Байдак Ю.В., Слободниченко Б.И. Электрооборудование технологических комплексов. Конспект лекций
Подождите немного. Документ загружается.
Итак , в ЭА низкого напряжения , наибольшее значение имеют:
а)из процессов , происходящих у электродов ,
-термоэлектронная,
-автоэлектронная эмиссии;
б) из процессов , происходящих в дуговом промежутке ,
-термическая ионизация;
-ионизация толчком;
3.7.Процессы при деионизации дугового промежутка.
Деионизация – это процесс воссоединения заряженных частиц и
образование нейтральных частиц.
Противоположные процессы – ионизации и деионизации – протекают
одновременно:
а) при возникновении дуги преобладают процессы ионизации;
б) в устройство горящей дуге процессы ионизации и деионизации одинаково
интенсивны;
в) дуга гаснет при преобладании процессов деионизации.
Деионизация происходит главным образом за счет рекомбинации и
диффузии.
Рекомбинация – процесс образования нейтральных частиц газа при
взаимном сопротивлении различно заряженных частиц.
Непосредственное соединение электрона с положительным ионом , ввиду
большой разности их скоростей , МАЛОВЕРОЯТНО. Обычно рекомбинация
61
происходит при помощи ''посредников'', в роли которых могут выступать
другие нейтральные частицы и поверхность вблизи дуги (стенка камеры).
Диффузия – процесс выноса заряженных частиц из дугового промежутка в
окружающее пространство , тем самым уменьшается проводимость
дуги.
Плотность зарядов и температура в стволе дуги выше, чем на периферии.
Ввиду этого создается электрическое поле , заставляющее ионы двигаться от
центра к периферии и покидать область дуги . За пределами области дуги эти
заряженные частицы рекомбинируют.
Итак,
Ионизация
Деионизация
Объемная
На поверхности(преобладает)
3.8.Вольт-амперная характеристика ДУГИ
)(IfU
Uз
-напряжение зажигания (соответствующее началу дугового
разряда).
Рекомбинация
(основной вид)
Диффузия
62
Поскольку с ростом I напряжение
U
уменьшается , следовательно ,
сопротивление дугового промежутка падает быстрее , чем растет ток.
ВАХ дуги , полученные при очень медленном изменении тока (когда имеет
место динамическое равновесие процессов ионизации и десонизации), носит
название статической характеристики дуги (кривая1).
ВАХ дуги , полученные при быстром изменении тока до нуля , носят
название динамических (кривые 2,3).Они проходят ниже поскольку при
быстрых изменениях тока ионизационное состояние промежутка не успевает
за изменением тока , т.е. проводимость сохраняется на некоторое время.
Соответствующее динамическим ВАХ напряжение , при котором дуга ,
гаснет, называется напряжением гашения U
Г
.
Если падение напряжения на дуге
U
характеризует дуговой промежуток
как ПРОВОДНИК , то напряжения
З
U
и
Г
U
характеризуют
ИЗОЛЯЦИОННЫЕ свойства промежутка.
Падение напряжения стацион. на дуге распределяется не равномерно вдоль
дуги распределения напряжения имеет вид.
Здесь
CA
UUU
Где
ВUUU
КАЭ
3015
lEU
C
*
,
l
-длина дуги ;
E
-продольный градиент напряжения в стволе дуги(100-200В/см).
63
3.9.Условия гашения дуги постоянного тока.
Для гашения дуги необходимо создать такие условия , при которых при всех
значениях тока (от
MAX
I
до 0)процессы деионизации преобладали над
ионизацией.
Для любого момента времени.
U
dt
di
LiRU
0
Откуда
)(
0
UiRUU
dt
di
L
Как видно
0
dt
di
L
0
dt
di
L
-в точках неустойчивого(1) и устойчивого(2) равновесия.
Для погашения дуги необходимо , чтобы ток в ней все время уменьшался
Это означает ,что при всех значениях тока в пределах от
R
U
I
0
0
до нуля.
iRUU
dt
di
a
0
,0
Это значит, что ВАХ дуги должна на всем протяжении лежять выше
реостатной характеристики цепи U-iR:
Отсюда видны пути и способы гашения электрической дуги.
3.10.Способы гашения электрической дуги.
Для гашения эл.дуги необходимо создать условия , при которых
64
iRUlEUU
Э
0
Отсюда следует , что погасить дугу можно:
а)увеличивая ее длину ,
l
;
б)воздействуя на ее ствол и добиваясь повышения продольного градиента
напряжения ,
E
;
в)используя околоэлектродные падения напряжения
Э
U
К тому же , поскольку главным ионизирующим фактором является
термическая ионизация , то гашение дуги должно , в основном,
осуществляться за счет ее охлаждения.
Длина
кр
l
, при которой дуга гаснет , называется критической.
Зависимость l=f(i) при которой соблюдается условие стационарности.
Гашение дуги путем механического растягивания ее может
применяться только при малых токах , поскольку малые градиенты
напряжения в дуге обуславливают большую критическую длину ее ,
например,
При I=600A и U=220В,
кр
l
25cm !!!!!-невыполнимо.
Дугу можно обдувать воздухом , а можно и перемещать ее в неподвижном
воздухе , например с помощью магнитного поля.
С ростом скорости движения дуги охлаждение ее усиливается и
продольный градиент резко возрастает.
Так для I=600A, и U=220В при V=100м/с
кр
l
5см (вместо 25см).
65
Кроме того , повышение давления газа , в котором горит дуга , приводит
также к возрастанию
E
в дуге и усиленному охлаждению дуги (из-за
роста теплопроводности газа).
Рассмотренные выше способы гашения дуги сводились к воздействию на
ее ствол. Дугу можно также гасить , увеличивая околоэлектродные падения
напряжения с помощью дугогасительной решетки:
lEmUU
Эp
)1(
.
,
Где
),1(
0
mll
Э
U
U
m
0
-число пластин;
0
U
-напряжение сети;
В то время как для открытой дуги той же длины .
3.11.Особенности горения и гашения дуги переменного тока.
Для гашения дуги=тока необходимо создать условия, при которых ток упал
бы до нуля . При ~ токе в дуге независимо от степени ионизации ток
переходит через ноль каждый полупериод , т.е. дуга гаснет и зажигается
вновь.
Поэтому гашение дуги облегчается , если ток не восстановиться (после
прохождения через ноль).
Более того при переходе ~тока через нуль имеет место бестоковая пауза
66
)0( I
t
, во время которой происходит интенсивная демонизация
дугового промежутка:
В соответствии с полярностью данной полуволны тока к анозу устремлятся
электроды , а к катоду положительные заряженные ионы.
При переходе тока через нуль изменится полярность электродов. Быстрые
электроны у анода мгновенно уйдут в анод . Вследствие этого у катода
образуется положительный объемный заряд (из малоподвижных
положительных ионов).
Пространство у катода станет свободным от электронов . Изоляция
промежутка мгновенно восстанавливается до величины пробивного
напряжения 150-250В.
Чем больше индуктивность цепи. Тем меньше бестоковая пауза
67
U
д
+
-