विद्युत चाप और इसकी विशेषताएं
इलेक्ट्रिक आर्क - दो इलेक्ट्रोड के बीच एक गैस के माध्यम से बिजली का मार्ग, जिनमें से एक इलेक्ट्रॉनों (कैथोड) का स्रोत है। एक इलेक्ट्रोड एक तार है जो विद्युत परिपथ के किसी भी भाग में समाप्त होता है।
बड़ी मात्रा में कैथोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड के बीच गैस के मजबूत आयनीकरण का कारण बनते हैं और इस प्रकार इलेक्ट्रोड के बीच एक बड़े प्रवाह को प्रवाहित करना संभव बनाते हैं।
पारंपरिक गैस डिस्चार्ज के विपरीत, इलेक्ट्रिक आर्क की एक विशेषता यह है कि यह कम वोल्टेज पर जल सकता है।
इलेक्ट्रिक आर्क की खोज सेंट पीटर्सबर्ग के एक भौतिक विज्ञानी ने की थी वी वी पेट्रोव 1802 में और प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग पाया।
एक विद्युत चाप एक प्रकार का निर्वहन है जो चाप अंतराल में उच्च वर्तमान घनत्व, उच्च तापमान, ऊंचा गैस दबाव और कम वोल्टेज ड्रॉप की विशेषता है। इस मामले में, इलेक्ट्रोड (संपर्क) का गहन ताप होता है, जिस पर तथाकथित बनते हैं। कैथोडिक और एनोडिक स्पॉट। कैथोड की चमक एक छोटे चमकीले स्थान पर केंद्रित होती है, विपरीत इलेक्ट्रोड का गरमागरम हिस्सा एनोड स्पॉट बनाता है।
इंद्रधनुष में तीन क्षेत्र देखे जा सकते हैं, जो उनमें होने वाली प्रक्रियाओं की प्रकृति में बहुत भिन्न हैं। चाप के नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) से सीधे कैथोड वोल्टेज ड्रॉप क्षेत्र है। अगला प्लाज्मा आर्क बैरल है। सीधे सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) के लिए एनोडिक वोल्टेज ड्रॉप क्षेत्र है। इन क्षेत्रों को योजनाबद्ध रूप से अंजीर में दिखाया गया है। 1.
चावल। 1. विद्युत चाप की संरचना
आकृति में कैथोडिक और एनोडिक वोल्टेज ड्रॉप क्षेत्रों के आकार बहुत ही अतिरंजित हैं। वास्तव में, उनकी लंबाई बहुत छोटी है।उदाहरण के लिए, कैथोडिक वोल्टेज ड्रॉप की लंबाई एक इलेक्ट्रॉन के मुक्त संचलन (1 माइक्रोन से कम) के पथ के क्रम की है। एनोड वोल्टेज ड्रॉप क्षेत्र की लंबाई आमतौर पर इस मान से थोड़ी अधिक होती है।
सामान्य परिस्थितियों में, हवा एक अच्छा इन्सुलेटर है। तो, 1 सेमी के वायु अंतराल को तोड़ने के लिए आवश्यक वोल्टेज 30 केवी है। हवा के अंतराल को कंडक्टर बनने के लिए, इसमें आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों और आयनों) की एक निश्चित सांद्रता बनाना आवश्यक है।
विद्युत चाप कैसे बनता है
विद्युत चाप, जो आवेशित कणों की एक धारा है, संपर्क पृथक्करण के प्रारंभिक क्षण में चाप अंतराल की गैस में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति और कैथोड की सतह से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों के परिणामस्वरूप होता है। संपर्कों के बीच की खाई में मुक्त इलेक्ट्रॉन विद्युत क्षेत्र बलों की कार्रवाई के तहत कैथोड से एनोड की दिशा में उच्च गति से चलते हैं।
संपर्क अंतराल की शुरुआत में क्षेत्र की ताकत कई हजार किलोवोल्ट प्रति सेंटीमीटर तक पहुंच सकती है।इस क्षेत्र की ताकतों की कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रॉनों को कैथोड की सतह से खींचा जाता है और एनोड में ले जाया जाता है, इससे इलेक्ट्रॉनों को खटखटाया जाता है, जो एक इलेक्ट्रॉन बादल बनाते हैं। इस तरह से बनाए गए इलेक्ट्रॉनों का प्रारंभिक प्रवाह आर्क गैप का एक तीव्र आयनीकरण बनाता है।
आयनीकरण प्रक्रियाओं के साथ, विआयनीकरण प्रक्रियाएं समानांतर और लगातार चाप में होती हैं। विआयनीकरण की प्रक्रिया इस तथ्य में निहित है कि जब दो अलग-अलग संकेतों के आयन या एक सकारात्मक आयन और एक इलेक्ट्रॉन एक-दूसरे के पास आते हैं, तो वे आकर्षित होते हैं और टकराते हुए, निष्प्रभावी हो जाते हैं, इसके अलावा, आवेशित कण आत्माओं के जलने वाले क्षेत्र से अधिक गति से चलते हैं। - आवेशों की कम सांद्रता वाले वातावरण में आवेशों की उच्च सांद्रता। ये सभी कारक चाप के तापमान में कमी, इसके ठंडा होने और गायब होने की ओर ले जाते हैं।
चावल। 2. विद्युत चाप
प्रज्वलन के बाद चाप
स्थिर दहन मोड में, आयनीकरण और विआयनीकरण की प्रक्रियाएं संतुलन में हैं। समान मात्रा में मुक्त धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के साथ चाप बैरल को उच्च स्तर के गैस आयनीकरण की विशेषता है।
एक पदार्थ जिसकी आयनीकरण की डिग्री एकता के करीब है, अर्थात। जिसमें उदासीन परमाणु और अणु नहीं होते हैं, उसे प्लाज्मा कहा जाता है।
विद्युत चाप निम्नलिखित विशेषताओं की विशेषता है:
1. चाप शाफ्ट और पर्यावरण के बीच स्पष्ट रूप से परिभाषित सीमा।
2. चाप बैरल के अंदर उच्च तापमान, 6000 - 25000K तक पहुंच गया।
3. उच्च वर्तमान घनत्व और चाप ट्यूब (100 - 1000 ए / मिमी 2)।
4. एनोडिक और कैथोडिक वोल्टेज ड्रॉप के छोटे मूल्य और व्यावहारिक रूप से वर्तमान (10 - 20 वी) पर निर्भर नहीं होते हैं।
एक विद्युत चाप की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता
डीसी चाप की मुख्य विशेषता चाप वोल्टेज की वर्तमान पर निर्भरता है, जिसे वर्तमान-वोल्टेज (वीएसी) विशेषता कहा जाता है।
चाप एक निश्चित वोल्टेज (चित्र 3) पर संपर्कों के बीच होता है, जिसे इग्निशन वोल्टेज यूज़ कहा जाता है और संपर्कों के बीच की दूरी, पर्यावरण के तापमान और दबाव और संपर्क अलगाव की गति के आधार पर होता है। चाप बुझाने वाला वोल्टेज यूजी हमेशा कम तनाव यू 3।
चावल। 3. डीसी आर्क (ए) और इसके समतुल्य सर्किट (बी) की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता
वक्र 1 चाप की स्थिर विशेषता है, अर्थात वर्तमान को धीरे-धीरे बदलकर प्राप्त किया। विशेषता में एक गिरता हुआ चरित्र है। जैसे-जैसे करंट बढ़ता है, आर्क वोल्टेज घटता जाता है। इसका मतलब यह है कि जैसे-जैसे करंट बढ़ता है आर्क गैप का प्रतिरोध तेजी से घटता जाता है।
यदि एक गति या किसी अन्य पर चाप में वर्तमान को I1 से शून्य तक कम किया जाता है और उसी समय चाप के साथ वोल्टेज ड्रॉप को ठीक किया जाता है, तो वक्र 2 और 3 का परिणाम होगा। इन वक्रों को गतिशील विशेषताएँ कहा जाता है।
जितनी तेजी से करंट कम होता है, डायनेमिक I - V विशेषताएँ उतनी ही कम होंगी। यह इस तथ्य के कारण है कि वर्तमान में कमी के साथ, बैरल के क्रॉस सेक्शन, तापमान के रूप में चाप के ऐसे पैरामीटर, जल्दी से बदलने का समय नहीं है और एक में वर्तमान के कम मूल्य के अनुरूप मान प्राप्त करते हैं। स्थिर अवस्था।
आर्क गैप वोल्टेज ड्रॉप:
उद = यूएससी + एडीआईडी,
जहाँ Us = Udo + Ua - इलेक्ट्रोड के पास वोल्टेज ड्रॉप, Ed - चाप में अनुदैर्ध्य वोल्टेज प्रवणता, ID - चाप की लंबाई।
यह सूत्र से अनुसरण करता है कि जैसे-जैसे चाप की लंबाई बढ़ती है, चाप के पार वोल्टेज गिरता जाएगा और I - V विशेषता अधिक स्थित होगी।
वे विद्युत स्विचिंग उपकरणों के डिजाइन में उत्पन्न होने से निपटते हैं। विद्युत चाप के गुणों का उपयोग किया जाता है इलेक्ट्रिक आर्क वेल्डिंग के लिए प्रतिष्ठान और में चाप पिघलने वाली भट्टियां.