16. Вах дугового разряда.

Свободно горящая дуга постоянного тока имеет падающую статическую ВАХ(см рис 10) по причине уменьшения продольного grad U в столбе из-за усиления ионизации по мере роста силы тока. С дальнейшем увеличением Iд в мощных многоамперных дугах ДСП напряжение U_д практически остаётся постоянным (показ. С.И.Тельным). Такая горизонтальная ВАХ соотв. ур-ю (33). При сжатии дуги в плазмотронах ПДП реализуется возрастающая ВАХ в рез-те повыш. grad U по мере увелич. расхода плазмообразующего газа. В ДВП дуги, горящие в разряжённых парах металлов, имеют слабо возрастающую ВАХ.

Устойчивое горение дуги м.б. обеспечено согласованием её ВАХ с ВАХ ист. питания(внешняя ВАХ), чтобы напряжение, подведённое к электродам, было =U_д для заданной силы тока I_д согласно ВАХ дуги. В случае применения ИП постоянного напряжения внешняя ВАХ в виде U_и.п.=f₁(I)=const имеет вид линии, параллельной оси абсцисс (рис 11) Для согласования такой независимой внешней ВАХ с падающей ВАХ дуги необходимо снижение избыточного напряжения цепи (U_и.п–U_д) на специальном активном сопротивлении R_б(балластное) включённом последовательно с дугой. Электрорежим можно регулировать 3‑мя способами.

1) регулирование напряжение ИП (при R_б =const) (рис 12,а)

2) рег-ие величины R_б (при U_и.п.=const) (рис 12,б)

3) изменение длины дуги, т.е. изм. ВАХ (рис12,в)

Недостатком описанной схемы обеспечения устойчивого горения дуги явл. наличие в цепи R_б, электрические потери в котором снижают электрический КПД

Поэтому на промышленных печах применяют специальные источники питания с круто падающими внешними ВАХ U_и.п.=f(I), т.е. источники тока, обеспечивающие стабилизацию тока(Iд=const) в широких пределах изменения напряжения.

17. Особенности дугового разряда переменного тока.

Дуга ~ тока имеет особые условия протекания электрофизических процессов и своего существования (рис 13).

1. В течение каждого периода U_и.п. дважды проходит через нулевое значение, т.е. в течение каждого полупериода дуга возникает и исчезает.

2. в течение каждого периода дважды меняется полярность электродов и меняются условия эмиссионных процессов.

3. в течение каждого периода напряжение на электродах дважды может оказаться меньше напряжения зажигания дуги, в рез-те чего происх. Прерывистое горение дуги (рис 13 а,б)

4. в течение каждого полупериода сила тока меняется от 0 до max и снова до 0, что создаёт нестабильность тепловых и ионизационных процессов в столбе дуги. Поэтому дугу ~ тока характеризуют динамической ВАХ (правая часть рис 13)

5. с учётом горизонтальной статической ВАХ мощных многоамперных дуг периодическая кривая мгновенных значений напряжения дуги в течение полупериода может иметь вид трапеции (рис 13,б) в рез-те чего в цепи возникают неsinидальные токи, вызывающие нежелательные электротехнические эффекты.

Согласование ВАХ дуги и ИП возможно при условии

U_msinφ≥u_д или u_д/U_m≤sinφ (35)

Где φ- угол сдвига по фазе напряжения ИП по отнош. к току дуги,.uд – мгновенное значение напряжение дуги,. U_m=√2U – амплитудное значение U_и.п.

U – действующее значение U_и.п.

Сдвиг по фазе возникает при последовательном включении индуктивного сопротивления X_L=wL в виде индуктивности L вторичного токоподвода ДСП средней и большой вместимости или специального включаемого реактора на малых ДСП. Это сопротивление

1) стабилизирует дугу, увел-ая длительность прохождения тока i_д в течение полупериода.

2) ограничивает ток к.з. без снижения электрического КПД при зажигании дуги, а также в период расплавления при обвалах твёрдой шихты на электрод.

3)снижает коэф-т мощности ЭПУ

Поэтому величину X_L ограничивают наименьшим необходимым значением из условия (35).

При определённых технологических условиях работы ДП, последовательно с дугой оказывается включённым активное сопротивление(например, шлака в восстановительный период плавки в ДСП и т.д.), являющееся линейным проводником и изменяющее ВАХ межэлектродного промежутка, в результате чего наблюдаемые на осциллографе формы кривых напряжения на печи u=f₃(t) и тока дуги i_д=f₂(t) приближаются к синусоидам, а динамическая ВАХ становится линейной(рис 13,в)

Чем меньше длина дуги и напряжение на дуге и чем больше толщина слоя шлака, тем ближе форма кривой напряжения к синусоиде.