Az elektromos ív ( voltaikus ív , ívkisülés ) a gáz elektromos kisülésének egyik fajtája .
Először 1801-ben Sir Humphrey Davy brit tudós írta le a Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts című folyóiratban, és ő mutatta be a Királyi Tudományos Társaság ülésén, majd 1802-ben V. Petrov orosz tudós egy könyvben a jellegzetes cím "Hírek galván-voltaikus kísérletekről egy hatalmas, néha 4200 réz- és cinkkörből álló akkumulátor segítségével" (Szentpétervár, 1803) . Az elektromos ív a halmazállapot negyedik formájának - a plazmának - egy speciális esete, és egy ionizált, elektromosan kvázi semleges gázból áll. A szabad elektromos töltések jelenléte biztosítja az elektromos ív vezetőképességét.
Két elektróda között atmoszférikus nyomású levegőben elektromos ív jön létre a következőképpen:
Amikor a két elektróda közötti feszültség egy bizonyos szintre emelkedik a levegőben, az elektródák között elektromos meghibásodás következik be . Az elektromos áttörési feszültség az elektródák közötti távolságtól és egyéb tényezőktől függ. A fématomok első elektronjának ionizációs potenciálja körülbelül 4,5-5 V, az ívfeszültség pedig ennek kétszerese (9-10 V). Energiát kell fordítani egy elektronnak az egyik elektród fématomjából való kilépésére és a második elektród atomjának ionizációjára. A folyamat plazma képződéséhez vezet az elektródák között és egy ív égéséhez (összehasonlításképpen: a szikrakisülés kialakulásához szükséges minimális feszültség kissé meghaladja az elektron kimeneti potenciálját - 6 V-ig).
A rendelkezésre álló feszültségen történő meghibásodás elindításához az elektródákat közelebb hozzák egymáshoz. Üzemzavar során általában szikrakisülés lép fel az elektródák között , impulzussal zárva az elektromos áramkört . A szikrakisülésben lévő elektronok ionizálják az elektródák közötti légrésben lévő molekulákat. A légrésben lévő feszültségforrás megfelelő teljesítményével elegendő mennyiségű plazma képződik a légrés áttörési feszültségének vagy ellenállásának jelentős csökkenéséhez. Ebben az esetben a szikrakisülések ívkisüléssé válnak - az elektródák közötti plazmakábel, amely egy plazma alagút. A keletkező ív valójában egy vezető, és lezárja az elektródák közötti elektromos áramkört . Ennek eredményeként az átlagos áramerősség még jobban megnő, és az ívet 5000-50000 K -re melegíti. Ebben az esetben úgy kell tekinteni, hogy az ív begyújtása befejeződött. Begyújtás után a stabil ívégetést az árammal és ionos bombázással felmelegített katód termikus emissziója biztosítja.
A gyújtás után az ív stabil maradhat, ha az elektromos érintkezők egy bizonyos távolságig el vannak választva.
Az elektródák és az ívplazma kölcsönhatása felmelegedéshez, részleges olvadáshoz, párolgáshoz, oxidációhoz és más típusú korrózióhoz vezet.
Az elektromos ív katód- és anódterületekből, ívoszlopból és átmeneti tartományokból áll. Az anód tartomány vastagsága 0,001 mm, a katód tartományé pedig körülbelül 0,0001 mm.
Az anód tartomány hőmérséklete a fogyóelektródos hegesztés során körülbelül 2500 ... 4000 ° C, az ívoszlop hőmérséklete 7 000 és 18 000 ° C között van, a katód tartományban - 9 000 - 12 000 ° C.
Az ívoszlop elektromosan semleges. Bármelyik szakaszában ugyanannyi ellentétes előjelű töltött részecske található. Az ívoszlop feszültségesése annak hosszával arányos [1] .
A hegesztési íveket a következők szerint osztályozzák:
Az elektromos ívet, mint erős és koncentrált hőforrást ívhegesztésre és fémek plazmavágására , ívkemencékben acél olvasztására és elektromos detonátorokban robbanóanyagok beindítására használják . Ezenkívül az ív felhasználható a munkafolyadék melegítésére elektromos rakétahajtóművekben .
Az elektromos kisüléses megmunkálás során az ívből származó melegítés és az ívcsatorna összeomlásából származó lökéshullámok együttes hatását használják fel . A nagyfrekvenciás ív plazmacsatornájának térfogati pulzációit használják az ionofonok hangreprodukciójára .
Az ív fényes sugárzását a megvilágításhoz használják. Az ív volt az első soros elektromos fényforrás - Yablochkov gyertyák . Az elektromos íven alapuló erős fényforrások - elektromos ívlámpák - bizonyos eloszlást kaptak . A közeg összetételétől függően, amelyben az ív ég, az ilyen lámpák lehetnek közvetlen sugárzások ( xenon ívlámpa , szén ívlámpa , nátrium-gázkisülési lámpa ), vagy közvetettek, foszforokat használva - higanygáz-kisülési lámpa .
Az elektróda anyagának ívének plazmaösszetételére gyakorolt hatást a vákuumív bevonatnál és a spektroszkópiánál , például acéloszkópoknál alkalmazzák , hogy megkapják a vizsgált minta emissziós spektrumát.
Az ívgyújtás fizikájának jellemzőit (katódpont szükségességét) használják a higany egyenirányítókban .
Néha az ívre jellemző nemlineáris áram-feszültség tulajdonságot használjuk (lásd a terepi kioltógépet , levezetőket ).
Számos készülékben az elektromos ív jelensége káros. Ezek mindenekelőtt az áramellátásban és az elektromos hajtásban használt érintkezőkapcsolók: nagyfeszültségű kapcsolók , automata kapcsolók , kontaktorok , szekcionált szigetelők a villamosított vasutak és a városi villamos közlekedés érintkezési hálózatán. Amikor a terheléseket a fenti eszközök leválasztják, a megszakító érintkezők között ív keletkezik.
Az ív előfordulásának mechanizmusa ebben az esetben a következő:
Az érintkezők minimális károsodása érdekében az ívet a lehető legrövidebb időn belül el kell oltani, minden erőfeszítést megtéve, hogy az ív ne egy helyen legyen (amikor az ív mozog, a benne felszabaduló hő egyenletesen oszlik el az érintkező testén ).
A fenti követelmények teljesítése érdekében a következő ívelnyomási módszereket alkalmazzuk:
Az elektromos ív széles hullámtartományban hoz létre erős sugárzást. Levegőben történő égéskor a sugárzási energia körülbelül 70%-a ultraibolya sugárzásra , 15%-a látható sugárzásra és 15%-a infravörösre esik [2] . A szemnek való kitettség elektroftalmiát , a bőrrel való érintkezés pedig égési sérüléseket okozhat . A szem és az arc védelme érdekében a hegesztők speciális , sötét szűrővel ellátott hegesztőmaszkokat használnak . A test védelme érdekében - hőálló overall .
Tekintettel arra, hogy az ívkisülés lényegében nyitott vezető, az ív személyre gyakorolt közvetlen hatása elektromos sérüléshez vezethet .
| Hegesztés | |
|---|---|
| Terminológia | |
| Elektromos ív | |
| nyomásos hegesztés | |
| érintkező hegesztés | |
| Más típusú hegesztés | |
| Fémhegesztés | |
| Nem fémek hegesztése | |
| Felszerelés és felszerelés | |
| Szakmai szervezetek | |
| Professzionális kiadások | |
| Foglalkozási betegségek | |