Свойства и принципы образования дугового разряда, понятие катодного пятна. Распределение потенциала и вольтамперная характеристика при дуговом разряде, анализ температуры и излучения. Особенности применения дугового разряда в электрообработке металла.
Дуговой разряд в виде так называемой электрической дуги был впервые обнаружен в 1802 году русским ученым профессором физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, а впоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием Владимировичем Петровым. Петров следующими словами описывает в одной из изданных им книг свои первые наблюдения над электрической дугой: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля... и если металлическими изолированными направлятелями...сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может... ». Еще греку Фалесу Милетскому, жившему в шестом веке до нашей эры, было известно свойство янтаря притягивать при натирании легкие предметы-перышки, солому, волосы и даже создавать искорки. Английский физик Уильям Гильберт (1544-1603) установил, что и другие тела (например, горный хрусталь, стекло), подобно янтарю, обладают свойством притягивать легкие предметы после натирания. Большое значение имело изобретение в восемнадцатом веке лейденской банки-конденсатора, позволившего накапливать электричество.Если в тлеющем разряде увеличивать силу тока, уменьшая внешнее сопротивление, то при большой силе тока напряжение на зажимах трубки начинает падать, разряд быстро развивается и превращается в дуговой. При подборе сопротивления внешнего контура удается стабилизовать переходную форму разряда и наблюдать при определенных давлениях непрерывный переход тлеющего разряда в дугу. Применение обычного способа зажигания дуги путем раздвигания электродов вызвано тем, что дуга горит при сравнительно низких напряжениях в десятки вольт, тогда как для зажигания тлеющего разряда нужно при атмосферном давлении напряжение порядка десятков киловольт. Относительное положение прямой сопротивления и кривой вольтамперной характеристики установившейся дуги для случаев: а)когда дуга не может возникнуть при разрыве цепи; б)когда дуга возникает при разрыве в интервале силы тока, соответствующем точкам Р и Q. имело место ?U-WI. Точка пересечения прямой сопротивления с кривой вольтамперной характеристики установившейся дуги соответствует низшему пределу силы постоянного тока, при котором может возникнуть дуга при разрыве цепи (рис.Катодное пятно, неподвижное на угольном катоде, на поверхности жидкой ртути находится в непрерывном быстром движении. В случае небольшого расстояния между анодом и катодом тепловое излучение анода сильно влияет на свойства катодного пятна. При достаточно большом расстоянии анода от угольного катода размеры катодного пятна стремятся к некоторому постоянному предельному значению, и площадь, занимаемая катодным пятном на угольном электроде в воздухе, пропорциональна силе тока и соответствует при атмосферном давлении 470 а/см?.Для ртутной дуги в вакууме найдено 4000 а/см?. При уменьшении давления площадь, занимаемая катодным пятном на угольном катоде, при постоянной силе тока увеличивается. Резкость видимой границы катодного пятна объясняется тем, что сравнительно медленному уменьшению температуры с удалением от центра пятна соответствует быстрое падение как светового излучения, так и термоэлектронной эмиссии, а это равносильно резкой «оптической» и «электрической» границам пятна.В дуге Петрова высокая температура и высокое давление не дают возможности использовать для измерения распределения потенциала метод зондов. Сумму катодного и анодного падений потенциала можно определить, сближая анод и катод до исчезновения положительного столба и измеряя напряжение между электродами. В случае дуги при низком давлении можно определить значения потенциала в двух точках столба дуги, пользуясь методом зондовых характеристик, вычислить отсюда продольный градиент потенциала и далее подсчитать как анодное, так и катодное падение потенциала. Установлено, что в дуговом разряде при атмосферном давлении сумма катодного и анодного падений примерно той же величины, что и ионизационный потенциал газа или пара, в котором происходит разряд. С уменьшением тока в дуге напряжение между ее электродами может вновь возрасти в зависимости от внешнего сопротивления, но часть ВС характеристики на рис.3 может быть и горизонтальной или иметь противоположный наклон.В случае дуги в воздухе между угольными электродами преобладает излучение раскаленных электродов, главным образом, положительного кратера. Последняя является характерной величиной для дуги в атмосферном воздухе при аноде из какого-либо данного материала, так как температура анода от силы тока не зависит и определяется исключительно температурой плавления или возгонки материала анода. Поэтому температура анода, а следовательно, и интенсивность излучения положительного кратера зависят от давления, при котором горит дуга. Прямая линия, на которую на этом чертеже укла
План
Содержание дуговой разряд катодный вольтамперный
1. Общие сведения
2. Свойства дугового разряда
2.1 Образование дуги
2.2 Катодное пятно. Внешний вид и отдельные части дугового разряда
2.3 Распределение потенциала и вольтамперная характеристика при дуговом разряде
2.4 Температура и излучение отдельных частей дугового разряда
2.5 Генерация незатухающих колебаний при помощи электрической дуги
3. Применение дугового разряда
3.1 Современные методы электрообработки
3.2 Электродуговая сварка
3.3 Плазменная технология
3.4 Плазменная сварка
Заключение
Список использованных источников
1. Общие сведения
Вывод
В современной жизни применение электрической энергии получило самое широкое распространение. Достижения электротехники используются во всех сферах практической деятельности человека: в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в медицине, в быту и т. д. Успехи электротехники оказывают существенное влияние на развитие радиотехники, электроники, телемеханики, автоматики, вычислительной техники, кибернетики. Все это стало возможным в результате строительства мощных электростанций, электрических сетей, создания новых электроэнергетических систем, совершенствования электротехнических устройств. Современная электротехническая промышленность выпускает машины и аппараты для производства, передачи, преобразования, распределения и потребления электроэнергии, разнообразную электротехническую аппаратуру и технологическое оборудование, электроизмерительные приборы и средства электро-связи, регулирующую, контролирующую и управляющую аппаратуру для систем автоматического управления, медицинское и научное оборудование, электробытовые приборы и машины и многое другое. В последние годы дальнейшее развитие получили различные методы электрообработки: электросварка, плазменная резка и наплавка металлов, плазменно-механическая и электроэрозионная обработка. Из вышесказанного видно, что исследование разряда в газе имеет большое значение для общенаучного и технического прогресса. Следовательно, не нужно останавливаться на достигнутом, а необходимо продолжать исследования, отыскивая неизвестное, тем самым стимулируя в дальнейшем построение новых теорий.
Список литературы
1. Важов В.Ф., Лавринович В.А., Лопаткин С.А. Техника высоких напряжений/ Курс лекции для бакалавров направления 140200 “Электроэнергетика” - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 119с.
2. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. - 2-е изд. - М.: Наука, 1992. -536с.
3. Степанчук К.Ф., Тиняков Н.А. Техника высоких напряжений: [Учеб. Пособие для электро-энерг. Спец. втузов]. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Выш. школа 1982 - 367 с. ил., 4. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах: Учебник для вузов/ Под общ. Ред. Ларионова В.П. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1986. - 464 с.: ил.
5. Лозанский Э. Д., Фирсов О. Б. Теория искры. М., Атомиздат, 1975, 272 с.
6. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. М., «Машиностроение», 1970, -335с.
7. Черный О.М. Электродуговая сварка : практика и терия / - Изд. 2-е, доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2009. - 319 с.
8. Свенчанский А. Д., Смелянский М. Я. Электрические промышленные печи. - М.: 1970.
9. Сапко А.И. Исполнительные механизмы регуляторов мощности дуговых электропечей. М., Энергия, 1969. - 128 с.
10. Ширшов И. Г., Котиков В. Н.Ш64 Плазменная резка. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. -192 с.: ил.
11. В. Дембовский. Плазменная металлургия. Прага, СНТЛ. Пер. с чешского. М., «Металлургия», 1981. - 280с. с ил.
