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

17 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

42183. ИССЛЕДОВАНИЕ СИММЕТРИЧНОГО ЛИНЕЙНОГО ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА 195 KB
  Исследование линейного симметричного пассивного четырехполюсника при переменной нагрузке.Определение на основании опытных данных постоянных четырехполюсника А В С. Определение характеристического сопротивления и коэффициента передачи симметричного четырехполюсника.
42184. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЕННЫМИ ЗВЕЗДОЙ ПРИ ОДНОРОДНОЙ (АКТИВНОЙ) НАГРУЗКЕ ФАЗ 582.5 KB
  Ознакомление с распределением напряжений и токов в трехфазной цепи соединенной звездой при равномерной и неравномерной однородной нагрузке фаз при наличии и отсутствии нейтрального провода. Векторы фазных и линейных напряжений в симметричной трехфазной системе соединенной звездой. Систему фазных напряжений источника питания для действующих значений можно записать в комплексной форме следующим образом: ; ;...
42185. Вентиляція. Технічні випробування витяжної вентиляційної установки 520 KB
  Для забезпечення в робочих приміщеннях комфортних метеорологічних умов і належної чистоти повітря з метою нормального фізіологічного стану і високої ефективності праці робітників встановлюються вентиляційні установки. Безпосереднє призначення виробничої вентиляції боротьба з надлишком тепла і вологи створення достатнього повітрообміну в приміщенні а також видалення шкідливих газів парів і пилу що надходять в повітря робочих приміщень за допомогою місцевих локалізуючи пристроїв . В останньому випадку вентиляційні пристрої повинні також...
42186. ССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЕННЫМИ ЗВЕЗДОЙ ПРИ НЕОДНОРОДНОЙ НАГРУЗКЕ ФАЗ 172.5 KB
  Опытная проверка соотношений между напряжениями и токами в трехфазной цепи с приемниками соединенными звездой при неоднородной нагрузке фаз. Общие теоретические сведения Общие элементы теории трехфазной системы с приемниками соединенными звездой приведены в описании лабораторной работы №9. Неоднородность нагрузки фаз в трехфазной системе вносит существенные изменения в режим работы трехфазной цепи по сравнению с однородной нагрузкой....
42187. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЕННЫМИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ 296.5 KB
  Положительные направления токов в фазах треугольника принято обозначать по часовой стрелке т. Они будут равны геометрической разности соответствующих фазных токов: 11.2 показаны векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для симметричной активной нагрузки. Векторная топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для симметричной активной нагрузки соединенной треугольником.
42188. ИССЛЕДОВАНИЕ АПЕРИОДИЧЕСКОГО И КОЛЕБАТЕЛЬНОГО РАЗРЯДОВ КОНДЕНСАТОРА 325.5 KB
  Исследование процесса разряда конденсатора на активное сопротивление. Определение влияния на разряд конденсатора значения активного сопротивления. Опытное определение величины емкости конденсатора по осциллограмме. Исследование колебательного разряда конденсатора.
42189. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ С НЕСИНУСОИДАЛЬНЫМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ И ТОКАМИ 185 KB
  Разложение несинусоидальной кривой графо-аналитическим способом в ряд Фурье и определение коэффициентов характеризующих несинусоидальную кривую. Определение влияния характера цепи R; RL; RC на форму кривой несинусоидального тока при подключении ее к источнику несинусоидального напряжения. Определение ординат несинусоидальной кривой в m дискретных точках.10 Затем находят соответствующие ординаты кривой f1ωt; f2ωt; f3ωt и заменяют интегралы...
42191. Принцип работы волоконно-оптического датчика (ВОД) магнитного поля и электрического тока 862 KB
  Однако применение различных ВОД электромагнитных полей сдерживается наличием у них относительно высокой чувствительности коэффициента преобразования датчика к температуре обусловленной температурным дрейфом характеристик вещества чувствительного элемента. Чувствительность ВОД к магнитному полю и электрическому току определяется коэффициентом преобразования чувствительного элемента ЧЭ который пропорционален углу Фарадея . Однако увеличение L в Bi12SiO20 может привести к проявлению влияния ряда нелинейных эффектов на магнитооптическую...