แรงดันไฟฟ้าอาร์ค อุณหภูมิและลักษณะสำคัญอื่นๆ ของอาร์คการเชื่อม

เมื่อพูดถึงลักษณะของส่วนโค้งของโวลตาอิก ควรสังเกตว่ามีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าการปล่อยแสงและอาศัยการแผ่รังสีความร้อนของอิเล็กตรอนจากอิเล็กโทรดที่รองรับส่วนโค้ง ในประเทศที่พูดภาษาอังกฤษ คำนี้ถือว่าเก่าแก่และล้าสมัย

เทคนิคการปราบปรามส่วนโค้งสามารถใช้เพื่อลดระยะเวลาหรือโอกาสที่จะเกิดส่วนโค้งได้

ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1800 ส่วนโค้งโวลตาอิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการให้แสงสว่างสาธารณะ อาร์คไฟฟ้าบางส่วน ความดันต่ำถูกนำมาใช้ในการใช้งานหลายอย่าง ตัวอย่างเช่นสำหรับแสงสว่างที่พวกเขาใช้ หลอดฟลูออเรสเซนต์, หลอดปรอท, โซเดียม และหลอดเมทัลฮาไลด์ หลอดไฟซีนอนอาร์กใช้สำหรับเครื่องฉายภาพยนตร์

การเปิดส่วนโค้งของโวลตาอิก

เชื่อกันว่าปรากฏการณ์นี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยเซอร์ฮัมฟรีย์ เดวีในบทความปี 1801 ที่ตีพิมพ์ในวารสารปรัชญาธรรมชาติ เคมี และศิลปะของวิลเลียม นิโคลสัน อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์ที่เดวีอธิบายไม่ใช่อาร์คไฟฟ้า แต่เป็นเพียงประกายไฟเท่านั้น นักวิจัยรุ่นหลังเขียนว่า “เห็นได้ชัดว่านี่เป็นคำอธิบายไม่ใช่ส่วนโค้ง แต่เป็นคำอธิบายเกี่ยวกับประกายไฟ แก่นแท้ของประการแรกคือต้องต่อเนื่องกัน และเสาของมันจะต้องไม่สัมผัสกันหลังจากที่มันลุกขึ้นแล้ว ประกายไฟที่ผลิตโดยเซอร์ฮัมฟรีย์ เดวีเห็นได้ชัดว่าไม่ต่อเนื่อง และถึงแม้มันจะยังคงมีประจุอยู่ระยะหนึ่งหลังจากสัมผัสกับอะตอมของคาร์บอน ก็อาจไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อส่วนโค้งในการจำแนกประเภทเป็นโวลตาอิก”

ในปีเดียวกันนั้นเอง เดวีได้สาธิตต่อสาธารณะถึงผลกระทบต่อหน้าราชสมาคมโดยการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านแท่งคาร์บอนสองอันที่สัมผัสกัน แล้วดึงพวกมันออกจากกันในระยะทางสั้นๆ การสาธิตแสดงให้เห็นส่วนโค้งที่ "อ่อนแอ" ซึ่งแทบจะไม่สามารถแยกแยะได้จากประกายไฟที่คงอยู่ระหว่างจุดต่างๆ ถ่าน. ชุมชนวิทยาศาสตร์ได้ให้ข้อมูลเพิ่มเติมแก่เขามากขึ้น แบตเตอรี่ทรงพลังจากแผ่นเปลือกโลก 1,000 แผ่น และในปี 1808 เขาได้สาธิตการเกิดส่วนโค้งของโวลตาอิกในวงกว้าง เขายังให้เครดิตกับการตั้งชื่อมัน ภาษาอังกฤษ(อาร์คไฟฟ้า) เขาเรียกมันว่าส่วนโค้งเพราะมันจะมีรูปทรงเหมือนโค้งขึ้นเมื่อระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดใกล้กัน นี่เป็นเพราะคุณสมบัตินำไฟฟ้าของก๊าซร้อน

ส่วนโค้งของโวลตาอิกเกิดขึ้นได้อย่างไร? ส่วนโค้งต่อเนื่องแรกได้รับการบันทึกโดยอิสระในปี ค.ศ. 1802 และอธิบายในปี ค.ศ. 1803 ว่าเป็น "ของเหลวพิเศษที่มี คุณสมบัติทางไฟฟ้านักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Vasily Petrov ทดลองกับแบตเตอรี่ทองแดง-สังกะสีที่ประกอบด้วยดิสก์ 4,200 แผ่น

การศึกษาต่อ

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ส่วนโค้งโวลตาอิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการให้แสงสว่างสาธารณะ แนวโน้มที่อาร์คไฟฟ้าจะกะพริบและเสียงฟ่อเป็นปัญหาร้ายแรง ในปี 1895 Hertha Marx Ayrton เขียนบทความเกี่ยวกับไฟฟ้าหลายบทความ โดยอธิบายว่าส่วนโค้งของโวลตาอิกเป็นผลมาจากออกซิเจนที่สัมผัสกับแท่งคาร์บอนที่ใช้ในการสร้างส่วนโค้ง

ในปี พ.ศ. 2442 เธอเป็นผู้หญิงคนแรกที่ได้อ่านรายงานของเธอเองต่อหน้าสถาบันวิศวกรไฟฟ้า (IEE) รายงานของเธอมีชื่อว่า "กลไก อาร์คไฟฟ้า" หลังจากนั้นไม่นาน Ayrton ก็ได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกหญิงคนแรกของ Institution of Electrical Engineers ผู้หญิงคนต่อไปได้เข้าเรียนที่สถาบันในปี พ.ศ. 2501 Ayrton สมัครเพื่ออ่านบทความต่อหน้า Royal Society แต่เธอไม่ได้รับอนุญาตให้อ่านเนื่องจากเพศของเธอ และ John Perry ได้อ่าน The Mechanism of the Electric Arc แทนเธอในปี 1901

คำอธิบาย

อาร์คไฟฟ้าเป็นชนิดที่มีความหนาแน่นกระแสสูงสุด กระแสสูงสุดที่ดึงผ่านส่วนโค้งจะถูกจำกัดด้วยเท่านั้น สภาพแวดล้อมภายนอกและไม่ใช่ส่วนโค้งเอง

ส่วนโค้งระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองสามารถเริ่มต้นได้โดยการไอออไนซ์และการปล่อยแสงเมื่อกระแสที่ผ่านอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้น แรงดันพังทลายของช่องว่างอิเล็กโทรดเป็นฟังก์ชันรวมของความดัน ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรด และประเภทของก๊าซที่อยู่รอบๆ อิเล็กโทรด เมื่อส่วนโค้งเริ่มต้นขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อจะต่ำกว่าการปล่อยแสงโกลว์มากและกระแสก็จะสูงขึ้น อาร์คในก๊าซอย่างใกล้ชิด ความดันบรรยากาศโดดเด่นด้วยแสงที่มองเห็นได้ ความหนาแน่นกระแสสูง และอุณหภูมิสูง มันแตกต่างจากการปล่อยแสงในเวลาประมาณเดียวกัน อุณหภูมิที่มีประสิทธิภาพทั้งอิเล็กตรอนและไอออนบวก และในการปลดปล่อยแสง ไอออนจะมีขนาดเล็กกว่ามาก พลังงานความร้อนกว่าอิเล็กตรอน

เมื่อทำการเชื่อม

ส่วนโค้งที่ขยายออกสามารถเริ่มต้นได้โดยอิเล็กโทรดสองตัวที่เริ่มสัมผัสกันและแยกออกจากกันระหว่างการทดลอง การกระทำนี้สามารถเริ่มต้นส่วนโค้งได้โดยไม่ต้องปล่อยแสงแรงดันสูง นี่เป็นวิธีที่ช่างเชื่อมเริ่มเชื่อมข้อต่อโดยการสัมผัสทันที อิเล็กโทรดเชื่อมถึงเรื่อง

อีกตัวอย่างหนึ่งคือการแยกหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าบนสวิตช์ รีเลย์ หรือ เบรกเกอร์วงจร. วงจรพลังงานสูงอาจต้องมีการระงับส่วนโค้งเพื่อป้องกันความเสียหายจากการสัมผัส

โวลตาอิกอาร์ค: ลักษณะเฉพาะ

ความต้านทานไฟฟ้าตามแนวโค้งที่ต่อเนื่องกันจะสร้างความร้อนที่ทำให้โมเลกุลของก๊าซแตกตัวเป็นไอออนมากขึ้น (โดยที่ระดับของไอออนไนซ์ถูกกำหนดโดยอุณหภูมิ) และตามลำดับนี้ ก๊าซจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นพลาสมาความร้อนซึ่งอยู่ในสมดุลความร้อน เนื่องจากอุณหภูมิมีการกระจายค่อนข้างสม่ำเสมอทั่วกัน อะตอม โมเลกุล ไอออน และอิเล็กตรอนทั้งหมด พลังงานที่ถ่ายโอนโดยอิเล็กตรอนจะกระจายอย่างรวดเร็วด้วยอนุภาคที่หนักกว่าเนื่องจากการชนแบบยืดหยุ่นเนื่องจากมีความคล่องตัวสูงและ จำนวนมาก.

กระแสในส่วนโค้งจะถูกรักษาไว้โดยการปล่อยความร้อนและสนามของอิเล็กตรอนที่แคโทด ซึ่งปัจจุบันสามารถมีความเข้มข้นในระดับที่น้อยมาก ฮอตสปอตที่แคโทด - ประมาณหนึ่งล้านแอมแปร์ต่อ ตารางเซนติเมตร. ส่วนโค้งมีโครงสร้างที่ละเอียดอ่อน ซึ่งต่างจากการปล่อยแสงเรืองแสง เนื่องจากคอลัมน์บวกค่อนข้างสว่างและขยายจนเกือบถึงขั้วไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองข้าง การลดลงของแคโทดและแอโนดที่ลดลงหลายโวลต์เกิดขึ้นภายในเสี้ยวหนึ่งของมิลลิเมตรของอิเล็กโทรดแต่ละตัว คอลัมน์บวกมีการไล่ระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าและอาจหายไปในส่วนโค้งที่สั้นมาก

ส่วนโค้งความถี่ต่ำ

ส่วนโค้งความถี่ต่ำ (น้อยกว่า 100 Hz) กระแสสลับมีลักษณะคล้ายกับส่วนโค้งของกระแสตรง ในแต่ละรอบ ส่วนโค้งจะเริ่มต้นจากการพังทลายและอิเล็กโทรดจะสลับบทบาทเมื่อกระแสเปลี่ยนทิศทาง เมื่อความถี่ของกระแสเพิ่มขึ้น จึงไม่มีเวลาเพียงพอที่จะแตกตัวเป็นไอออนที่ค่าความแตกต่างของแต่ละครึ่งรอบ และไม่จำเป็นต้องแยกย่อยเพื่อรักษาส่วนโค้งอีกต่อไป - คุณลักษณะของแรงดันและกระแสจะมีค่าโอห์มมิกมากขึ้น

สถานที่ท่ามกลางปรากฏการณ์ทางกายภาพอื่นๆ

รูปทรงต่างๆส่วนโค้งไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติที่ปรากฏของแบบจำลองไม่เชิงเส้นของกระแสและสนามไฟฟ้า ส่วนโค้งเกิดขึ้นในช่องว่างที่เต็มไปด้วยก๊าซระหว่างอิเล็กโทรดนำไฟฟ้าสองตัว (มักเป็นทังสเตนหรือคาร์บอน) ส่งผลให้มีอุณหภูมิที่สูงมากซึ่งสามารถหลอมละลายหรือทำให้วัสดุส่วนใหญ่กลายเป็นไอได้ ส่วนโค้งไฟฟ้าคือการคายประจุอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่การจ่ายประกายไฟที่คล้ายกันจะเกิดขึ้นทันที ส่วนโค้งของโวลตาอิกสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงหรือในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ในกรณีหลัง มันสามารถโจมตีได้อีกครั้งทุกๆ ครึ่งรอบของรุ่นปัจจุบัน ส่วนโค้งไฟฟ้าแตกต่างจากการปล่อยแสงตรงที่ความหนาแน่นกระแสค่อนข้างสูงและแรงดันตกคร่อมภายในส่วนโค้งต่ำ ที่แคโทด ความหนาแน่นกระแสสามารถเข้าถึงหนึ่งเมกะแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร

ศักยภาพในการทำลายล้าง

ส่วนโค้งไฟฟ้ามีความสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นระหว่างกระแสและแรงดัน เมื่อส่วนโค้งถูกสร้างขึ้น (ไม่ว่าจะโดยการลุกลามจากการปล่อยแสงหรือโดยการสัมผัสอิเล็กโทรดชั่วขณะแล้วแยกออกจากกัน) การเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วส่วนโค้งลดลง ผลกระทบจากความต้านทานเชิงลบนี้จำเป็นต้องวางอิมพีแดนซ์เชิงบวกบางรูปแบบ (เช่น บัลลาสต์ไฟฟ้า) ไว้ในวงจรเพื่อรักษาส่วนโค้งที่เสถียร คุณสมบัตินี้เป็นเหตุผลว่าทำไมอาร์คไฟฟ้าที่ไม่สามารถควบคุมได้ในอุปกรณ์จึงเกิดความเสียหายอย่างมาก เนื่องจากเมื่ออาร์คเกิดขึ้น มันจะดึงกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงมากขึ้นเรื่อยๆ จนกว่าอุปกรณ์จะถูกทำลาย

การใช้งานจริง

ในระดับอุตสาหกรรม มีการใช้อาร์คไฟฟ้าในการเชื่อม การตัดพลาสม่า, เครื่องจักรกลการปล่อยกระแสไฟฟ้าเป็นโคมไฟโค้งในเครื่องฉายภาพยนตร์และในแสงสว่าง เตาอาร์คไฟฟ้าใช้ในการผลิตเหล็กและสารอื่นๆ จะได้แคลเซียมคาร์ไบด์ด้วยวิธีนี้เนื่องจากต้องใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาดูดความร้อน (ที่อุณหภูมิ 2,500 ° C)

ไฟอาร์คคาร์บอนเป็นไฟแรก ไฟไฟฟ้า. พวกเขาถูกนำมาใช้เพื่อ โคมไฟถนนในศตวรรษที่ 19 และสำหรับการสร้างสรรค์อุปกรณ์พิเศษ เช่น ไฟฉาย จนถึงสงครามโลกครั้งที่สอง ปัจจุบันมีการใช้อาร์กไฟฟ้าแรงดันต่ำในหลายพื้นที่ ตัวอย่างเช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดไอปรอท หลอดไอโซเดียม และหลอดเมทัลฮาไลด์ ใช้สำหรับให้แสงสว่าง ในขณะที่หลอดซีนอนอาร์กใช้สำหรับเครื่องฉายภาพยนตร์

การก่อตัวของส่วนโค้งไฟฟ้าที่รุนแรงซึ่งคล้ายกับแฟลชส่วนโค้งขนาดเล็กเป็นพื้นฐานของตัวจุดชนวนระเบิด เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าส่วนโค้งของโวลตาอิกคืออะไรและสามารถนำมาใช้ได้อย่างไร อาวุธต่างๆ ของโลกก็เต็มไปด้วยระเบิดที่มีประสิทธิภาพ

การใช้งานหลักที่เหลืออยู่คือไฟฟ้าแรงสูง สวิตช์เกียร์สำหรับเครือข่ายการส่งสัญญาณ อุปกรณ์ที่ทันสมัยซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ยังใช้อยู่ด้านล่าง ความดันสูง.

บทสรุป

แม้จะมีความถี่ของการเผาไหม้อาร์กของโวลตาอิก แต่ก็ถือว่าเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่มีประโยชน์มาก ซึ่งยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การผลิต และการสร้างวัตถุตกแต่ง เธอมีสุนทรียภาพเป็นของตัวเอง และภาพลักษณ์ของเธอมักจะปรากฏในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์ การบาดเจ็บของอาร์คแรงดันไฟฟ้าไม่เป็นอันตรายถึงชีวิต

สวัสดีผู้เยี่ยมชมบล็อกของฉันทุกคน หัวข้อบทความวันนี้คืออาร์คไฟฟ้าและการป้องกันอาร์คไฟฟ้า หัวข้อนี้ไม่ได้สุ่ม ฉันกำลังเขียนจากโรงพยาบาล Sklifosovsky คุณเดาได้ไหมว่าทำไม?

อาร์คไฟฟ้าคืออะไร

นี่เป็นหนึ่งในประเภทของการปล่อยประจุไฟฟ้าในก๊าซ (ปรากฏการณ์ทางกายภาพ) เรียกอีกอย่างว่า - การปล่อยส่วนโค้งหรือส่วนโค้งโวลตาอิก ประกอบด้วยก๊าซกึ่งเป็นกลางที่แตกตัวเป็นไอออนทางไฟฟ้า (พลาสมา)

มันสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างสองอิเล็กโทรดเมื่อแรงดันไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดเพิ่มขึ้นหรือเข้าใกล้กัน

สั้น ๆ เกี่ยวกับ คุณสมบัติ: อุณหภูมิอาร์กไฟฟ้า ตั้งแต่ 2500 ถึง 7000 °C ไม่ใช่อุณหภูมิต่ำแต่. ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับพลาสมาทำให้เกิดความร้อน ออกซิเดชัน การหลอม การระเหย และการกัดกร่อนประเภทอื่นๆ มาพร้อมกับการแผ่รังสีแสง คลื่นระเบิดและคลื่นกระแทก อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ ไฟไหม้ การปล่อยโอโซนและคาร์บอนไดออกไซด์

มีข้อมูลมากมายบนอินเทอร์เน็ตว่าอาร์คไฟฟ้าคืออะไร คุณสมบัติของอาร์คคืออะไร หากคุณสนใจรายละเอียดเพิ่มเติม ลองดู ตัวอย่างเช่น ใน ru.wikipedia.org

ตอนนี้เกี่ยวกับอุบัติเหตุของฉัน มันยากที่จะเชื่อ แต่เมื่อ 2 วันก่อนฉันเจอปรากฏการณ์นี้โดยตรงและไม่ประสบผลสำเร็จ มันเกิดขึ้นเช่นนี้: เมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายน ที่ทำงาน ฉันได้รับมอบหมายให้เดินสายไฟในกล่องรวมสัญญาณแล้วเชื่อมต่อกับเครือข่าย ไม่มีปัญหากับการเดินสายไฟ แต่เมื่อฉันปีนขึ้นไปบนโล่ ปัญหาบางอย่างก็เกิดขึ้น น่าเสียดายที่ลืม Android ไว้ที่บ้าน ไม่ได้ถ่ายรูปแผงไฟฟ้า ไม่งั้นจะชัดเจนกว่านี้ บางทีฉันอาจจะทำอะไรมากกว่านี้เมื่อฉันกลับไปทำงาน ดังนั้นโล่จึงเก่ามาก - 3 เฟส, ซีโร่บัส (หรือที่เรียกว่ากราวด์), เบรกเกอร์ 6 ตัวและสวิตช์แพ็คเกจ (ดูเหมือนง่าย) สภาพในตอนแรกไม่ได้สร้างแรงบันดาลใจให้เกิดความมั่นใจ ฉันต่อสู้กับ Zero Bus เป็นเวลานาน เนื่องจากสลักเกลียวทั้งหมดเป็นสนิม หลังจากนั้นฉันก็ติดตั้งเฟสบนเครื่องได้อย่างง่ายดาย ทุกอย่างเรียบร้อยดี ฉันตรวจสอบหลอดไฟแล้วพวกมันใช้งานได้

หลังจากนั้นฉันก็กลับมาที่แผงสวิตช์บอร์ดเพื่อวางสายไฟอย่างระมัดระวังและปิด ฉันอยากจะทราบว่าแผงไฟฟ้านั้นตั้งอยู่ที่ความสูงประมาณ 2 เมตร ในทางแคบ และเพื่อไปถึงที่นั่น ฉันใช้บันได (บันได) ขณะวางสายไฟ ฉันพบประกายไฟที่หน้าสัมผัสของเครื่องอื่น ซึ่งทำให้ไฟกระพริบ ดังนั้นฉันจึงดึงหน้าสัมผัสทั้งหมดออกมาและตรวจสอบสายไฟที่เหลือต่อไป (ทำเพียงครั้งเดียวและไม่ต้องกลับมาทำเช่นนี้อีก) เมื่อพบว่าหน้าสัมผัสหนึ่งของกระเป๋ามีอุณหภูมิสูง ฉันจึงตัดสินใจขยายออกไปด้วย ฉันเอาไขควงพิงสกรูแล้วหมุน ปัง! มีการระเบิด แฟลช ฉันถูกโยนกลับไป ชนกำแพง ฉันล้มลงกับพื้น มองไม่เห็นอะไรเลย (ตาบอด) โล่ไม่หยุดระเบิดและส่งเสียงหึ่งๆ ฉันไม่รู้ว่าทำไมการป้องกันถึงไม่ทำงาน เมื่อรู้สึกถึงประกายไฟที่ตกลงมาบนตัวฉัน ฉันจึงตระหนักว่าฉันต้องออกไป ฉันออกไปด้วยการสัมผัสคลาน เมื่อออกจากทางแคบนี้แล้ว จึงเริ่มโทรหาคู่ของตน ในขณะนั้นฉันก็รู้สึกอย่างนั้นกับฉัน มือขวา(ฉันถือไขควงไว้กับเธอ) มีบางอย่างผิดปกติฉันรู้สึกเจ็บปวดมาก

เราร่วมกับคู่ของฉันตัดสินใจว่าจะต้องวิ่งไปที่สถานีปฐมพยาบาล ผมว่าไม่คุ้มที่จะบอกว่าเกิดอะไรขึ้นต่อไปผมเพิ่งฉีดยาไปโรงพยาบาล ฉันจะไม่มีวันลืมเสียงแย่ ๆ ของการลัดวงจรที่ยาวนาน - คันพร้อมเสียงหึ่ง

ตอนนี้ฉันอยู่โรงพยาบาล มีรอยถลอกที่หัวเข่า หมอคิดว่าฉันถูกไฟฟ้าช็อต นี่คือทางออก จึงเฝ้าดูหัวใจของฉัน ฉันเชื่อว่าฉันไม่ตกใจ แต่แผลไหม้ที่มือของฉันเกิดจากอาร์คไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างไฟฟ้าลัดวงจร

ฉันยังไม่รู้ว่าเกิดอะไรขึ้นที่นั่น เหตุใดจึงเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ฉันคิดว่าเมื่อหมุนสกรู หน้าสัมผัสจะเคลื่อนที่และเกิดไฟฟ้าลัดวงจรแบบเฟสต่อเฟส หรือมีสายเปลือยอยู่ด้านหลังแพ็กเก็ตสวิตช์ และเมื่อสกรูเข้าใกล้ ก อาร์คไฟฟ้า. ฉันจะทราบในภายหลังว่าพวกเขาคิดออกหรือไม่

ให้ตายเถอะฉันไปเอาผ้าพันแผลมาพันมือฉันมากจนฉันเขียนด้วยมือซ้ายตอนนี้)))

ฉันไม่ได้ถ่ายรูปโดยไม่มีผ้าพันแผลมันเป็นภาพที่ไม่พึงประสงค์มาก ฉันไม่อยากทำให้ช่างไฟฟ้ามือใหม่ตกใจ….

มาตรการป้องกันอาร์คไฟฟ้าที่สามารถปกป้องฉันได้มีอะไรบ้าง หลังจากวิเคราะห์อินเทอร์เน็ต ฉันพบว่าวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการปกป้องผู้คนในการติดตั้งระบบไฟฟ้าจากอาร์คไฟฟ้าคือชุดกันความร้อน ใน อเมริกาเหนือเครื่องจักรพิเศษจากซีเมนส์ได้รับความนิยมอย่างมากซึ่งป้องกันทั้งอาร์คไฟฟ้าและกระแสสูงสุด ในรัสเซีย ในขณะนี้ เครื่องจักรดังกล่าวใช้ในสถานีไฟฟ้าแรงสูงเท่านั้น ในกรณีของฉันถุงมืออิเล็กทริกจะเพียงพอสำหรับฉัน แต่ลองคิดดูว่าจะเชื่อมต่อหลอดไฟเข้าด้วยกันอย่างไร มันอึดอัดมาก ฉันขอแนะนำให้ใช้แว่นตานิรภัยเพื่อปกป้องดวงตาของคุณ

ในการติดตั้งระบบไฟฟ้าการต่อสู้กับส่วนโค้งไฟฟ้าจะดำเนินการโดยใช้สวิตช์สุญญากาศและน้ำมันรวมถึงการใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าร่วมกับห้องดับเพลิงส่วนโค้ง

นี่คือทั้งหมด? เลขที่! วิธีที่น่าเชื่อถือที่สุดในการป้องกันตัวเองจากอาร์คไฟฟ้าในความคิดของฉันคือ งานคลายเครียด . ฉันไม่รู้เกี่ยวกับคุณ แต่ฉันจะไม่ทำงานภายใต้แรงดันไฟฟ้าอีกต่อไป...

แค่นั้นแหละสำหรับบทความของฉัน อาร์คไฟฟ้าและ การป้องกันส่วนโค้งสิ้นสุด คุณมีอะไรจะเพิ่มหรือไม่? ทิ้งข้อความไว้.

การเชื่อมอาร์กไม่ว่าจะแบบแมนนวลหรือแบบกลไกนั้นทำได้ด้วยส่วนโค้งไฟฟ้าซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือการคายประจุไฟฟ้า อาร์คไฟฟ้าเชื่อมมีลักษณะเฉพาะคือการปล่อย ปริมาณมากความอบอุ่นและแสงสว่าง โปรดทราบว่าอุณหภูมิส่วนโค้งสามารถสูงถึง 6,000 องศาเซลเซียส

ควรให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าแสงและความร้อนที่เกิดจากส่วนโค้งอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ดังนั้นทุกอย่าง งานเชื่อมวิธี การเชื่อมอาร์คดำเนินการเฉพาะในชุดหลวมและหน้ากากหรือแว่นตาที่ปกป้องดวงตาของช่างเชื่อม

การเชื่อมอาร์กไฟฟ้าไม่เหมือนกันเสมอไป มีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่ทำการเชื่อม บนผลิตภัณฑ์โลหะ และปัจจัยอื่น ๆ

ประเภทของการเชื่อมอาร์กไฟฟ้า

ถ้าเราพูดถึงการพึ่งพาตัวกลางและส่วนโค้งเราสามารถแยกแยะประเภทของการปล่อยไฟฟ้าดังต่อไปนี้:

• เปิดอาร์คไฟฟ้า การเชื่อมผลิตภัณฑ์โลหะดำเนินการในที่โล่งโดยไม่ต้องใช้ก๊าซพิเศษในการป้องกัน ส่วนโค้งจะไหม้ในตัวกลางที่เกิดจากอากาศและไอระเหยโดยรอบซึ่งปรากฏขึ้นระหว่างการเชื่อมผลิตภัณฑ์โลหะ การหลอมอิเล็กโทรดหรือลวด หรือการเคลือบ
• อาร์คไฟฟ้าแบบปิด อาร์คประเภทนี้เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มใต้น้ำ ปกป้องส่วนโค้งเมื่อทำการเชื่อม ส่วนผสมของก๊าซซึ่งเกิดขึ้นจากการผสมไอระเหยจากผลิตภัณฑ์โลหะที่กำลังเชื่อม อิเล็กโทรดสิ้นเปลือง และที่จริงแล้วคือฟลักซ์
• ส่วนโค้งในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซป้องกัน ใน ในกรณีนี้เรากำลังพูดถึงการเชื่อมในสภาพแวดล้อมที่เรียกว่าก๊าซป้องกัน: เฉื่อยหรือใช้งานอยู่ (ใช้ทั้งก๊าซบริสุทธิ์และของผสม) จากผลของการเชื่อม จะทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซซึ่งประกอบด้วยก๊าซป้องกัน ไอโลหะ และอิเล็กโทรด

แหล่งจ่ายไฟสำหรับอาร์กเชื่อม

อาร์คการเชื่อมจะเกิดขึ้นเมื่อมีการจ่ายกระแสไฟฟ้า โปรดทราบว่าส่วนโค้งสามารถขับเคลื่อนจากทั้งแหล่งกระแสสลับและกระแสตรง แหล่งที่มาต่างๆมีการให้อาหาร ประเภทต่างๆส่วนโค้ง

เมื่อใช้กระแสตรง สามารถรับส่วนโค้งได้สองประเภท: ช่างเชื่อมใช้ทั้งส่วนโค้งของขั้วตรงและขั้วกลับ ความแตกต่างระหว่างสองประเภทนี้คือการเชื่อมต่อสายไฟ ดังนั้นเมื่อมีขั้วตรง เครื่องหมายลบจะถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดโดยตรง และเครื่องหมายบวกจะถูกนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์โลหะที่จะเชื่อม ด้วยขั้วย้อนกลับ การเชื่อมต่อจะเกิดขึ้นในทางกลับกัน: ขั้วบวกจะจ่ายให้กับอิเล็กโทรดในขณะที่ขั้วลบจะจ่ายให้กับผลิตภัณฑ์โลหะที่กำลังเชื่อม

นอกจากนี้เรายังทราบด้วยว่าบางครั้งผลิตภัณฑ์โลหะที่ถูกเชื่อมไม่รวมอยู่ในวงจรไฟฟ้า ในกรณีเช่นนี้พวกเขาบอกว่าใช้ส่วนโค้งทางอ้อมนั่นคือกระแสจะจ่ายให้กับอิเล็กโทรดเท่านั้น หากทั้งอิเล็กโทรดและผลิตภัณฑ์โลหะเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน ในกรณีนี้ พวกเขาพูดถึงส่วนโค้งโดยตรง เป็นที่น่าสังเกตว่าส่วนโค้งไฟฟ้านี้มักใช้บ่อยที่สุดช่างเชื่อมใช้ส่วนโค้งทางอ้อมน้อยมาก

ค่าความหนาแน่นกระแสสำหรับส่วนเชื่อม

เมื่อเชื่อมผลิตภัณฑ์โลหะด้วยอาร์กไฟฟ้า ตัวบ่งชี้ความหนาแน่นกระแสก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ในโหมดของการเชื่อมอาร์กด้วยมือแบบทั่วไป ความหนาแน่นกระแสจะเป็นมาตรฐาน คือ 10-20 A/mm2 ช่างเชื่อมตั้งค่าเดียวกันเมื่อทำการเชื่อมในก๊าซบางชนิด ความหนาแน่นกระแสสูงคือ 80-120 A/mm 2 และสูงกว่านั้น ใช้สำหรับการเชื่อมแบบกึ่งอัตโนมัติหรือการเชื่อมประเภทอื่นๆ ที่ดำเนินการภายใต้การป้องกันก๊าซหรือฟลักซ์

ความหนาแน่นกระแสส่งผลต่อแรงดันอาร์ค การพึ่งพาอาศัยกันนี้มักจะเรียกว่าลักษณะคงที่ของส่วนโค้ง (เป็นภาพกราฟิก) โปรดทราบว่าหากความหนาแน่นกระแสมีขนาดเล็ก ลักษณะนี้อาจลดลงได้ กล่าวคือ แรงดันตกคร่อมเกิดขึ้นเมื่อกระแสเพิ่มขึ้นในทางตรงกันข้าม ปรากฏการณ์นี้เกิดจากการที่ค่าปัจจุบันเพิ่มขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น รวมถึงพื้นที่หน้าตัดของคอลัมน์ส่วนโค้งในขณะที่ความหนาแน่นกระแสลดลง

เมื่อใช้ความหนาแน่นกระแสตามปกติสำหรับการเชื่อมด้วยตนเอง แรงดันไฟฟ้าจะสูญเสียการพึ่งพาค่ากระแส ในกรณีนี้พื้นที่ของคอลัมน์จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของกระแส โปรดทราบด้วยว่าค่าการนำไฟฟ้ายังคงไม่เปลี่ยนแปลง และความหนาแน่นกระแสในคอลัมน์ยังคงที่เช่นกัน

อาร์คเชื่อมเกิดขึ้นได้อย่างไร?

อาร์กการเชื่อมเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อคอลัมน์ก๊าซที่อยู่ระหว่างผลิตภัณฑ์โลหะและอิเล็กโทรดถูกแตกตัวเป็นไอออนเพียงพอ (นั่นคือมีจำนวนอิเล็กตรอนและไอออนตามที่ต้องการ) เพื่อให้เกิดไอออไนซ์ในระดับปกติ ไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลของก๊าซ จากกระบวนการนี้ อิเล็กตรอนจึงเริ่มถูกปล่อยออกมา ในความเป็นจริง ตัวกลางส่วนโค้งเป็นตัวนำก๊าซของกระแสซึ่งมีรูปร่างทรงกระบอกกลม

โปรดทราบว่าส่วนโค้งไฟฟ้านั้นประกอบด้วย 3 องค์ประกอบ:

• ส่วนขั้วบวก
• คอลัมน์อาร์คไฟฟ้า
• ส่วนแคโทด

ความเสถียรของอาร์กไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการเชื่อมได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย รวมถึงแรงดันไฟฟ้าของวงจรเปิด ประเภท กระแสไฟฟ้า, ขนาด, ขั้วของมัน ฯลฯ ในระหว่างกระบวนการเชื่อม ตัวบ่งชี้ทั้งหมดเหล่านี้จะต้องได้รับการตรวจสอบอย่างระมัดระวัง และต้องตั้งค่าโหมดการเชื่อมอย่างถูกต้อง ในทางที่แตกต่างและสำหรับผลิตภัณฑ์โลหะต่างๆ

2.1. ธรรมชาติของการเชื่อมอาร์ก

อาร์คไฟฟ้าเป็นหนึ่งในประเภทของการปล่อยกระแสไฟฟ้าในก๊าซซึ่งมีการสังเกตการผ่านของกระแสไฟฟ้าผ่านช่องว่างของก๊าซภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ส่วนโค้งไฟฟ้าที่ใช้เชื่อมโลหะเรียกว่าส่วนเชื่อม ส่วนโค้งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรการเชื่อมไฟฟ้าและมีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมวงจรนั้น เมื่อทำการเชื่อมด้วยไฟฟ้ากระแสตรง อิเล็กโทรดที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งพลังงานส่วนโค้งเรียกว่าขั้วบวก และขั้วลบเรียกว่าแคโทด หากทำการเชื่อมโดยใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ อิเล็กโทรดแต่ละอันจะสลับกันเป็นขั้วบวกและแคโทด

ช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดเรียกว่าพื้นที่ส่วนโค้งหรือช่องว่างส่วนโค้ง ความยาวของช่องว่างส่วนโค้งเรียกว่าความยาวส่วนโค้ง ใน สภาวะปกติที่ อุณหภูมิต่ำก๊าซประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุลที่เป็นกลางและไม่มีการนำไฟฟ้า การส่งกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีอนุภาคที่มีประจุ - อิเล็กตรอนและไอออน กระบวนการก่อตัวของอนุภาคก๊าซที่มีประจุเรียกว่าไอออไนซ์และตัวก๊าซนั้นเรียกว่าไอออไนซ์ การปรากฏตัวของอนุภาคที่มีประจุในช่องว่างส่วนโค้งเกิดจากการปล่อย (การปล่อย) ของอิเล็กตรอนจากพื้นผิวของขั้วลบ (แคโทด) และการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซและไอระเหยที่อยู่ในช่องว่าง ส่วนโค้งที่ลุกไหม้ระหว่างอิเล็กโทรดกับวัตถุในการเชื่อมถือเป็นส่วนโค้งโดยตรง ส่วนโค้งดังกล่าวมักเรียกว่าส่วนโค้งอิสระซึ่งตรงกันข้ามกับส่วนโค้งที่ถูกบีบอัดซึ่งหน้าตัดจะลดลงเนื่องจากหัวฉีดหัวเผา, การไหลของก๊าซ, ไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก. ส่วนโค้งตื่นเต้นดังนี้ เมื่อเกิดการลัดวงจร อิเล็กโทรดและชิ้นส่วนที่สัมผัสกับพื้นผิวจะร้อนขึ้น เมื่ออิเล็กโทรดถูกเปิดจากพื้นผิวที่ให้ความร้อนของแคโทด อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมา - การปล่อยอิเล็กตรอน อัตราผลตอบแทนของอิเล็กตรอนมีความสัมพันธ์หลักกับผลกระทบทางความร้อน (การปล่อยความร้อน) และการมีอยู่ของสนามไฟฟ้าความเข้มสูงที่แคโทด (การปล่อยสนาม) การมีอยู่ของการปล่อยอิเล็กตรอนจากพื้นผิวแคโทดเป็นเงื่อนไขที่ขาดไม่ได้สำหรับการมีอยู่ของการปล่อยส่วนโค้ง

ตามความยาวของช่องว่างส่วนโค้ง ส่วนโค้งจะถูกแบ่งออกเป็นสามส่วน (รูปที่ 2.1): แคโทด ขั้วบวก และคอลัมน์ส่วนโค้งที่อยู่ระหว่างพวกเขา

บริเวณแคโทดประกอบด้วยพื้นผิวที่ได้รับความร้อนของแคโทด เรียกว่าจุดแคโทด และส่วนของช่องว่างส่วนโค้งที่อยู่ติดกัน ความยาวของบริเวณแคโทดมีขนาดเล็ก แต่มีลักษณะของความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้นและกระบวนการรับอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นซึ่งก็คือ เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของการปล่อยส่วนโค้ง อุณหภูมิจุดแคโทดสำหรับอิเล็กโทรดเหล็กอยู่ที่ 2,400-2,700 °C ปล่อยความร้อนส่วนโค้งได้มากถึง 38% หลัก กระบวนการทางกายภาพในบริเวณนี้คือการปล่อยอิเล็กตรอนและความเร่งของอิเล็กตรอน แรงดันไฟฟ้าตกในบริเวณแคโทดของ IR อยู่ที่ประมาณ 12-17 V

บริเวณขั้วบวกประกอบด้วยจุดขั้วบวกบนพื้นผิวของขั้วบวกและส่วนหนึ่งของช่องว่างส่วนโค้งที่อยู่ติดกัน กระแสในบริเวณขั้วบวกถูกกำหนดโดยการไหลของอิเล็กตรอนที่มาจากคอลัมน์ส่วนโค้ง จุดขั้วบวกคือบริเวณที่อิเล็กตรอนอิสระเข้าและเป็นกลางในวัสดุขั้วบวก มันมีอุณหภูมิประมาณเดียวกับจุดแคโทด แต่จากการระดมยิงด้วยอิเล็กตรอน ความร้อนจะถูกปล่อยออกมามากกว่าบนแคโทด บริเวณขั้วบวกยังมีลักษณะเฉพาะด้วยความตึงเครียดที่เพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าตก Ua อยู่ในลำดับ 2-11 V ขอบเขตของภูมิภาคนี้ก็มีขนาดเล็กเช่นกัน

คอลัมน์ส่วนโค้งตรงบริเวณช่องว่างส่วนโค้งที่ใหญ่ที่สุด ซึ่งอยู่ระหว่างบริเวณแคโทดและขั้วบวก กระบวนการหลักในการก่อตัวของอนุภาคมีประจุที่นี่คือแก๊สไอออไนซ์ กระบวนการนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการชนกันของประจุ (ส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน) และอนุภาคก๊าซที่เป็นกลาง ด้วยพลังงานการชนที่เพียงพอ อิเล็กตรอนจะถูกผลักออกจากอนุภาคก๊าซและเกิดไอออนบวกขึ้น ไอออนไนซ์นี้เรียกว่าไอออนไนซ์แบบชนกัน การชนสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่มีไอออไนซ์ จากนั้นพลังงานการชนจะถูกปล่อยออกมาในรูปของความร้อนและเพิ่มอุณหภูมิของคอลัมน์ส่วนโค้ง อนุภาคที่มีประจุที่เกิดขึ้นในคอลัมน์ส่วนโค้งจะเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรด: อิเล็กตรอนไปยังขั้วบวก, ไอออนไปยังแคโทด ไอออนบวกบางส่วนไปถึงจุดแคโทด ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งไปไม่ถึง และโดยการเติมอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเข้าไปในตัวมันเอง ไอออนจะกลายเป็นอะตอมที่เป็นกลาง

กระบวนการทำให้อนุภาคเป็นกลางนี้เรียกว่าการรวมตัวกันใหม่ ในคอลัมน์ส่วนโค้ง ภายใต้สภาวะการเผาไหม้ทั้งหมด จะสังเกตสมดุลที่เสถียรระหว่างกระบวนการไอออไนซ์และการรวมตัวกันอีกครั้ง โดยทั่วไปแล้ว คอลัมน์ส่วนโค้งจะไม่มีค่าใช้จ่าย มันเป็นกลาง เนื่องจากในแต่ละส่วนของอนุภาคจะมีจำนวนอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกันเท่ากัน อุณหภูมิของคอลัมน์ส่วนโค้งสูงถึง 6,000-8,000 ° C หรือมากกว่า แรงดันไฟฟ้าตกในนั้น (Uc) แปรผันเกือบเป็นเส้นตรงตามความยาว โดยเพิ่มขึ้นตามความยาวของคอลัมน์ที่เพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าตกขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของตัวกลางที่เป็นก๊าซและลดลงเมื่อมีการนำส่วนประกอบที่แตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายเข้าไป ส่วนประกอบดังกล่าว ได้แก่ ธาตุอัลคาไลน์และอัลคาไลน์เอิร์ธ (Ca, Na, K ฯลฯ) แรงดันไฟฟ้าตกรวมในส่วนโค้งคือ Ud=Uk+Ua+Uc เมื่อพิจารณาถึงแรงดันไฟฟ้าตกในคอลัมน์ส่วนโค้งในรูปแบบของการพึ่งพาเชิงเส้น สามารถแสดงได้ด้วยสูตร Uc=Elc โดยที่ E คือแรงดึงตามความยาว lc คือความยาวของคอลัมน์ ค่าของ IR, Ua, E ขึ้นอยู่กับวัสดุของอิเล็กโทรดและองค์ประกอบของตัวกลางช่องว่างส่วนโค้งเท่านั้นและหากยังคงไม่เปลี่ยนแปลงก็จะคงที่ที่ เงื่อนไขที่แตกต่างกันการเชื่อม เนื่องจากบริเวณแคโทดและแอโนดมีขนาดเล็ก จึงถือได้ว่าเป็น 1s = 1d จากนั้นเราจะได้นิพจน์

II)( = ก + Н)(, (2.1)

แสดงว่าแรงดันไฟฟ้าส่วนโค้งขึ้นอยู่กับความยาวของมันโดยตรง โดยที่ a = ik + ia; ข=อี. เงื่อนไขที่ขาดไม่ได้ในการได้รับคุณภาพ รอยเชื่อมคือการเผาไหม้ส่วนโค้งที่เสถียร (ความเสถียรของมัน) จากสิ่งนี้เราหมายถึงรูปแบบการดำรงอยู่ของมันซึ่งส่วนโค้ง เวลานานเผาไหม้ตามค่ากระแสและแรงดันที่ระบุโดยไม่หยุดชะงักหรือเปลี่ยนไปใช้การปล่อยประจุประเภทอื่น ด้วยการเผาไหม้ที่สม่ำเสมอ อาร์คเชื่อมพารามิเตอร์หลัก - กระแสและแรงดัน - อยู่ในการพึ่งพาซึ่งกันและกัน ดังนั้นหนึ่งในคุณสมบัติหลักของการปล่อยส่วนโค้งคือการขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้ากับความแรงของกระแสที่ความยาวส่วนโค้งคงที่ การแสดงกราฟิกของการพึ่งพานี้เมื่อทำงานในโหมดคงที่ (ในสถานะของการเผาไหม้ส่วนโค้งที่เสถียร) เรียกว่าลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสคงที่ของส่วนโค้ง (รูปที่ 2.2)

เมื่อความยาวของส่วนโค้งเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น และเส้นโค้งของคุณลักษณะแรงดันกระแสคงที่จะเพิ่มขึ้น สูงขึ้น เมื่อความยาวของส่วนโค้งลดลง จะลดลงในขณะที่ยังคงรักษารูปร่างในเชิงคุณภาพ เส้นโค้งลักษณะคงที่สามารถแบ่งออกเป็นสามส่วน: ล้ม แข็ง และเพิ่มขึ้น ในภูมิภาคแรก กระแสที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าอาร์กลดลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากความแรงของกระแสที่เพิ่มขึ้นทำให้พื้นที่หน้าตัดของคอลัมน์ส่วนโค้งและค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้น การเผาไหม้ส่วนโค้งในระบอบการปกครองในภูมิภาคนี้มีลักษณะเฉพาะคือความเสถียรต่ำ ในภูมิภาคที่สอง ความแรงของกระแสที่เพิ่มขึ้นไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของแรงดันอาร์ก สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพื้นที่หน้าตัดของคอลัมน์ส่วนโค้งและจุดแอคทีฟเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของความแรงของกระแสดังนั้นความหนาแน่นกระแสและแรงดันตกในส่วนโค้งจึงคงที่ การเชื่อมอาร์กที่มีลักษณะคงที่แบบแข็งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เทคโนโลยีการเชื่อมโดยเฉพาะเมื่อเชื่อมด้วยมือ ในภูมิภาคที่สาม เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแคโทดจะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของอิเล็กโทรดและไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้อีก ในขณะที่ความหนาแน่นกระแสในส่วนโค้งเพิ่มขึ้นและแรงดันไฟฟ้าลดลง ส่วนโค้งที่มีลักษณะคงที่เพิ่มขึ้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมส่วนโค้งแบบจุ่มอัตโนมัติและแบบกลไกและการเชื่อมแก๊สแบบป้องกันโดยใช้ลวดเชื่อมแบบบาง

ข้าว. 2.3. ลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสทางสถิติของส่วนโค้งที่ความเร็วป้อนที่แตกต่างกันของลวดอิเล็กโทรด: a - ความเร็วต่ำ; ข — ความเร็วเฉลี่ย, ใน - ความเร็วสูง

เมื่อการเชื่อมด้วยเครื่องจักรด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองบางครั้งจะใช้ลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสคงที่ของส่วนโค้งซึ่งไม่ได้ถ่ายที่ความยาวคงที่ แต่ที่ความเร็วป้อนคงที่ของลวดอิเล็กโทรด (รูปที่ 2.3)

ดังที่เห็นได้จากภาพ ความเร็วป้อนลวดอิเล็กโทรดแต่ละอันสอดคล้องกับช่วงกระแสที่แคบและมีการเผาไหม้ส่วนโค้งที่เสถียร กระแสเชื่อมที่น้อยเกินไปอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างอิเล็กโทรดและชิ้นงานได้ และมากเกินไปอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าและการแตกหักเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

อาร์คเชื่อมไฟฟ้าเป็นการคายประจุไฟฟ้าในระยะยาวในพลาสมา ซึ่งเป็นส่วนผสมของก๊าซไอออไนซ์และไอระเหยของส่วนประกอบในชั้นบรรยากาศป้องกัน สารตัวเติม และโลหะฐาน

ส่วนโค้งได้ชื่อมาจากรูปร่างลักษณะเฉพาะที่ใช้ในการเผาไหม้ระหว่างอิเล็กโทรดที่อยู่ในแนวนอนสองอัน ก๊าซร้อนมีแนวโน้มที่จะลอยสูงขึ้น และการปล่อยกระแสไฟฟ้านี้จะโค้งงอ เป็นรูปโค้งหรือส่วนโค้ง

จากมุมมองเชิงปฏิบัติ ส่วนโค้งถือได้ว่าเป็นตัวนำก๊าซที่เปลี่ยนรูป พลังงานไฟฟ้าเพื่อความร้อน ให้ความเข้มข้นของความร้อนสูงและควบคุมได้ง่ายผ่านพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า

ลักษณะทั่วไปของก๊าซคือภายใต้สภาวะปกติก๊าซเหล่านั้นจะไม่เป็นตัวนำกระแสไฟฟ้า อย่างไรก็ตามเมื่อ เงื่อนไขที่ดี (ความร้อนและการมีอยู่ของสนามไฟฟ้าความเข้มสูงภายนอก) ก๊าซสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้เช่น อะตอมหรือโมเลกุลของพวกมันสามารถปลดปล่อยหรือในทางกลับกันสำหรับองค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติตีจับอิเล็กตรอนกลายเป็นไอออนบวกหรือลบตามลำดับ ด้วยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ก๊าซจึงเคลื่อนเข้าสู่สถานะที่สี่ของสสารที่เรียกว่าพลาสมา ซึ่งเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

การกระตุ้นส่วนโค้งของการเชื่อมเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื่อม MIG/MAG เมื่อปลายอิเล็กโทรดและชิ้นส่วนที่ถูกเชื่อมสัมผัสกัน จะเกิดการสัมผัสกันระหว่างส่วนที่ยื่นออกมาขนาดเล็กของพื้นผิว ความหนาแน่นสูงกระแสมีส่วนช่วยในการละลายอย่างรวดเร็วของส่วนที่ยื่นออกมาเหล่านี้และการก่อตัวของชั้นโลหะเหลวซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องไปทางอิเล็กโทรดและในที่สุดก็แตกออก

ในขณะที่จัมเปอร์แตกโลหะจะระเหยอย่างรวดเร็วและในกรณีนี้ช่องว่างการปล่อยจะเต็มไปด้วยไอออนและอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้น เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่อิเล็กโทรดและผลิตภัณฑ์ อิเล็กตรอนและไอออนจึงเริ่มเคลื่อนที่: อิเล็กตรอนและไอออนที่มีประจุลบไปยังแอโนด และไอออนที่มีประจุบวกไปยังแคโทด และทำให้ส่วนเชื่อมเกิดความตื่นเต้น หลังจากที่ส่วนโค้งตื่นเต้น ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนอิสระและไอออนบวกในช่องว่างส่วนโค้งยังคงเพิ่มขึ้น เนื่องจากอิเล็กตรอนชนกับอะตอมและโมเลกุลระหว่างทาง และ "ทำให้หลุด" อิเล็กตรอนจำนวนมากออกจากพวกมัน (ในเวลาเดียวกัน อะตอมที่ สูญเสียอิเล็กตรอนไปหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้นกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก) ไอออนไนซ์ที่รุนแรงของก๊าซในช่องว่างส่วนโค้งเกิดขึ้น และส่วนโค้งได้รับลักษณะของการปล่อยส่วนโค้งที่เสถียร

เสี้ยววินาทีหลังจากที่ส่วนโค้งตื่นเต้น สระเชื่อมจะเริ่มก่อตัวบนโลหะฐาน และโลหะหยดหนึ่งจะเริ่มก่อตัวที่ปลายอิเล็กโทรด และหลังจากนั้นอีกประมาณ 50 - 100 มิลลิวินาที จะมีการถ่ายเทโลหะอย่างเสถียรจากปลายลวดอิเล็กโทรดไปยังสระเชื่อม สามารถทำได้โดยหยดที่บินอย่างอิสระเหนือช่องว่างส่วนโค้ง หรือโดยหยดในรูปแบบแรก ไฟฟ้าลัดวงจรแล้วไหลลงสระเชื่อม

สมบัติทางไฟฟ้าของส่วนโค้งถูกกำหนดโดยกระบวนการที่เกิดขึ้นในสามโซนลักษณะเฉพาะ - คอลัมน์ตลอดจนในบริเวณใกล้อิเล็กโทรดของส่วนโค้ง (แคโทดและแอโนด) ซึ่งตั้งอยู่ระหว่างคอลัมน์ส่วนโค้งด้านหนึ่งและ อิเล็กโทรดและผลิตภัณฑ์ที่อยู่อีกด้านหนึ่ง

เพื่อรักษาอาร์กพลาสมาเมื่อทำการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลือง ก็เพียงพอที่จะให้กระแสไฟฟ้า 10 ถึง 1,000 แอมแปร์ และนำไปใช้ระหว่างอิเล็กโทรดและผลิตภัณฑ์ แรงดันไฟฟ้าประมาณ 15 - 40 โวลต์ ในกรณีนี้ แรงดันตกคร่อมคอลัมน์ส่วนโค้งจะไม่เกินหลายโวลต์ แรงดันไฟฟ้าที่เหลืออยู่จะลดลงที่บริเวณแคโทดและแอโนดของส่วนโค้ง ความยาวของส่วนโค้งโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 10 มม. ซึ่งสอดคล้องกับประมาณ 99% ของความยาวส่วนโค้ง ดังนั้น ความแรงของสนามไฟฟ้าในคอลัมน์ส่วนโค้งจึงอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.1 ถึง 1.0 V/มม. ในทางกลับกัน บริเวณแคโทดและแอโนดมีลักษณะเฉพาะที่มีความยาวสั้นมาก (ประมาณ 0.0001 มม. สำหรับบริเวณแคโทด ซึ่งสอดคล้องกับเส้นทางอิสระเฉลี่ยของไอออน และ 0.001 มม. สำหรับบริเวณขั้วบวก ซึ่งสอดคล้องกับค่าเฉลี่ย เส้นทางอิสระของอิเล็กตรอน) ดังนั้น บริเวณเหล่านี้จึงมีความแรงของสนามไฟฟ้าที่สูงมาก (สูงถึง 104 V/มม. สำหรับบริเวณแคโทด และสูงถึง 103 V/มม. สำหรับบริเวณขั้วบวก)

มีการทดลองพบว่าในกรณีของการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลือง แรงดันไฟฟ้าตกในบริเวณแคโทดจะเกินแรงดันไฟฟ้าตกในบริเวณขั้วบวก: 12 - 20 V และ 2 - 8 V ​​ตามลำดับ เมื่อพิจารณาถึงการสร้างความร้อนที่วัตถุ วงจรไฟฟ้าขึ้นอยู่กับกระแสและแรงดันไฟฟ้าจะเห็นได้ชัดว่าเมื่อทำการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองความร้อนจะถูกปล่อยออกมามากขึ้นในบริเวณที่แรงดันตกมากขึ้นเช่น ในแคโทด ดังนั้นเมื่อทำการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองส่วนใหญ่จะใช้ขั้วย้อนกลับของกระแสเชื่อมเมื่อผลิตภัณฑ์ทำหน้าที่เป็นแคโทดเพื่อให้แน่ใจว่าโลหะฐานจะเจาะลึก (ในกรณีนี้ขั้วบวกของแหล่งพลังงานเชื่อมต่อกับ อิเล็กโทรด) บางครั้งมีการใช้ขั้วตรงเมื่อทำการพื้นผิว (เมื่อการแทรกซึมของโลหะฐานตรงกันข้ามเป็นที่พึงปรารถนาที่จะมีน้อยที่สุด)

ภายใต้สภาวะการเชื่อม TIG (การเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดแบบไม่สิ้นเปลือง) ในทางกลับกัน แรงดันแคโทดตกจะต่ำกว่าแรงดันแอโนดตกอย่างมีนัยสำคัญ และด้วยเหตุนี้ ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ความร้อนจึงถูกสร้างขึ้นที่ขั้วบวกมากขึ้น ดังนั้น เมื่อทำการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดที่ไม่สิ้นเปลือง เพื่อให้แน่ใจว่าโลหะฐานจะเจาะลึก ผลิตภัณฑ์จะเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งพลังงาน (และกลายเป็นขั้วบวก) และอิเล็กโทรดเชื่อมต่อกับขั้วลบ ( จึงช่วยป้องกันอิเล็กโทรดจากความร้อนสูงเกินไป)

ในกรณีนี้ ไม่ว่าอิเล็กโทรดจะเป็นประเภทใด (สิ้นเปลืองหรือไม่สิ้นเปลือง) ความร้อนจะถูกสร้างขึ้นส่วนใหญ่ในบริเวณแอคทีฟของส่วนโค้ง (แคโทดและแอโนด) และไม่ได้อยู่ในคอลัมน์ส่วนโค้ง คุณสมบัติของส่วนโค้งนี้ใช้เพื่อหลอมเฉพาะบริเวณของโลหะฐานที่ส่วนโค้งพุ่งไป

ส่วนต่าง ๆ ของอิเล็กโทรดที่กระแสอาร์คผ่านเรียกว่าจุดแอคทีฟ (บนอิเล็กโทรดบวก - จุดแอโนดและบนอิเล็กโทรดลบ - จุดแคโทด) จุดแคโทดเป็นแหล่งของอิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของช่องว่างส่วนโค้ง ในเวลาเดียวกัน กระแสไอออนบวกพุ่งเข้าหาแคโทด ระดมยิงและถ่ายโอนพลังงานจลน์ของพวกมันไปยังแคโทด อุณหภูมิบนพื้นผิวแคโทดในบริเวณจุดแอคทีฟระหว่างการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองถึง 2,500 ... 3000 °C

Lk - ภูมิภาคแคโทด; La - ภูมิภาคแอโนด (La = Lk = 10 -5 -10 -3 ซม.); Lst - คอลัมน์ส่วนโค้ง; Ld - ความยาวส่วนโค้ง; Ld = Lk + La + Lst

กระแสของอิเล็กตรอนและไอออนที่มีประจุลบพุ่งไปที่จุดแอโนดซึ่งถ่ายโอนพลังงานจลน์ของพวกมันไปที่นั่น อุณหภูมิบนพื้นผิวขั้วบวกในพื้นที่ของจุดที่ใช้งานระหว่างการเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองถึง 2,500 ... 4000°C อุณหภูมิของคอลัมน์ส่วนโค้งเมื่อเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสิ้นเปลืองอยู่ในช่วง 7,000 ถึง 18,000 ° C (สำหรับการเปรียบเทียบ: จุดหลอมเหลวของเหล็กอยู่ที่ประมาณ 1,500 ° C)

อิทธิพลต่อส่วนโค้งของสนามแม่เหล็ก

เมื่อทำการเชื่อม กระแสตรงมักพบปรากฏการณ์ดังกล่าวเช่นแม่เหล็ก โดดเด่นด้วยคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

คอลัมน์ส่วนโค้งของการเชื่อมเบี่ยงเบนไปอย่างมากจากตำแหน่งปกติ
- ส่วนโค้งไหม้ไม่มั่นคงและมักจะแตกออก
- เสียงการเผาไหม้ส่วนโค้งเปลี่ยนไป - มีเสียงแตกปรากฏขึ้น

การระเบิดของแม่เหล็กขัดขวางการก่อตัวของตะเข็บและอาจส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องในตะเข็บเช่นขาดการเจาะและขาดฟิวชั่น สาเหตุของการระเบิดของสนามแม่เหล็กคือปฏิกิริยาของสนามแม่เหล็กของส่วนเชื่อมกับสนามแม่เหล็กใกล้เคียงหรือมวลเฟอร์โรแมกเนติก

คอลัมน์ส่วนโค้งการเชื่อมถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของวงจรการเชื่อมในรูปแบบของตัวนำที่มีความยืดหยุ่นซึ่งมีสนามแม่เหล็กอยู่

อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กของส่วนโค้งกับสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในส่วนที่ถูกเชื่อมระหว่างการไหลของกระแสไฟฟ้า ส่วนโค้งของการเชื่อมจะเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับตำแหน่งที่เชื่อมต่อตัวนำปัจจุบัน

อิทธิพลของมวลเฟอร์โรแมกเนติกต่อการโก่งตัวของส่วนโค้งนั้นเกิดจากความจริงที่ว่าเนื่องจากความแตกต่างอย่างมากในการต้านทานการเคลื่อนที่ของเส้นสนามแม่เหล็กของส่วนโค้งผ่านอากาศและผ่านวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก (เหล็กและโลหะผสม) สนามแม่เหล็กจึงปรากฎ เพื่อให้มีสมาธิมากขึ้นที่ด้านตรงข้ามกับตำแหน่งของมวล ดังนั้นคอลัมน์ส่วนโค้งจึงเลื่อนไปที่ตัวเฟอร์โรแมกเนติกด้านข้าง

สนามแม่เหล็กของส่วนเชื่อมจะเพิ่มขึ้นตามกระแสการเชื่อมที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นผลของการระเบิดด้วยแม่เหล็กจึงมักปรากฏให้เห็นบ่อยขึ้นเมื่อทำการเชื่อมที่สภาวะสูง

คุณสามารถลดอิทธิพลของการระเบิดของแม่เหล็กต่อกระบวนการเชื่อมได้:

การเชื่อมอาร์กสั้น
- การเอียงอิเล็กโทรดเพื่อให้ปลายหันไปทางแรงระเบิดของแม่เหล็ก
- นำกระแสจ่ายเข้าใกล้ส่วนโค้งมากขึ้น

ผลกระทบของการระเบิดด้วยแม่เหล็กยังสามารถลดลงได้โดยการเปลี่ยนกระแสเชื่อมโดยตรงเป็นกระแสสลับ ซึ่งการระเบิดของแม่เหล็กจะปรากฏน้อยลงมาก อย่างไรก็ตามต้องจำไว้ว่าส่วนโค้งของกระแสสลับนั้นมีความเสถียรน้อยกว่าเนื่องจากเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของขั้วจึงดับลงและสว่างขึ้นอีกครั้ง 100 ครั้งต่อวินาที เพื่อให้อาร์กกระแสสลับเผาไหม้ได้อย่างเสถียร จำเป็นต้องใช้ตัวทำให้อาร์คคงตัว (องค์ประกอบที่แตกตัวเป็นไอออนได้ง่าย) ซึ่งถูกนำเข้าสู่การเคลือบอิเล็กโทรดหรือในฟลักซ์