Что такое электрическая дуга | Температура сварочной дуги, вольт-амперная характеристика

Метод сварки используется людьми для герметичного соединения металлов уже больше века. Изучал его еще физик Вольт. Его работы были использованы в процессе создания первого сварочного аппарата. Генерируется электрический разряд в момент, когда между электродом и рабочей поверхностью образуется короткое замыкание. Подаваемая на сварочный аппарат электрическая энергия преобразуется в тепловую, в результате чего появляется ванна расплава. В таких условиях формируется на месте стыка образуется однородный металлический шов.

Со временем, детально проанализировав вольтамперные характеристики, ученые сделали сварку более совершенной. Были созданы современные устройства, которые отлично поддерживали стабильность сварочной дуги.

Что такое сварочная дуга

Генерируемая сварочным аппаратом электрическая дуга представляет собой ни что иное, как состоящий из ионизированных частиц проводник.

Он существует в определенном временном промежутке благодаря тому, что поддерживается электрическим полем. Такой разряд образуется в способной к ионизации газовой среде, характеризуется непрерывной формой и высокой температурой.

В учебных пособиях по сварочному делу данное явление определяется как электрический разряд в плазме длительного характера. Плазма является смесью защитных, ионизированных атмосферных газов в сочетании с испарениями от металлов, которые образуются под воздействием высокой температуры.

Строение и температура сварочной дуги

Разогреть металл до температуры плавления за очень короткое время можно, но для этого потребуется мощная электрическая дуга. Основные ее характеристики – вольтаж, ампераж и плотность потока заряженных частиц. Как электротехническое явление дуговой столб представляет собой проводник между полярными полюсами, состоящий из газовой среды. При этом он обладает большим сопротивлением и способен светиться.

Детальный анализ построения дуги помогает разобраться с течением температурного воздействия на металл. Сравнительно небольшая длина электрической дуг – 5 см, которые состоят из трех зон:

• собственно, столб – это видимая светящаяся часть;
• катодная – 1 микрон;
• анодная – 10 микрон.

Поток свободных электронов определяет температуру сварочной дуги. Они формируются на катоде, который нагревается до 38% от температуры плазмы. В газовой среде отрицательные частички – электроны двигаются по направлению к аноду, в то время как положительные элементы направляются к катоду. Столб лишен какого-либо заряда и все время остается нейтральным.

Температура частиц внутри достигает 10 000 градусов Цельсия. Воздействуя на металл, они разогревают его до 2350 градусов. Точка входа электронов среди специалистов называется анодным пятном. По сравнению с катодным оно имеет температуру на 6% выше. Поскольку плазма генерирует ультрафиолетовые, световые и инфракрасные волны, то она находится в видимом для человека спектре. Но важно учесть, что данные волны вредны для человека: и для кожи, и для глаз. Поэтому для сварщиков были разработаны специальные средства защиты.

Виды сварочной дуги

Классифицируется сварочная дуга по нескольким параметрам. В зависимости от пространственного положения электрода и типу тока она бывает:

• прямого действия. Разряд располагается перпендикулярно по отношению к рабочей поверхности и параллельно относительно электрода;
• косвенного действия. Разряд образуется между электродом, который располагается относительно рабочей поверхности под углом 40-60 градусов и самим металлом.

По составу плазменный столб делится на:

• открытый. Образуется в атмосферных газах. Питающей средой являются компоненты, испаряемые из обмазки и заготовки;
• закрытый. Генерируется под флюсом при условии присутствия газообразной фазы, которая получается из частиц, испаряемых от металла, электрода и компонентов флюса;
• с подачей инертного газа или другой защитной смеси.

Сварочная дуга отличается и в зависимости от применяемого расходного материала. В работах используются электроды:

• тугоплавкие из вольфрама;
• графитовые или угольные;
• стальные с обмазкой, содержащей ионизирующие включения.

В зависимости от времени воздействия принято различать дугу постоянную и импульсную.

Читайте также: Маркировка электродов для ручной дуговой сварки

Условия горения

Сварочный процесс основан на преобразовании электрической энергии в тепловую. Сварочный столб может удерживаться как угодно долго при условии быстрой ионизации газа. Свариваемые заготовки прогреваются, воздух вокруг них теплый и насыщен испаряемыми компонентами. Альтернативный метод – в рабочую зону специально подается газ, который может ионизироваться. Лучше всего ионизации поддаются частицы щелочноземельных и щелочных металлов. Они становятся активными сразу, как только начинает проходить ток.

Другое обязательное условие для поддержания сварочного столба – постоянная высокая температура на катоде. Ее значение зависит от химического состава и площади катода. Для этого требуется источник электричества. В условиях производства показатель температуры катодной области может доходить до 7 000 градусов.

Как образуется электрическая дуга

Сварочная дуга является ничем иным, как электрическим разрядом. Возникает она в случае замыкания цепи. В тот момент, когда электрод прикасается к поверхности свариваемого металла, начинает вырабатываться тепловая энергия в большом количестве. В точке соприкосновения металл начинает плавиться. Расплав притягивается к окончанию расходника, образуя тонкую шейку. Она почти что мгновенно распыляется под влиянием сильного электрического поля. В это время молекулы газа ионизируются, образуется защитное облако и обеспечивается свободное перемещение электродов.

Вид тока определяет направленность потока. Поджечь дугу можно на токе прямой и обратной полярности, переменном или постоянном. Частота, с какой дуга гаснет и разжигается напрямую зависит от выбранных сварщиком параметров тока.

Чем определяется мощность сварочной дуги

Основные факторы, оказывающие влияние на параметры мощности:

• напряжение. Увеличение мощности сварки достигается за счет увеличения питающего напряжения. Но в сравнительно небольшом диапазоне значений. Есть определенные ограничения и по размеру расходных материалов;
• сила тока. Прямая зависимость: чем больше показатель – тем стабильнее горит дуга;
• величина напряжения плазмы находится в прямой зависимости от мощности.

Длиной дуги принято называть расстояние от электрода доя рабочей поверхности в момент выполнения сварочных работ. От данного показателя зависит величина продуцированного тепла.

Мощность дуги определяет скорость плавления металла. Данная характеристика имеет большое значение, поскольку от нее зависит скорость выполнения операций по соединению металлов. Силой тока меняется рабочая температура в зоне плавления. Даже длинная электрическая дуга не будет затухать при большой силе тока. Во время сварочных работ изменение настроек ампеража требуется очень редко.

Вольт-амперная характеристика сварочной дуги

Выражают параметры питания. Данные позволяют определить:

• время горения;
• мощность дуги;
• условия гашения.

Динамика вольтамперных показателей показывает изменение длины электрической дуги в период ее нестабильности. Статическая вольт-амперная характеристика дуги, наоборот, указывают на зависимость между напряжением и силой тока в период стабильности длины электродуги. Ее свойства выражены графиком, разделенным на три сектора:

• падающий. В случае увеличения силы тока резко уменьшается напряжение. Связано это с образованием столба: возрастает площадь потока плазмы и изменяется показатель ее электропроводимости;
• жесткий. Характерные особенности сектора – понижение напряжения при неизменной плотности тока. Наблюдается рост показателей силы тока в диапазоне значений 100-1000А. Прямо пропорционально увеличивается дуговой столб в диаметре. Помимо этого, изменяются анодное и катодное пятна;
• растущий. Размер катодного пятна стабилен и зависит от диаметра электрода. При увеличении силы тока в большую сторону меняются показатели дугового столба.

Вольтамперные характеристики (ВАХ) ручной дуговой сварки с неплавящимися или плавящимися электродами не доходят до третьего сектора графика, а варьируются только в первых двух. Механизированная сварка, подразумевающая использование флюсов, описывается показателями графика второго и третьего сектора. Третий сегмент в полной степени соответствует сварке плавящимся электродом в защитной среде.

В случае использования сварочного аппарата в режиме переменного тока. В каждом полупериоде на пике розжига случается возбуждение сварочной дуги. При переходах через нулевую отметку электрическая дуга затухает. Прекращается нагрев активных пятен. Ионизация газов удерживается стабильной за счет испарений активных щелочных металлов, которые присутствуют в покрытии электродов. При работе на переменном токе труднее разжечь дугу в защитной среде, нежели в случае постоянного тока.

При выборе оборудования для выполнения конкретного вида работ важно учесть, что ВАХ электрической дуги напрямую зависят от внешних вольтамперных показателей. К примеру, для ручной дуговой сварки требуется питание с падающими характеристиками вольт-ампер (повышенное напряжение на холостом ходу). При этом специалист будет иметь возможность с помощью регулятора ампеража менять длину дуги.

Сила тока при коротком замыкании во время плавления электрода на 20-50% выше показателя силы тока дуги. Выполнение работ плавящимися электродами оптимально в случае использования дуги размыкания. Для того, чтобы разжечь электродугу угольным или вольфрамовым электродом, не помешает вспомогательный разряд.

Высокие показатели силы тока при коротком замыкании могут спровоцировать прожиг заготовки. Короткое замыкание имеет место в момент, когда падает капля расплава электрода. После этого показатели резко возвращаются к исходным значениям. Возрастает ампераж до уровня тока короткого замыкания, мостик, образовавшийся между металлом и электродом быстро перегорает, и электрическая дуга снова возбуждается. Все эти изменения в столбе происходят моментально. Установка должна успеть за этот период отреагировать на изменения с тем, чтобы стабилизировать рабочие показатели.

Особенности электрической дуги

Благодаря широкому диапазону значений, электродуга совместима как с тугоплавкими, так и с привычными плавящимися электродами. Под ее воздействием металл быстро разогревается, после чего образуется ванна расплава. Преобразование электроэнергии в тепловую происходит с минимальными потерями.

По своей природе электрическая дуга сопоставима с другими видами зарядов. Ее отличительные особенности:

• созданная плотным током высокая температура;
• небольшое снижение катодного и анодного напряжения, которое в малой степени зависит от изначально заданного вольтажа;
• электрическое поле между полюсами распределяется неравномерно;
• устойчивость электрической дуги в пространстве;
• мощность и вольтамперные характеристики саморегулируются;
• границы электродуги четко очерчены.

Зажечь дугу можно одним из двух способом: чирканьем или коротким прикасанием.

Электрическая дуга

Электрическая дуга — это электрический разряд в газах. Газ сам по себе является изолятором, в нем нет носителей тока. При образовании в газе большого количества электрически заряженных частиц — свободных электронов с отрицательным знаком заряда и положительно и отрицательно заряженных ионов газ начинает проводить ток.

При контакте торца электрода с основным металлом выделяется большое количество тепла, в результате чего ускоряется движение свободных электронов.

При отрыве электрода от основного металла в межэлектродном промежутке электроны сталкиваются с нейтральными атомами газа и ионизируют их, т.е. разделяют на ионы с разными знаками заряда. В результате газ становится электропроводным. Виды эмиссии (выхода) электронов с поверхности торца электрода:

• термоэлектронная эмиссия; 
• автоэлектронная эмиссия; 
• фотоэлектронная эмиссия; 
• эмиссия электронов за счет потоков тяжелых ионов. 
  

На стабильное горение дуги оказывают влияние процессы образования (ионизации) свободных электронов и ионов в объеме нейтрального газа электрической дуги. Рассмотрим виды ионизации в электрическом разряде.

Ионизация соударением. Движение электронов сильно ускоряется под действием электрического поля в катодной области. Они встречают на своем пути нейтральные атомы газов, ударяются о них и выбивают электроны. Ионизация нагревом (термическая ионизация). Образование ионов в газовой среде наблюдается при температуре выше 1750°С. Ионизация нагревом протекает за счет неупругих столкновений частиц газа с большим запасом кинетической энергии. Ионизация облучения (фотоионизация). При этом ионизация газов в электрической дуге вызывает воздействие на газовый промежуток энергии светового излучения. Ионизация излучением будет происходить в том случае, если энергия световых квантов превысит энергию, необходимую для ионизации частиц газа.

Свойства сварочной дуги

Зажигание сварочной дуги начинается с момента касания электродом свариваемого металла, т.е. с короткого замыкания.

На рис. 1 приведена последовательность процессов при зажигании сварочной дуги.

Так как торец электрода и поверхность свариваемого металла имеют неровности, то контакт между ними при коротком замыкании происходит в отдельных точках (рис. 1а).

Рис.1. Последовательность зажигания сварочной дуги
а — короткое замыкание; б — образование перемычки из жидкого металла; в — возникновение дуги

Поэтому плотность тока в точках контакта достигает больших значений, металл мгновенно расплавляется, образуя перемычку из жидкого металла между электродом и свариваемым металлом (рис. 1б).

При отводе электрода от поверхности металла на некоторую длину, называемую длиной дуги L, жидкая перемычка растягивается с уменьшение сечения, затем в момент достижения металлом перемычки температура кипения испаряется и происходит разрыв перемычки (рис. 1в).

Образуется разрядный промежуток, который заполняется заряженными частицами паров металла, покрытия электрода и газов. Так возникает сварочная дуга, которая представляет собой светящийся столб нагретого газа, состоящего из электронов, ионов и нейтральных атомов.

Это состояние газа называется плазмой, которая электрически нейтральна, так как в ней количество положительных и отрицательных частиц одинаково.

Температура столба дуги выше температуры точки кипения металла электрода и изделия, и конец электрода и изделие отделены от столба дуги промежуточными газовыми слоями, называемыми приэлектродными областями дуги, (рис. 2).

Рис. 2. Схема сварочной дуги.
1 — электроды; 2 — катодное пятно; 3 — катодная область; 4 — столб дуги; 5 — анодная область; 6 — анодное пятно; 7 — сварочная ванна; 8 — свариваемая деталь.

В катодной области 3 из катодного пятна 2 происходит эмиссия электронов в столб дуги 4, где они ионизируют нейтральные атомы.

В катодной области на длине в доли миллиметра сосредоточена значительная часть напряжения дуги, которое называется катодным падением напряжения и достигает 10…16 В.

В анодной области 5 около анодного пятна 6 происходит резкое падение напряжения на длине свободного пробега электрона. Это падение напряжения называется анодным падением напряжения, величина которого составляет 6…8 В. На этом участке электроны резко увеличивают скорость своего движения и нейтрализуются на анодном пятне. Анод получает энергию от дуги в виде потока электронов и теплового излучения, поэтому температура анодной области выше температуры катодной области, и на аноде выделяется большое количество тепла.

При сварке на постоянном токе прямой полярности температура в различных зонах сварочной дуги:

• в середине столба дуги — около 6000°С;
  
• в анодной области — 2600°С;
  
• в катодной области — 2400°С;
  
• в сварочной ванне – 1700…2000 °С.
  

При сварке на переменном токе распределение тепла дуги и температура в катодной и анодной областях примерно одинаково (катодная область на электроде).

Классификация сварочных дуг | Машкрепеж

Люди применяют сварку вот уже почти полтора столетия. А изучать это метод соединения различных объектов начал еще известный итальянский ученый Алессандро Дж. Вольта. На основе, в том числе, и его научных трудов был создан первый аппарат для выполнения сварки. Генерирование электрического разряда происходит в момент КЗ (здесь и далее Короткое Замыкание), возникшего между обрабатываемой поверхностью и концом расходного элемента (здесь и далее под таковым подразумевается электрод). На аппарат для сварки подается электроэнергия. Благодаря ее трансформированию в энергию другого вида – тепловую – возникает ванна расплава. Это является обязательным условием формирования однородного металлического шва. По результатам детального анализа ВАХ (сокращение словосочетания Вольтамперная Характеристика) ученым удалось превратить сварку, практически, в совершенный процесс соединения элементов создаваемой конструкции. Были разработаны современные приборы, поддерживающие стабильное состояние сварочной электродуги.

Сварочная дуга. Что это?

Продуцируемая сварочным аппаратом электродуга является ничем иным, нежели проводником, сформированным ионизированными частицами. Его существование на протяжении определенного временного интервала обеспечивается благодаря поддержке электрического поля. Подобному разряду, образующемуся в газе, который способен к ионизации, характерны:

Учебники и справочники по сварке содержат следующее определение данному явлению: она представляет собой разряд, происходящий в образовавшейся плазме и носящий продолжительный характер. Сама же плазма является конгломератом продуктов испарения металлов, образующихся под влиянием весьма высокой температуры и на которые оказывают воздействие подвергнутые ионизации защитные газы, присутствующие в атмосфере.

Структура и температурные характеристики сварочной электродуги

Довести температуру металлической заготовки за очень непродолжительный отрезок времени до точки плавления вполне возможно, но по законам физики для этого необходимо сформировать мощную электродугу. Ее основными рабочими характеристиками являются:

• вольтаж – величина напряжения, отображенная в вольтах;

• ампераж – сила электротока, значение которой представлено в амперах;

• уровень плотности потока корпускул/частиц-носителей заряда.

С точки зрения электротехники дуговой столб является проводником между противоположными полюсами (имеются в виду плюсовой и минусовой). Материализован он посредством газовой среды. Особенности столба – высокое значение сопротивления, способность продуцировать искры и светиться.

Проведение тщательного анализа структуры электродуги позволит выяснить, как на металл оказывает воздействие температура. В общем случае ее длина относительно небольшая – колеблется в районе отметки 5 сантиметров. Строение электродуги включает 3 области:

• сам столб. Это и есть видимый человеческим глазом светящийся отрезок;

• анодная область – примерно 10 мкм;

• катодная область – около 1 мкм.

Температура сварочной электродуги определяется потоком формируемых на катоде свободных электронов. Уровень нагрева самого катода достигает 38 процентов от температуры образовавшейся плазмы. Электроны – частицы с отрицательным зарядом – перемещаются в газовой среде в сторону анода, а элементы-носители положительного заряда движутся к катоду. В целом же наблюдается такая картина: столб на протяжении всего времени своего существования нейтрален.

Внутри столба температура частиц может достигать 10000°С. Они при контакте с металлом обеспечивают его разогрев до 2350°С. Точку проникновения электронов ученые-физики называют анодным пятном. В сравнении с другим пятном, называемым катодным, его температурный показатель больше на 6 процентов. Плазма излучает волны в инфракрасном, в видимом и УФ-диапазонах. Но это излучение способно нанести вред коже и органам зрения человека. Поэтому сварщики обязаны по технике безопасности работать в специальных защитных средствах.

Разновидности сварочной электродуги

Подразделение сварочной электродуги на виды осуществляется на основе нескольких признаков. Так, по критерию «Тип электротока и расположение электродов в рабочей зоне» формируются следующие группы:

• прямого действия. Это когда разряд расположен параллельно по отношению к продольной оси электрода и перпендикулярно относительно обрабатываемой металлической поверхности;

• косвенного действия. Здесь электрод наклонен к поверхности заготовки под углом, равным 40,0°-60,0°. Разряд проходит между этим расходным элементом и металлом;

• комбинированная. Представляет собой сочетание вышеуказанных дуг. В качестве примера можно привести 3-фазную дугу. Ее 2 дуги осуществляют электрическую связь электродов с объектом сварки. Третья же горит между двумя изолированными один от другого электродам.

Плазменный столб зависимости от его состава бывает:

• открытым. Формируется в газах атмосферы. В качестве подпитывающей среды выступают химические соединения, испаряющиеся из объекта сварки и обмазки электрода;

• закрытым. Продуцируется под флюсом. Обязательное условие – наличие газообразной фазы, образованной частицами, являющимися продуктами испарения флюса, расходного элемента – электрода, и самого металла, находящегося в жидком агрегатном состоянии;

• с подачей защитной смеси. Ею может быть газ, обладающий инертными свойствами, и т.д.

Еще один признак, на основе которого эксперты подразделяют электродугу на виды, это тип электрода. Для сварки задействуются следующие расходные элементы:

• стальные, обмазка которых содержит включения, обеспечивающие ионизацию газа;

• произведенные из угля либо графита;

• тугоплавкие, изготовленные из металла вольфрам (элемент W).

По критерию «время воздействия» сварочная электродуга бывает импульсной, а также постоянной.

Условия горения

В основе сварочного процесса находится трансформирование электроэнергии в энергию тепловую. Время удержания сформированного в его ходе столба ничем не ограничено, если ионизация газа происходит очень быстро. При сваривании заготовки подвергаются нагреву, контактирующий с ними воздух становится горячим и обогащается испаряемыми веществами. Альтернативным способом является специальная подача в рабочую область газа, из молекул или атомов которого под внешним воздействием образуются ионы. Наиболее хорошо ионизируются частицы мягких щелочных металлов (входят в первую группу периодической таблицы), а также щелочноземельных металлов (это уже представители второй группы периодической таблицы). Для перевода их в активное состояние, достаточно начать пропускать электроток.

Иным обязательным условием надежного поддержания сварочного столба является высокая стабильная во времени температура катода. Ее величина – характеристика производная от площади самого катода, а также его химического состава. Без источника электроэнергии здесь не обойтись. Когда выполняются сварочные работы температурный показатель катодной зоны достигает 7000°С.

Как образуется электродуга

Сварочная электродуга является ничем другим, нежели электрическим разрядом. Появляется она, когда происходит замыкание цепи. В момент соприкосновения электрода с подвергаемым сварке элементом конструкции начинает продуцироваться в избыточном объеме тепловая энергия. В месте контакта металл плавится. Из-за явления притягивания расплава к наконечнику расходного элемента образуется тонкая шейка. Под воздействием мощного электрического поля она, практически, моментально распыляется. Это обусловливает ионизацию молекул газа. В результате данного процесса формируется защитное облако, обеспечивающее свободное передвижение электронов.

Направленность потока определяется типом тока. Поджечь электродугу можно на электротоке, имеющем и постоянную, и переменную величину, а также любой полярности – как прямой, так и обратной. Частота разжигания и потухания дуги – характеристика производная от совокупности выбранных работником параметров тока.

Что влияет на мощность электродуги

Показатели мощности сварочной электродуги зависят от следующих основных факторов:

• питающее напряжение. Возрастание напряжения питания приводит к увеличению мощности дуги. Однако диапазон изменения значений последнего параметра неширокий.  Имеются также ограничения, касающиеся размеров электродов;

• сила тока. Зависимость прямо пропорциональная.  С увеличением этого параметра стабильность горения электродуги повышается;

• зависимость мощности и численного значения напряжения образовавшейся плазмы тоже прямо пропорциональная.

Длина дуги – это расстояние от расходного элемента до свариваемой поверхности в ходе выполнения работ. Данный показатель оказывает влияние на объем генерируемого тепла.

Скорость расплавления металла определяется мощностью электродуги. Этот параметр очень важен. Ведь о него зависит, сколько времени потребуется на соединение металлических деталей. Температура в области плавления изменяется силой тока. Если она достаточно большая, не будет гаснуть электродуга даже значительной длины. Заниматься настройками ампеража в ходе сварки требуется весьма редко.

ВАХ сварочной дуги

Аббревиатура ВАХ расшифровывается так: вольтамперная характеристика. Она отображает взаимосвязь параметров питания.

По ВАХ можно узнать время стабильного горения электродуги, ее мощность, а также условия затухания.

Динамика, с которой изменяются вольтамперные показатели, отображает варьирование длины электродуги, когда она нестабильна. И наоборот, статическая ВАХ показывает, как зависит от силы тока величина напряжения электродуги в период постоянства ее длины. Выше представленный график, поделенный на 3 сегмента, выражает ее свойства.

Падающая ВАХ

Возрастание силы тока сопровождается резким падением напряжения (участок «1» на графике). Обусловлено это формированием столба. С увеличением плазменного потока его электропроводимость изменяется. Причем в сторону увеличения.

Жесткая ВАХ

Ключевая особенность этого участка (позиция «2» на графике) – пониженное напряжение, сочетающееся с неизменной во времени плотностью тока. Величина силы тока варьируется в пределах 100В-1000В. Растет диаметр электродугового столба, а его сопротивление, соответственно, падает. Площадь пятен, и анодного (знак «+»), и катодного (знак «-»), возрастает пропорционально.

Растущая ВАХ

На графике это участок «3». Отличается стабильностью катодного пятна. Его размер – величина производная от диаметра расходного элемента. Сопротивление сварочного столба увеличивается. Также наблюдается рост напряжения на электродуге.

Отдельно необходимо отметить следующие моменты:

• когда для проведения ручной электросварки применяются плавящиеся либо неплавящиеся расходные элементы, вольтамперные характеристики не переходят на третий участок графика. Для данного случая актуальны лишь первые два;

• показатели участков графика под номерами 2 и 3 описывают механизированную сварку, предусматривающую применение флюсов;

• параметры сварки в защитной среде с использованием плавящегося электрода отображены на третьем сегменте графика.

Теперь несколько слов о работе сварочного оборудования на переменном токе. Электродуга возбуждается на пике разжигания во всех полупериодах. Ее затухание наблюдается в момент перехода синусоидой нулевой отметки. Активные пятна прекращают нагреваться. Поддержка в стабильном состоянии эндотермического процесса формирования ионов из элементарных нейтральных частиц газов осуществляется испарениями металлов щелочной группы, присутствующих в обмазке электродов. Процесс розжига электродуги в защитной среде на электротоке с изменяющейся во времени величиной выполняется трудней в сравнении со сваркой на токе постоянном.

Когда выбирается аппарат для проведения работ определенного вида, необходимо принимать во внимание непосредственную зависимость ВАХ от вольтамперных параметров внешнего порядка. Например, ручная электродуговая сварка будет выполнена успешно при подводе питания, отличающегося падающей ВАХ, то есть с повышенным значением напряжения на ХХ. При этом у работника будет иметься возможность изменять длину электродуги, используя регулятор ампеража.

Величина силы тока, фиксируемая при КЗ в ходе расплавления расходного элемента, превышает значение этого показателя столба от 20 до 50 процентов. Сварка с помощью плавящихся электродов – наиболее оптимальный вариант в случае применения дуги размыкания. И здесь нужно знать один момент. Формулируется он так: для розжига электродуги вольфрамовым либо углеродным расходным элементом будет очень кстати вспомогательный/дополнительный разряд.

Значительная сила тока, возникающая при КЗ, может привести к прожигу заготовки. Происходит КЗ в момент падения капли расплава расходного элемента. После этого параметры резко обретают первоначальные значения. В результате наблюдается возрастание ампеража, и сила тока мгновенно достигает уровня, фиксируемого при КЗ. Мостик, сформировавшийся между электродом и металлической заготовкой, очень быстро перегорает. Это приводит к очередному возбуждению электродуги. Все вышеописанные изменения осуществляются в электродуговом столбе, практически, моментально. Оборудование должно отреагировать на них за этот короткий временной интервал, чтобы рабочие характеристики стабилизировались.

Особенности электродуги

Широкие пределы изменения параметров обусловливает совместимость электродуги с обычными плавящимися расходными элементами, а также с тугоплавкими. В результате ее воздействия заготовка очень быстро разогревается, а затем формируется ванна расплава. Уровень потерь, появляющихся в ходе преобразования электрической энергии в энергию тепловую, – минимальный. Хотя природу электродуги можно сопоставить с разрядами других разновидностей, у нее имеются свои особенности:

• саморегулирующиеся вольтамперные характеристики, а также мощность;

• пространственная устойчивость;

• четкие контуры;

• неравномерность распределения между обоими полюсами электрического поля;

• незначительное снижение напряжения на аноде (знак «+») и катоде (знак «-»). Данное явление мало связано с изначально установленным вольтажом;

• сильный ток продуцирует высокую температуру.

Зажигание дуги можно осуществлять двумя способами: кратковременным прикасанием либо путем чирканья.

Заключение

Единица измерения скорости перемещения дугового разряда – метр/минута. При выборе конкретной величины данного параметра следует учитывать следующие моменты. Во-первых, скорость нужно уменьшать с увеличением толщины свариваемых объектов. Во-вторых, увеличение сварочного тока должно сопровождаться возрастанием скорости перемещения. Но это условие актуально, когда толщина металла задана.

Товары каталога:

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by

Защита от термических рисков электродуги

Специализированная обувь защищает от термического воздействия при работе с электродугой. В каталоге собраны 3 категории обуви: 1, 2 и 3-го уровня защиты от электричества. Уровень защиты у специализированной обуви может достигать 9 кал/ кв.см. Изделие обеспечивает защиту от теплового воздействия и механического. Для изготовления используется прорезиненные материалы и огнестойкая фурнитура.

Приобрести защиту от термических рисков электродуги можно также и в розницу в одном из наших магазинов (обязательно заранее уточните наличие по телефону):

 Ладожская Пн.-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
   Пушкинская
 Технологический инст-т

Ежедневно: 09-00 — 21-00
 

 Проспект Ветеранов Пн.-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
   Озерки Пн.-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
   Василеостровская Пн.-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
   Академическая Пн.-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
   Нарвская Пн.-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
   Елизаровская Пн.-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
   Беговая Пн-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
   Электросила / Бухарестская Пн.-Пт.: с 09-00 до 20-00
Сб.-Вс.: с 10-00 до 19-00
 

г. Колпино
ул. Тверская, 34 А, ТК ОКА, 2й этаж

Ежедневно: с 10-00 до 19-30
 

Восток-Сервис в регионах

г. Кириши
ул. Ленинградская, 11

Пн.-Пт.: с 9-00 до 19-00
Сб.: с 10-00 до 16-00
Вс.: выходной
 

г. Сосновый Бор
ул. Ленинградская, 20

Пн.-Пт.: с 9-00 до 19-00
Сб.: с 10-00 до 16-00
Вс.: выходной
 

г. Псков
Октябрьский проспект, 54

Пн.-Пт.: с 9-00 до 19-00
Сб.: с 10-00 до 16-00
Вс.: выходной
 

г. Великий Новгород
ул. Большая Санкт-Петербургская, 96/1

Пн.-Пт.: с 9-00 до 19-00
Сб.: с 10-00 до 16-00
Вс.: выходной
 

г. Великие Луки
Октябрьский проспект, 88

Пн.-Пт.: с 9-00 до 19-00
Сб.: с 9-00 до 16-00
Вс.: выходной
 

г. Кингисепп
пр. Карла Маркса, 21А

Пн.-Пт.: с 9-00 до 19-00
Сб.: с 10-00 до 16-00
Вс.: выходной
 

г. Тихвин
3-й микрорайон, д. 33 пом. 1

Пн.-Пт.: с 9-00 до 19-00
Сб.: с 10-00 до 16-00
Вс.: выходной
 

Электрическая дуга — Справочник химика 21

    В условиях высоких температур электрической дуги происходит [c.90]

    В земных условиях плазменное состояние реализуется в молниях и северном сиянии, электрической дуге, светящемся веществе неоновых и аргоновых ламп, пламени горелки ндр. В состоянии плазмы находится основная масса космического вещества — звезды, туманности, межзвездное вещество и др. Колоссальным сгустком плазмы является Солнце. В масштабах Вселенной твердые холодные тела, подобные нашей Земле, — это лишь редкое исключение. [c.124]

    Действие электрического тока на организм человека зависит от внешних условий (среды), состояния и особенностей организма. Наибольшую опасность представляет общее поражение электрическим током, так называемый электрический удар. В этом случае поражаются центральная нервная система и сердце человек теряет сознание, у него частично или полностью прекращается дыхание, нарушается сердечная деятельность. Местные поражения электрическим током вызывают ожоги, являющиеся результатом теплового действия электрической дуги. [c.29]

    Синтез азотной кислоты в электрической дуге. Основные исходные вещества — воздух, вода, аммиачная вода. [c.53]

    Для возникновения загорания и взрыва помимо горючей и взрывоопасной среды, как указывалось выше, необходим источник (импульс) воспламенения. Источниками воспламенения горючих газов и жидкостей при получении аммиака могут явиться открытое пламя, электрическая дуга и пламя горелок при электро- и газовой сварке, искры, вызываемые электрическим токо.ч и образующиеся при ударе и трении. Кроме того, пожары и взрывы могут возникать от статического электричества, первичных п вторичных проявлений молнии. [c.28]

    Электрокрекинг. Крекинг метана с целью получения ацетилена (быстрое нагревание до 1400—1600 °С и быстрое охлаждение продуктов реакции) можно легко осуществить, если пропускать ме ан через электрическую дугу. [c.110]

    Недавно получены интересные результаты при термическом разложении жидких углеводородов при помощи электрической дуги. В этих процессах, которые находятся пока в стадии эксперимента, электрические искры очень короткой длины и продолжительности (10 сек) проскакивают между гранулами угля, находящимися в виде суспензии в жидкой нефтяной фракции (керосин, газойль или нефть, в которую погружены также графитные электроды). Применяется трехфазный ток напряжением от 200 тыс. в и выше. [c.111]

    Торцовая проба (ГАНГ им. И.М.Губкина) относится к числу косвенных методов. Нагреву подвергают торцевую часть образца в виде цилиндрических стержней диамегром 10-25 мм. В качестве источника нагрева используются токи высокой частоты, газосварочное пламя, электрическая дуга. Затем замеряется твердость от оплавленного торца и исследуется микроструктура (рис.5.5). [c.165]

    НОЙ диссоциации бензола. Очевидно, если энергия света способна разорвать бензольное кольцо, то аналогичный эффект должно произвести применение и тепловой энергии. При температуре электрической дуги бензол подобно другим углеводородам дает газовые смеси, содержащие водород, ацетилен, метан, этан и аналогичные продукты. [c.97]

    За счет тепла электрической дуги происходит разложение метана с образованием ацетилена. На выходе из реакционной зоны газы крекинга по трубе 5, снабженной водяной рубашкой, поступают в зону закалки, где охлаждаются до 150—200°С. Состав газов крекинга был приведен в табл. 2 (стр. И). [c.13]

    Возможность получения экономически выгодной степени конверсии при больших объемных скоростях позволяет иногда использовать реакторы небольших объемов (например, при крекинге метана в электрической дуге, получении цианистой кислоты из метана в присутствии металлических катализаторов и т. д.). [c.28]

    Энергетический выход процесса с частичным сжиганием углеводорода составляет около 75%, крекинга в электрической дуге — 66%, а при использовании карбида только 56%. [c.109]

    Пиролиз метана в печах в настоящее время применяется редко. Большое развитие получили многочисленные варианты процессов частичного сжигания, процессы в электрической дуге и их модификации (электрическая дуга под слоем жидкости). Технология этих процессов основана преимущественно на производственных данных. [c.109]

    Синильную кислоту можно синтезировать из элементов, проводя реакцию в электрической дуге (процесс сильно эндотермичен) [c.224]

    Благодаря турбулентности потока вводимого метана (вентилятор) электрическая дуга становится подвижной, контактируя с различными точками второго электрода. [c.110]

    По некоторым сведениям из 100 кг метана или природного газа, содержащего около 80% метана, можно получить пиролизом в электрической дуге 45 кг 97%-ного ацетилена, 9,2 кг 98%-него этилена, [c.111]

    Температура жидкости повышается до 120 °С, но между гранулами угля, находящимися в непрерывном движении, достигается температура до 1500 °С благодаря большому числу маленьких электрических дуг(искр), возникающих между ними или между ними и электродами. [c.111]

    При подготовке к сварке стальных деталей проводится разделка кромок до полного удаления трещины. Разделка выполняется механическим способом (рубка, фрезерование, проточка), газовой резкой и выплавкой электрической дугой. Когда объем удаляемого металла велик, целесообразно на дефектный участок вварить вставку из металла, близкого по составу к основному. [c.78]

    Приготовление катализаторов. Так как существует определенная связь между активностью и поверхностью катализатора, способ его приготовления сильно влияет на его активность. Для получения высокой степени дисперсности недостаточно ограничиться механическим дроблением и распылением катализатора необходимо использовать химические или физические методы прокаливание, осаждение, выделение из сплавов или через коллоиды (в электрической дуге, коллоидной мельнице). [c.242]

    Для защиты сгораемых конструкций и предметов от действия тепла и искр электрической дуги рабочие места электросварщиков, находящиеся как в помещениях, так и на открытом воздухе, должны ограждаться постоянными или переносными ограждениями (защитные экраны), а сгораемые полы защищаться металлическими аистами. Переносные ограждения должны изготовляться из листовой стали. [c.203]

    Д) не происходило загрязнение поверхности контактных колец и не было искрения между кольцами и щетками обеспечивалось безопасное их обслуживание и при возникновении искрения и электрических дуг не могло произойти воспламенение вблизи расположенных предметов или конструкций -сгораемые предметы могут располагаться не ближе 1,5 м от двигателей и пусковых устройств  [c.313]

    При наплавке под слоем флюса электрическая дуга образуется в замкнутом пространстве, образуемом металлом и флюсом. [c.86]

    Во избежание действия электрической дуги на обслуживающий персонал цеха сварку ведут в специально оборудованных помещениях. [c.74]

    Общие сведения. Технический карбид кальция полу> д от в руднотермических печах, где окись кальция и углерод взаимодействуют в электрической дуге согласно уравнению  [c.129]

    Электрической дугой называют конечную устойчивую форму газового разряда между двумя электродами через разделяющий их газовый промежуток. [c.53]

    Тепловое излучение электрической дуги. Свободно горящие дуги в реакционных объемах электрических печей являются самыми интенсивными и высокотемпературными источниками излучения теплоты. Интенсивность теплового излучения электрической дуги достигает 9000 Вт/м [27]. Излучение электрической дуги близко к излучению абсолютно черного тела. Температура столба дуги может быть определена по уравнению  [c.62]

    Линейная Корич- невый Восстановление Т1С14 с водородом в электрической дуге или разложение СНзТ1С1з в углеводородах Умеренная стереоспецифичность (40— 50% нерастворимой в гептане частя) [c.295]

    Относится к числу газоэлекчрических способов резки (рис. 3.20). Суишость заключается в расплавлении металла I в месте реза теплом электрической дуги, горящей между угольным или графитным электродом 2, с непрерывным удушением жидкого металла сфуей сжатого воздуха 3. Таким образом, способ основан на совместном дейсгвии тепла дуги и потока сжатого воздуха, кинетическая энергия которого способствует удалению продуктов сгорания. [c.116]

    Сварочную проволоку применяют при автоматической сварке, в качестве метшшических сгержней электродов, газосварочной проволоки, а также в качестве дополнительного присадочного материала, вводимого в зону электрической дуги или непосредственно в область шва для повышения производительности процесса, регулирования химического состава металла шва, тетшовых условий процесса и соотношения долей основного и присадочного материалов. [c.280]

    В электроосадителях очищаемый газ движется между электродами горизонтально. Взвешенные частицы, получив отрицательный заряд, притягиваются к положительному электроду и осаждаются на ней 62]. Извлеченная пыль собирается в бункерах электро-осадителя, откуда периодически возвращается в регенератор. Для нормальной работы алектроосадителя и предотвращения образования электрической дуги газы должны содержать 20 25% объемн. водяного пара и иметь температуру не выше 205° [133]. С этой целью в поток газов до входа их в электрофильтр впрыскивается конденсат водяного пара. По выходе из котла-утилизатора, т. е. до впрыска, температура газов обычно превышает 320°. Согласно литературным данным добавка к газам 0,005% вес. аммиака резко увеличивает эффективность пылеосаждения в электрофильтрах. Требуемое напряжение для работы электрофильтров 60— 90 тыс. в. [c.169]

    Существует, однако, теоретическая возможность регенерации теплоты отходящих газов для подогрева воздуха, направляемого на реакцию, поэтому на основе предварительного анализа нельзя полностью дискредитировать метод. Разобранный способ получения N0 в электрической дуге давно не используется в промышленности, но исследования метода, например, при нагревании входящих газов до температуры 2000°С и быстром охла5кдении продуктов в регенераторах по-прежнему проводятся. [c.60]

    Из приведенных данных следует, что реакцию образования окиси азота необходимо проводить при возможно более высокой температуре (температура электрической дуги 3000 К), после чего газы, покидающие реакционное пространство, нужно быстро охладить до Г проведения процесса таким способом была причиной разработки различных конструкций дуговых печей для синтеза No (см., например, печь Мосцицкого— рис. III-2). Печи подобного типа могут использоваться также для получения ацетилена из алифатических углеводородов (рис. IX-25). [c.375]

    Возникающий при крекинге цвет нефтепродуктов связан с окислением и зависит от содержания сернистых соединений [741, 742]. Присутствие последних сказывается п па появлении тумана из водяных частиц, несущем окись серы и органические продукты окисления, подобные бензиновой смоле. Напоминаем, смолообразование сильно ускоряется ультрафиолетовым облучением — ртутными парами или электрической дугой [743—745]. Если существует подобное излучение, даже прямогонные бензины экстенсивно увеличивают смолообразование. Минимальную степень окисления, инициированного светом, опознают по изменению величины поверхностного натяжения в воде [746]. Качественные признаки сочетания инициированного светом окисления с изменением цвета легко обнаруживаются. Вязкие фракции и нетро-латумы, подвергнутые облучению светом и воздействию воздуха, часто в прогрессирующей степени темнеют, причем потемнение уменьшается вниз от поверхности жидкости. Плохо очищенные твердые парафины при облучении светом также значительно быстрее темнеют и ухудшают свои свойства. [c.150]

    Еще в 1792 г. в Англии предлагали производить из нефти осветительный газ. Дальтон в 1809 г. изучал действие электрических дуг на углеводородные газы, а Фарадей в 1825 г. открыл бензол и исследовал ненасыщенные газы. Большой вклад в исследование термического разложения внес Бертло, который незадолго до 1870 г. опубликовал отчет о проделанном им большом объеме исследований и предложил теоретическое обоснование процесса. В то же самое время Силлимэи получил из нефти горючий газ, появились сообщения о том, что на нефтеперегонном заводе в Нью-Дн ерси проводили крекинг тяжелых нефтепродуктов и при этом получали керосин. [c.295]

    Установлено, что для того, чтобы ТЭС начал оказывать эффективное действие, он должен подвергнуться разложению [168, 186, 187] вполне вероятно, что этильпые радикалы, выделяющиеся при этом, неактивны. Термическую диссоциацию ТЭС описали Рифкип и Валкут [188]. Коллоидные суспензии металлов, в которых в качестве разжижающего агента был использован бензин, будучи внесены в газойль, не оказали антидетонационного действия [189], в то время как частицы металла того же самого размера оказывают это действие в тумане, образованном посредством электрической дуги [190] аналогичное явление наблюдалось и при исследовании тумана, создаваемого добавкой окислов. Применение окислов в качестве активных агентов было рекомендовано для всех случаев [94, 115, 125, 140, 146, 182, 185, 191]. [c.413]

    В верхнюю камеру поступает природный газ по касательной к цилиндрической стенке камеры. Газ совершает в камере вращательное движение со скоростью более 100 м1сек и попадает в зону электрической дуги. [c.13]

    Достоинства таких процессов оценивают с точки зрения наилучшего разрешения проблемы быстрой передачи больших количеств тепла газам или парам (в последнее время —и жидкостят х). В этом аспекте интересны процессы пиролиза в печах с регенерацией тепла (расход энергии 7—9 квт-ч на 1 кг на старых установках, и ниже —на новых), процессы с частичным сжиганием углеводорода — автотермические (около 2 квт-ч на 1 кг С2Н2), процессы в электрической дуге (10—14 квт-ч на 1 кг С2Н2). [c.108]

    Автоматическая сварка под слоем флюса. Сущность этого способа заключается в том, что электрическая дуга горит под расплавленным флюсом. Флюс предотвращает разбрызгивание металла, защищает металл от кислорода воздуха, обеспечивает формирование нормального сварного шва. Электродная проволока подается из кассеты автоматической головкой. Использование флюса позволяет применять электродную проволоку без покрытия. Часть флюса во время наплавки расплавляется и превращается в шлаковую корку, которая удаляется ударами молотка. Нерас-плавившаяся часть флюса используется повторно. Автоматическая сварка под слоем флюса примен [ется в основном для сварки ци-линдрических деталей (узлы трубопроводов, корпуса аппаратов) при вращении свариваемых элементов с помощью вращателя или манипулятора. Диаметр труб должен быть не менее 200 мм. При меньшем диаметре используются сварочные полуавтоматы. Сварка производится не менее чем в два слоя. Режимы сварки в каждом случае устанавливаются на пробных образцах. При наложении многослойных пшов после наложения каждого валика удаляется шлак и путем внешнего осмотра проверяется качество нша иа отсутствие трещин и пор. Дефектные места должны быть полностью удалены, а вырубленные участки вновь заварены. [c.80]

    Аргонодуговая сварка основана на использовании теплоты электрической дуги, возникающей в среде аргона между непла-вящимся вольфрамовым электродом и деталью. Присадочным материалом служат алюминиевая проволока или стержни из алюминиевых сплавов. Перед сваркой проводится разделка кромок трещины засверливание трещины по концам не требуется. [c.85]

    Металлизаторы в зависимости от способа расплавления металла могут быть газопламенными и электрическими. Наиболее распространенными являются электрические металлизаторы, в которых между двумя электродами в распылительной головке образуется электрическая дуга и обеспечивается плавление электродов. Применяются электроды из углеродистой стали Св-08 и из нержавеющих сталей Х18Н10Т, Х18Н10 (диаметр 1,2—2,5 мм). [c.93]

    Нагрев электрическоЁ дугой основан на преобразовании электрической энергии в тепловую в электрической дуге преимущественно в газовом пространстве, разделяющем электроды, II на концах электродов. [c.20]

    Процесс происходит с поглощением большого количества тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через слой загруженной шихты, расплава от электродов к поду печи, а также за счет тепла, выделяемого электрической дугой. Карбидные печи работают как дуговые печи сопротивления. [c.130]

    Источниками теплоты в термической системе являются исходные материалы, пламя, раскаленная печная среда, полученные продукты, электрическая дуга, электронагреватели, внутренняя поверхность футеровки рабочей камеры и т. д. Приемниками теплоты являются исходные материалы, электроды, их держатели, внутренняя поверхность футеровки рабочей камеры, печная среда, вагонетки, решетки, подины и т. д. Источником или приемником теплоты в печах может быть любой элемент термической системы, а в многозонных печах туннельные, шахтные, вращающиеся и др.) один и тот же элемент при переходе из одной зоны в другую изменяет свои термические функции источник теплоты становится приемником или наоборот, а также меняется вид теплообм1ена (или доля), в котором участвует элемент системы (например, газовая печная среда из теплообмена излучением в зоне нагрева переходит на конвективный теплообмен в зоне подогрева и т. д.). [c.61]

---

Электрическая дуга: причины возникновения и воздействие на человека. Как защитится от разряда тока ?

Работа с оборудованием, находящимся под напряжением, всегда требует соблюдения техники безопасности. Поражение электрическим током или внезапно возникшая электродуга может оказать губительное действие на человека. Важно знать, при каких условиях возникает электродуговой разряд, какие повреждения он может нанести и как защититься от вредного воздействия.

 Характеристика и причины возникновения явления 

Электродуга – это электрический разряд, возникающий между двумя проводниками, при резком разрыве, коротком контакте проводов между собой или с заземлённой поверхностью. Резкое размыкание цепи, находящейся под напряжением, может создать электрическую дугу. Ярким примером является вспышка или искра, вызванная отключением мощного электроприбора из розетки. Или молния, которая визуально показывает, как возникает и ведёт себя электродуговой разряд.

Появление вспышек рядом с силовым оборудованием контролировать невозможно. Но зная факторы, провоцирующие их появление, можно защититься заранее. Причинами возникновения электродугового разряда являются:

• резкий приток воздуха в силовой шкаф при открытии двери;
• приближение проводников друг к другу;
• разрыв высоковольтных проводов, падение линии на землю;
• перекрещивание фаз и неправильно подключённые проводники;
• случайное падение инструмента или контакт с токопроводящими элементами;
• нарушение изоляции, коррозия соединений и спаек.

Больше половины причин связано с человеческим фактором, когда в зоне поражения находятся люди, которые могут пострадать.  

Воздействие электродуги на человека

Возникновение электрического разряда сопровождается яркой вспышкой, которая ослепляет и вызывает ожог роговицы глаза ультрафиолетом. Электроофтальмия сопровождается покраснением, слезотечением, болями и другими неприятными симптомами. В худшем случае, больной просто не может открыть глаз и теряет зрение. Взрывы, которые сопутствуют особо мощным пробоям оглушают и наносят вред разлетающимися осколками и деталями.

Температура в области разряда колеблется от 2500 до 18000 ⁰С. Что может вызвать сильные ожоги частей тела, вплоть до летального исхода. Если электрическая дуга возникает внутри распределительного шкафа или трансформатора, то происходит расплавление изолирующих материалов и кипение металлических частей. Процесс сопровождается выделением вредных испарений и горячих газов. Это провоцирует отравление и ожоги органов дыхания.

Как защитится от электродугового разряда

Ношение специализированной одежды является основным способом защиты от электродуги. Материалы, из которых изготавливаются комплекты должны отвечать следующим требованиям:

• защищать от высоких температур;
• не проводить электрический ток;
• снижать воздействие ультрафиолетового излучения;
• исключить возгорание и тление одежды;
• уменьшить воздействие механических повреждений.

Спецодеждой обязательно обеспечиваются работники, взаимодействующие с электричеством, обслуживающие высоковольтные сети электроснабжения и промышленное оборудование. К защитной одежде относятся:

• сварочные маски и шлемы со щитками;
• диэлектрические перчатки, калоши и боты;
• костюмы, комбинезоны и плащи;
• ботинки, подшлемники, фуфайки.

Костюм выбирается с учётом времени года и погодных условий, должен максимально закрывать открытые участки тела, защищать от возгораний и ударов тока. Кроме этого, существуют вспомогательные приспособления, которые помогут защитить от пробоя. К ним относятся: изолирующие коврики, накладки, штанги, подставки и колпаки.

Модели спецодежды для защиты от электродуги

Костюм с защитой от электродуги 90 кал/см2 выполнен из огнестойкой ткани WORKER. Комплект включает куртку и брюки/полукомбинезон, а также нательное бельё. Класс защиты 7. Исключает возгорание и прохождение электрического тока.

Костюм ЭНЕРГО ЛЮКС с защитой от электродуги от 9 до 81 кал/см² в зависимости от плотности термо и огнестойкой ткани Термол. Состоит из куртки и брюк или полукомбинезона. Имеет накладки из специального дискретного покрытия для уменьшения трения.

КОСТЮМ ЭЛЕКТРА ЗН-24 с защитой от электродуги 65,5 кал/см². Выполнен из огнестойкой ткани Номекс-Комфорт. Обладает антистатичными свойствами. Состоит из куртки и полукомбинезона.

остюм для защиты от электродуги выполненный из ткани Индура Ультра Софт. Включает куртку и брюки или полукомбинезон. Застёжки потайные. Накладные карманы для дополнительной защиты. Исключает удар током и возгорание.

Электрическая дуга, свойства, температура. Защита от электрической дуги

Причины и места возникновения

Электрическая дуга является одной из самых смертоносных и наименее изученных опасностей электроэнергии и преобладает в большинстве отраслей промышленности. Широко признается, что чем выше напряжение электрической системы, тем больше риск для людей, работающих на территории или вблизи проводов и оборудования, находящихся под напряжением.

Тепловая энергия от вспышки дуги, однако, может на самом деле быть больше и возникать чаще при более низких напряжениях с теми же разрушительными последствиями.

Возникновение электрической дуги, как правило, происходит при случайном контакте между токоведущим проводником, таким как контактный провод троллейбусной или трамвайной линии с другим проводником, или заземленной поверхностью.

Когда это происходит, возникающий ток короткого замыкания плавит провода, ионизирует воздух и создает огненный канал проводящей плазмы характерной дугообразной формы (отсюда и название), причем температура электрической дуги в ее сердцевине может достигать свыше 20000 °С.

Электрическая дуга история происхождения

В 1801 году британский химик и изобретатель сэр Хэмфри Дэви продемонстрировал электрическую дугу своим товарищам в Лондонском королевском обществе и предложил название — электрическая дуга. Эти электрические дуги, выглядят как неровные удары молнии. За этой демонстрацией последовали дальнейшие исследования электрической дуги, показал русский ученый Василий Петров в 1802 году. Дальнейшие успехи в ранних исследованиях электрической дуги позволили получить такие важные в отрасли изобретения, как дуговая сварка.

По сравнению с искрой, которая является только мгновенной, дуговой разряд представляет собой непрерывный электрический ток, который выделяет так много тепла от несущих зарядов ионов или электронов, что он может испарять или плавить что-либо в пределах диапазона дуги. Дуга может поддерживаться в электрических цепях постоянного или переменного тока, и она должна включать в себя некоторое сопротивление, чтобы повышенный ток не оставался без контроля и полностью разрушал фактический источник цепи с его потреблением тепла и энергии.

Образование дуги, её строение и свойства

Представим, что мы в лаборатории проводим эксперимент. У нас есть два проводника, например, металлических гвоздя. Расположим их острием друг к другу на небольшом расстоянии и подключим к гвоздям выводы регулируемого источника напряжения. Если постепенно увеличивать напряжение источника питания, то при определенном его значении мы увидим искры, после чего образуется устойчивое свечение подобное молнии.

Таким образом можно наблюдать процесс её образования. Свечение, которое образуется между электродами — это плазма. Фактически это и есть электрическая дуга или протекание электрического тока через газовую среду между электродами. На рисунке ниже вы видите её строение и вольт-амперную характеристику:

А здесь – приблизительные величины температур:

Что такое сварочная дуга

Генерируемая сварочным аппаратом электрическая дуга представляет собой ни что иное, как состоящий из ионизированных частиц проводник. Он существует в определенном временном промежутке благодаря тому, что поддерживается электрическим полем. Такой разряд образуется в способной к ионизации газовой среде, характеризуется непрерывной формой и высокой температурой.

В учебных пособиях по сварочному делу данное явление определяется как электрический разряд в плазме длительного характера. Плазма является смесью защитных, ионизированных атмосферных газов в сочетании с испарениями от металлов, которые образуются под воздействием высокой температуры.

Что же такое электрическая дуга?

По сути, так в обиходе именуют хорошо известный в физике и электротехнике дуговой разряд – вид самостоятельного электроразряда в газе. Каковы же физические свойства электрической дуги? Она горит в широком диапазоне давления газа, при постоянном или переменном (до 1000 Гц) напряжении между электродами в диапазоне от нескольких вольт (сварочная дуга) до десятков киловольт. Максимальная плотность тока дуги наблюдается на катоде (102-108 А/см2), где она стягивается в катодное пятно, очень яркое и малое по размерам. Оно беспорядочно и непрерывно перемещается по всей площади электрода. Температура его такова, что материал катода в нем кипит. Поэтому возникают идеальные условия для термоэлектронной эмиссии электронов в прикатодное пространство. Над ним образуется небольшой слой, заряженный положительно и обеспечивающий ускорение эмитируемых электронов до скоростей, при которых они ударно ионизируют атомы и молекулы среды в межэлектродном промежутке.

Такое же пятно, но несколько большее и малоподвижное, формируется и на аноде. Температура в нем близкая к катодному пятну.

Если ток дуги порядка нескольких десятков ампер, то из обоих электродов вытекают с большой скоростью нормально к их поверхностям плазменные струи или факелы (см. на фото ниже).

При больших токах (100-300 А) возникают добавочные плазменные струи, и дуга становится похожей на пучок плазменных нитей (см. на фото ниже).

Практическое применение

При правильном использовании электрические дуги могут иметь полезные цели. На самом деле, каждый из нас выполняет ряд ежедневных задач благодаря ограниченному применению электрических дуг.

Электрические дуги используются в:

• вспышках камер
• прожекторах для освещения сцены
• люминесцентного освещения
• дуговой сварки
• дуговых печах (для производства стали и таких веществ, как карбид кальция)
• плазменных резаках (в которых сжатый воздух объединяется с мощной дугой и преобразуется в плазму, которая имеет способность мгновенно разрезать сталь).

Возникновение электрической дуги

Процесс образования вольтовой дуги представляется в следующем виде. В момент соприкосновения электродов проходящий ток выделяет большое количество тепла в месте стыка, так как здесь имеется большое электрическое сопротивление (закон Джоуля).

Благодаря этому концы проводников раскаляются до светлого накала, и после разъединения электродов катод начинает испускать электроны, которые, пролетая через воздушный промежуток между электродами, расщепляют молекулы воздуха на положительно и отрицательно заряженные частички (катионы и» а н и о н ы).

Вследствие этого воздух становится электропроводным.

В сварочной технике наибольшее применение имеет разряд между металлическими электродами, причем одним электродом являйся металлический стержень, который в то же время служит и присадочным материалом, а вторым электродом является сама свариваемая деталь.

Процесс остается тот же, что и в случае угольных электродов, но здесь появляется новый фактор. Если в угольной дуге проводники постепенно испарялись (сгорали), то в металлической дуге электроды весьма интенсивно плавятся и частично испаряются. Благодаря наличию металлических паров между электродами сопротивление (электрическое) металлической дуги ниже, чем угольной.

Угольный разряд горит при напряжении в среднем 40—60 в, тогда как напряжение металлической дуги в среднем 18—22 в (при длине 3 мм).

Природа и строение

При зажигании дуги создается электрическая цепь. В ней участвуют два электрода — анод и катод, а также участок ионизированного газа. Протекая сквозь газовое облако, электрический ток вызывает его нагрев и интенсивное свечение, связанное с излучением фотонов.

Соответственно участкам цепи, строение сварочной дуги включает в себя три основные области:

• анодная — толщиной 10-4 см;
• катодная 10-5 см;
• столб дуги, длиной 4-6 мм.

В первых двух зонах возникают активные пятна, в них происходит максимальное падение напряжения и максимальный нагрев.

Падение же напряжения в самом сварочном столбе невелико.

При действии электродуги, кроме повышенной температуры, действует еще один важный фактор — весьма интенсивное ультрафиолетовое излучение. Оно оказывает вредное воздействие на человеческий организм, прежде всего – на органы зрения и кожные покровы.

Строение сварочной дуги

Во избежание вреда для здоровья при работе с электросваркой обязательно применение средств индивидуальной защиты: сварочной маски, рукавиц и плотной одежды и обуви из негорючих материалов.

Почему возникает?

По теории в нормальных условиях газы являются диэлектриками. При возникновении подходящих условий они могут поддаваться ионизации, наделяя свои элементы положительными или отрицательными зарядами.

Внешнее электрическое поле, обладающее заданными параметрами, и высокая температура влияют на газ, преобразуя его в плазму, которая обладает всем свойствами проводника электричества.

Данное свойство получило широкое распространение в промышленности, используя дугу в качестве газового проводника.

Алгоритм образования электрической сварочной дуги следующий:

1. Контакт. Он соединяет электрод и металл.
2. Разрыв контакта. Под влиянием тока поверхность электрода и металла начинает плавиться, образуя прослойку жидкого металла. В течение некоторого времени, с увеличением слоя расплава происходит разрыв контакта.
3. Возбуждение дуги. Пространство между анодом и катодом заполняют ионы и электроны испарений расплавленного металла, которые под действием напряжения притягиваются противоположным полюсам, возбуждая дугу.
4. Стабилизация дуги. С ростом концентрации заряженных частиц дуговое соединение подвергается интенсивной ионизации, в этой точке достигается полная стабилизация горения.
5. Образование сварочной ванны. Под действием дуги металлы электрода и поверхности переходят в жидкое агрегатное состояние, образуя смесь.
6. Кристаллизация. После отключения источника питания для сварки поверхность остывает, образуя сварное соединение.

Явления ионизации и деионизации

Внутренними процессами, которые способствуют возникновению и гашению дуги, являются ионизация и деионизация. Изучение данных явлений позволяет разобраться с факторами, влияющими на внешние процессы. Преобладание процессов ионизации характерно для причин возникновения дуги. При ее стабилизации явления происходят с равной периодичностью. С превалированием явлений деионизации дуга потухнет.

Виды ионизации:

1. Термическая. Наиболее распространенный процесс, который способствует сохранению дуги после ее образования. Благодаря значительному температурному воздействию возрастает количество и скорость элементов, что благотворно сказывается на ионизации.
2. Ударная. При перемещении на высокой скорости электрон неизбежно сталкивается с нейтральной частицей. После взаимодействия образуется новая заряженная частица – ион.
3. Полевая электронная эмиссия. Под действием внешнего электрического поля с высокой напряженностью электроны покидают поверхность без предварительного возбуждения.
4. Эффект Эдисона или термоэлектронная эмиссия. Под воздействием высокой температуры уровень энергии электронов увеличивается. При достижении определенного показателя они способные преодолеть потенциальный барьер на границе с металлом.

К явлениям деионизации относятся:

1. Рекомбинация. Процесс взаимодействия частиц с противоположными зарядами сопровождается образованием нейтрально заряженных элементов.
2. Диффузия. Процесс переноса заряженных частиц в окружающую среду, сопровождающийся выводом тепловой энергии.

Свойства

Высокая плотность тока в стволе электрической дуги определяет её главные свойства:

1. Чрезвычайно
   высокую температуру плазменного ствола и околоэлектродных зон.
2. Длительное
   горение, при поддержании условий образования ионов.

Эти свойства необходимо учитывать при борьбе с возникновением электрической дуги, так и при её применении в некоторых сферах.

Что происходит во время вспышки дуги

Вспышка дуги начинается, когда электричество покидает намеченный путь, и начинает распространяться по воздуху в направлении заземленной зоны. Как только это происходит, он ионизирует воздух, что еще больше снижает общее сопротивление вдоль пути, по которому идет дуга. Это помогает привлечь дополнительную электрическую энергию.

Дуга будет двигаться таким образом, чтобы найти ближайшее расстояние к земле. Точное расстояние, которое может пройти вспышка дуги, называется границей вспышки дуги. Это определяется потенциальной энергией и множеством других факторов, таких как температура воздуха и влажность.

При работе по повышению безопасности вспышки дуги, установка будет часто отмечать границу вспышки дуги, используя клейкую ленту для пола. Любой, кто работает в этой области, должен будет носить средства индивидуальной защиты (СИЗ).

Защита от электрической дуги

Какие бывают меры защиты от электрической дуги, что могло меня защитить? Проанализировав интернет, увидел, что самым популярным средством защиты людей в электроустановках от электрической дуги является термостойкий костюм. В северной Америке большой популярностью пользуются специальные автоматы фирмы Siemens, которые защищают как от электрической дуги, так и от максимального тока. В России, на данный момент, подобные автоматы используются только на высоковольтных подстанциях. В моем случае мне бы хватило диэлектрической перчатки, но сами подумайте, как в них подключать светильники? Это очень неудобно. Также рекомендую использовать защитные очки, чтобы защитить глаза.

В электроустановках борьба с электрической дугой осуществляется с помощью вакуумных и масляных выключателей, а также при помощи электромагнитных катушек совместно с дугогасительными камерами.

Это все? Нет! Самым надежным способом обезопасить себя от электрической дуги, на мой взгляд, являются работы со снятием напряжения. Не знаю как вы, а я под напряжением работать больше не буду…

Сегодня без анекдотов и новостей. Рекомендую прочитать статью средства защиты в электроустановках, все они созданы для нашей с вами защиты. Но от несчастного случая никто не застрахован, берегите себя.

На этом моя статья электрическая дуга и защита от электрической дуги заканчивается. Есть что дополнить? Оставь комментарий.

Воздействие на организм человека[править | править код]

Электрическая дуга создает сильное излучение в широком диапазоне волн. При горении в воздухе около 70 % энергии излучения приходится на ультрафиолет, 15 % — на видимое излучение и 15 % — на инфракрасное[3]. Воздействие на глаза может привести к электроофтальмии, а на кожу — к ожогам. Для защиты глаз и лица сварщики используют специальные сварочные маски с тёмным светофильтром. Для защиты тела — термостойкую спецодежду.

Учитывая то, что дуговой разряд по сути является открытым проводником, то прямое воздействие дуги на человека приведет к электротравме.

Условия горения

В нормальных условиях, при обычном давлении и температуре 20 °С газы, и прежде всего — воздух не являются проводниками. Чтобы они смогли проводить электричество, нужно создать особые условия: высвободить с атомных орбит большое количество ионов. Такой процесс называют ионизацией.

Работу, затрачиваемую на высвобождение одного электрона, называют потенциалом ионизации. Для различных материалов она составляет он 3,5 до 20 электрон-вольт. Наименьший потенциал характерен для щелочных элементов: калия, кальция и их соединений. Эти вещества добавляют в обмазку электродов или сварочную проволоку с целью поддержания стабильных параметров разряда. Добавляют их и в состав флюсового порошка для закрытого типа сварки.

Для обеспечения высокого качества сварного соединения необходимо поддерживать стабильные параметры электродуги, такие, как сила тока, напряжение, температура.

Температура определяется следующими факторами:

• Материал катода.
• Размеры катода.
• Условия окружающей среды.

Распределение температуры дуги

Постоянство параметров тока — напряжение и сила — обеспечивается источником тока. Для сварочных работ разработано большое количество конструкций таких источников – от устаревших громоздких сварочных трансформаторов и выпрямителей до современных инверторов и полуавтоматов.

Как образуется электрическая дуга

Сварочная дуга является ничем иным, как электрическим разрядом. Возникает она в случае замыкания цепи. В тот момент, когда электрод прикасается к поверхности свариваемого металла, начинает вырабатываться тепловая энергия в большом количестве. В точке соприкосновения металл начинает плавиться. Расплав притягивается к окончанию расходника, образуя тонкую шейку. Она почти что мгновенно распыляется под влиянием сильного электрического поля. В это время молекулы газа ионизируются, образуется защитное облако и обеспечивается свободное перемещение электродов.

Вид тока определяет направленность потока. Поджечь дугу можно на токе прямой и обратной полярности, переменном или постоянном. Частота, с какой дуга гаснет и разжигается напрямую зависит от выбранных сварщиком параметров тока.

Способы гашения

Следует отметить, что гашение дуги происходит и по разным причинам. Например, в результате остывания столба, падения напряжения или когда воздух между электродами вытесняется сторонними испарениями, препятствующими ионизации.

С целью недопущения образования дуг на высоковольтных проводах ЛЭП, их разносят на большое расстояние, что исключает вероятность пробоя. Если же пробой между проводами всё-таки случится, то длинный ствол быстро охладится и произойдёт гашение.

Для охлаждения ствола его иногда разбивают на несколько составляющих. Данный принцип часто используют в конструкциях воздушных выключателей, рассчитанных на напряжения до 1кВ.

Некоторые модели выключателей состоят из множества дугогасительных камер, способствующих быстрому охлаждению.

Быстрой ионизации можно достигнуть путём испарения некоторых материалов, окружающих пространство подвижных ножей. Испарение под высоким давлением сдувает плазму ствола, что приводит к гашению.

Существуют и другие способы: помещение контактов в масло, автодутьё, применение электромагнитного гашения и др.

Продолжительность разряда

В практических применениях чаще используется непрерывный режим разряда. Однако импульсный режим также распространен. Его используют при контактной сварке.

Сварка заготовок проводится не сплошным швом, а в нескольких точках. Такое соединение не обеспечивает герметичности, но обладает достаточной прочностью для выполнения тонкостенных конструкций, таких, как корпуса бытовой техники, различных приборов и установок, корпуса автомобилей.

Процесс осуществляется неплавящимся массивным электродом, который с большой силой прижимается к заготовке. Через электрод пропускается кратковременный ток очень большой силы — до нескольких тысяч ампер. В месте контакта металл обеих заготовки расплавляется, а по окончании импульса охлаждается и кристаллизуется как единое целое.

Далее электрод (или заготовка) перемещается вдоль линии шва к новой точке, прижимается к ней и подается новый импульс.

Электроды-ролики для контактной сварки

Существует разновидность такого метода, позволяющая получать и герметичные соединения. Электрод в этом случае выполняется в виде ролика, катящегося по поверхности заготовки. Импульсы подаются с небольшими промежутками, зоны оправления вдоль линии качения частично перекрываются и образуют сплошной материал шва. Такая технология применяется при автоматической сварке трубопроводов.

Особенности электрической дуги

Благодаря широкому диапазону значений, электродуга совместима как с тугоплавкими, так и с привычными плавящимися электродами. Под ее воздействием металл быстро разогревается, после чего образуется ванна расплава. Преобразование электроэнергии в тепловую происходит с минимальными потерями.

По своей природе электрическая дуга сопоставима с другими видами зарядов. Ее отличительные особенности:

• созданная плотным током высокая температура;
• небольшое снижение катодного и анодного напряжения, которое в малой степени зависит от изначально заданного вольтажа;
• электрическое поле между полюсами распределяется неравномерно;
• устойчивость электрической дуги в пространстве;
• мощность и вольтамперные характеристики саморегулируются;
• границы электродуги четко очерчены.

Зажечь дугу можно одним из двух способом: чирканьем или коротким прикасанием.

Видео по теме

https://www.youtube.com/watch?v=wuIIgOvi-EI

Надлежащая маркировка

В любом месте на объекте, где могут существовать высокие электрические токи, должны быть надлежащим образом отмечены предупреждающими метками дуги. Они могут быть приобретены предварительно изготовленными или распечатаны на любом промышленном принтере этикеток по мере необходимости. В статье 110.16 Национального электротехнического кодекса четко указано, что этот тип оборудования должен иметь маркировку для предупреждения людей о рисках.

Электрическая дуга — значение, причины, преимущества и недостатки

В 1801 году британский химик и изобретатель сэр Хамфри Дэви первым продемонстрировал электрическую дугу своим коллегам из Лондонского королевского общества, и они настояли на том, чтобы название, электрическая дуга. По сути, эти электрические дуги, когда они не ограничены, выглядят как рассеянные или зазубренные удары молнии. Позже за этой демонстрацией последовали дальнейшие исследования электрической дуги, о чем свидетельствует русский ученый Василий В.Петров в 1802 году. Дальнейшие достижения в области электрической дуги дали много полезных применений, первые исследования электрической дуги привели к появлению многих важных промышленных изобретений, таких как аппараты для дуговой сварки.

Таким образом, электрическая дуга — это электронное устройство, в котором электрический ток может течь между двумя точками через проводящий газ. Эти две точки называются электродами, и они далее называются катодом и анодом в зависимости от полярности точек, то есть в зависимости от положительной полярности и отрицательной полярности соответственно.В этой статье мы подробно обсудим электрическую дугу, что такое электрическая дуга и значение электрической дуги.

Что такое электрическая дуга?

Теперь давайте начнем с концепции электрической дуги. В первую очередь возник вопрос, что такое электрическая дуга? Таким образом, технически электрическая дуга — это просто видимый плазменный разряд между двумя электродами, возникающий в результате электрического тока ионизирующих газов в воздухе. Электрические дуги даже в природе возникают в виде молний.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Электрические дуги — это просто электрический ток, который намеренно или непреднамеренно разряжается через зазор между двумя электродами через газ, пар или воздух и распространяет относительно низкое напряжение на проводники. Тепловое и световое излучение, создаваемое этими электрическими дугами, обычно очень интенсивное, и их можно использовать для определенных применений, таких как дуговая сварка или освещение прожекторами. Принимая во внимание, что непреднамеренные дуги могут иметь разрушительные последствия, такие как пожары, взрывы, опасность поражения электрическим током, а иногда и серьезный материальный ущерб.

В то же время, если процедуры электрической дуги используются с надлежащим контролем, электрическая дуга может использоваться, и, кроме того, они могут использоваться в промышленности для сварки, плазменной резки и даже для определенных типов освещения, таких как люминесцентное освещение, где высокое напряжение ионизирует инертный газ в стеклянной трубке, затем ток через ионизированный газ высвобождает видимый свет.

В любом случае, для каждой затянутой электрической дуги возникает нежелательная и неизбежная дуга. Например, плохо установленные или некачественные электрические переключатели, выключатели и другие электрические контактные точки легко подвержены возникновению этих нежелательных дуг, поскольку из-за некачественных соединений все контакты либо размыкаются, либо замыкаются.

Электрическая дуга Значение:

Дуга может быть определена как электрический ток, протекающий между двумя электродами через ионизированный столб газа. Заряженный анод и заряженный катод создают интенсивный нагрев сварочной дуги. Отрицательные и положительные ионы отражаются друг от друга в плазменном столбе с ускоренной скоростью. При сварке дуга не только обеспечивает тепло, необходимое для расплавления электрода и основного металла, но при определенных условиях также обеспечивает средства для транспортировки расплавленного металла к изделию от кончика электрода.Существует несколько механизмов переноса металла.

Вспышки электрической дуги могут произойти буквально в любом месте, где протекает электрический ток. Каждая электрическая панель содержит множество разновидностей цепей, шин и соединений. Возникновение дуги обычно возникает при перегрузке и перегреве электрической цепи. Перегрев вызывает повреждение не только автоматического выключателя, но и его подключения к шине.

При повреждении электрической цепи автоматический выключатель может выйти из строя и продолжать пропускать электричество между его подключениями вместо отключения, что может привести ко многим несчастным случаям.Автоматический выключатель сконструирован таким образом, что он должен отключать или разрывать соединение цепи и не работать до тех пор, пока не будет сброшен. Однако, если сломанный автоматический выключатель продолжает пропускать электричество, возникает вероятность возникновения дуги.

Электродуговая сварка:

Электродуговая сварка — это тип процесса сварки, в котором электрическая дуга используется для создания тепла для плавления и соединения металлов. Электропитание осуществляется между электрической дугой, расходуемым или неплавящимся электродом и основным материалом с использованием постоянного (постоянного) или переменного (переменного) тока.

Итак, как устроен процесс электродуговой сварки? Дуговая сварка — это тип процесса сварки плавлением, который используется для соединения двух или более металлов. Электрическая дуга с помощью источника питания переменного или постоянного тока может создать интенсивное тепло около 6500 ° F, которое может расплавить металл в месте соединения двух заготовок.

Дуга может создаваться вручную или механически по линии соединения, в то время как электрод может пропускать ток или проводить ток и плавить их в сварочной ванне для подачи присадочного металла в соединение.

Поскольку металлы легко вступают в химическую реакцию с кислородом и азотом в воздухе при нагреве до высоких температур дугой, используется защитный газ или шлак для ослабления контакта расплавленного металла с воздухом. После охлаждения расплавленный металл затвердевает с образованием металлургической связи.

Электродуговая сварка бывает разных видов. Кроме того, процесс электродуговой сварки можно разделить на два основных типа:

1. Методы с использованием расходных материалов

2. Методы с использованием неплавящегося электрода.

Давайте разберемся с этими двумя методами следующим образом.

Методы плавящегося электрода:

Электросварка плавящимся электродом подразделяется на множество типов в зависимости от типа обрабатываемой сварки. И они даются по формуле:

• Дуговая сварка экранированного металла (SMAW):

SMAW также известна как ручная дуговая сварка металла (MMA) или сварка стержнем и представляет собой процесс, при котором дуга возникает между металлическим стержнем. (электрод с покрытием из флюса) и заготовка, как стержень, так и поверхность заготовки расплавляются, образуя сварочную ванну.В эквивалентное время при плавлении флюсового покрытия на стержне образуется газ и шлак, которые могут защитить сварочную ванну от окружающей атмосферы. Это идеальный процесс для соединения черных и цветных материалов с тканями различной толщины.

• Дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW):

Она создана как альтернатива SMAW. FCAW использует непрерывно подаваемый расходный порошковый электрод и источник постоянного напряжения, что обеспечивает постоянную длину дуги.В этом процессе может использоваться защитный газ или просто газ, создаваемый флюсом, чтобы обеспечить защиту от загрязнения.

• Дуговая сварка под флюсом (SAW):

Это наиболее часто используемый процесс с непрерывно расходуемым электродом и защитным слоем плавкого флюса, который становится проводящим при расплавлении, обеспечивая прохождение тока между деталью и электродом. Флюс может помочь предотвратить разбрызгивание и искры, подавляя пары и ультрафиолет.

• Электрошлаковая сварка (ESW):

Это вертикальный процесс, который используется для сварки толстых листов (более 25 мм) за один проход.ESW зависит от возникновения электрической дуги до того, как добавка флюса погасит дугу. Флюс может расплавиться, когда расходный материал электрического провода подается в ванну расплава, что создает расплавленный шлак на поверхности ванны. Тепло, выделяемое для плавления проволоки и краев пластины, генерируется за счет сопротивления расплавленного шлака при прохождении электрического тока.

Подобно сварке оплавлением, SW соединяет гайку или крепеж, обычно с фланцем с выступами, которые плавятся для создания соединения, с другой металлической деталью.

Методы неплавящегося электрода:

• Сварка вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG):

Это также известно как газовая дуговая сварка вольфрамом (GTAW), при которой для создания дуги и инертный защитный газ для защиты сварного шва и ванны от атмосферного загрязнения.

• Плазменно-дуговая сварка (PAW):

Это почти похоже на сварку TIG, PAW использует электрическую дугу между неплавящимся электродом и анодом, которые расположены внутри корпуса горелки.Электрическая дуга используется для ионизации газа в горелке и создания плазмы, которая затем проталкивается через мелкое отверстие в аноде, чтобы достичь опорной плиты.

Причины возникновения электрической дуги:

Всякий раз, когда проводка в электрической панели может быть нарушена, даже если она закрыта и защищена от потенциальных опасностей. Возможные причины включают:

• Обрыв или отключение проводки во время планового обслуживания или новых установок.

• В изоляционном покрытии (обычно покрытом непроводящим материалом) провод повреждается и оголяется.

• Электрический шкаф оставлен открытым или поврежден, что делает его уязвимым для элементов.

• Перегорание — это когда слишком много предохранителей расположено внутри электрической панели.

• Поврежденное или неисправное оборудование или компоненты.

Преимущества и недостатки электрической дуги:

Давайте взглянем на несколько преимуществ электрической дуги. Преимущества дуговой сварки приведены ниже:

• Дуговая сварка отличается высокой скоростью и высокой эффективностью.

• Он включает в себя простой сварочный аппарат и легко перемещается.

• Дуговая сварка может создать прочную связь между свариваемыми металлами.

• Он обеспечивает надежное качество сварки и превосходную сварочную атмосферу.

• Источник питания для этой сварки не является дорогостоящим, а процесс является быстрым и последовательным.

• Сварщик может использовать обычный бытовой ток.

Аналогичным образом, ниже приведены некоторые недостатки дуговой сварки:

Знаете ли вы?

• В электрооборудовании в США происходит от 5 до 10 взрывов электрической дуги.С. каждый день.

• Около 2000 человек ежегодно проходят лечение в ожоговых очагах с повреждениями от дугового разряда.

• Вспышка электрической дуги ежегодно приводит к многочисленным смертельным случаям. Точное количество смертей от вспышки электрической дуги точно не сообщается.

Типы и принципы дуговой сварки | Дуговая сварка | Основы автоматизированной сварки

На этой странице описаны различные типы дуговой сварки, грубо разделенные на типы неплавящегося электрода и плавящегося электрода, а также принципы генерации дуги и сварки.

Обязательно к прочтению всем, кто занимается сваркой! Это руководство включает в себя базовые знания о сварке, такие как типы и механизмы сварки, а также подробные знания, касающиеся автоматизации сварки и устранения неисправностей. Скачать

Дуговая сварка — это разновидность сварки плавлением, которая широко используется в различных областях промышленности.
Существует множество разновидностей дуговой сварки, которые выбираются в зависимости от характеристик материала, механизма оборудования и используемого газа.Дуговая сварка в среде защитного газа, в которой используется защитный газ для защиты сварного шва от воздействия атмосферы, такая как сварка TIG, сварка MIG и сварка MAG, широко используется благодаря простоте автоматизации.

Дуговая сварка, включая дуговую сварку в среде защитных газов, в общих чертах подразделяется на два типа: тип плавящегося (плавкого) электрода и тип неплавкого (неплавкого) электрода в зависимости от того, плавится ли сварочный пруток / проволока в процессе или нет.

Дуговая сварка

Расход электродов	Метод сварки
Неплавкий (неплавкий) электрод типа	Сварка TIG Плазменная сварка
Плавкий электрод типа	Дуговая сварка в экранированном металле Сварка МАГ Сварка МИГ Электрогазовая дуговая сварка (EGW)

Приведенные выше классификации являются лишь примером.Существуют различные способы классификации типов, и некоторые из них могут отличаться от приведенной выше таблицы.

В дуговой сварке используется электрическое явление, называемое дуговым разрядом. Дуговый разряд — это явление электрического разряда газа и относится к току, выделяющемуся в воздухе. Когда напряжение, прикладываемое к двум пространственно разнесенным электродам, постепенно увеличивается, воздушная изоляция в конечном итоге разрывается, и между электродами течет ток, излучая одновременно яркий свет и высокую температуру.Генерируемый дугообразный свет называется электрической дугой или дугой. Дуговая сварка — это сварка с использованием тепла дуги в качестве источника тепла.
При дуговой сварке к электроду (сварочному стержню / проволоке) прикладывается положительное напряжение, а к основному материалу — отрицательное напряжение. Это приводит к возникновению дуги от основного материала к электроду.
Выходной ток дуги составляет примерно от 5 до 1000 А, а выходное напряжение составляет примерно от 8 до 40 В. Температура дуги составляет примерно от 5000 до 20 000 ° C. Температура плавления железа около 1500 ° C.Следовательно, основной материал и электрод нагреваются до высокой температуры и сплавляются вместе.

Дом

Что такое вспышка электрической дуги?

Вспышка электрической дуги — одна из наиболее серьезных и наименее изученных опасностей поражения электрическим током. Электрическая дуга (иногда называемая «электрическим пробоем») — это непрерывный электрический разряд высокого тока, который течет через воздушный зазор между проводниками. Это генерирует очень яркий ультрафиолетовый свет, а также интенсивное тепло.Вспышка дуги обычно вызывается коротким замыканием. Иногда это происходит из-за технической неисправности электрического оборудования (например, неправильной установки, пыли, коррозии, поверхностных загрязнений, а иногда просто из-за нормального износа). Однако в большинстве случаев короткие замыкания являются результатом человеческой ошибки (например, из-за того, что рабочий коснулся измерительным щупом не той поверхности, либо из-за соскользнувшего инструмента).

КАКОВЫ ПОСЛЕДСТВИЯ ВСПЫШКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ?

В зависимости от силы вспышки дуги, функции тока дуги и продолжительности дуги, а также в зависимости от расстояния до дуги, это может привести к:

• Высокая температура электрической дуги до 20000 ° C, вызывающая ожоги кожи и тела рабочего
• Пожар — причинение потенциального вреда рабочему, а также повреждение окружающего рабочего места
• Дуговый разряд (взрыв электрической дуги) с давлением струи до 1000 кг / м2, который выбрасывает частицы расплавленного металла, остатки разрушенного оборудования и связанных с ним компонентов с высокой скоростью, что приводит к травмам рабочего
• Звуковой взрыв (до 140 дБ — громкий, как ружье) — причинение слуховых повреждений рабочему
• Ультрафиолетовый свет от взрыва, вызывающий повреждение зрения рабочего

Последствия для людей, работающих с электрическим оборудованием под напряжением или рядом с ним, будут в первую очередь зависеть от количества падающей энергии, полученной на поверхности тела, которая зависит от расстояния до дуги.Основная проблема для человека, подвергшегося воздействию, — это ожоги кожи.

КОГДА ПРОИЗВОДИТСЯ ВСПЫШКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ?

Вспышка электрической дуги может возникнуть всегда и везде, где находится электрическое оборудование. Если при техническом обслуживании или ремонте оборудование по какой-либо причине невозможно вывести из строя, то может возникнуть электрическая дуга.

Живая работа | Короткое замыкание электрической дуги

Во время работы под напряжением ваши руки находятся в прямом контакте с высоковольтными линиями электропередач и токоведущими кабелями.Поэтому вы должны надлежащим образом защитить руки от поражения электрическим током и термического воздействия .

Используйте электроизоляционные перчатки , соответствующие DIN EN 60903 — стандарту для работы под напряжением. Защитные перчатки, соответствующие стандарту DIN EN 60903, относятся к СИЗ категории iii. Класс защиты изоляции изоляционных средств индивидуальной защиты (СИЗ) определяется в соответствии с номинальным напряжением установки , при этом рассчитываются как максимально допустимое номинальное напряжение переменного тока (AC), так и номинальное напряжение постоянного тока (DC).

Стандарт также проверяет, устойчивы ли защитные перчатки к кислоте (A), маслу (H), озону (Z) и чрезвычайно низким температурам (C). После контакта с A, H или Z перчатки следует утилизировать.

Электрические и физические свойства электроизоляционных перчаток проверены как в соответствии с европейским стандартом (EN) , так и международным стандартом (IEC) . В отличие от европейского стандарта, международный стандарт также требует стандартного диэлектрического испытания для классов защиты изоляции 0 и 00.

Перчатки для испытаний электродуговой защиты короткого замыкания

Стандарт EN 61482-1-2 используется в качестве основы для испытания перчаток на защиту от короткого замыкания электрической дуги в отсутствие европейского стандарта перчаток для такой защиты. В так называемом испытании коробки в соответствии с EN 61482-1-2 измеряется теплопередача на тыльной стороне защитных перчаток . Кривая Столла используется для определения, предотвращают ли перчатки электродуговой защиты короткого замыкания ожоги второй степени. Испытание также проверяет, что внутренний материал защитных перчаток не расплавился и нет ли отверстий диаметром более 5 мм. Время горения не должно превышать 5 секунд. Этот европейский стандарт в основном разработан для низковольтных устройств.

Другой метод испытаний — это стандарт США ASTM F2675 — Стандартный метод испытаний для определения характеристик дуги для средств защиты рук, разработанных и используемых для защиты от дугового разряда. Этот метод испытаний определяет способность материала защитных перчаток защищать от электрической дуги короткого замыкания.Измеренное значение используется для классификации перчаток по категориям риска от HRC1 до HRC4. Однако в Германии это не признанная процедура. Этот стандарт США в основном предназначен для использования в системах среднего и высокого напряжения.

uvex предлагает две модели перчаток для работы на открытом воздухе: uvex power protect V1000, и uvex arc protect g1 . Оба были разработаны для использования аварийными службами, пожарными командами и электриками. uvex Power Protect V1000 был разработан для , работающего под напряжением до 1000 вольт, и поэтому в первую очередь предлагает защиту от поражения электрическим током , что делает эти электроизоляционные перчатки идеальными для производства аккумуляторов в автомобильной промышленности и для использования в секторе электромобилей. .

Напротив, uvex arc protect g1 предлагает специальную защиту от термических рисков электрической дуги короткого замыкания и поэтому идеально подходит для при работе под напряжением. По этой причине перчатки для электродуговой защиты от короткого замыкания в основном используются при строительстве заводов, например для сборки распределительных коробок.

электрическая дуга | MCR Безопасность

При температурах, достигающих 35000 ° F, воздействие экстремального тепла вспышки дуги может стать опасным для жизни. ожоги.Большинство смертельных случаев происходит из-за того, что одежда продолжает гореть после воздействия дуги.

ARC Температура вспышки достигает 35 000 ° F.

Огнестойкая одежда самозатухает, тем самым ограничивая травму. Значения производительности с рейтингом ARC присваиваются одежде в соответствии с NFPA. 70E, чтобы вы знали, что покупаете. Когда вы сталкиваетесь с дуговыми вспышками и опасностями взрыва, вы не хотите рисковать с бездоказательными СИЗ. Прежде чем мы пойдем дальше, необходимо дать несколько определений. объяснил.

• Вспышка дуги — электрический разряд, который проходит по воздуху между проводниками или от проводника к земля. Возникший взрыв может вызвать возгорание и причинить серьезный вред оборудованию и людям.
• ATPV — значение тепловых характеристик дуги сообщает пользователю точку, при которой 1,2 кал / см ² энергия переносится через ткань. Ткань предмета одежды проверяется на дугу, а не сам предмет одежды.
• Рейтинг ARC — Рейтинги ARC описаны в ASTM 1506 следующим образом: Рейтинг ARC — это значение, которое указывает Характеристики материала или системы материалов ARC. Это либо значение тепловых характеристик ARC (APTV). или пороговая энергия открытия (EBT), когда ATPV не может быть определено с помощью метода испытаний F 1959. Пределы одежды Рейтинг ARC указан на внутренней бирке под воротником.
• Калория — мера энергии, выделяющейся при электрическом взрыве.1 кал / см ² инцидента энергия будет поднимите 1 грамм воды на 1 градус Цельсия.

Символ опасности вспышки дуги

NFPA 70E подчеркивает уровень дугового разряда (ARC) защитной одежды от дугового разряда, которую необходимо носить для защиты против минимального уровня энергии (калорий), выделяемой при электрическом взрыве. Ниже приведена таблица с указанием четыре уровня ARC Flash PPE:

Категория риска	Описание одежды	Минимальный номинал дуги (кал / см 2 )
0	Неплавкие легковоспламеняющиеся материалы	НЕТ
1	Рубашка FR с защитой от дуги и брюки FR или комбинезон FR	4
2	Рубашка FR с защитой от дуги и брюки FR или комбинезон FR	8
3	Рубашка FR с классом защиты от дуги и брюки FR или комбинезон FR, а также костюм для защиты от дуги, выбранный таким образом, чтобы рейтинг соответствует требуемому минимуму	25
4	Рубашка FR с классом защиты от дуги и брюки FR или комбинезон FR, а также костюм для защиты от дуги, выбранный таким образом, чтобы рейтинг соответствует требуемому минимуму	40

Рейтинги ARC включают пять уровней риска, которые варьируются от 0 до 4.Уровень 0 означает отсутствие риска таяния материалы (N / A), тогда как уровень 4 представляет собой чрезвычайный риск. Уровень категории риска опасности (HRC), теперь обозначаемый как Уровень PPE определяется минимальным количеством калорий на квадратный сантиметр (ATPV или Cal / cm ² ).

Подробнее о 70E здесь

Крайне важно, чтобы персонал службы безопасности провел анализ опасности возникновения дуги перед выбором стилей СИЗ. Этот может быть выполнено одним из двух способов:

1. Определите энергетическое воздействие на рабочего в калориях.
2. Используйте Таблицу рабочих заданий 130.7 (C) (9). По предоставленной ссылке показан упрощенный метод использования NFPA 70E. таблицы.

Каждый раз, когда вы видите такой знак, необходимо надевать подходящие СИЗ с рейтингом ARC.

Дополнительную информацию о 70E можно найти здесь.

Что вызывает вспышку дуги и какие травмы может вызвать вспышка дуги

Вспышка дуги возникает, когда электрический ток проходит через воздушный зазор между проводниками.Несчастные случаи, вызванные прикосновением измерительного щупа к неправильной поверхности или поскользнувшемуся инструменту, являются наиболее частой причиной возникновения дуги. Вспышки дуги также могут быть вызваны:

• Искры из-за разрывов или разрывов изоляции
• Отказ оборудования из-за использования некачественных деталей, неправильной установки или даже нормального износа
• Пыль, коррозия или другие загрязнения на поверхности проводника

Магнитные поля тока короткого замыкания заставляют проводники разделяться, образуя дугу.Другими словами, вспышка дуги вызывается неконтролируемым прохождением электрического тока от фазы к земле, фазы к нейтрали и / или фазы к фазе, сопровождаемой ионизацией окружающего воздуха. Из-за обширного испарения проводящего металла дуговое замыкание между фазой или между фазой и землей может перерасти в трехфазное дуговое замыкание менее чем за 1/1000 секунды. Тепловая энергия и интенсивный свет в точке дуги называется вспышкой дуги.

Короткое замыкание и дуговое замыкание чрезвычайно опасны и потенциально опасны для персонала.Произведение тока дуги и напряжения, сосредоточенное в одном месте, приводит к высвобождению огромной энергии в нескольких формах. Вспышка дуги может вызвать следующие травмы:

• Ожоги кожи при прямом тепловом воздействии. Вспышка дуги выделяет большое количество тепла, которое может серьезно обжечь человеческую кожу и воспламенить одежду. Температура дуги может в четыре раза превышать температуру поверхности Солнца.
• Вспышка высокой интенсивности также может повредить зрение

Высокая температура дуги приводит к испарению проводников во взрывоопасном состоянии, переходящем из твердого состояния в парообразное.Пары меди расширяются в 67000 раз по объему твердой меди, создавая значительную волну давления и звуковой удар. В некоторых случаях волна давления обладает достаточной энергией, чтобы сломать головки 3/8-дюймовых стальных болтов и опрокинуть строительные стены. Разряд дуги может вызвать следующие травмы:

• Большие ударные волны, которые могут сбить персонал с ног
• Потеря памяти или функции мозга из-за сотрясения мозга
• Потеря слуха из-за разрыва барабанной перепонки. Звук, связанный с взрывом, может значительно превосходить звук реактивного двигателя
.
• Опасность воздействия разлетающихся обломков.Например, осколочные ранения от металлических деталей
• Опасность поражения электрическим током от прикосновения к проводам под напряжением
• Прочие телесные повреждения в результате падения с лестниц, в стены и т. Д.

Проводящие пары помогают поддерживать дугу, а продолжительность дуги в первую очередь определяется временем, которое требуется устройствам защиты от сверхтоков для размыкания цепи. Например, быстродействующие предохранители могут размыкать цепь за 8 мс или быстрее, в то время как другим устройствам может потребоваться гораздо больше времени для срабатывания и размыкания.

Что вызывает дуговую вспышку? Объяснение возникновения электрической дуги

Когда возникает дуговое замыкание, происходит мощный электрический взрыв. И дуговая вспышка, и дуговая вспышка являются отдельными побочными продуктами этого электрического взрыва. Вспышка дуги — это свет и тепло от взрыва, а дуговая волна — это последующая волна давления.

По оценкам Статистического управления труда, ежедневно в США происходит от пяти до десяти инцидентов, связанных с дуговым замыканием.Цель любого, кто работает с электричеством, — благополучно вернуться домой по окончании работы. Шаг первый — понять опасности, с которыми вы работаете.

Что такое дуговая вспышка?

Вспышка дуги — это свет и тепло, возникающие в результате взрыва дуги. Температура вспышки дуги может достигать 2800–19000 ° C (5000–35000 ° F). Чтобы дать вам некоторую перспективу; температура поверхности Солнца оценивается в 5 500 ° C (9 932 ° F). Такие высокие температуры могут воспламенить одежду и обжечь кожу любого человека в радиусе нескольких футов.Вспышка дуги также может расплавить металл, вызвать повреждение легких и зрения и даже привести к госпитализации или смерти.

Что такое дуговой разряд?

Дуговой разряд — это волна давления, возникающая после дугового короткого замыкания. Они могут быть достаточно сильными, чтобы бросить взрослого техника на землю или нанести дополнительный ущерб оборудованию. Взрыв дуги может вызвать нарушение функций слуха или мозга. Взрыв также может привести к разлету незакрепленного оборудования, инструментов, механизмов и мусора, что может вызвать дальнейшие повреждения или травмы.

Что вызывает дуговое замыкание?

Одной из основных причин вспышки дуги являются скачки напряжения (всплески), возникающие в результате переключения реактивных нагрузок или ударов молнии. Переходный процесс может длиться всего микросекунды, но он может нести тысячи ампер энергии. Если это произойдет во время проведения измерений, может образоваться плазменная дуга; либо внутри измерительного инструмента, либо снаружи.

К другим причинам дугового замыкания относятся такие простые ситуации, как:

• Прикосновение измерительного щупа к неправильной поверхности
• Изношенные или ослабленные соединения
• Разрывы в изоляции
• Неправильно установленные детали
• Пыль
• Коррозия

Предотвращение травмы

И дуговая вспышка, и дуговая разрядка могут привести к травмам и быть потенциально смертельными.Принятие надлежащих мер предосторожности для предотвращения дугового замыкания и обеспечения безопасности в случае его возникновения очень важно. Прочтите раздел «Границы дугового замыкания и безопасность», чтобы узнать, какие шаги необходимо предпринять, чтобы оставаться в безопасности.

Расшифровка стенограммы видео:

Это видео не предназначено для обучения технике безопасности.

Перед выполнением электрических измерений вы должны соблюдать стандарты безопасности вашего работодателя и пройти необходимое обучение.

Помимо опасности поражения электрическим током, одна из самых опасных для любого человека работающего с электричеством лица — это вспышка дуги.

Вспышка дуги — это взрывное высвобождение энергии электрической дуги, когда электрический ток проходит через ионизированный воздух.

Менее чем за секунду возникает вспышка дуги при замыкании фазы на землю или замыкании фазы на фазу.

Это может быть результатом случайного контакта с электрическими системами, накопления токопроводящей пыли, коррозии, падения инструментов или неправильных рабочих процедур.

Плазменная дуга имеет практически неограниченную допустимую нагрузку по току с момента ее создания.

Энергия дуги преобразуется в основном в тепло и свет.

Хотя существуют и другие опасности, такие как дуговая волна или волна давления, акустическая волна и токсичные газы.

В течение миллисекунды температура в эпицентре вспышки дуги может достигать 35 тысяч градусов по Фаренгейту. Это в 4 раза горячее, чем поверхность Солнца.

Эти экстремальные температуры могут привести к взрыву испарения металлов, таких как медь, алюминий и сталь.

Присутствие этих испаряющихся металлов может способствовать поддержанию дуги, заставляя однофазную дугу переходить в трехфазную дугу.

Дуговой разряд, который следует за ним, представляет собой волну динамического давления, создающую мгновенное расширение газа, воздуха и плазменного шара дуги.

Волна давления может привести к разрыву панелей, образованию летящих обломков, акустическим и физическим травмам.

Вспышка дуги длится до тех пор, пока устройства защиты от перегрузки по току не разомкнут цепь.

Быстродействующий предохранитель может разомкнуть цепь за несколько миллисекунд, или автоматический выключатель может сработать в течение шести или менее циклов, но к этому времени повреждение уже будет.

Вы можете подумать, что это единичные или нечастые события, но это не так.

По оценкам отраслевых источников, в США каждый день происходит от 5 до 10 аварий со вспышкой дуги.