전기 아크와 그 특성

전기 아크 - 두 전극 사이의 가스를 통한 전기의 통과, 그 중 하나는 전자 소스(캐소드)입니다. 전극은 전기 회로의 모든 부분에서 끝나는 와이어입니다.

음극에서 대량으로 방출되는 전자는 전극 사이의 가스를 강하게 이온화시켜 전극 사이에 큰 전류를 흐르게 한다.

전기아크의 특징은 기존의 가스방전과 달리 낮은 전압에서도 연소가 가능하다는 점이다.

상트페테르부르크의 한 물리학자가 전기 아크를 발견했습니다. V. V. 페트로프 1802년에 기술에서 중요한 응용 프로그램을 발견했습니다.

전기 아크는 높은 전류 밀도, 고온, 상승된 가스 압력 및 아크 갭에 걸친 낮은 전압 강하를 특징으로 하는 방전 유형입니다. 이 경우 소위 형성되는 전극 (접점)의 집중 가열이 발생합니다. 음극 및 양극 반점. 음극 글로우는 작은 밝은 점에 집중되고 반대 전극의 백열 부분은 양극 점을 형성합니다.

무지개에는 세 가지 영역이 표시될 수 있는데, 그 영역에서 일어나는 과정의 성격이 매우 다릅니다. 아크의 음극(캐소드)에 직접적으로 음극 전압 강하 영역이 있습니다. 다음은 플라즈마 아크 배럴입니다. 양극(양극)에 직접적으로 양극 전압 강하 영역이 있습니다. 이들 영역은 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 1.

쌀. 1. 전기아크의 구조

그림에서 음극 및 양극 전압 강하 영역의 크기는 크게 과장되어 있습니다. 실제로 그 길이는 매우 작습니다.예를 들어 음극 전압 강하의 길이는 전자의 자유 이동 경로 정도입니다(1미크론 미만). 애노드 전압 강하 영역의 길이는 일반적으로 이 값보다 약간 큽니다.

정상적인 조건에서 공기는 좋은 절연체입니다. 따라서 1cm의 공극을 깨는 데 필요한 전압은 30kV입니다. 에어 갭이 도체가 되려면 그 안에 일정 농도의 하전 입자(전자 및 이온)를 생성해야 합니다.

전기 아크가 발생하는 방법

하전 입자의 흐름인 전기 아크는 접촉 분리의 초기 순간에 아크 갭의 가스에 자유 전자가 존재하고 음극 표면에서 전자가 방출되어 발생합니다. 접점 사이의 갭에 있는 자유 전자는 전기장의 작용에 따라 음극에서 양극 방향으로 고속으로 이동합니다.

접촉 갭 시작 부분의 전계 강도는 센티미터당 수천 킬로볼트에 달할 수 있습니다.이 필드의 힘의 작용에 따라 전자는 음극 표면에서 끌어와 양극으로 이동하여 전자 구름을 형성하는 전자를 노크합니다. 이러한 방식으로 생성된 전자의 초기 흐름은 아크 갭의 강렬한 이온화를 추가로 형성합니다.

이온화 프로세스와 함께 탈이온화 프로세스는 아크에서 동시에 연속적으로 발생합니다. 탈 이온화 과정은 서로 다른 부호의 두 이온 또는 양이온과 전자가 서로 접근 할 때 서로 끌어 당기고 충돌하여 중화되고 하전 입자가 영혼의 연소 영역에서 더 많이 이동한다는 사실로 구성됩니다. - 전하 농도가 낮은 환경에서 전하 농도가 높습니다. 이러한 모든 요소는 아크의 온도 감소, 냉각 및 소실로 이어집니다.

쌀. 2. 전기 아크

점화 후 아크

정지 연소 모드에서는 이온화 및 탈이온화 프로세스가 평형 상태에 있으며, 동일한 양의 자유 양전하 및 음전하를 갖는 아크 배럴은 높은 수준의 가스 이온화를 특징으로 합니다.

이온화 정도가 1에 가까운 물질, 즉 중성 원자와 분자가 없는 상태를 플라즈마라고 합니다.

전기 아크는 다음과 같은 특징이 있습니다.

1. 아크 샤프트와 환경 사이의 명확하게 정의된 경계.

2. 아크 배럴 내부의 고온, 6000 - 25000K에 도달.

3. 높은 전류 밀도 및 아크 튜브(100 - 1000 A/mm2).

4. 양극 및 음극 전압 강하의 작은 값이며 실질적으로 전류(10 - 20 V)에 의존하지 않습니다.

전기 아크의 전류-전압 특성

DC 아크의 주요 특성은 전류에 대한 아크 전압의 의존성이며, 이를 전류-전압(VAC) 특성이라고 합니다.

아크는 접점 사이의 거리, 환경의 온도 및 압력, 접점 분리 속도에 따라 점화 전압 Uz라고 하는 특정 전압(그림 3)에서 접점 사이에서 발생합니다. 아크 소화 전압 Ug는 항상 응력 U3이 적습니다.

쌀. 3. 직류 아크의 전류-전압 특성(a) 및 등가회로(b)

곡선 1은 아크의 정적 특성입니다. 전류를 천천히 변화시켜 얻습니다. 특성은 떨어지는 특성이 있습니다. 전류가 증가하면 아크 전압이 감소합니다. 이것은 전류가 증가함에 따라 아크 갭의 저항이 더 빨리 감소한다는 것을 의미합니다.

한 속도 또는 다른 속도에서 아크의 전류가 I1에서 0으로 감소하고 동시에 아크를 따라 전압 강하를 고정하면 곡선 2와 3이 발생합니다.이 곡선을 동적 특성이라고합니다.

전류 감소 속도가 빠를수록 동적 I-V 특성이 낮아집니다. 이것은 전류가 감소하면 배럴의 단면적, 온도와 같은 아크 매개 변수가 빠르게 변경되고 전류의 낮은 값에 해당하는 값을 얻을 시간이 없기 때문입니다. 정상 상태.

아크 갭 전압 강하:

Ud = Usc + EdId,

여기서 Us = Udo + Ua - 전극 근처의 전압 강하, Ed - 아크의 종방향 전압 기울기, ID - 아크 길이.

아크 길이가 증가함에 따라 아크 양단의 전압 강하가 증가하고 I-V 특성이 더 높게 위치한다는 공식에 따릅니다.

그들은 전기 스위칭 장치의 설계에서 아크를 처리합니다. 전기 아크의 특성은 다음에서 사용됩니다. 전기 아크 용접 설비 그리고 안으로 아크 용해로.