Дуга постоянного тока

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Дуга постоянного тока

Содержание

2. Газовым разрядом называют процессы, протекающие в газах при прохождении через них электрического тока. В обычных условиях
3. Участок 1-2 описывает несамостоятельный разряд. При повышении напряжения скорость частиц и их кинетическая энергия под действием
4. В электротехнологии наиболее распространены тлеющий и дуговой разряды. Они различаются не только значениями напряжения и плотностей
7. Виды эмиссии электронов с катода В проводящем материале электродов имеется большое количество свободных электронов, однако они
8. Виды эмиссии электронов с катода: - термоэлектронная (за счет высокой температуры катода); - автоэлектронная (за счет
9. Термоэлектронная эмиссия При термоэлектронной эмиссии увеличение кинетической энергии электронов происходит за счет повышения температуры катода и
10. В дуговых печах повышение температуры катода осуществляется бомбардировкой катода положительными ионами. Нейтрализуясь на поверхности катода, ионы
11. Автоэлектронная эмиссия Если в прикатодной области создать сильное электрическое поле с напряженностью 106 – 107 В/см,
12. Соотношение плотностей токов термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий для разных установок разное. Для вакуумных дуговых печей при
13. Процессы в промежутке: Ионизация: «толчком» (взаимодействие электронов с атомами газа); Термическая (взаимодействие атомов и тяжелых ионов
14. Классификация электрических дуг 1. Свободно горящие и обжатые (плазменные). 2. Дуги с холодным и горячим катодом.
15. Распределение потенциала по длине дуги постоянного тока Регулировочная характеристика дуги Формула Фрелиха
16. Изменение по радиусу столба температуры и удельной электропроводности дуги Качественный характер изменения электропроводности плазмы дуги от
17. Влияние плазмообразующего газа на температуру поверхности дуги
18. Статические ВАХ дуги постоянного тока при различных видах теплопередачи: 1 – теплопроводность; 2 – излучение; 3
19. Общий вид ВАХ дуги постоянного тока
20. Электрические характеристики мощной дуги в ДСППТ
21. Переходные режимы дуги постоянного тока Инерционность дуги Изменение постоянной времени дуги во время плавки, мс Расплавление
23. Скачать презентацию

Слайд 2

Газовым разрядом называют процессы, протекающие в газах при прохождении через них

электрического тока. В обычных условиях газ не электропроводен и для протекания тока необходимо создания определенных условий. В первую очередь они связаны с появлением в объеме газа электрических зарядов и наличием электрического поля, обеспечивающего их перемещение. Источниками заряженных частиц является отрицательный электрод, поставляющий с помощью различных процессов в разрядный промежуток электроны, и процессы ионизации нейтрального газа, протекающие в промежутке при взаимодействии частиц.

Газовые разряды разделяются на
самостоятельные и несамостоятельные

Слайд 3

Участок 1-2 описывает несамостоятельный разряд.
При повышении напряжения скорость частиц

и их кинетическая энергия под действием электрического поля уже становится достаточной для ионизации газа. Разряд постепенно переходит в стадию самостоятельного сначала «темного», а потом тлеющего разряда (участок 3-4). При дальнейшем росте напряжения разряд через стадию аномального тлеющего разряда (участок 4-5) переходит к искровому (5-6), а затем к дуговому (7).

Слайд 4

В электротехнологии наиболее распространены тлеющий и дуговой разряды. Они различаются не

только значениями напряжения и плотностей тока, но и разным характером распределения зарядов внутри промежутка. Если при тлеющем разряде внутри промежутка существуют явно выраженные нескомпенсированные заряды и плазма разряда неравновесна, то при дуговом разряде нескомпенсированные электрические заряды сосредоточены только в приэлектродных областях, а основной промежуток (т.н. положительный столб) квазинейтрален. Отличительной особенностью дугового разряда является низкие приэлектродные падения потенциала, сравнимые с потенциалом ионизации газа в промежутке. Это объясняется тем, что действующие в дуге механизмы эмиссии электронов с катода обеспечивают почти полную величину тока разряда. В тлеющем же разряде для обеспечения необходимого электронного тока требуется резкое увеличение прикатодного падения потенциала (до сотен В).

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Виды эмиссии электронов с катода
В проводящем материале электродов имеется большое количество

свободных электронов, однако они не могут покинуть поверхность из-за наличия потенциального барьера. Для освобождения электрона ему необходимо придать дополнительную энергию, равную работе выхода Необходимо, чтобы Wкин.эл. ≥ Wвых .

Слайд 8

Виды эмиссии электронов с катода: - термоэлектронная (за счет высокой температуры катода); -

автоэлектронная (за счет высокой напряженности поля). При ДСП проявление видов эмиссии неодинаково в разные полупериоды. При нахождении катода на угольном электроде из-за высокой температуры торца (4200К) jтэ ~ 200 А/см2, а для кипящей стали (2500К) – 0,02 А/см2. Поэтому в полупериод, когда катодом является металл сильно развита и автоэлектронная эмиссия. Особенно сильно это выражено в период расплавления. Это явление является основой вентильного эффекта в дуге.

Слайд 9

Термоэлектронная эмиссия
При термоэлектронной эмиссии увеличение кинетической энергии электронов происходит за счет

повышения температуры катода и увеличения скорости и амплитуды теплового движения

.
Интенсивность термоэлектронной эмиссии зависит от температуры и материала катода и описывается уравнением Ричардсона-Дэшмана, где

- плотность тока термоэлектронной эмиссии; Т- температура

А и В - коэффициенты, зависящие от материала электрода

Слайд 10

В дуговых печах повышение температуры катода осуществляется бомбардировкой катода положительными ионами.

Нейтрализуясь на поверхности катода, ионы отдают свою энергию и разогревают его. Средняя температура катода зависит от агрегатного состояния материала электрода и ограничена температурой плавления для плавящегося катода, испарения для жидкого либо температурой сублимации для графита (4200 К). Так, в дуговых вакуумных печах температура катода из вольфрама составляет 3000К, а из стали – всего 1800К. При этом плотность тока термоэлектронной эмиссии для вольфрама составит 22 А/см2, а для стали 4.10-3 А/см2.

Слайд 11

Автоэлектронная эмиссия
Если в прикатодной области создать сильное электрическое поле с напряженностью

106 – 107 В/см, то электроны могут быть оторваны от катода и без повышения температуры. Такая эмиссия называется электростатической или автоэлектронной. По уравнению Фаулера и Нордгейма плотность тока автоэлектронной эмиссии равна

где Е- напряженность электрического поля около катода; коэффициенты А2 и В2 зависят от материала электрода.

Автоэлектронная эмиссия в чистом виде проявляет себя лишь при температурах до 10000К. В электротермических установках эти температуры значительно выше и поэтому в них присутствуют оба вида эмиссии.

Слайд 12

Соотношение плотностей токов термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий для разных установок разное.

Для вакуумных дуговых печей при плавке тугоплавких металлов основная часть тока определяется термоэлектронной эмиссией, а при ВДП стали и титана – автоэлектронной. При ДСП явления эмиссии неодинаковы в разные полупериоды. При нахождении катода на угольном электроде из-за высокой температуры торца (42000К) плотность тока термоэлектронной эмиссии составляет около 2 . 103 А/см2. Когда же катод в другой полупериод переходит на стальную шихту, то плотность тока термоэлектронной эмиссии резко снижается до

Необходимость привлечения автоэлектронной эмиссии к протеканию тока в разряде приводит к изменению приэлектродных процессов и электрических характеристик дуги в разные полупериоды. Это явление является основой вентильного эффекта в дуге при протекании переменного тока.

Слайд 13

Процессы в промежутке:
Ионизация:
«толчком» (взаимодействие электронов с атомами газа);
Термическая (взаимодействие атомов

и тяжелых ионов между собой из-за теплового движения).
Деионизация:
Рекомбинация ионов;
Диффузия ионов из столба дуги.
Локальное термическое равновесие стационарной дуги (ЛТР) при равенстве скоростей ионизации и деионизации. Степень ионизации, определяющая проводимость промежутка зависит от давления и температуры.

Слайд 14

Классификация электрических дуг 1. Свободно горящие и обжатые (плазменные). 2. Дуги с

холодным и горячим катодом. Это разделение по преимущественному влиянию вида эмиссии (автоэлектронной или термоэлектронной). 3. По роду среды в разрядном промежутке – дуги в газах и в парах. 4. По характеру взаимодействия катода и анода дуги разделяются на длинные и короткие. Длинные – когда процессы на К и А протекают независимо. Короткие – когда существует тесная взаимосвязь.. 5. По роду тока – постоянного тока (стационарные дуги) и переменного тока (квазистационарные дуги). 6. По давлению – атмосферного (ДСП) и пониженного (вакуумные).

Слайд 15

Распределение потенциала по длине дуги постоянного тока
Регулировочная характеристика дуги
Формула Фрелиха

Слайд 16

Изменение по радиусу столба температуры и удельной электропроводности дуги
Качественный характер изменения

электропроводности плазмы дуги от температуры

Качественный характер изменения электропроводности плазмы дуги от температуры

Слайд 17

Влияние плазмообразующего газа на температуру поверхности дуги

Слайд 18

Статические ВАХ дуги постоянного тока при различных видах теплопередачи: 1 –

теплопроводность; 2 – излучение; 3 – конвекция, объемное охлаждение

Слайд 19

Общий вид ВАХ дуги постоянного тока

Слайд 20

Электрические характеристики мощной дуги в ДСППТ

Слайд 21

Переходные режимы дуги постоянного тока Инерционность дуги
Изменение постоянной времени дуги во

время плавки, мс
Расплавление 0.1-0.5
Доплавление 1.0
Окисление 3.0
Рафинирование, 5.0

Дуга постоянного тока

Содержание

Газовым разрядом называют процессы, протекающие в газах при прохождении через них

Участок 1-2 описывает несамостоятельный разряд. При повышении напряжения скорость частиц

В электротехнологии наиболее распространены тлеющий и дуговой разряды. Они различаются не

Виды эмиссии электронов с катодаВ проводящем материале электродов имеется большое количество

Виды эмиссии электронов с катода: - термоэлектронная (за счет высокой температуры катода); -

Термоэлектронная эмиссияПри термоэлектронной эмиссии увеличение кинетической энергии электронов происходит за счет