Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Дуга постоянного и переменного токов

Ионы также принимают участие в преобразовании энергии поля в тепловую энергию движения, но их роль вследствие меньшей подвижности значительно меньше, чем электронов. При устойчивом горении дуги температура всех частиц среды почти одинакова и составляет несколько тысяч градусов Цельсия. При такой температуре газа энергия движущихся частиц настолько велика, что соударение даже нейтральных атомов и молекул может привести к их ионизации.

Однако значительное число молекул газа при столкновениях не ионизируется, а диссоциирует на электронейтральные атомы, не принимающие участия в прохождении тока. Раскаленные газы в диссоциированном состоянии образуют ореол дуги. В диссоциированном состоянии газы становятся более активными в химическом отношении и в отношении передачи тепла. Так, например, теплопроводность воздуха, диссоциированного всего лишь на 10%, удваивается. Диссоциация газов в зоне дуги имеет большое значение для теплофизических и физико-химических процессов в дуговых печах.

В цепи постоянного тока состояние дуги после ее возбуждения очень быстро стабилизируется. При устойчивом горении дуги число возникающих в единицу времени зарядов вследствие ионизации равно числу зарядов, исчезающих вследствие рекомбинации и диффузии. При изменении режима работы дуги динамическое равновесие нарушается, и в дуговом разряде возникают переходные режимы. Скорость перехода в состояние нового равновесия очень велика (длительность переходного режима измеряется милли- и микросекундами).

Существенно изменяются условия горения дуги и ее характеристики при питании переменным током. В этом случае сила тока дуги и тепловое состояние газового промежутка изменяются непрерывно. В течение каждого периода электрод является поочередно то катодом, то анодом. Уменьшение градиента потенциала в дуге переменного тока при переходе напряжения через нулевую точку сопровождается и уменьшением степени ионизации частиц: число новых заряженных частиц, появляющихся в единицу времени, меньше числа частиц, исчезающих в результате деионизации. При каждом прохождении тока через нуль газовый промежуток охлаждается, деионизируется, и его проводимость уменьшается. В зависимости от условий охлаждения газа в разрядном промежутке и характера изменения подводимого от источника питания напряжения дуга после смены полярности может возникнуть сразу, спустя некоторое время или вообще погаснуть.

Если в момент смены полярности проводимость промежутка изменяется несущественно, что характерно для мощных хорошо теплоизолированных дуг, то дуга горит непрерывно, сила тока плавно и без перерывов переходит через нулевое значение, а вольт-амперная характеристика дуги (зависимость между силой тока и напряжением) изменяется по прямой. При большей скорости охлаждения дуги проводимость разрядного промежутка во время смены полярности может уменьшиться настолько, что ток в цепи будет появляться лишь при определенном значении напряжении зажигания. Вольт-амперная характеристика в этом случае имеет вид ломаной линии, а дуга в течение некоторого времени отсутствует, т. е. горит прерывисто.

Более интенсивная потеря тепла дугой приводит к тому, что для ее зажигания требуется все более высокое напряжение. Напряжение зажигания может превысить напряжение горения дуги, на осциллограмме появляются пики напряжения, форма осциллограмм силы тока и напряжения и вольт-амперная характеристика дуги усложняются. Наконец, когда степень ионизации разрядного промежутка во время смены полярности электродов снижается очень сильно, а подводимого напряжения недостаточно для пробоя газового промежутка, дуга после смены полярности может вообще не зажигаться. Горение дуги приобретает неустойчивый прерывистый характер, и в конце концов дуга гаснет окончательно.

Источник [4] → список литературы.

Вернуться в начало статьи: Дуга постоянного и переменного токов

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Электропечи
Вернуться на главную: Черная металлургия