ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ మరియు దాని లక్షణాలు

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ - రెండు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య వాయువు ద్వారా విద్యుత్ ప్రకరణము, వాటిలో ఒకటి ఎలక్ట్రాన్ల మూలం (కాథోడ్). ఎలక్ట్రోడ్ అనేది ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లోని ఏదైనా విభాగంలో ముగిసే వైర్.

పెద్ద పరిమాణంలో కాథోడ్ నుండి విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్లు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య వాయువు యొక్క బలమైన అయనీకరణకు కారణమవుతాయి మరియు తద్వారా ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య పెద్ద కరెంట్ ప్రవహించేలా చేస్తుంది.

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ యొక్క విలక్షణమైన లక్షణం, సాంప్రదాయ గ్యాస్ డిచ్ఛార్జ్ వలె కాకుండా, అది తక్కువ వోల్టేజ్ వద్ద బర్న్ చేయగలదు.

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ సెయింట్ పీటర్స్బర్గ్ నుండి భౌతిక శాస్త్రవేత్తచే కనుగొనబడింది V. V. పెట్రోవ్ 1802లో మరియు సాంకేతికతలో ముఖ్యమైన అనువర్తనాలను కనుగొన్నారు.

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ అనేది అధిక కరెంట్ సాంద్రత, అధిక ఉష్ణోగ్రత, ఎలివేటెడ్ గ్యాస్ ప్రెజర్ మరియు ఆర్క్ గ్యాప్‌లో తక్కువ వోల్టేజ్ డ్రాప్ ద్వారా వర్గీకరించబడిన ఒక రకమైన ఉత్సర్గ. ఈ సందర్భంలో, ఎలక్ట్రోడ్ల (పరిచయాలు) యొక్క ఇంటెన్సివ్ తాపన జరుగుతుంది, దానిపై పిలవబడేవి ఏర్పడతాయి. కాథోడిక్ మరియు అనోడిక్ మచ్చలు. కాథోడ్ గ్లో ఒక చిన్న ప్రకాశవంతమైన ప్రదేశంలో కేంద్రీకృతమై ఉంది, వ్యతిరేక ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ప్రకాశించే భాగం యానోడ్ స్పాట్ను ఏర్పరుస్తుంది.

ఇంద్రధనస్సులో మూడు ప్రాంతాలను గుర్తించవచ్చు, వాటిలో జరుగుతున్న ప్రక్రియల స్వభావం చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది. ఆర్క్ యొక్క ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ (కాథోడ్)కి నేరుగా కాథోడ్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ ప్రాంతం. తదుపరిది ప్లాస్మా ఆర్క్ బారెల్. నేరుగా సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ (యానోడ్)కి అనోడిక్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ ప్రాంతం. ఈ ప్రాంతాలు అంజీర్‌లో క్రమపద్ధతిలో చూపబడ్డాయి. 1.

అన్నం. 1. ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ యొక్క నిర్మాణం

చిత్రంలో కాథోడిక్ మరియు అనోడిక్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ ప్రాంతాల పరిమాణాలు చాలా అతిశయోక్తిగా ఉన్నాయి. వాస్తవానికి, వాటి పొడవు చాలా చిన్నది.ఉదాహరణకు, కాథోడిక్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ యొక్క పొడవు ఎలక్ట్రాన్ (1 మైక్రాన్ కంటే తక్కువ) యొక్క ఉచిత కదలిక మార్గం యొక్క క్రమంలో ఉంటుంది. యానోడ్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ ప్రాంతం యొక్క పొడవు సాధారణంగా ఈ విలువ కంటే కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటుంది.

సాధారణ పరిస్థితుల్లో, గాలి మంచి ఇన్సులేటర్. కాబట్టి, 1 cm గాలి ఖాళీని విచ్ఛిన్నం చేయడానికి అవసరమైన వోల్టేజ్ 30 kV. గాలి గ్యాప్ కండక్టర్‌గా మారడానికి, దానిలో చార్జ్డ్ కణాల (ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు) యొక్క నిర్దిష్ట సాంద్రతను సృష్టించడం అవసరం.

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ ఎలా ఏర్పడుతుంది

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్, ఇది ఛార్జ్ చేయబడిన కణాల ప్రవాహం, సంపర్క విభజన యొక్క ప్రారంభ క్షణంలో ఆర్క్ గ్యాప్ యొక్క వాయువులో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు కాథోడ్ యొక్క ఉపరితలం నుండి విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్ల ఉనికి ఫలితంగా సంభవిస్తుంది. పరిచయాల మధ్య ఖాళీలో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తుల చర్యలో కాథోడ్ నుండి యానోడ్ వరకు దిశలో అధిక వేగంతో కదులుతాయి.

పరిచయం గ్యాప్ ప్రారంభంలో ఫీల్డ్ బలం సెంటీమీటర్కు అనేక వేల కిలోవోల్ట్లకు చేరుకుంటుంది.ఈ క్షేత్రం యొక్క శక్తుల చర్యలో, ఎలక్ట్రాన్లు కాథోడ్ యొక్క ఉపరితలం నుండి డ్రా చేయబడతాయి మరియు యానోడ్‌కు కదులుతాయి, దాని నుండి ఎలక్ట్రాన్‌లను పడగొడతాయి, ఇవి ఎలక్ట్రాన్ క్లౌడ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ విధంగా సృష్టించబడిన ఎలక్ట్రాన్ల ప్రారంభ ప్రవాహం ఆర్క్ గ్యాప్ యొక్క తీవ్రమైన అయనీకరణను మరింతగా ఏర్పరుస్తుంది.

అయనీకరణ ప్రక్రియలతో పాటు, డీయోనైజేషన్ ప్రక్రియలు ఆర్క్‌లో సమాంతరంగా మరియు నిరంతరంగా జరుగుతాయి. డీయోనైజేషన్ ప్రక్రియలు రెండు వేర్వేరు సంకేతాలు లేదా సానుకూల అయాన్ మరియు ఒక ఎలక్ట్రాన్ ఒకదానికొకటి చేరుకున్నప్పుడు, అవి ఆకర్షించబడి, ఢీకొని, తటస్థీకరించబడతాయి, అదనంగా, చార్జ్ చేయబడిన కణాలు ఆత్మల మండే జోన్ నుండి మరింత ఎక్కువగా కదులుతాయి. - ఛార్జీల యొక్క తక్కువ సాంద్రతతో వాతావరణంలో ఛార్జీల యొక్క అధిక సాంద్రత. ఈ కారకాలన్నీ ఆర్క్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదలకు, దాని శీతలీకరణ మరియు అదృశ్యానికి దారితీస్తాయి.

అన్నం. 2. ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్

జ్వలన తర్వాత ఆర్క్

నిశ్చల దహన విధానంలో, అయనీకరణం మరియు డీయోనైజేషన్ ప్రక్రియలు సమతౌల్యంలో ఉంటాయి.సమాన మొత్తంలో ఉచిత సానుకూల మరియు ప్రతికూల చార్జీలతో కూడిన ఆర్క్ బారెల్ అధిక స్థాయి గ్యాస్ అయనీకరణం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది.

అయనీకరణ స్థాయి ఐక్యతకు దగ్గరగా ఉండే పదార్ధం, అనగా. దీనిలో తటస్థ అణువులు మరియు అణువులు లేవు ప్లాస్మా అంటారు.

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ క్రింది లక్షణాల ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది:

1. ఆర్క్ షాఫ్ట్ మరియు పర్యావరణం మధ్య స్పష్టంగా నిర్వచించబడిన సరిహద్దు.

2. ఆర్క్ బారెల్ లోపల అధిక ఉష్ణోగ్రత, 6000 - 25000K చేరుకుంటుంది.

3. అధిక కరెంట్ సాంద్రత మరియు ఆర్క్ ట్యూబ్ (100 — 1000 A / mm2).

4. అనోడిక్ మరియు కాథోడిక్ వోల్టేజ్ యొక్క చిన్న విలువలు తగ్గుతాయి మరియు ఆచరణాత్మకంగా కరెంట్ (10 - 20 V) పై ఆధారపడి ఉండదు.

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ యొక్క కరెంట్-వోల్టేజ్ లక్షణం

DC ఆర్క్ యొక్క ప్రధాన లక్షణం కరెంట్‌పై ఆర్క్ వోల్టేజ్ ఆధారపడటం, దీనిని కరెంట్-వోల్టేజ్ (VAC) లక్షణం అంటారు.

ఆర్క్ ఒక నిర్దిష్ట వోల్టేజ్ (Fig. 3) వద్ద పరిచయాల మధ్య ఏర్పడుతుంది, దీనిని ఇగ్నిషన్ వోల్టేజ్ Uz అని పిలుస్తారు మరియు పరిచయాల మధ్య దూరం, పర్యావరణం యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం మరియు సంపర్క విభజన యొక్క వేగంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఆర్క్ ఆర్పివేయడం వోల్టేజ్ Ug ఎల్లప్పుడూ తక్కువ ఒత్తిడి U3.

అన్నం. 3. DC ఆర్క్ (a) మరియు దాని సమానమైన సర్క్యూట్ (b) యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణం

కర్వ్ 1 అనేది ఆర్క్ యొక్క స్టాటిక్ లక్షణం, అనగా. కరెంట్‌ని నెమ్మదిగా మార్చడం ద్వారా పొందబడింది. లక్షణం పడిపోయే పాత్రను కలిగి ఉంటుంది. ప్రస్తుత పెరుగుదలతో, ఆర్క్ వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది. కరెంట్ పెరుగుతున్న కొద్దీ ఆర్క్ గ్యాప్ యొక్క నిరోధకత వేగంగా తగ్గుతుందని దీని అర్థం.

ఒక వేగంతో లేదా మరొక సమయంలో ఆర్క్‌లోని కరెంట్ I1 నుండి సున్నాకి తగ్గించబడి, అదే సమయంలో ఆర్క్ వెంట వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను పరిష్కరించినట్లయితే, అప్పుడు వక్రతలు 2 మరియు 3 ఏర్పడతాయి.ఈ వక్రతలను డైనమిక్ లక్షణాలు అంటారు.

కరెంట్ ఎంత వేగంగా తగ్గితే, డైనమిక్ I - V లక్షణాలు తక్కువగా ఉంటాయి. కరెంట్ తగ్గడంతో, బారెల్ యొక్క క్రాస్ సెక్షన్, ఉష్ణోగ్రత వంటి ఆర్క్ యొక్క పారామితులు త్వరగా మారడానికి మరియు కరెంట్ యొక్క తక్కువ విలువకు అనుగుణంగా విలువలను పొందటానికి సమయం ఉండకపోవడమే దీనికి కారణం. స్థిరమైన స్థితి.

ఆర్క్ గ్యాప్ వోల్టేజ్ డ్రాప్:

Ud = Usc + EdId,

ఇక్కడ Us = Udo + Ua - ఎలక్ట్రోడ్ దగ్గర వోల్టేజ్ డ్రాప్, Ed - ఆర్క్‌లో రేఖాంశ వోల్టేజ్ గ్రేడియంట్, ID - ఆర్క్ యొక్క పొడవు.

ఆర్క్ పొడవు పెరిగేకొద్దీ, ఆర్క్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ పెరుగుతుంది మరియు I — V లక్షణం ఎక్కువగా ఉంటుంది అని సూత్రం నుండి ఇది అనుసరిస్తుంది.

వారు ఎలక్ట్రికల్ స్విచ్చింగ్ పరికరాల రూపకల్పనలో ఆర్సింగ్తో వ్యవహరిస్తారు. ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ యొక్క లక్షణాలు ఉపయోగించబడతాయి ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ వెల్డింగ్ కోసం సంస్థాపనలు మరియు లోపల ఆర్క్ ద్రవీభవన ఫర్నేసులు.