Elektr yoyi va uning xossalari

Mashinasozlikda eng keng tarqalgani elektr boshq payvandlashdir. Keling, elektr boshq manbalarining xususiyatlarini batafsil ko'rib chiqaylik.

Elektr yoyi - bu gaz muhitida yuzaga keladigan ikkita elektrod o'rtasida elektr tokining uzluksiz chiqishi. Metalllarni payvandlash uchun ishlatiladigan elektr yoyi payvandlash yoyi deb ataladi. Ko'pgina hollarda, elektrod va ishlov beriladigan qism o'rtasida bunday kamon yonadi, ya'ni. yoydir bevosita harakat.

To'g'ridan-to'g'ri yoy to'g'ridan-to'g'ri oqim metall elektrod (katod) va payvandlanadigan metall (anod) o'rtasida yonish, bir nechta aniq ajralib turadigan joylarga ega (2.3-rasm). Elektrodlarni bog'laydigan elektr o'tkazuvchan gaz kanali kesilgan konus yoki silindr shakliga ega. Uning xususiyatlari elektrodlardan turli masofalarda bir xil emas. Elektrodlarga ulashgan nozik gaz qatlamlari nisbatan ega past harorat... Qo'shni bo'lgan elektrodning qutbliligiga qarab, bu qatlamlar katodik deb ataladi. 2 va anod 4 yoy sohalari.

Katod mintaqasining uzunligi l k neytral atomlarning o'rtacha erkin yo'li bilan aniqlanadi va bo'ladi

̃ taxminan 10 -5 sm.Anod hududining uzunligi l a elektronning erkin yo'li bilan aniqlanadi va taxminan 10 -3 sm ni tashkil qiladi.Yaqin elektrodlar o'rtasida eng kengaygan, yuqori haroratli zaryadsizlanish mintaqasi - yoy ustuni mavjud. l c 3.

Katod va anod yuzasida dog'lar hosil bo'ladi, ular mos ravishda katod deb ataladi. 1 va anod 5 butun payvandlash oqimi o'tadigan boshq ustunining asoslari bo'lgan nuqta. Elektrod dog'lari nisbatan past haroratda (2600 ... 3200 K) porlashning yorqinligi bilan ajralib turadi. Ark ustunidagi harorat 6000 ... 8000 K ga etadi.

Umumiy yoy uzunligi l d uning uchta mintaqasining uzunliklari yig'indisiga teng (l d ​​= l a + l k) va haqiqiy sharoitlar uchun 2 ... 6 mm.

Payvandlash yoyining umumiy kuchlanishi, mos ravishda, yoyning alohida joylarida kuchlanishning pasayishi yig'indisidir. va 20 dan 40 V gacha bo'lgan oraliqda. Payvandlash yoyidagi kuchlanishning uning uzunligiga bog'liqligi tenglama bilan tavsiflanadi. , qayerda a - katod va anod hududlarida kuchlanish pasayishi yig'indisi, V; l d- yoy ustunining uzunligi, mm; b - kamondagi o'ziga xos kuchlanish pasayishi, ya'ni. yoy ustunining uzunligi 1 mm, V / mm bilan bog'liq.

Elektr yoyi razryadning asosiy xarakteristikasidan biri statik volt-amper xarakteristikasi - o'zgarmas uzunlikdagi yoy kuchlanishining undagi oqimga bog'liqligi (2.4-rasm).

Yoy uzunligining oshishi bilan kuchlanish kuchayadi va yoyning statik oqim-kuchlanish xarakteristikasining egri chizig'i yuqoriga ko'tariladi, bunda uning shakli taxminan saqlanib qoladi (a, b, c egri). Unda uchta maydon ajralib turadi: tushish I, qattiq (deyarli gorizontal) II va ortish III. Yoyni yoqish shartlariga qarab, xarakteristikaning bo'limlaridan biri unga mos keladi. Qo'llanma bilan boshq payvandlash qoplangan elektrodlar, himoyalangan gazlarda iste'mol qilinmaydigan elektrod bilan payvandlash va oqimning nisbatan past zichligida suv ostida payvandlashda yoyning xarakteristikasi dastlab pasayadi va oqimning oshishi bilan u butunlay qattiq holatga aylanadi. Bunday holda, payvandlash oqimining oshishi bilan kamon ustunining kesimi va maydoni mutanosib ravishda ortadi. ko'ndalang kesim anod va katod nuqtalari. Oqim zichligi va kamon kuchlanishi doimiy bo'lib qoladi.

Yuqori oqim zichligida nozik elektrodli sim bilan suv osti va gazdan himoyalangan payvandlashda kamon xarakteristikasi kuchayadi. Bu katod va anod dog'larining diametrlari elektrod diametriga teng bo'lishi va bundan keyin ortib bo'lmasligi bilan izohlanadi. Ark bo'shlig'ida gaz molekulalarining to'liq ionlanishi sodir bo'ladi va payvandlash oqimining yanada oshishi faqat elektronlar va ionlarning harakat tezligining oshishi, ya'ni intensivlikning oshishi tufayli sodir bo'lishi mumkin. elektr maydoni... Shuning uchun payvandlash oqimini yanada oshirish uchun kamon kuchlanishini oshirish kerak.

Ark kuchli, konsentrlangan issiqlik manbaidir. Ark tomonidan iste'mol qilinadigan deyarli barcha elektr energiyasi issiqlikka aylanadi. Toʻliq issiqlik quvvati yoylar Q = I sv U d(J / s) payvandlash oqimining kuchiga bog'liq Men sv(A) va kamon kuchlanishi U d(V).

Shuni ta'kidlash kerakki, kamonning barcha issiqligi metallni isitish va eritish uchun sarflanmaydi. Uning bir qismi atrof-muhit havosini isitish yoki himoya qiluvchi gaz, radiatsiya va boshqalar uchun befoyda sarflanadi. Shu munosabat bilan, kamonning samarali issiqlik quvvati q eff(J / s) (to'g'ridan-to'g'ri mahsulotga kiritilgan payvandlash yoyi issiqligining bir qismi) quyidagi nisbat bilan aniqlanadi: bu yerda ē - koeffitsient foydali harakat Empirik tarzda aniqlangan payvandlash yoyi bilan mahsulotni isitish jarayonining (samaradorligi).

ē koeffitsienti payvandlash usuliga, elektrod materialiga, qoplama yoki oqim tarkibiga va boshqa bir qator omillarga bog'liq. Misol uchun, uglerod yoki volfram elektrodi bilan ochiq yoy bilan payvandlashda o'rtacha 0,6; qoplangan (sifatli) elektrodlar bilan payvandlashda - taxminan 0,75; suv ostida payvandlash uchun - 0,8 va undan ko'p.

Elektr yoyi - bu yuqori oqim zichligi, yuqori harorat, yuqori qon bosimi yoy bo'shlig'ida gaz va past kuchlanishning pasayishi. Bunday holda, elektrodlarning (kontaktlarning) kuchli isishi sodir bo'ladi, ularda katod va anod dog'lari hosil bo'ladi. Katod porlashi kichik yorqin nuqtada to'plangan, qarama-qarshi elektrodning akkor qismi anod nuqtasini hosil qiladi.

Arkda uchta maydonni qayd etish mumkin, ularda sodir bo'ladigan jarayonlarning tabiati juda farq qiladi. To'g'ridan-to'g'ri yoyning salbiy elektrodiga (katod) katod kuchlanishining pasayishi hududi. Keyinchalik plazma yoyi barrel keladi. To'g'ridan-to'g'ri musbat elektrodga (anod) anod kuchlanishining pasayishi maydoni. Ushbu maydonlar sxematik tarzda rasmda ko'rsatilgan. bitta.

Guruch. 1. Elektr yoyining tuzilishi

Rasmdagi katod va anodik kuchlanishning tushishi mintaqalarining o'lchamlari juda abartılı. Haqiqatda ularning uzunligi juda kichikdir.Masalan, katod kuchlanishining tushishi uzunligi elektronning erkin harakatlanish yo'li tartibida (1 mikrondan kam). Anod kuchlanishining pasayishi mintaqasining uzunligi odatda bu qiymatdan biroz kattaroqdir.

V normal sharoitlar havo yaxshi izolyator hisoblanadi. Shunday qilib, 1 sm havo bo'shlig'ini buzish uchun zarur bo'lgan kuchlanish 30 kV ni tashkil qiladi. Havo bo'shlig'ining o'tkazgichga aylanishi uchun unda zaryadlangan zarrachalarning (elektronlar va ionlar) ma'lum bir konsentratsiyasini yaratish kerak.

Elektr yoyi qanday paydo bo'ladi

Zaryadlangan zarrachalar oqimi bo'lgan elektr yoyi, kontakt divergensiyasining dastlabki momentida yoy bo'shlig'ining gazida erkin elektronlar va katod yuzasidan chiqarilgan elektronlar mavjudligi natijasida paydo bo'ladi. Kontaktlar orasidagi bo'shliqdagi erkin elektronlar elektr maydon kuchlari ta'sirida katoddan anodga yo'nalishda yuqori tezlikda harakatlanadi.

Kontakt divergentsiyasining boshida maydon kuchi santimetr uchun bir necha ming kilovoltga yetishi mumkin. Ushbu maydon kuchlari ta'sirida elektronlar katod yuzasidan chiqariladi va anodga o'tadi, undan elektron bulutini hosil qiluvchi elektronlarni urib yuboradi. Shu tarzda yaratilgan elektronlarning dastlabki oqimi yoy bo'shlig'ining intensiv ionlanishini yanada shakllantiradi.

Ionlanish jarayonlari bilan bir qatorda yoyda deionizatsiya jarayonlari parallel va doimiy ravishda sodir bo'ladi. Deionizatsiya jarayonlari shundan iboratki, har xil belgidagi ikkita ion yoki musbat ion va elektron bir-biriga yaqinlashganda, ular tortilib, to'qnashib, neytrallanadi, shuningdek, zaryadlangan zarralar yonayotgan ruhlar hududidan harakatlanadi. zaryadlarning yuqori konsentratsiyasi bilan atrof-muhitga zaryadlarning past konsentratsiyasi bilan. Bu omillarning barchasi yoy haroratining pasayishiga, uning sovishi va yo'qolishiga olib keladi.

Guruch. 2. Elektr yoyi

Yonishdan keyin yoy

Stabil yonish rejimida unda ionlanish va deionizatsiya jarayonlari muvozanatda bo'ladi. Bilan kamon barrel teng miqdorda erkin musbat va manfiy zaryadlar bilan xarakterlanadi yuqori daraja gazning ionlanishi.

Ionlanish darajasi birlikka yaqin bo'lgan modda, ya'ni. neytral atomlar va molekulalar bo'lmagan plazma deyiladi.

Elektr yoyi quyidagi xususiyatlar bilan tavsiflanadi:

1. Yoy o'qi va atrof-muhit o'rtasidagi aniq belgilangan chegara.

2. Arkning bochkasi ichidagi yuqori harorat 6000 - 25000K ga etadi.

3. Yuqori oqim zichligi va kamon mili (100 - 1000 A / mm 2).

4. Anodik va katod kuchlanish pasayishining kichik qiymatlari va amalda oqimga bog'liq emas (10 - 20 V).

Elektr yoyining joriy kuchlanish xarakteristikasi

DC yoyining asosiy xarakteristikasi - yoy kuchlanishining oqimga bog'liqligi, bu deyiladi joriy kuchlanish xarakteristikasi (VAC).

Yoy kontaktlarning zanglashiga olib keladigan masofaga, muhitning harorati va bosimiga va kontaktlarning bir-biridan ajralib chiqish tezligiga bog'liq bo'lgan Uz deb ataladigan ma'lum bir kuchlanishda (3-rasm) kontaktlar o'rtasida paydo bo'ladi. Yoyni o'chirish kuchlanishi Ug har doim U z kuchlanishidan past bo'ladi.

Guruch. 3. Doimiy tok yoyi (a) va uning ekvivalent zanjiri (b) ning joriy kuchlanish xarakteristikasi.

Egri 1 - yoyning statik xarakteristikasi, ya'ni. oqimning sekin o'zgarishi bilan olingan. Xarakteristika tushish xususiyatiga ega. Oqim kuchayishi bilan kamondagi kuchlanish pasayadi. Bu shuni anglatadiki, yoy bo'shlig'ining qarshiligi tezroq pasayadi, uning oqimi kuchayadi.

Agar yoydagi oqim u yoki bu tezlikda I1 dan nolga kamaytirilsa va bir vaqtning o'zida yoy bo'ylab kuchlanishning pasayishi qayd etilsa, u holda 2 va 3 egri chiziqlar olinadi.Bu egri chiziqlar deyiladi. dinamik xususiyatlar.

Oqim qanchalik tez kamaytirilsa, dinamik I - V xarakteristikalari shunchalik past bo'ladi. Buning sababi shundaki, oqimning pasayishi bilan kamonning barrelning kesishishi, harorat kabi parametrlari tezda o'zgarib, oqimning past qiymatiga mos keladigan qiymatlarni olishga vaqtlari yo'q. barqaror holatda.

Ark oralig'idagi kuchlanish pasayishi:

Ud = U s + EdId,

qayerda U z = U to + U a - yaqin elektrod kuchlanishining pasayishi, Ed - yoydagi uzunlamasına kuchlanish gradienti, Id - yoy uzunligi.

Formuladan kelib chiqadiki, yoy uzunligining oshishi bilan yoy bo'ylab kuchlanish pasayishi ortadi va I - V xarakteristikasi yuqoriroq joylashadi.

Elektr yoyi elektr kommutatsiya qurilmalarini loyihalashda kurashadi. Elektr yoyining xususiyatlari va ichida ishlatiladi.

Agar voltli yoyning xarakteristikalari haqida gapiradigan bo'lsak, shuni ta'kidlash kerakki, u porlashdan pastroq kuchlanishga ega va yoyni qo'llab-quvvatlovchi elektrodlardan elektronlarning termion nurlanishiga tayanadi. Ingliz tilida so'zlashadigan mamlakatlarda bu atama arxaik va eskirgan deb hisoblanadi.

Arkni bostirish texnikasi yoyning davomiyligini yoki ehtimolini kamaytirish uchun ishlatilishi mumkin.

1800-yillarning oxirida voltaik yoy ommaviy yoritish uchun keng qo'llanilgan. Ba'zi elektr yoylari past bosim ko‘pgina ilovalarda qo‘llaniladi. Masalan, yoritish uchun lyuminestsent lampalar, simob, natriy va metall halid lampalar ishlatiladi. Ksenon boshq lampalar kino proyektorlari uchun ishlatiladi.

Voltaik yoyni ochish

Bu hodisa birinchi marta ser Xamfri Deyvi tomonidan 1801 yilda Uilyam Nikolsonning Natural Philosophy, Chemistry and Arts jurnalida chop etilgan maqolasida tasvirlangan deb ishoniladi. Biroq, Davy tomonidan tasvirlangan hodisa elektr yoyi emas, balki faqat uchqun edi. Keyinchalik tadqiqotchilar shunday deb yozishdi: “Bu, shubhasiz, yoyning emas, balki uchqunning tavsifi. Birinchisining mohiyati shundan iboratki, u doimiy bo'lishi kerak va u paydo bo'lgandan keyin uning qutblari tegmasligi kerak. Ser Xamfri Deyvi tomonidan yaratilgan uchqun aniq uzluksiz emas edi va uglerod atomlari bilan aloqa qilgandan keyin bir muncha vaqt zaryadlangan bo'lsa-da, ehtimol uni volt deb tasniflash uchun zarur bo'lgan yoy aloqasi yo'q edi.

O'sha yili Davy o'tib, Qirollik jamiyati oldida o'z ta'sirini omma oldida namoyish etdi elektr toki ikkita teginish uglerod tayoqchasi orqali, keyin ularni bir-biridan qisqa masofaga torting. Namoyish nuqtalar orasidagi barqaror uchqundan deyarli farqlanmaydigan "zaif" yoyni ko'rsatdi. ko'mir. Ilmiy hamjamiyat uni ko'proq bilan ta'minladi kuchli batareya 1000 ta plastinadan va 1808 yilda u katta miqyosda voltaik yoyning paydo bo'lishini ko'rsatdi. U, shuningdek, uning nomi bilan hisoblangan Ingliz tili(elektr yoyi). U uni yoy deb atadi, chunki elektrodlar orasidagi masofa yaqinlashganda u yuqoriga qarab yoy shaklini oladi. Bu issiq gazning o'tkazuvchanlik xususiyatlariga bog'liq.

Voltaik yoy qanday paydo bo'lgan? Birinchi uzluksiz yoy 1802 yilda mustaqil ravishda qayd etilgan va 1803 yilda "maxsus suyuqlik" sifatida tasvirlangan. elektr xususiyatlari"Rossiyalik olim Vasiliy Petrov tomonidan 4200 diskdan iborat mis-sink batareyasi bilan tajriba o'tkazdi.

Qo'shimcha o'rganish

O'n to'qqizinchi asrning oxirida voltaik yoy ommaviy yoritish uchun keng qo'llanilgan. Elektr yoylarining miltillash va xirillash tendentsiyasi asosiy muammo edi. 1895 yilda Gerta Marks Ayrton elektr toki haqida bir qator maqolalar yozib, voltaik yoy yoyni yaratish uchun ishlatiladigan uglerod tayoqchalari bilan kislorod bilan aloqa qilishining natijasi ekanligini tushuntirdi.

1899 yilda u elektrotexnika institutida (IEE) o'z ma'ruzasini o'qigan birinchi ayol edi. Uning nutqi "Elektr yoyi mexanizmi" deb nomlangan. Ko'p o'tmay, Ayrton elektrotexnika institutining birinchi ayol a'zosi etib saylandi. Keyingi ayol institutga 1958 yilda qabul qilingan. Ayrton Qirollik Fanlar Jamiyatiga qog'oz o'qishni iltimos qildi, lekin jinsi tufayli bunga ruxsat berilmadi va 1901 yilda uning o'rniga "Elektr yoyi mexanizmi" ni Jon Perri o'qidi.

Tavsif

Elektr yoyi eng yuqori oqim zichligiga ega bo'lgan turdir. Maksimal quvvat yoy bo'ylab o'tkaziladigan oqim faqat tashqi muhit bilan chegaralanadi, yoyning o'zi emas.

Ikki elektrod orasidagi yoy elektrodlar orqali oqim kuchayganda ionlanish va porlash deşarjlari bilan boshlanishi mumkin. Elektrod bo'shlig'ining parchalanish kuchlanishi bosim, elektrod oralig'i va elektrodlarni o'rab turgan gaz turining kombinatsiyalangan funktsiyasidir. Ark boshlanganda, uning terminal kuchlanishi porlash zaryadidan ancha past bo'ladi va oqim yuqoriroq bo'ladi. Atmosfera bosimi yaqinidagi gazlardagi yoy ko'rinadigan yorug'lik, yuqori oqim zichligi va yuqori harorat bilan tavsiflanadi. U porlashdan taxminan bir xil farq qiladi samarali haroratlar ham elektronlar, ham musbat ionlar va porlashli razryadda ionlar ancha past bo'ladi issiqlik energiyasi elektronlarga qaraganda.

Payvandlashda

Kengaytirilgan yoy ikkita elektrod tomonidan boshlanishi mumkin, dastlab kontaktda va tajriba davomida bir-biridan oraliqda joylashgan. Ushbu harakat yuqori kuchlanishli porlashsiz yoyni boshlashi mumkin. Bu payvandchi bir zumda teginish orqali bo'g'inni payvand qilishni boshlaydi payvandlash elektrodi mavzuga.

Yana bir misol - kalitlarga, o'rni yoki elektr kontaktlarini ajratish elektron to'xtatuvchilari... Yuqori energiya davrlarida kontaktlarning zanglashiga yo'l qo'ymaslik uchun yoyni bostirish talab qilinishi mumkin.

Voltaik yoy: xususiyatlari

Elektr qarshiligi uzluksiz yoy bo'ylab issiqlik hosil qiladi, bu ko'proq gaz molekulalarini ionlashtiradi (bu erda ionlanish darajasi harorat bilan belgilanadi) va bu ketma-ketlikka muvofiq gaz asta-sekin termal plazmaga aylanadi. issiqlik muvozanati chunki harorat barcha atomlar, molekulalar, ionlar va elektronlar bo'ylab nisbatan bir xil taqsimlangan. Elektronlar tomonidan uzatiladigan energiya yuqori harakatchanlik va elastik to'qnashuvlar tufayli og'irroq zarralar bilan tezda tarqaladi. katta raqamlar.

Yoydagi oqim katoddagi elektronlarning termion va maydon emissiyasi bilan quvvatlanadi. Oqim juda kichik joyga jamlangan bo'lishi mumkin issiq nuqta katodda - kvadrat santimetr uchun taxminan million amper. Yorqin oqimdan farqli o'laroq, kamon nozik tuzilishga ega, chunki ijobiy ustun etarlicha yorqin va har ikki uchida deyarli elektrodlarga cho'ziladi. Katodning tushishi va anodning bir necha voltga tushishi har bir elektrodning millimetrning bir qismi ichida sodir bo'ladi. Ijobiy ustun pastroq kuchlanish gradientiga ega va juda qisqa yoylarda yo'q bo'lishi mumkin.

Past chastotali yoy

Past chastotali (100 Hz dan kam) yoy o'zgaruvchan tok DC yoyiga o'xshaydi. Har bir tsiklda yoy buzilish bilan boshlanadi va oqim yo'nalishini o'zgartirganda elektrodlar rollarni o'zgartiradi. Oqim chastotasi oshgani sayin, har bir yarim davrdagi nomuvofiqlik bilan ionlash uchun etarli vaqt yo'q va yoyni saqlab qolish uchun buzilish endi kerak emas - kuchlanish va oqim xususiyatlari yanada ohmik bo'ladi.

Boshqa jismoniy hodisalar orasida joy

Har xil shakllar elektr yoylari - bu oqim va elektr maydonining chiziqli bo'lmagan modellarining paydo bo'ladigan xususiyatlari. Ikki Supero'tkazuvchilar elektrod (ko'pincha volfram yoki uglerod) orasidagi gaz bilan to'ldirilgan bo'shliqda yoy paydo bo'ladi, natijada ko'pchilik materiallarni eritishi yoki bug'lanishi mumkin bo'lgan juda yuqori haroratga olib keladi. Elektr yoyi uzluksiz zaryadsizlanishdir, shunga o'xshash elektr uchqunlari esa bir zumda bo'ladi. Voltaik yoy doimiy oqim zanjirlarida ham, o'zgaruvchan tok zanjirlarida ham paydo bo'lishi mumkin. Ikkinchi holda, u hozirgi avlodning har bir yarim davriga qayta-qayta zarba berishi mumkin. Elektr yoyi nurli razryaddan farq qiladi, chunki oqim zichligi ancha yuqori va kamon ichidagi kuchlanish pasayishi past. Katodda oqim zichligi kvadrat santimetr uchun bir megaamperga yetishi mumkin.

Buzg'unchi potentsial

Elektr yoyi oqim va kuchlanish o'rtasida chiziqli bo'lmagan munosabatga ega. Yoy hosil bo'lgandan so'ng (yoki yorug'lik oqimining rivojlanishi yoki elektrodlarga bir lahza tegib, keyin ularni ajratish yo'li bilan), oqimning oshishi kamon terminallari orasidagi kuchlanishning pasayishiga olib keladi. Ushbu salbiy impedans effekti barqaror yoyni saqlab turish uchun kontaktlarning zanglashiga olib qo'yilishi uchun qandaydir ijobiy impedans shaklini (masalan, elektr balastini) talab qiladi. Bu xususiyat qurilmadagi boshqarilmaydigan elektr yoylarining shunchalik halokatli bo'lishiga sabab bo'ladi, chunki u paydo bo'lgandan so'ng, yoy qurilma vayron bo'lgunga qadar doimiy kuchlanish manbasidan tobora ko'proq oqim sarflaydi.

Amaliy foydalanish

V sanoat miqyosi payvandlash uchun elektr yoylari ishlatiladi, plazma kesish, mexanik ishlov berish elektr zaryadsizlanishi, kinoproyektorlarda va yoritishda boshq chiroq sifatida. Elektr boshq pechlari po'lat va boshqa moddalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kaltsiy karbid shu tarzda olinadi, chunki endotermik reaktsiyaga erishish uchun (2500 ° C haroratda), katta miqdorda energiya.

Karbonli yoy chiroqlari birinchi elektr chiroqlar edi. Ular 19-asrda ko'cha chiroqlari uchun ishlatilgan va Ikkinchi Jahon urushi oldidan yorug'lik chiroqlari kabi maxsus qurilmalarni yaratish uchun ishlatilgan. Past bosimli elektr yoylari bugungi kunda ko'plab ilovalarda qo'llaniladi. Masalan, yoritish uchun lyuminestsent, simob, natriy va metall galoid lampalar, kinoproyektorlar uchun esa ksenon yoy lampalar ishlatiladi.

Kichkina o'lchamdagi yoy chaqnashi kabi kuchli elektr yoyi hosil bo'lishi portlovchi detonatorlarning asosidir. Olimlar voltaik yoy nima ekanligini va undan qanday foydalanish mumkinligini bilib olgach, dunyo qurollarining xilma-xilligi samarali portlovchi moddalar bilan to'ldirildi.

Qolgan asosiy dastur yuqori kuchlanishdir Kommutator uzatish tarmoqlari uchun. Zamonaviy qurilmalar ostida oltingugurt geksaftorid ham foydalaning Yuqori bosim.

Xulosa

Voltaik yoyning yonish chastotasiga qaramay, u juda foydali deb hisoblanadi. jismoniy hodisa, hali ham sanoatda, ishlab chiqarishda va bezak buyumlarini yaratishda keng qo'llaniladi. Uning o'ziga xos estetikasi bor va uning obrazi ko'pincha ilmiy-fantastik filmlarda namoyish etiladi. Arkning shikastlanishi halokatli emas.

Elektr yoyi - bu ikki elektrod yoki elektrod va ishlov beriladigan qism o'rtasida yuzaga keladigan va ikki yoki undan ortiq qismlarni payvandlash orqali ulash imkonini beradigan yoy zaryadsizlanishi.

Payvandlash yoyi, u sodir bo'lgan muhitga qarab, bir necha guruhga bo'linadi. U ochiq, yopiq, shuningdek, himoya gaz muhitida bo'lishi mumkin.

Ochiq yoy oqadi ochiq havoda yonish sohasidagi zarrachalarning ionlanishi, shuningdek, payvandlanadigan qismlarning metallining bug'lari va elektrodlar materiali bilan. Yopiq yoy, o'z navbatida, oqim qatlami ostida yonadi. Bu kompozitsiyani o'zgartirishga imkon beradi gaz muhiti yonish sohasida va ish qismlarining metallini oksidlanishdan himoya qilish uchun. Keyin elektr yoyi metall bug'lari va oqim qo'shimchalari ionlari orqali oqadi. Himoya gazlari muhitida yonadigan yoy bu gaz va metall bug'larining ionlari orqali oqadi. Bu shuningdek, qismlarning oksidlanishini oldini olishga yordam beradi va natijada hosil bo'lgan birikmaning ishonchliligini oshiradi.

Elektr yoyi ta'minlangan oqim turiga qarab farqlanadi - o'zgaruvchan yoki doimiy - va yonish muddati - impulsli yoki statsionar. Bunga qo'shimcha ravishda, kamon to'g'ridan-to'g'ri yoki teskari polarit bo'lishi mumkin.

Amaldagi elektrod turiga ko'ra, erimaydigan va erishi o'rtasida farqlanadi. Bir yoki boshqa elektroddan foydalanish to'g'ridan-to'g'ri payvandlash mashinasining xususiyatlariga bog'liq. Nomidan ko'rinib turibdiki, iste'mol qilinmaydigan elektroddan foydalanganda paydo bo'ladigan yoy uni deformatsiya qilmaydi. Sarflanadigan elektrod bilan payvandlashda, kamon oqimi materialni eritadi va asl ish qismiga birlashtiriladi.

Ark bo'shlig'ini shartli ravishda uchta xarakterli bo'limga bo'lish mumkin: katodga yaqin, anodga yaqin, shuningdek, yoy magistrallari. Bunday holda, oxirgi bo'lim, ya'ni. kamon tanasi eng katta uzunlikka ega, ammo yoyning xususiyatlari, shuningdek, uning paydo bo'lish ehtimoli elektrodga yaqin hududlar tomonidan aniq belgilanadi.

Umuman olganda, elektr yoyiga ega bo'lgan xususiyatlarni quyidagi ro'yxatda umumlashtirish mumkin:

1. Yoyning uzunligi. Bu katodga yaqin va anodga yaqin hududlarning umumiy masofasini, shuningdek, kamon milini bildiradi.

2. Ark kuchlanishi. Har bir soha bo'yicha yig'indidan iborat: magistral, katod yaqinidagi va anod yaqinidagi. Bunday holda, elektrodga yaqin hududlarda kuchlanishning o'zgarishi qolgan mintaqaga qaraganda ancha katta.

3. Harorat. Elektr yoyi, gaz muhitining tarkibiga, elektrodlar materialiga qarab, 12 ming Kelvingacha bo'lgan haroratni rivojlantirishi mumkin. Biroq, bunday cho'qqilar elektrodning oxirgi yuzining butun tekisligida joylashgan emas. Chunki hatto eng ko'p bilan yaxshiroq ishlov berish Supero'tkazuvchilar qismning materialida turli xil nosimmetrikliklar va zarbalar mavjud bo'lib, buning natijasida ko'plab oqimlar paydo bo'ladi, ular bitta deb qabul qilinadi. Albatta, yoyning harorati ko'p jihatdan u yonadigan muhitga, shuningdek, etkazib beriladigan oqimning parametrlariga bog'liq. Misol uchun, agar siz oqim qiymatini oshirsangiz, shunga mos ravishda haroratning qiymati ham oshadi.

Va, nihoyat, oqim kuchlanishining xarakteristikasi yoki CVC. Kuchlanishning uzunlik va oqim kattaligiga bog'liqligini ifodalaydi.

Zamonaviy sanoatda payvandlash mavjud katta ahamiyatga ega, u barcha sohalarda juda keng ko'lamli ilovalarga ega. Payvandlash jarayonini amalga oshirish uchun payvandlash yoyi talab qilinadi.

Payvandlash yoyi nima, uning ta'rifi

Payvandlash yoyi gazlar aralashmasida kuchlanish qo'llaniladigan elektrodlar orasida mavjud bo'lgan quvvat va davomiylik nuqtai nazaridan juda katta elektr zaryadsizlanishi hisoblanadi. Uning xususiyatlari yuqori harorat va oqim zichligi bilan ajralib turadi, buning natijasida u erish nuqtasi 3000 darajadan yuqori bo'lgan metallarni eritishga qodir. Umuman olganda, elektr yoyi konvertatsiya qiluvchi gaz o'tkazgich deb aytishimiz mumkin elektr energiyasi issiqda. Elektr zaryadi - bu gaz muhiti orqali elektr tokining o'tishi.

Elektr zaryadsizlanishining bir necha turlari mavjud:

• Yorqin oqim. Past bosimda paydo bo'ladi, ishlatiladi lyuminestsent lampalar va plazma ekranlari;
• Uchqun chiqishi. Bosim atmosferaga teng bo'lganda paydo bo'ladi, u intervalgacha shakl bilan ajralib turadi. Chaqmoq uchqun chiqishiga to'g'ri keladi, shuningdek, ichki yonuv dvigatellarini yoqish uchun ishlatiladi;
• Ark zaryadsizlanishi. Payvandlash va yoritish uchun ishlatiladi. Uzluksiz shaklda farqlanadi, atmosfera bosimida paydo bo'ladi;
• Toj. Bu elektrod tanasi qo'pol va bir hil bo'lmaganda paydo bo'ladi, ikkinchi elektrod yo'q bo'lishi mumkin, ya'ni jet paydo bo'ladi. Gazlarni changdan tozalash uchun ishlatiladi;

Tabiat va tuzilish

Payvandlash yoyining tabiati birinchi qarashda ko'rinadigan darajada murakkab emas. Elektr toki, katoddan o'tib, keyin ionlangan gazga kiradi, yorqin porlash va juda yuqori harorat bilan oqim paydo bo'ladi, shuning uchun elektr yoyining harorati 7000 - 10000 darajaga yetishi mumkin. Shundan so'ng, oqim payvandlanadigan qayta ishlangan materialga oqadi. Harorat juda yuqori bo'lgani uchun, yoy zararli moddalar chiqaradi inson tanasi ultrabinafsha va infraqizil nurlanish, ko'zlarga zarar etkazishi yoki terida engil kuyishlar qoldirishi mumkin, shuning uchun payvandlash jarayonida to'g'ri himoya qilish kerak.

Payvandlash yoyining tuzilishi uchta asosiy sohadan iborat: anod, katod va boshq ustuni. Yoyning yonishi paytida katod va anodda faol dog'lar hosil bo'ladi - harorat eng yuqori qiymatlarga yetadigan joylarda, aynan shu sohalar orqali barcha elektr toki o'tadi, anod va katod joylari kattaroq kuchlanish pasayishini ifodalaydi. Va qutbning o'zi bu joylar orasida joylashgan, qutbdagi kuchlanishning pasayishi juda ahamiyatsiz. Shunday qilib, payvandlash yoyi uzunligi yuqoridagi hududlarning yig'indisi bo'lib, odatda uzunligi bir necha millimetrga teng bo'lib, anod va katod hududlari mos ravishda 10-4 va 10-5 sm ga teng bo'lsa, eng qulay uzunlik. taxminan 4-6 mm ga teng, bu uzunlik doimiy va qulay harorat bilan.

Turlari

Payvandlash yoyi turlari payvandlash oqimini ta'minlash sxemasi va ular paydo bo'lgan muhitda farqlanadi, eng keng tarqalgan variantlar:

• To'g'ridan-to'g'ri harakat. Ushbu usul bilan payvandlash payvandlangan metall konstruktsiyaga parallel ravishda joylashgan va yoy elektrod va metallga nisbatan to'qson graduslik burchak ostida paydo bo'ladi;
• Bilvosita payvandlash yoyi. Bu payvandlanadigan ishlov beriladigan qismning yuzasiga 40-60 daraja burchak ostida joylashgan ikkita elektroddan foydalanilganda yuzaga keladi, elektrodlar o'rtasida yoy paydo bo'ladi va metallni payvandlaydi;

Ular paydo bo'lgan atmosferaga qarab tasnif ham mavjud:

• Ochiq turdagi. Ushbu turdagi yoy havoda yonadi va uning atrofida payvandlanadigan materialning bug'lari, elektrodlar va ularning qoplamalari bo'lgan gaz fazasi hosil bo'ladi;
• Yopiq turi. Bunday yoyning yonishi oqim qatlami ostida sodir bo'ladi, metall, elektrod va oqim bug'lari yoy atrofida hosil bo'lgan gaz fazasiga kiradi;
• Gaz ta'minoti bilan yoy. Siqilgan gazlar yonayotgan yoyga - geliy, argon, karbonat angidrid, vodorod va boshqa turli xil gaz aralashmalari bilan ta'minlanadi, ular payvandlangan metall oksidlanmasligi uchun beriladi, ularning ta'minoti kamaytiruvchi yoki neytral muhitga yordam beradi. Ark atrofidagi gaz fazasi o'z ichiga oladi - gaz, metall va elektrod bug'larini etkazib berish;

Ular, shuningdek, ta'sir qilish muddati bilan ajralib turadi - statsionar (uzoq muddatli foydalanish uchun) va impulsli (bir martalik foydalanish uchun), ishlatiladigan elektrodning materialiga ko'ra - uglerod, volfram - iste'mol qilinmaydigan elektrodlar va metall - eritish. Eng keng tarqalgan iste'mol qilinadigan elektrod po'latdir. Bugungi kunda eng ko'p ishlatiladigan payvandlash - bu iste'mol qilinmaydigan elektrod. Shunday qilib, payvandlash yoylarining turlari har xil.

Yonish sharoitlari

Standart sharoitlarda, ya'ni 25 daraja haroratda va 1 atmosfera bosimida gazlar elektr tokini o'tkaza olmaydi. Yoy hosil bo'lishi uchun elektrodlar orasidagi gazlar ionlangan bo'lishi kerak, ya'ni ular turli zaryadlangan zarralar - elektronlar yoki ionlar (kationlar yoki anionlar) ni o'z ichiga oladi. Ionlangan gazning hosil bo'lish jarayoni ionlanish deb ataladi va elektron va ion hosil qilish uchun atom zarrasidan elektronni ajratish uchun sarflanishi kerak bo'lgan ish - elektron voltlarda o'lchanadigan va deyiladi. ionlanish potentsiali. Elektronni atomdan ajratish uchun qanday energiya sarflanishi gaz fazasining tabiatiga bog'liq bo'lib, qiymatlar 3,5 dan 25 eV gacha bo'lishi mumkin. Ishqoriy va ishqoriy-er guruhlari metallari eng kichik ionlanish potentsialiga ega - kaliy, kaltsiy va shunga mos ravishda ularning kimyoviy birikma... Elektrodlar bunday birikmalar bilan qoplangan, ular payvandlash yoyining barqaror mavjudligi va yonishiga hissa qo'shadi.

Shuningdek, yoyning boshlanishi va yonishi uchun katodda doimiy harorat talab qilinadi, bu katodning tabiatiga, diametriga, o'lchamiga va haroratiga bog'liq. muhit... Elektr yoyining harorati shuning uchun doimiy bo'lishi va tufayli o'zgarmasligi kerak ulkan qadriyatlar oqim kuchi, harorat 7 ming darajaga yetishi mumkin, shuning uchun mutlaqo barcha materiallarni payvandlash orqali ulash mumkin. Doimiy harorat xizmat ko'rsatadigan quvvat manbai yordamida ta'minlanadi, shuning uchun uni loyihalashda tanlash payvandlash mashinasi juda muhim, u kamonning xususiyatlariga ta'sir qiladi.

Chiqish

Bu tez aylanish jarayonida, ya'ni elektrod payvandlanadigan material yuzasiga tegsa, ulkan harorat tufayli materialning yuzasi eriydi va elektrod va elektrod o'rtasida eritilgan materialning kichik chizig'i hosil bo'ladi. sirt. Elektrod va payvandlanadigan materialning ajralish vaqtida materialning bo'yni hosil bo'ladi, u bir zumda buziladi va bug'lanadi. yuqori qiymatlar oqim zichligi. Gaz ionlanadi va elektr yoyi hosil bo'ladi. Uni teginish yoki urish orqali qo'zg'atish mumkin.

Xususiyatlari

Boshqa elektr zaryadlari bilan solishtirganda quyidagi xususiyatlarga ega:

• Kvadrat santimetr uchun bir necha ming amperga yetadigan yuqori oqim zichligi, shuning uchun juda yuqori harorat;
• Elektrodlar orasidagi bo'shliqda elektr maydonining notekis taqsimlanishi. Elektrodlar yaqinida kuchlanishning pasayishi juda katta, ustunda esa aksincha;
• Yuqori oqim zichligi tufayli ustundagi eng yuqori qiymatlarga yetadigan katta harorat. Ustun uzunligining oshishi bilan harorat pasayadi va torayishi bilan, aksincha, oshadi;
• Payvandlash yoylari yordamida turli xil oqim kuchlanish xususiyatlarini olish mumkin - kuchlanish pasayishining doimiy uzunlikdagi oqim zichligiga bog'liqligi, ya'ni barqaror yonish. Ustida bu daqiqa uch volt-amper xarakteristikalari mavjud.

Birinchisi, kuchlanish kuchayishi va shunga mos ravishda oqim zichligi oshishi bilan tushganda tushadi. Ikkinchisi qiyin, oqim kuchining o'zgarishi kuchlanish qiymatining qiymatiga ta'sir qilmasa va uchinchisi kuchayib borayotganida, kuchlanish kuchayib borayotgan oqim bilan ham kuchayadi.

Shunday qilib, payvandlash yoyi eng yaxshi va ishonchli bog'lash usuli deb atash mumkin. metall konstruktsiyalar. Payvandlash jarayoni bugungi sanoatga katta ta'sir ko'rsatadi, chunki faqat payvandlash yoyining yuqori harorati ko'pchilik metallarni bog'lashga qodir. Yuqori sifatli va ishonchli tikuvlarni olish uchun kamonning barcha xususiyatlarini to'g'ri va to'g'ri hisobga olish, barcha qiymatlarni kuzatish kerak, buning natijasida protsedura tez va eng samarali tarzda amalga oshiriladi. Bundan tashqari, yoyning xususiyatlarini hisobga olish kerak: oqim zichligi, harorat va kuchlanish.