Az ívgenerálás elve és oltási módja elektronikus eszközökben, például biztosítékokban

Mi az elektromos ív?

Amikor az áramkörben a biztosíték kiolvad, amikor a feszültség és az áram elér egy bizonyos értéket, a biztosítékcsatlakozó éppen megolvadt és lekapcsolódott, és az éppen elválasztott biztosítékcsatlakozók között ív keletkezik, amit ívnek nevezünk. Ez az erős elektromos térnek köszönhető, amely ionizálja a gázt, és az áramot áthalad a normál szigetelő közegen. Az elektromos ívek felhasználásának számos felhasználási területe lehet, mint például a hegesztés, elektromos ívkemencék acélgyárakban stb. De ha az ívet ellenőrizetlen állapotban hozzuk létre, az károsítja az energiaátvitelt, az elosztást és az elektronikus berendezéseket. Tehát meg kell értenünk és irányítanunk kell az ívet.

Az elektromos ív összetétele

1. Íves oszlop zóna

Az ívoszlop régió elektromosan semleges, és molekulákból, atomokból, gerjesztett atomokból, pozitív ionokból, negatív ionokból és elektronokból áll. Közülük a pozitív töltésű ionok majdnem egyenlőek a negatív töltésű ionokkal, ezért plazmának is nevezik. A feltöltött részecskék a plazmában irányirányban mozognak anélkül, hogy sok energiát fogyasztanának, ezért alacsony feszültségű körülmények között nagy áramot tudnak továbbítani. Az áramot továbbító fő töltött részecskék az elektronok, amelyek az összes töltött részecskék számának körülbelül 99,9%-át teszik ki, a többi pozitív ion. A katód és az anód tartományok rendkívül rövid hossza miatt az ívoszlop régió hosszát tekinthetjük ívhossznak. Az elektromos térerősség az ívoszlop régiójában viszonylag alacsony, általában csak 5-10 V/cm.

2. Katód terület

A katódot tekintik az elektronok forrásának. Ez biztosítja a töltött részecskék (elektronok) 99,9%-át az ívoszlopnak. A katód elektronkibocsátó képessége jelentős hatással van az ív stabilitására. A katód tartomány hossza 10-5-10-6 cm. Ha a katód feszültségesése 10 V, akkor a katód tartomány elektromos térereje 106-107 V/cm.

3. Anód terület

Az anód tartomány elsősorban az elektronok befogadásáért felelős, de emellett 0,1%-ot kell biztosítania a töltött részecskéknek (pozitív ionoknak) az ívoszlopnak. Az anód tartomány hossza általában 10-2-10-3cm, így az anódterület elektromos térereje 103-104V/cm. Az anód anyagának és a hegesztőáramnak a feszültségesésre gyakorolt ​​jelentős hatása miatt az anódtartományban ez 0 és 10 V között változhat. Például, ha az áramsűrűség magas és az anód hőmérséklete magas, ami az anód anyagának elpárolgását okozza, az anód feszültségesése csökken, akár 0 V-ra is.

Az elektromos ívek jellemzői

1. Az ív stabil égésének fenntartásához szükséges ívfeszültség nagyon alacsony, és egy 1 cm-es egyenáramú ívoszlop feszültsége a légkörben mindössze 10-50 V.

2. Nagy áram haladhat át az íven, néhány ampertől több ezer amperig terjedhet.

3. Az ív hőmérséklete magas, és az ívoszlop hőmérséklete egyenetlen. A középső hőmérséklet a legmagasabb, eléri a 6000-10 000 fokot, míg a központtól távolodva csökken a hőmérséklet.

4. Az elektromos ívek erős fényt bocsáthatnak ki. Az ívből származó fénysugárzás hullámhossza (1,7-50) × 10-7 m. Három részből áll: infravörös, látható fény és ultraibolya fény

Az elektromos ívek osztályozása

1. Az áram típusa szerint AC ívre, DC ívre és impulzusívre osztható.

2. Az ív állapota szerint szabadívre és tömörített ívre (például plazmaívre) osztható.

3. Az elektróda anyaga szerint felosztható: olvadó elektródaív és nem olvadó elektródív.

Az elektromos ívek veszélyei

1. Az ívek jelenléte meghosszabbítja a kapcsolóberendezések hibás áramkörök leválasztásának idejét, és növeli a rövidzárlatok valószínűségét az energiarendszerben.

2. Az ív által keltett magas hőmérséklet megolvasztja és elpárologtatja az érintkezési felületet, kiégetve a szigetelőanyagot. Az olajjal töltött elektromos berendezések tüzet és robbanást is jelenthetnek.

3. Annak a ténynek köszönhetően, hogy az elektromos ívek elektromos és termikus erők hatására mozoghatnak. Könnyen okozhat ívzárlatot és sérüléseket, ami a balesetek eszkalációjához vezet.

A hat oltóív elve

1. Ív hőmérséklet

Az ívet termikus ionizáció tartja fenn, és az ív hőmérsékletének csökkentése gyengítheti a termikus ionizációt és csökkentheti az új töltött ionok képződését. Ugyanakkor csökkenti a töltött részecskék sebességét és fokozza a kompozit hatást. Az ív gyors meghosszabbításával, az ív gázzal vagy olajjal történő fújásával, vagy az ívnek egy szilárd közeg felületével való érintkezésbe hozásával az ív hőmérséklete csökkenthető.

2. A médium jellemzői

Annak a közegnek a jellemzői, amelyben az ív ég, nagymértékben meghatározzák az ív disszociációjának erősségét. Beleértve a hővezető képességet, a hőkapacitást, a termikus szabad hőmérsékletet, a dielektromos szilárdságot stb.

3. A gázközeg nyomása

A gázközeg nyomása jelentős hatással van az ív disszociációjára. Mivel minél nagyobb a gáz nyomása, annál nagyobb a részecskék koncentrációja az ívben, minél kisebb a részecskék közötti távolság, annál erősebb az összetett hatás, és annál könnyebben kialszik az ív. Nagy vákuum környezetben az ütközés valószínűsége csökken, ami elnyomja az ütközési disszociációt, miközben a diffúziós hatás erős.

4. Érintkezőanyag

Az érintkezési anyag is befolyásolja a leválás folyamatát. Magas olvadáspontú, jó hővezető képességű, nagy hőkapacitású, magas hőmérsékletnek ellenálló fémek érintkezőként való használata esetén csökkenti a forró elektronok és fémgőz kibocsátását az ívben, ami előnyös az ívoltás szempontjából.

Az ív oltásának módja

1. Használja a közeget az ív oltására

Az ívrés leválása nagymértékben függ az ív körüli oltóközeg jellemzőitől. A kén-hexafluorid gáz kiváló ívoltó közeg, erős elektronegativitással. Gyorsan képes elektronokat adszorbeálni és stabil negatív ionokat képezni, ami elősegíti a rekombinációt és az ionizációt. Ívoltó képessége körülbelül 100-szor erősebb, mint a levegő; A vákuum (0,013 Pa alatti nyomás) szintén jó közeg az ívoltáshoz. A vákuumban lévő semleges részecskék kis száma miatt nem könnyű ütközni és disszociálni, a vákuum pedig elősegíti a diffúziót és a disszociációt. Ívoltó képessége körülbelül 15-ször erősebb, mint a levegő.

2. Az ív fújásához használjon gázt vagy olajat

Az ív fújása a töltött részecskék diffúzióját és hűtési rekombinációját okozza az ívrésben. A nagyfeszültségű megszakítókban az ívoltókamra-szerkezetek különféle formáit alkalmazzák, hogy a gázból vagy olajból hatalmas nyomást állítsanak elő, és azt erőteljesen az ívrés felé fújják. Az ív fújásának két fő módja van: függőleges és vízszintes fújás. A függőleges fúvás az ívvel párhuzamos fúvási irány, amely az ív elvékonyodását okozza; A vízszintes fújás az ívre merőleges fúvási irány, amely megnyújtja és levágja az ívet.

3. Ívoltó érintkezőként használjon speciális fémanyagokat

A magas olvadáspontú, hővezető képességű és nagy hőkapacitású, magas hőmérsékletnek ellenálló fémek érintkezési anyagként való használata csökkentheti a forró elektronok és fémgőz kibocsátását az elektromos ívekben, így az ionizációt elnyomó hatás érhető el; Az egyidejűleg használt érintkezőanyag nagy ív- és hegesztési ellenállást is igényel. A gyakori érintkezési anyagok közé tartozik a réz-volfrámötvözet, az ezüst volfrámötvözet stb.

4. Elektromágneses ívfúvás

Az elektromágneses erő hatására mozgó elektromos ív jelenségét elektromágneses fúvóívnek nevezzük. Az ívnek a környező közegben való mozgása miatt ugyanolyan hatást fejt ki, mint a levegő befújása, így eléri az ív kioltásának célját. Ezt az ívoltási módszert szélesebb körben használják kisfeszültségű kapcsolóberendezésekben.

5. Mozgassa az ívet a szilárd közeg keskeny résében

Ezt a fajta ívoltási módszert résíves oltásnak is nevezik. A közeg szűk résében az ív mozgása miatt egyrészt lehűl, ami fokozza az ionizációs hatást; Másrészt az ív megnyúlik, az ív átmérője csökken, az ívellenállás nő, és az ív kialszik.

6. Válasszuk szét a hosszú ívet rövid ívekre

Amikor az ív áthalad egy rá merőleges fémrácson, a hosszú ív több rövid ívre oszlik; A rövid ívek feszültségesése elsősorban az anód és a katód tartományba esik. Ha a rácsok száma elegendő ahhoz, hogy az ívégés fenntartásához szükséges minimális feszültségesések összege az egyes szegmensekben nagyobb legyen, mint az alkalmazott feszültség, az ív magától kialszik. Ezen túlmenően, miután az AC áram átlépi a nullát, a közeli katódhatás miatt az egyes ívhézagok dielektromos szilárdsága hirtelen 150-250 V-ra nő. Több ívhézag sorba kapcsolásával nagyobb dielektromos szilárdság érhető el, így az ív nem gyullad ki újra a nulla keresztezésnél történő kioltás után.

7. Alkalmazza a többszörös töréses ívoltást

A nagyfeszültségű megszakító minden fázisa sorba van kötve két vagy több megszakítással, ami csökkenti az egyes megszakítások által viselt feszültséget, és megduplázza az érintkezők megszakítási sebességét, ami az ív gyors megnyúlását és az ív kioltását eredményezi.

8. Javítsa a megszakító érintkezőinek leválasztási sebességét

Javult az ív megnyújtásának sebessége, ami előnyös az ívhűtés, rekombináció és diffúzió szempontjából.