21037

Исследование электрической дуги постоянного тока

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Целью работы является исследование неподвижной дуги постоянного тока определение вольтамперной характеристики дуги между электродами выполненными из различных материалов исследование влияния длины дуги и шунтирующего сопротивления на характеристики дуги. Одной из основных характеристик дуги является ее вольтамперная характеристика зависимость напряжения на дуге от тока дуги. С ростом тока дуги вследствие разогрева дугового столба ее сопротивление уменьшается быстрее нежели растет ток.

Русский

2013-08-02

134.5 KB

16 чел.

Лабораторная работа №14

 Исследование электрической дуги постоянного тока.

Целью работы является исследование неподвижной дуги постоянного тока, определение вольт-амперной характеристики дуги между электродами, выполненными из различных материалов, исследование влияния длины дуги и шунтирующего сопротивления на характеристики дуги.

Общие сведения

Электрическая дуга является разновидностью газового разряда, характеризующегося высокой плотностью тока (десятки - сотни А/мм2) и высокой температурой газового столба (5000-10000 К).

Одной из основных характеристик дуги является ее вольт-амперная характеристика - зависимость напряжения на дуге от тока дуги. Она обычно имеет падающий характер (рис.1). С ростом тока дуги вследствие разогрева дугового столба ее сопротивление уменьшается быстрее, нежели растет ток.

При рассмотрении вопроса устойчивости горения дуги будем ориентироваться на простейшую электрическую цепь (рис.2), для которой справедливо соотношение

       

или

                            

Для установившегося состояния стационарная дуга)

получим

Для удобства анализа на рис.3 представлены внешняя реостатная характеристика цепи

UсLR=F(i) и вольт-амперная характеристика Uд(i). Заштрихованная область представляет величину L di/dt. Условие (I) соблюдается в точках 1 и 2, однако устойчивое состояние дуги обеспечивается лишь в точке I .

Таким образом, если вольт-амперная характеристика пути пересекается с внешней характеристикой цепи, то существует хотя бы одна точка, в которой дуга горит устойчиво. Для того что бы дуга погасла, необходимо вольт-амперную характеристику дуги поднять выше реостатной  характеристики цепи (рис.3, пунктир). Условия, при которых эти характеристики касаются в одной точке, называются критическими, а ток, соответствующий точке касания характеристик,- критическим Iкр (рис.4). Критические условия можно создать, изменяя параметры цепи (например, (Uс или R ) или параметры дуги (например, ее длину l ). При увеличении длины дуги вследствие увеличения поверхности охлаждения, температура дуги уменьшается, ее сопротивление увеличивается, следовательно, при том же токе напряжение на дуге будет больше, а вольт-амперная характеристика выше. Длина дуги, соответствующая критическим условиям, называется критической lкр. Критическая длина свободной дуги в воздухе может быть с некоторым приближением рассчитала по выражению [1] :

lкр=4,8*10-3 UcUc/R

Если обозначить Uc/R= Iкз    - ток при короткозамкнутых электродах, то

lкр=4,8*10-3 Uc√ Iкз

Эффективным средством облегчения гашения дуги является шунтирование цуги активным сопротивлением (рис.5).

Если при шунтировании дуги часть общего тока I0 ответвляется в шунт IШ , то ток дуги IЭ уменьшается, что способствует облегчению гашения дуги. Для того чтобы оценить условия гашения дуги, необходимо построить зависимости напряжения на дуге от общего тока UД=f(I0) и сравнить ее с реостатной характеристикой цепи. Соответствующие построения приведены на рис.5,б, где представлена вольт-амперная характеристика дуги без шунта-1, реостатная характеристика цепи -2 и вольт-амперная характеристика шунта UШ=f(IШ)-3. В цепи без шунта характеристики I и 2 пересекаются, поэтому гашения цуги не произойдет. При введении шунта общий ток будет равен I0= Iд+ IШ.

Для получения характеристики 4 необходимо при одинаковых напряжениях сложить характеристики- 1 и 3. В этом случае зависимость напряжения на дуге от общего тока будет лежать выше реостатной характеристики цепи и дуга гореть не будет (Iд=0), весь ток потечет через шунт (IШ= Uc/R+RШ ). Для отключения этого тока служит выключатель К.

Сопротивление шунта должно быть меньше критического RШ кр при этом кривая UД=f(I0) касается реостатной характеристики в одной точке (рис.6).

В заключение отметим, что, помимо облегчения процесса гашения дуги, шунтирование дуги активным сопротивлением -уменьшает перенапряжение при гашении цуги постоянного тока [1] .

Испытательная установка.

Испытательная установка представлена на рис. 7.   На асбоцементной плите I закреплены две металлические стойки 2, к которым подводится ток. К стойкам прикреплены

держатели 3, к которым с помощью винтов 4 крепится неподвижный  электрод 6, перемещающийся при вращений рукоятки 7. Установка закрывается металлическим съемным кожухом. В задней крыше установки имеется отверстие, а на плите напротив отверстия закреплен экран - шкала, на которой проецируется дуга. По шкале можно визуально определить длину дуги. В схеме установки предусмотрена блокировка, обеспечивающая возможность проведения исследований только при закрытом кожухе. Схема испытаний представлена на рис. 8.

Ток в цепи изменяется о помощью реостата R . Необходимое сопротивление шунта устанавливается о помощью переключателя П ( Rш = ∞ ; 400; 200; 100; 68; 51; 22 Ом). Кнопка К1 служит для закорачивания электродов, выключатель К2 -для подключения шунтирующих сопротивлений. Защитное реле (ЗP) и конечные выключатели (КВ) обеспечивают блокировку.

Задание.

1. Снять вольт-амперные характеристики дуги для медных, латунных и стальных электродов при lД =3; 6 мм ( I = 5+0 А). Одновременно измерить токи при к.з. электродах Iкз в момент угасания дуги.

2. По данным п.1 построить вольт-амперные характеристики дуги и критические реостатные характеристики цепи, зависимости сопротивления дуги Rд и мощности дуга Рд  от тока. Определить критическое сопротивление цепи Rкр , при котором обеспечивается погасание дуги.

3. Для стальных электродов снять и построить зависимость критической длины дуге от тока  Iкз , сравнить ее с расчетной.

4. Снять зависимости напряжения на дуге от общего тока при шунтировании дуги сопротивлением (lД = 6 мм ; Rш =∞; 200; 68 Ом, электроды стальные).

5. По данным п. 4 построить вольт-амперные характеристики дуги и критические реостатные характеристики цепи. Определить критические сопротивления цепи. Полученные, данные сравнить с данными п.2.

6. Графическим путем, используя данные п.1, построить зависимость напряжения на дуге от общего тока при шунтировании дуги сопротивлением  Rш = 200 Ом (lД = 6 мм, электроды стальные), определить Rкр , полученные значения сравнять с пп.4и 5.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51431. Работа со строками 40 KB
  Написать предикат выделения первого символа строки, первого символа подстроки в заданной строке. Листинг программы
51432. Работа со строками 36 KB
  Дана строка символов, представляющих собой арифметическое выражение. Преобразовать это выражение так, чтобы все плюсы заменить на минусы, все знаки деления на знаки умножения.
51435. Исследование системы управления виртуальной памятью Windows с использованием системного монитора 126.5 KB
  Для этого используются стандартные средства администрирования Системный монитор и программа tsk sort выполняющая различные алгоритмы сортировки с различными структурами данных массив список дерево. Объяснить характер замедления особенностями алгоритма сортировки и структуры данных. Для того чтобы время сортировки на больших объемах данных было приемлемым в сортируемом массиве ячейка массива элемент списка выбираются размерностью...
51438. Структурные меры информации 79 KB
  Определение количества информации в комбинаторной мере - определение количества возможных или существующих комбинаций, т.е. оценка структурного разнообразия информационного устройства.