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

18 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

81127. Українська хата. Обереги 73 KB
  Мета: навчити розрізняти давню українську хату від будинків сьогодення; розширити і поглибити знання дітей про особливості українського інтерєру значення оберегів; розвивати мовленнєві уміння збагачувати словниковий запас засвоїти назви предметів українського побуту...
81128. Безопасное поведение дома. Пользование бытовой техникой. Причины возникновения пожаров, аварий. Осторожное отношение к лекарствам 61 KB
  Цель: обобщить и систематизировать знания детей о поведении в чрезвычайных ситуациях; научить учащихся действовать в экстремальных ситуациях; работать с памятками безопасного обращения с огнем, электроприборами, лекарствами, газом, поведения в ситуации «Один дома»...
81129. Человеческие добродетели. Добро начинается с тебя 43 KB
  Цель: продолжить знакомить учащихся с человеческими добродетелями; учить характеризовать действия и явления как проявление добра и зла; раскрыть моральное содержание доброты; воспитывать чувство доброты сопереживания щедрости.
81130. Зима щедра святами 49 KB
  Бесіда Які свята ми святкуємо взимку Якого свята чекаєте з нетерпінням Чому Вірш учень 1 Хоч рік Новий іще не близько Хоч холодно надворі й слизько Та до нас вже скоро Миколай прийде до школиІ принесе усім гостинці Та подарунки у торбинці. Бесіда Яке свято приходить у кожен дім разом з ялинкою?
81131. Надзвичайні ситуації. Дитина та аварійна ситуація 44.5 KB
  Мета: узагальнити знання учнів про аварії, їх негативний вплив на життя людини; навчити правил поведінки під час аварій на підприємствах; виховувати самодисципліну, рішучість, милосердя. Обладнання: зошит, підручник, картки, мультімідійна дошка.
81132. Узагальнення знань з теми «Усна народна творчість». Опрацювання казки А. Дімарова «Для чого людині серце». Добір спільнокореневих слів та зміна форми слова для перевірки слів з ненаголошеними (е, и) в корені слова 94.5 KB
  Розвивати увагу, спостережливість, уміння аналізувати, робити висновки. Виховувати почуття доброти. Таблиці, роздатковий матеріал для роботи в парах, групах, малюнок до казки, музика для проведення фізкульт-хвилинки, зірочки жовтого, помаранчевого і червоного кольорів, малюнки з різними виразами облич...
81133. Буква Єє на позначення звукосполучення «йе» 36.5 KB
  Мета: ознайомити учнів з буквами Єє та їх звукоим значенням; формувати навички швидкого, правильного, свідомого читання; удосконалювати навички звукового аналізу слів; розвивати зв’язне мовлення учнів; виховувати в учнів бажання бачити красу рідної природи.
81134. Узагальнюючий урок за темою «Слова-назви дій предметів» 48.5 KB
  Мета: Формувати ключеву компетентність вміння вчитися. Узагальнити і систематизувати знання про дієслово, як частину мови, його граматичні ознаки. Виховувати почуття любові до рідної мови, інтерес до її вивчення. Розвивати фонематичний слух, зв’язне мовлення, пізнавальний інтерес.
81135. Україна – моя Батьківщина 74.5 KB
  Розширити знання учнів про Батьківщину, формувати громадянські якості: патріотизм, людяність, працьовитість; соціальну та загальнокультурну компетентність; національну свідомість школярів; розвивати бажання брати посильну участь у розбудові держави, наполегливо вчитися...