשת (מפסק מעגל, מתג אלקטרומגנטי). העיקרון של שימוש בכיבוי קשת על רשתות מבוסס על השימוש בהשפעה של נפילת קתודה קרובה בקשת (רוב מפל המתח בקשת היא מפל המתח בקתודה; רשת כיבוי הקשת היא למעשה סדרה של מגעים טוריים עבור הקשת שמגיעה לשם).
  • שימוש בתאי כיבוי קשת - כניסה לתא העשוי מחומר עמיד לקשת, כמו פלסטיק נציץ, בעל תעלות צרות, לעיתים מזוגזג, הקשת נמתחת, מתכווצת ומתקררת באופן אינטנסיבי ממגע עם דפנות החדר.
  • השימוש ב"פיצוץ מגנטי" - מכיוון שהקשת מיוננת מאוד, ניתן להתייחס אליה כקירוב ראשון כמוליך גמיש עם זרם; על ידי יצירת שדה מגנטי עם אלקטרומגנטים מיוחדים (מחוברים בסדרה עם הקשת), ניתן ליצור תנועת קשת לפיזור אחיד של חום על פני המגע, ולהניע אותו לתא או לרשת לכיבוי הקשת. עיצובי מתגים מסוימים יוצרים שדה מגנטי רדיאלי המעניק מומנט לקשת.
  • עקיפת מגעים ברגע הפתיחה על ידי מתג מוליכים למחצה עם תיריסטור או טריאק מחוברים במקביל למגעים לאחר פתיחת המגעים, מתג המוליך למחצה כבוי ברגע שהמתח עובר דרך אפס (מגע היברידי, תיריקון) .

ראה גם

כתוב ביקורת על המאמר "קשת חשמלית"

סִפְרוּת

  • קשת חשמלית- מאמר מ.
  • פריקת ניצוץ- מאמר מהאנציקלופדיה הסובייטית הגדולה.
  • רייזר יו.פיזיקה של פריקת גז. - מהדורה שנייה. - מ.: נאוקה, 1992. - 536 עמ'. - ISBN 5-02014615-3.
  • רודשטיין ל.א מכשירים חשמליים, ל 1981
  • קלרצ'י, מתאו; הו, יי; לאסונדה, פיליפ; מיליאן, קרלס; קואירון, ארנו; כריסטודוולידס, דמטריוס נ.; צ'ן, ז'יגנג; רזארי, לוקה; וידאל, פרנסואה (2015-06-01). "הנחיה בעזרת לייזר של פריקות חשמליות סביב חפצים". Science Advances 1(5): e1400111. Bibcode:2015SciA....1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN 2375-2548.

קישורים

הערות

קטע המאפיין את הקשת החשמלית

– על fera du chemin cette fois ci. הו! quand il s"en mele lui meme ca chauffe... Nom de Dieu... Le voila!.. Vive l"Empereur! Les voila donc les Steppes de l"Asie! Vilain משלם tout de meme. Au revoir, Beauche; je te reserve le plus beau palais de Moscow. Au revoir! Bonne chance... L"as tu vu, l"Empereur? Vive ל" קיסר!.. פריר! אני עליי נגיד גוברנר או אינדס, ז'רארד, אתה פייטן מיניסטר דו קכמיר, c"est arrete. Vive l"Empereur! Vive! vive! vive! Les gredins de Cosaques, comme ils filet. Vive l"Empereur! Le voila! Le vois tu? Je l"ai vu deux fois comme jete vois. Le petit caporal... Je l"ai vu donner la croix a l"un des vieux... Vive l"Empereur!.. [עכשיו בוא נלך! הו! ברגע שהוא ייקח אחריות, הדברים ירתחו. באלוהים. .. הנה הוא... הוריי, הקיסר אז הנה, הערבות האסייתיות הוא! ראיתי אותו פעמיים כמוך רב-טוראי קטן... ראיתי איך הוא תלה צלב על אחד הזקנים... הידר, קיסר!] – אמרו קולותיהם של אנשים זקנים וצעירים. דמויות ותפקידים בחברה לכל פניהם של האנשים הללו הייתה הבעת שמחה אחת בתחילת המערכה המיוחלת והנאה ומסירות לאיש במעיל שמלה אפור העומד על ההר.
ב-13 ביוני קיבל נפוליאון סוס ערבי גזעי קטן, והוא התיישב ודהר אל אחד הגשרים מעל הנמן, חרש כל הזמן מבכי נלהב, שכמובן סבל אותם רק כי אי אפשר היה לאסור עליהם להביע את אהבתם. בשבילו עם הבכי האלה; אבל הצרחות הללו, שמלוות אותו לכל מקום, הכבידו עליו והסיחו את דעתו מהדאגות הצבאיות שאחזו בו מאז התגייסותו לצבא. הוא חצה את אחד הגשרים המתנדנדים על סירות לצד השני, פנה בחדות שמאלה ודהר לכיוון קובנה, קדמו לו שומרי סוסי שומרים נלהבים שהיו מרותקים מאושר, מפנים את הדרך לכוחות שדהרו לפניו. בהגיעו לנהר הוויליה ​​הרחב, הוא עצר ליד גדוד אוהלאן פולני שהוצב על הגדה.
- ויואט! – צעקו גם הפולנים בהתלהבות, שיבשו את החזית ודחפו זה את זה כדי לראותו. נפוליאון בחן את הנהר, ירד מסוסו והתיישב על בול עץ המונח על הגדה. בשלט ללא מילים, נמסר לו מקטרת, הוא הניח אותה על גב דף שמח שרץ והתחיל להביט בצד השני. אחר כך הוא נכנס לעומק בחינת גיליון מפה מונח בין בולי העץ. בלי להרים את ראשו, הוא אמר משהו, ושניים מאנשיו דהרו לעבר הבולנים הפולנים.
- מה? מה הוא אמר? – נשמע בשורות הלונסרים הפולנים כשדהר אליהם אדיוטנט אחד.
הוא נצטווה למצוא פור ולעבור לצד השני. הקולונל הפולני של לאנסר, זקן יפה תואר, סמוק ומבולבל בדבריו מהתרגשות, שאל את האדיוטנט אם יאפשרו לו לשחות מעבר לנהר עם הלאנסרים שלו מבלי לחפש פור. הוא, מתוך פחד ברור מסירוב, כמו ילד המבקש רשות לעלות על סוס, ביקש לאפשר לו לשחות מעבר לנהר בעיני הקיסר. האדיוטנט אמר שהקיסר כנראה לא יהיה מרוצה מהלהט המופרז הזה.
ברגע שאמר זאת האדיוטנט, קצין זקן משופם בעל פנים שמחות ועיניים נוצצות, הרים את הצבר, צעק: "ויואט! – וציווה על הרצינים ללכת אחריו, נתן דורבנים לסוסו ודהר עד הנהר. הוא דחף בכעס את הסוס שהיסס מתחתיו ונפל למים, בכיוון עמוק יותר אל מפלי הזרם. מאות לאנסרים דהרו אחריו. היה קר ונורא באמצע ובמפלי הזרם. הלונסרים נצמדו זה לזה, נפלו מסוסיהם, כמה סוסים טבעו, גם אנשים טבעו, השאר ניסו לשחות, חלקם על האוכף, חלקם אוחזים ברעמה. הם ניסו לשחות קדימה לצד השני, ולמרות שהיה מעבר חצייה במרחק חצי מייל, הם היו גאים שהם שוחים וטובעים בנהר הזה תחת מבטו של אדם שישב על בול עץ ואפילו לא מסתכל במה שהם עשו. כשהאדיונט החוזר, לאחר שבחר רגע נוח, הרשה לעצמו להסב את תשומת לבו של הקיסר למסירותם של הפולנים לגופו, קם אדם קטן במעיל שמלה אפור, וקרא אליו את ברתייר, החל ללכת איתו. הלוך ושוב לאורך החוף, נותנים לו פקודות ומדי פעם מסתכלים בחוסר שביעות רצון ברוגזים הטובעים שהשעינו את תשומת לבו.
זה לא היה חדש עבורו להאמין שנוכחותו בכל קצוות העולם, מאפריקה ועד ערבות מוסקוביה, מפליא באותה מידה וצולל אנשים לתוך הטירוף של השכחה העצמית. הוא ציווה להביא אליו סוס ורכב למחנה שלו.
כארבעים לאנסרים טבעו בנהר, למרות הסירות שנשלחו לעזור. רובם נשטפו בחזרה לחוף הזה. הקולונל וכמה אנשים שחו מעבר לנהר ובקושי טיפסו אל הגדה השנייה. אבל ברגע שיצאו כשהשמלה הרטובה שלהם מתנפנפת סביבם ומטפטפת בנחלים, הם צעקו: "ויואט!", מסתכלים בהתלהבות על המקום שבו עמד נפוליאון, אבל איפה הוא כבר לא היה שם, ובאותו רגע שקלו. עצמם מאושרים.
בערב, עשה נפוליאון, בין שתי פקודות - האחת על מסירת השטרות הרוסיים המזויפים המוכנים לייבוא ​​לרוסיה בהקדם האפשרי, והשנייה על ירי בסכסון, שבמכתבו היורט נמצא מידע על הזמנות לצבא הצרפתי - צו שלישי - על הכללתו של הקולונל הפולני, שהשליך עצמו לנהר שלא לצורך, לקוהורט הכבוד (Legion d'honneur), שנפוליאון עמד בראשה.
Qnos vult perdere – דמנטאט. [כל מי שירצה להשמיד, ימנע מדעתו (לט.)]

בינתיים, הקיסר הרוסי כבר התגורר בוילנה יותר מחודש, ערך ביקורות ותמרונים. שום דבר לא היה מוכן למלחמה שכולם ציפו לה ולהתכונן אליה הקיסר מסנט פטרבורג. לא הייתה תוכנית פעולה כללית. ההתלבטות לגבי איזו תוכנית, מבין כל אלה שהוצעו, צריכה לאמץ, רק התגברה עוד יותר לאחר שהותו בת חודש של הקיסר בדירה הראשית. לשלושת הצבאות היה לכל אחד מפקד-על נפרד, אך לא היה מפקד משותף על כל הצבאות, והקיסר לא נטל על עצמו את התואר הזה.
ככל שהקיסר חי בווילנה זמן רב יותר, כך הם התכוננו פחות ופחות למלחמה, עייפים מהמתין לה. נראה היה כי כל השאיפות של האנשים הסובבים את הריבון נועדו רק לגרום לריבון, תוך הנאה נעימה, לשכוח מהמלחמה הקרובה.
לאחר נשפים וחגים רבים בקרב הגיבורים הפולנים, בין אנשי החצר והריבון עצמו, ביוני הגה אחד מנציגי הגנרל הפולנים של הריבון את הרעיון לתת ארוחת ערב ונשף לריבון בשם הגנרל שלו. אדיוטנטים. הרעיון הזה התקבל בשמחה על ידי כולם. הקיסר הסכים. אדיוטנטים של הגנרל אספו כסף במנוי. האדם שיכול להיות הכי משמח את הריבון הוזמן להיות מארחת הנשף. הרוזן בניגסן, בעל אדמות של מחוז וילנה, הציע את ביתו הכפרי לחג זה, וב-13 ביוני נקבעו ארוחת ערב, נשף, שייט בסירה ומופע זיקוקים בזקרט, ביתו הכפרי של הרוזן בניגסן.
באותו היום שבו נתן נפוליאון את הפקודה לחצות את הנמאן וחייליו המתקדמים, תוך דחיית הקוזקים, חצה את הגבול הרוסי, בילה אלכסנדר את הערב בדאצ'ה של בניגסן - בנשף שנתן הנציגים של הגנרל.
זה היה חג עליז ומבריק; מומחים בעסק אמרו כי לעתים רחוקות כל כך הרבה יפהפיות התאספו במקום אחד. הרוזנת בזוחובה, יחד עם גבירות רוסיות נוספות שהגיעו לריבון מסנט פטרבורג לווילנה, הייתה בנשף הזה, והחשיכה את הגברות הפולניות המתוחכמות ביופייה הכבד, מה שנקרא רוסי. הבחינו בה, והריבון כיבד אותה בריקוד.
בוריס דרובצקוי, en garcon (רווק), כפי שאמר, לאחר שעזב את אשתו במוסקבה, היה גם הוא בנשף זה, ולמרות שלא היה סגן גנרל, היה משתתף תמורת סכום גדול במנוי לנשף. בוריס היה עתה איש עשיר, רחוק מכבודו, לא מחפש עוד חסות, אלא עומד על בסיס שווה עם הגבוהים מבין בני גילו.
בשעה שתים עשרה בלילה הם עדיין רקדו. הלן, שלא היה לה ג'נטלמן ראוי, הציעה בעצמה את המזורקה לבוריס. הם ישבו בזוג השלישי. בוריס, מביט בקרירות בכתפיה החשופות והבוהקות של הלן הבולטות מגזה הכהה ושמלת הזהב שלה, דיבר על מכרים ותיקים ובו בזמן, מבלי שהבחין בעצמו ואחרים, לא הפסיק לרגע להתבונן בריבון, שהיה באותו חדר. הקיסר לא רקד; הוא עמד בפתח ועצר תחילה זה או אחר במילים העדינות האלה שהוא לבדו ידע לדבר.
בתחילת המזורקה ראה בוריס כי הגנרל האדיוטנט בלשב, אחד האנשים הקרובים ביותר לריבון, ניגש אליו ועמד קרוב לא-חצר לריבון, שדיבר עם גברת פולניה. לאחר שדיבר עם הגברת, הריבון הסתכל בשאלה, וככל הנראה הבין שבאלשב פעל כך רק בגלל שהיו סיבות חשובות, הנהן קלות לגברת ופנה אל בלאשב. ברגע שבאלשב החל לדבר, הובעה הפתעה על פניו של הריבון. הוא אחז בזרועו של בלאשב והלך עמו במסדרון, תוך שהוא מפנה בלא מודע כביש רחב של שלושה אדים משני עבריהם של אלה שעמדו בצד לפניו. בוריס הבחין בפניו הנרגשות של ארקצ'ייב בזמן שהריבון הלך עם בלשב. ארקצ'ייב, שהביט מתחת לגבותיו אל הריבון ונחר את אפו האדום, יצא מהקהל, כאילו ציפה שהריבון יפנה אליו. (בוריס הבין שאראצ'ייב מקנא בבלשב ולא היה מרוצה מכך שכמה חדשות חשובות ברורות לא הועברו לריבון באמצעותו).
אבל הריבון ובאלשב צעדו, בלי לשים לב לארקצ'ייב, דרך דלת היציאה אל הגן המואר. ארקצ'ייב, אוחז בחרבו ומביט סביבו בכעס, הלך כעשרים צעדים מאחוריהם.