Lanko generavimo principas ir gesinimo būdas elektroniniuose įrenginiuose, pavyzdžiui, saugikliuose

Kas yra elektros lankas?

Perdegus saugikliui grandinėje, kai įtampa ir srovė pasiekia tam tikrą vertę, saugiklio jungtis ką tik išsilydo ir atsijungė, o tarp ką tik atskirtų saugiklių jungčių atsiras lankas, vadinamas lanku. Taip yra dėl stipraus elektrinio lauko, kuris jonizuoja dujas ir priverčia srovę pereiti per paprastai izoliuojančią terpę. Elektriniai lankai gali būti naudojami įvairiems tikslams, pavyzdžiui, suvirinimui, elektros lanko krosnims plieno gamyklose ir tt Bet jei lankas sukuriamas nekontroliuojamoje būsenoje, jis sugadins energijos perdavimą, paskirstymą ir elektroninę įrangą. Taigi turime suprasti ir valdyti lanką.

Elektros lanko sudėtis

1. Lanko kolonos zona

Lanko stulpelio sritis yra elektriškai neutrali ir sudaryta iš molekulių, atomų, sužadintų atomų, teigiamų jonų, neigiamų jonų ir elektronų. Tarp jų teigiamai įkrauti jonai yra beveik lygūs neigiamo krūvio jonams, todėl jis dar vadinamas plazma. Įkrautos dalelės plazmoje juda kryptingai, nenaudodamos daug energijos, todėl žemos įtampos sąlygomis jos gali perduoti dideles sroves. Pagrindinės įkrautos dalelės, perduodančios srovę, yra elektronai, kurie sudaro maždaug 99,9% visų įkrautų dalelių, o likusi dalis yra teigiami jonai. Dėl itin trumpo katodo ir anodo sričių ilgio lanko stulpelio srities ilgį galima laikyti lanko ilgiu. Elektrinio lauko stipris lanko stulpelio srityje yra palyginti mažas, paprastai tik 5-10 V/cm.

2. Katodo sritis

Katodas laikomas elektronų šaltiniu. Jis tiekia 99,9% įkrautų dalelių (elektronų) į lanko kolonėlę. Katodo gebėjimas skleisti elektronus turi didelę įtaką lanko stabilumui. Katodo srities ilgis yra 10-5-10-6cm. Jei katodo įtampos kritimas yra 10 V, katodo srities elektrinio lauko stipris yra 106-107 V/cm.

3. Anodo sritis

Anodo sritis daugiausia atsakinga už elektronų priėmimą, tačiau ji taip pat turėtų tiekti 0,1% įkrautų dalelių (teigiamų jonų) į lanko kolonėlę. Anodo srities ilgis paprastai yra 10-2-10-3cm, todėl anodo srities elektrinio lauko stipris yra 103-104V/cm. Dėl didelio anodo medžiagos ir suvirinimo srovės įtakos įtampos kritimui anodo srityje jis gali svyruoti nuo 0 iki 10 V. Pavyzdžiui, kai srovės tankis yra didelis ir anodo temperatūra aukšta, todėl anodo medžiaga išgaruoja, anodo įtampos kritimas sumažės net iki 0 V.

Elektros lankų charakteristikos

1. Lanko įtampa, reikalinga stabiliam lanko degimui palaikyti, yra labai maža, o 1 cm nuolatinės srovės lanko kolonėlės įtampa atmosferoje yra tik 10-50 V.

2. Per lanką gali praeiti didelė srovė, kuri svyruoja nuo kelių amperų iki kelių tūkstančių amperų.

3. Lanko temperatūra yra aukšta, o lanko kolonėlės temperatūra yra netolygi. Centro temperatūra aukščiausia, siekia 6000-10000 laipsnių, o toliau nuo centro temperatūra mažėja.

4. Elektros lankai gali skleisti stiprią šviesą. Šviesos spinduliavimo iš lanko bangos ilgis yra (1,7-50) × 10-7m. Jį sudaro trys dalys: infraraudonųjų spindulių, matomos šviesos ir ultravioletinės šviesos

Elektros lankų klasifikacija

1. Pagal srovės tipą ją galima suskirstyti į kintamosios srovės lanką, nuolatinės srovės lanką ir impulsinį lanką.

2. Pagal lanko būseną jį galima suskirstyti į laisvąjį lanką ir suspaustą lanką (pvz., plazminį lanką).

3. Pagal elektrodo medžiagą jį galima suskirstyti į: tirpstančio elektrodo lanką ir nelydančio elektrodo lanką.

Elektros lankų keliami pavojai

1. Lankų buvimas pailgina laiką, per kurį skirstomieji įrenginiai atjungia sugedusias grandines ir padidina trumpųjų jungimų tikimybę elektros sistemoje.

2. Lanko sukuriama aukšta temperatūra tirpsta ir išgarina kontaktinį paviršių, išdegindama izoliacinę medžiagą. Alyva užpildyta elektros įranga taip pat gali kelti pavojų, pvz., gaisrą ir sprogimą.

3. Dėl to, kad elektros lankai gali judėti veikiami elektros ir šiluminių jėgų. Lengva sukelti trumpąjį jungimą ir sužalojimus, dėl kurių padaugėja nelaimingų atsitikimų.

Šešių gesinimo lankų principas

1. Lanko temperatūra

Lankas palaikomas šiluminės jonizacijos būdu, o lanko temperatūros sumažinimas gali susilpninti šiluminę jonizaciją ir sumažinti naujų įkrautų jonų susidarymą. Tuo pačiu metu jis taip pat sumažina įkrautų dalelių greitį ir sustiprina kompozicinį efektą. Sparčiai prailginant lanką, pučiant lanką dujomis ar alyva arba suliečiant lanką su kietos terpės paviršiumi, galima sumažinti lanko temperatūrą.

2. Terpės charakteristikos

Terpės, kurioje dega lankas, charakteristikos daugiausia lemia disociacijos stiprumą lanke. Įskaitant šilumos laidumą, šiluminę talpą, laisvą šiluminę temperatūrą, dielektrinį stiprumą ir kt.

3. Dujų terpės slėgis

Dujų terpės slėgis turi didelę įtaką lanko disociacijai. Nes kuo didesnis dujų slėgis, tuo didesnė dalelių koncentracija lanke, kuo mažesnis atstumas tarp dalelių, tuo stipresnis kompozitinis efektas ir lankui lengviau užgesinti. Didelio vakuumo aplinkoje sumažėja susidūrimo tikimybė, o tai slopina susidūrimo disociaciją, o difuzijos efektas yra stiprus.

4. Kontaktinė medžiaga

Kontaktinė medžiaga taip pat turi įtakos atsiskyrimo procesui. Naudojant kaip kontaktus aukštai temperatūrai atsparius metalus su aukšta lydymosi temperatūra, geru šilumos laidumu ir didele šilumos talpa, sumažėja karštų elektronų ir metalo garų emisija lanke, o tai naudinga gesinant lanką.

Lanko gesinimo būdas

1. Lankui gesinti naudokite terpę

Lanko tarpo atsiskyrimas labai priklauso nuo aplink lanką esančios gesinimo terpės savybių. Sieros heksafluorido dujos yra puiki lanko gesinimo terpė, turinti stiprų elektronegatyvumą. Jis gali greitai adsorbuoti elektronus ir sudaryti stabilius neigiamus jonus, o tai skatina rekombinaciją ir jonizaciją. Jo lanko gesinimo geba yra apie 100 kartų stipresnė nei oro; Vakuumas (slėgis mažesnis nei 0,013 Pa) taip pat yra gera lanko gesinimo terpė. Dėl nedidelio neutralių dalelių skaičiaus vakuume nėra lengva susidurti ir atsiskirti, o vakuumas yra palankus difuzijai ir disociacijai. Jo lanko gesinimo geba yra maždaug 15 kartų stipresnė nei oro.

2. Lankui pūsti naudokite dujas arba alyvą

Lanko pūtimas sukelia įkrautų dalelių difuziją ir aušinimo rekombinaciją lanko tarpelyje. Aukštos įtampos grandinės pertraukikliuose naudojamos įvairių formų lanko gesinimo kamerų konstrukcijos, sukuriančios didžiulį slėgį iš dujų ar alyvos ir stipriai išpūsti jį link lanko tarpo. Yra du pagrindiniai lanko pūtimo būdai: vertikalus pūtimas ir horizontalus pūtimas. Vertikalus pūtimas – tai lygiagreti lankui pūtimo kryptis, dėl kurios lankas plonėja; Horizontalus pūtimas – tai statmena lankui pūtimo kryptis, kuri pailgina ir nupjauna lanką.

3. Kaip lanko gesinimo kontaktus naudokite specialias metalines medžiagas

Naudojant aukštai temperatūrai atsparius metalus, turinčius aukštą lydymosi temperatūrą, šilumos laidumą ir didelę šiluminę talpą, kaip kontaktines medžiagas, galima sumažinti karštų elektronų ir metalo garų emisiją elektros lankuose ir taip pasiekti jonizacijos slopinimo efektą; Kartu naudojama kontaktinė medžiaga taip pat reikalauja didelio atsparumo lankui ir suvirinimui. Įprastos kontaktinės medžiagos yra vario volframo lydinys, sidabro volframo lydinys ir kt.

4. Elektromagnetinis lanko pūtimas

Elektromagnetinės jėgos judėjimo reiškinys vadinamas elektromagnetiniu pūtimo lanku. Dėl lanko judėjimo supančioje terpėje jis turi tokį patį poveikį kaip ir pučiant orą, taip pasiekiamas lanko gesinimo tikslas. Šis lanko gesinimo būdas plačiau naudojamas žemos įtampos skirstomuosiuose įrenginiuose.

5. Pasukite lanką siaurame kietosios terpės plyšyje

Šis lanko gesinimo būdas taip pat žinomas kaip plyšinio lanko gesinimas. Dėl lanko judėjimo siaurame terpės plyšyje, viena vertus, ji atšaldoma, o tai sustiprina jonizacijos efektą; Kita vertus, lankas pailgėja, lanko skersmuo sumažėja, lanko varža didėja, lankas užgęsta.

6. Atskirkite ilgą lanką į trumpus lankus

Kai lankas eina per metalinių tinklelių eilę, statmeną jam, ilgas lankas padalinamas į keletą trumpų lankų; Trumpųjų lankų įtampos kritimas daugiausia patenka į anodo ir katodo sritis. Jei tinklelių skaičiaus pakanka užtikrinti, kad minimalių įtampos kritimų, reikalingų lanko degimui palaikyti kiekviename segmente, suma būtų didesnė už taikomą įtampą, lankas užges savaime. Be to, kintamosios srovės srovei peržengus nulį, dėl artimojo katodo efekto kiekvieno lanko tarpo dielektrinė stipris staiga padidėja iki 150-250V. Naudojant kelis lanko tarpus nuosekliai, galima gauti didesnį dielektrinį stiprumą, kad užgesus nulio kirtimo metu lankas vėl neužsidegtų.

7. Taikyti kelių lūžių lanko gesinimą

Kiekviena aukštos įtampos grandinės pertraukiklio fazė yra nuosekliai sujungta su dviem ar daugiau pertraukų, o tai sumažina kiekvieno pertraukimo įtampą ir padvigubina kontakto trūkimo greitį, todėl lankas greitai pailgėja ir yra naudingas lanko gesinimas.

8. Padidinkite grandinės pertraukiklio kontaktų atskyrimo greitį

Pagerintas lanko pailgėjimo greitis, o tai naudinga lanko aušinimui, rekombinacijai ir difuzijai.