Образуване и свойства на дъгата. Структурата и свойствата на електрическата дъга

Електрическата дъга е един от видовете електрически разряд в газове. Всяко насочено движение на заредени частици между електродите в газове се нарича разряд. Мястото на дъгата сред другите видове разряди в газове:

Дъговият разряд е различен от другите:

1 - висока температура 4000 - 50 OOO K

2 - висока сила на тока 50-10 000 A

3 - слабо електрическо поле 10 - 60 V.

Нарича се дъга поради характерната форма, която възниква от взаимодействието на заредените частици на дъгата с магнитното поле на самата дъга. С увеличаване на тока магнитното поле може да прекъсне дъговия разряд

Токът в процеса на дъга протича между електродите (полюсите на дъгата) през газа на дъговото пространство.

Положителният електрод е анодът.

Отрицателен електрод - катод

Разграничаване на свободна дъга (свободно разширяваща се) и компресирана. Свободна (свободно разширяваща се) е дъга, чийто oadius не е ограничен в нито един от своите участъци;

компресирана дъга е дъга, чийто радиус е ограничен в поне един участък.

Разпределение на спада на напрежението в дъгата. В междуелектродното пространство се наблюдава неравномерно разпределение на електрическото поле (потенциални скокове в близо електродните области) и в съответствие с това спадът на напрежението по дължината на дъгата е неравномерен.

Свободните електрони, които се намират в металите под въздействието на електрическо поле при висока температура на катода, го напускат.Потенциалът на катодната област ускорява и йонизира атомите на стълба на дъгата. , падат върху него под действието на електрическото поле йони се движат в обратна посока, бомбардирайки катода

Съпротивлението на газовия проводник е нелинейно и следователно дъгата не се подчинява на закона на Ом

Статична характеристика ток-напрежение на дъгата. В зависимост от плътността на тока, характеристиката на напрежението може да бъде падаща, плоска и нарастваща

При ниски токове, с увеличаване на тока, броят на заредените частици интензивно нараства, главно поради нагряване и увеличаване на електронната емисия от повърхността на катода, а оттам и съответното увеличаване на обемната йонизация в стълба на дъгата.

В този случай съпротивлението на стълба на дъгата намалява и напрежението, необходимо за поддържане на разряда, пада. Характеристиката на дъгата е падаща.

С по-нататъшно увеличаване на тока и ограничено напречно сечение на електродите, стълбът на дъгата се свива леко и обемът на газа, който участва в пренасянето на заряди, намалява. Това води до по-нисък темп на нарастване на броя на заредените частици.

Напрежението на дъгата става малко зависимо от тока. Характеристиката е плоска.

В първите две зони електрическото съпротивление на дъгата е отрицателно (отрицателно). Тези области са типични за дъги с относително ниска плътност на тока. По-нататъшно увеличаване на тока води до изчерпване на термойонната способност на катода. Броят на заредените частици не се увеличава и съпротивлението на дъгата става положително и почти постоянно. Появява се силно йонизирана компресирана плазма, която е близка по свойства до металните проводници. Такава дъга се подчинява на закона на Ом.

Енергиен капацитет на различни области на дъгата

За дадените цифри спадът на напрежението в областите на дъгата (дъгата в желязна пара) и текущите стойности, характерни за ръчно дъгово заваряване:

В катодната област 14Vx100A = 1,4 kW на дължина от * 10 "5 cm

В дъговата колона 25 V/cm x 0,6 cm x 100 A = 1,5 kW на дължина ^0,6 cm

В анодната област 2,5 V x 100 A = 250 W на дължина от 10 "4 cm.

Основните консуматори на енергия са катодната област и дъговата колона, очевидно е, че в тях протичат основните процеси, характеризиращи физическото явление, резултат от което е дъгов разряд.

При постоянни диаметри на електродите и разстояния между тях, електрическите параметри на дъгата ще зависят от материала на електродите (емисия, метални пари в колоната), газовия състав в дъгата, температурата на електрода, състава на газа в дъгата (в дъгова колона).

Тоест електрическите параметри на дъгата зависят от физически и геометрични фактори. Промяната на размера на електродите и разстоянието между тях влияе върху електрическите характеристики на дъгата

Заваръчните дъги са разделени (класифицирани):

Според електродните материали (Fe, W, Cu и др.)

Според състава на газовете (във въздух, в метални пари, в потока от защитни газове;

Консуматив или неконсумируем електрод и др.

Физически процеси в катодната област

Електроните напускат повърхността на катода и се придвижват към анода. Пътят, който те изминават преди първия сблъсък с атомите на газовете на дъгата, ограничава катодната област. Изчисленията показват, че това е * Yu "b cm за нормално налягане и дъга във въздуха и в парите на желязото.

Обичайно е да се отнася към катодната област тази област на дъгата (1C) "5 cm) и самата повърхност на катода.

1) Общият електрически ток в катодната област се състои от електронен и йонен ток

Плътност на тока (A/cm2):

I = eo-rvWe'i© = e0n©W&

e0 е зарядът на електрона;

n© е броят на електроните;

W© - скорост на движение (дрифт) на електроните.

Ако приемем равенството на токовете на йонния и електронния ток (при самия I, > 1c), тогава

Йоните и електроните, които преминават през катодната област, натрупват кинетична енергия:

R _ P1fuf - _ tsLChe.

където m, m © са съответните маси.

Тъй като те се ускоряват от електрическо поле, енергията, която получават, ще бъде Єo-ІL (продуктът на зарядите и потенциалната разлика):

Еф = Ней=Єо. и К

тогава скоростите на заредените частици:

w* = ; ние = не, тогава

ne _ W9 _ y gpe _ I gp (

Електронна маса mQ, \u003d 9.106-10 "28 g

Протонна маса mn \u003d 1,66-10 "24 g

За железен йон AFe = 55,84; в такъв случай:

около катода, дават му своята енергия, нагрявайки го, улавят електрон, превръщайки се в неутрални атоми. Електроните от катода се ускоряват до енергията eo U* и удрят атомите на стълба на дъгата и ги йонизират.

катодна емисия

Има такива видове електронни емисии от повърхността на катода:

Термионни;

Автоелектронни (електростатични);

Фотоелектронни (външен фотоелектричен ефект);

Вторично (бомбардиране на повърхността с атоми, йони, тежки частици, електрони и др.);

При заваряване с дъгови методи най-често срещаните са топлинна и автоелектронна емисия.

Интензитетът на емисиите се изчислява чрез плътност на тока j [A/cm2] (за заваряване 102 ... 105 A/mm2).

Термионна емисия.

Свободните електрони, които се намират в твърдо тяло, не могат да напуснат електрическото му поле - повърхностна потенциална бариера.

Стойността на най-малката енергия, която трябва да се даде на електрона, за да може той да напусне повърхността на тялото и да се премести на разстояние, при което взаимодействието между него и тялото е невъзможно, се нарича работа на работа.

Винаги ще има електрони, които случайно поемат тази енергия и напускат тялото. Но под въздействието на електрическо поле те веднага се връщат обратно.

С повишаване на телесната температура броят на електроните, които имат достатъчно енергия, за да напуснат тялото, се увеличава.

При електростатичните изчисления работната функция A* = e0 f, където<р - потенциал выхода. Е0 = 1, А, = ф в эктрон-вольтах.

Плътността на тока за термионна емисия се определя от уравнението на Ричардсън - Дещман:

jT=AT2e“kf; jT = AT2e"^

A - константа, зависи от материала на катода

Т - температура

k: - константа на Болцман k = 8,62 10‘5 eV / K = 1,38-10 "23 JJ

Термионният емисионен ток се оказва с няколко порядъка (100 .... 10 000 пъти) по-малък от този, който се изисква за катода при заваряване, например, стомана.

Но 8 в катодната област има обемен положителен йонен заряд, който създава сила на полето от 1-106 V/cm и повече. Електрическо поле с такава интензивност променя условията за излъчване на електрони от катода.

Работната функция на електроните намалява в съответствие с големината на напрегнатостта на полето в близката до електрода (катодната) област. Това явление се нарича ефект на Шотки. Работната функция в присъствието на електрическо поле e от близо до повърхностната област на катода намалява с: DAV \u003d "2E, / 2 DAV \u003d 3.8-10" * E

E - напрегнатост на електрическото поле.Специална роля в обяснението на явленията катодна емисия за аномално високи плътности на тока, характерни за заваряването на консумативи електроди, играе електростатичната хипотеза (емисия на полето) на Langmuir (1923). Потокът от електрони има вълнови свойства. Електрон – вълна може да проникне от катода до анода, без да се повишава до потенциалното ниво, необходимо за излъчване, но го заобикаля. Това се нарича тунелен преход и става без изразходване на енергия.

В този случай стойността на потенциалната бариера трябва да бъде по-малка от дължината на вълната на електрона в потока. Дължина на вълната на електронен поток:

Ft - константа на Планк ft = 4.13-10 "15 e-in с m - електронна маса V - скорост на потока на електроните.

y и β ​​са константи, които зависят от материала на катода.

Фотоемисия (външен фотоелектричен ефект, ефект на Айнщайн). Когато светлинните кванти се абсорбират от катода, могат да се появят електрони, които имат енергия много по-голяма от работната функция. Условието за възникване на фотоемисия (законът на Айнщайн)

Fi v £ f + Uz mv2

fi - константа на Планк F> = 6,626176 (36) - 10 m J-sec; v е честотата на светлинната вълна;

m - маса на електро. на

v е скоростта на електрона след излъчване.

c - скоростта на светлината във вакуум е равна на 299792458.0 (1.2) m/s;

vo, *o - ограничаваща честота и дължина на вълната на светлината, която може да причини фотоемисия.

Смес от газове се йонизира по различен начин от всеки отделен газ поради факта, че електронният газ, който се създава в резултат на йонизация, ще бъде общ за всички съставки на газовата смес. Степента на йонизация на сместа:

■L-ts p-d R'

n е броят на частиците;

S е диаметърът на взаимодействието на частиците (диаметър на Рамзауер);

P - външно налягане.

Средната квадратична скорост се определя от средната енергия на топлинното движение.

k е константата на Болцман.

Свободният път на йон е X* свободният път на неутрален атом. Свободният път на електрона L * o * 4ILp (ефект на Рамзауер).

Изчисленията показват, че с масите на железния йон и електрона: pіr** = 56-1,66-1 O"2* g,

съотношението на тяхната мобилност ще бъде:

Очевидно е, че йонният ток е 1830 пъти по-малък от тока на електроните. От горните зависимости, като се вземе предвид налягането, мобилността на електроните ще бъде:

б. =J-Ts-Ts - ■Jt ps

B \u003d 3,62-10'13 - безразмерна стойност;

5 - диаметър на взаимодействието на частиците (Рамзауер).

Скорост на електронен дрейф в стълба на дъгата:

При изчисленията се приема, че стълбът на дъгата е с цилиндрична форма, хомогенен с постоянна плътност на тока по напречното сечение - моделът на канала на К. К. Хренов.

Дължината на дъговата колона е практически равна на дължината на дъгата (в рамките на 0,1 - 15 mm). Спадът на напрежението в колоната на дъгата е пропорционален на дължината на колоната:

Електрическото поле на анода хвърля положителни йони в стълба на дъгата, вместо да привлича електрони. Създава се обемен отрицателен заряд. Няма емисия на положителни йони от повърхностния анод (с изключение на някои видове въглеродна дъга). В тази връзка токът на анодната област е чисто електронен ток ha \u003d / "<>.

Дължината на анодната област е приблизително равна на средния свободен път на електроните от последния сблъсък с атом. Обемният отрицателен заряд на анодната област причинява спад на напрежението на анода, който зависи малко от материала на анода, дъговите газове, тока през дъгата и е равен на 2 ... 3 V. Един електрон, достигайки до анода, му дава своята кинетична енергия , както и работната функция, която е изразходвана за отделяне на електрон от катода.

Характеристика на токовото напрежение на дъга, която се разширява свободно (свободно)

Дъговият разряд е стабилна система. С постоянно снабдяване с енергия, той се поддържа в широк спектър от режими. Всеки дисбаланс причинява такава промяна в параметрите на дъгата, че процесът на дъгата остава (не се прекъсва). Граници. при които са възможни дъговите процеси и естеството на промяната в параметрите на дъгата в отговор на дисбаланси, определят характеристиките на тока-напрежение.

Статично -1 - ОС; динамично -1 - 0.

Ще разгледаме статичните характеристики на дъговата колона.

Предположения (модел на канала на К. К. Хренов):

Ние считаме за стабилен процес на дъга. Енергията се подава към дъгата в неограничено количество и за произволно дълго време. Никакви външни фактори не влияят на диаметъра на дъгата.

Термодинамичното равновесие се поддържа стриктно във всички зони на дъгата. В този случай дъговата плазма се подчинява на закона на Саха.

Дъговата колона е цилиндър, чиято повърхност рязко отделя дъговата плазма с температура Td от околната среда T = 0.

Всички топлинни загуби на стълба на дъгата са радиационни загуби на външната цилиндрична обвивка на дъгата и се подчиняват на закона на Стефан-Болцман.

Минимален принцип на Стайнбек.

В дъгата, която се разширява свободно, физическите процеси са настроени по такъв начин, че t-> min.

При стабилен процес на дъга топлинните загуби на дъговата колона са минимално възможните за тези условия. За дадено състояние на газовата фаза и константа IH и P електрическото поле ще зависи само от I^.

1. С повишаване на температурата на колоната от Т6 едновременно се увеличават степента на йонизация, подвижността на електроните, плътността на тока, силата на електрическото поле, а загубите на радиация също се увеличават.

2. С понижаване на температурата на колоната от TB степента на йонизация и плътността на тока намаляват, но силата на полето се увеличава. Разходите за енергия се покачват.

При условие, че няма ограничения за диаметъра на дъгата, дъгата е в широк диапазон като саморегулираща се система. Минималната възможна сила на полето се поддържа автоматично в дъгата. Тоест при постоянни стойности на физическите параметри на средата и Id в дъгата се задават такива стойности на Tf и rst, при които силата на полето в колоната ще бъде минимална.

Енергиен баланс в областите на дъгата

Енергийният баланс в стълба на дъгата f е частта от електронния ток, |a е заваръчният ток.

Източник на енергия (топлина на Джоул-Ленц, освободена от съпротивлението на плазмата на дъговата колона към преминаващия ток):

ist - спад на напрежението върху дъговата колона.

Йонизация на неутрални атоми:

C е йонизационният потенциал на газовете от дъговата междина.

Лъчиста загуба на топлина - RCT

Топлинни загуби поради конвекция - R^*,

Топлинни загуби поради дифузия на заредени частици в околната среда - RAWt>

Загуба на топлина за ендотермични химични реакции - RXMt

Балансово уравнение:

(1 - f)l*U* + (1- f)l*Ui+ 4d - Rem = f-lu

Q* + R* или в опростена форма:

Q* = lc*(UK -<р)

следователно изходът:

толкова по-добро е излъчването на електрони от повърхността на катода (толкова по-ниска е работната функция<р) - тем больше теплоты выделяется на катоде. Опытные данные показывают:

освен това: 2 - типични за неконсумативни катоди;

10 - характерно за консумативни катоди.

3. Енергиен баланс на анода.

Балансово уравнение:

R + A ■ Rem - Qt + R*

или в опростена форма:

Q" = l~(U, +<р)

Опитните данни показват:

Компресирана дъга.

Радиусът на дъговата колона het е преди всичко функция на тока в дъгата:

pі / 2.2 3 gst \u003d C2 -yy - d

b3,!9k2 a0 Uj

С увеличаване на тока радиусът на дъгата се увеличава.

drCT „ P12 2,-13 . Р12 Направи

ID Std3i (912 3 ИЛИ 2a‘3i! 9,2", C

Dgst - скоростта на увеличаване на радиуса на дъгата.

Скоростта на изменение на радиуса на дъговата колона (Dgst - скорост) зависи от абсолютната стойност на тока. При ниски токове радиусът е чувствителен към промените на тока, при големи токове не е много чувствителен. Границата е, когато I" - * ", Dhet = 0.

Когато Dgst = const, токът на дъгата се определя от плътността на тока "i"

I = LGap "Urn-

Дъга, която има тези свойства, се нарича компресирана. Ако радиусът в поне един участък е стойността на константата ^ A ^ ra се нарича компресиран.

Границата на прехода от свободна към свита дъга зависи от йонизационния потенциал U,. При малка стойност на U е необходим голям ток, за да влезе в компресирана дъга. Радиусът може да бъде ограничен от площта на един от електродите или чрез увеличаване на топлопреминаването от страничната повърхност на колоната. Издухвайки дъгата с поток студен газ, е възможно да я преобразувате в компресирана при ниски стойности на тока.

В реални условия увеличаването на Dhet може да бъде повлияно от:

1. Радиусът на електродите, между които гори дъгата.

2. Йонизационният потенциал на газа, в който гори дъгата.

3. Пренос на топлина от страничната повърхност на дъговата колона.

Методи за получаване на компресирана дъга

Въз основа на това има такива начини за получаване на компресирана дъга:

Ограничаване на диаметъра на поне един от електродите;

Продухване на дъга с газ с висок йонизационен потенциал и висока топлопроводимост (Ag. He);

Външно надлъжно магнитно поле (не се използва в инженерството).

Общо описание на характеристиката на ток-напрежение на дъгата, въз основа на гореизложеното, може да се извърши, както следва:

1) Свободна дъга (свободно разширяваща се). Радиусът на дъговата колона gst се увеличава с

растеж на тока^Id. Температурата на дъгата остава постоянна T = const, степента на йонизация x е много малка. Както колоната на дъгата, така и катодната област имат падаща характеристика.

2) Компресирана слабо йонизирана дъга. Радиусът на дъговата колона r - не се увеличава с увеличаване на m. степента на йонизация x и температурата на дъговата колона Ta започват да се увеличават забележимо Дъговата колона все още има падаща характеристика. Катодна област - нараства

3) Cu ^ m ^ в ^ yuok £ йонизирана дъга. Степента на йонизация x-*1 VAC на дъговата колона и катодната област се увеличават. Процесите в дъгата престават да зависят от полярността, електродните материали и свойствата на газовете на дъгата. Дъгата се превръща в обикновен проводник на нивото на метали (при 10 000 K, съпротивление p = 1,5-1 O "4 Ohm cm), превръщайки се във високо концентриран, много стабилен източник на заваръчна топлина

По време на работа електрическите вериги са постоянно затворени и отворени. Отдавна е забелязано, че в момента на отваряне между контактите се образува електрическа дъга. За външния му вид е напълно достатъчно напрежение над 10 волта и ток над 0,1 ампера. При по-високи стойности на тока и напрежението вътрешната температура на дъгата често достига 3-15 хиляди градуса. Това се превръща в основна причина за разтопени контакти и части под напрежение.

Ако напрежението е 110 киловолта и повече, в този случай дължината на дъгата може да достигне дължина повече от един метър. Такава дъга представлява сериозна опасност за хората, работещи с мощни електроцентрали, следователно е необходимо нейното максимално ограничаване и бързо гасене във всякакви вериги, независимо от стойността на напрежението.

Какво е електрическа дъга

Най-характерният пример е електрическа заваръчна дъга, която се проявява под формата на непрекъснат електрически разряд в плазмата. От своя страна плазмата се смесва помежду си йонизирани газове и пари на компонентите на защитната атмосфера, основния и пълнежния метал.

По този начин електрическата дъга е изгарянето на електрически разряд между два електрода, разположени в хоризонтална равнина. Под действието на нагрети газове, стремящи се към върха, този разряд се огъва и става видим като дъга или арка.

Тези свойства направиха възможно използването на дъгата на практика като проводник на газ, с помощта на който електрическата енергия се преобразува в топлинна енергия, създавайки висок интензитет на нагряване. Този процес може да бъде сравнително лесно контролиран чрез промяна на електрическите параметри.

При нормални условия газовете не провеждат електричество. Въпреки това, ако възникнат благоприятни условия, те могат да бъдат йонизирани. Техните атоми или молекули стават положителни или отрицателни йони. Под действието на висока температура и външно електрическо поле с висока интензивност газовете се променят и преминават в състояние на плазма, която притежава всички свойства на проводник.

Как се образува заваръчната дъга

• Първо се появява контакт между края на електрода и детайла, който засяга и двете повърхности.
• Под действието на ток с висока плътност повърхностните частици бързо се топят, образувайки слой от течен метал. Той непрекъснато се увеличава по посока на електрода, след което се счупва.
• В този момент металът се изпарява много бързо и разрядната междина започва да се запълва с йони и електрони. Приложеното напрежение ги кара да се движат към анода и катода, което води до възбуждане на заваръчната дъга.
• Започва процесът на термична йонизация, при който положителните йони и свободните електрони продължават да се концентрират, газът от междината на дъгата става още по-йонизиран, а самата дъга става стабилна.
• Под негово влияние металите на детайла и електрода се стопяват и, като са в течно състояние, се смесват един с друг.
• След охлаждане на това място се образува заваръчен шев.

Потушаване на електрическата дъга в комутационно оборудване

Изключването на елементите на електрическата верига трябва да се извършва много внимателно, без да се повреди комутационното оборудване. Самото отваряне на контактите няма да е достатъчно, необходимо е правилно да се гаси дъгата, която възниква между тях.

Процесите на изгаряне и гасене на дъгата се различават значително помежду си в зависимост от използването в мрежата. Ако няма особен проблем с DC, тогава при AC има редица фактори, които трябва да се вземат предвид. На първо място, токът на дъгата преминава нулевата марка на всеки полупериод. В този момент освобождаването на енергия спира, в резултат на това дъгата спонтанно изгасва и отново светва. На практика токът се доближава до нула дори преди да премине нулевата марка. Това се дължи на намаляване на тока и намаляване на енергията, подадена към дъгата.

Съответно температурата му също намалява, което води до прекратяване на термичната йонизация. В самия процеп на дъгата се получава интензивна дейонизация. Ако в този момент се направи бързо отваряне и окабеляване на контактите, тогава може да не се случи повреда, веригата ще се изключи без появата на дъга.

На практика създаването на такива идеални условия е много трудно. В тази връзка бяха разработени специални мерки за ускоряване на угасването на дъгата. Различни технически решения позволяват бързо охлаждане на междинната дъга и намаляване на броя на заредените частици. В резултат на това има постепенно увеличаване на електрическата якост на тази междина и едновременно увеличаване на възстановяващото напрежение в нея.

И двете стойности са зависими една от друга и влияят на запалването на дъгата в следващия полупериод. Ако диелектричната якост надвиши възстановяващото напрежение, тогава дъгата вече няма да се запали. В противен случай тя ще гори постоянно.

Основните методи за гасене на дъгата

Доста често се използва методът на удължаване на дъгата, когато в процеса на контактна дивергенция, когато веригата е изключена, тя се разтяга (фиг. 1). Чрез увеличаване на повърхността условията на охлаждане се подобряват значително и е необходима по-голяма стойност на напрежението, за да се поддържа горенето.

1.

В друг случай общата електрическа дъга се разделя на отделни къси дъги (фиг. 2). За това може да се използва специална метална решетка. В неговите плочи под действието се индуцира електромагнитно поле, което затяга дъгата за разделяне. Този метод се използва широко в комутационно оборудване с напрежение по-малко от 1 kV. Типичен пример са въздушните прекъсвачи.

2.

Доста ефективно е гасенето в малки обеми, тоест вътре в дъгови улеи. Тези устройства имат надлъжни прорези, които съвпадат по осите с посоката на дъгата. В резултат на контакт със студени повърхности дъгата започва да се охлажда бързо, като активно отделя заредени частици в околната среда.

Използване на високо налягане. В този случай температурата остава непроменена, налягането се увеличава и йонизацията намалява. При такива условия дъгата се охлажда интензивно. За създаване на високо налягане се използват плътно затворени камери. Методът е особено ефективен за предпазители и друго оборудване.

Дъгата може да се гаси с помощта на масло, където са поставени контактите. Когато се отворят, се появява дъга, под въздействието на която маслото започва активно да се изпарява. Оказва се, че е покрита с газов мехур или черупка, състояща се от 70-80% водород и маслени пари. Под въздействието на освободените газове, влизащи директно в зоната на цевта, студеният и горещият газ вътре в балона се смесват, интензивно охлаждайки междината на дъгата.

Други методи за гасене

Електрическата дъга може да бъде изгасена чрез увеличаване на нейното съпротивление. Постепенно се увеличава, а токът намалява до стойност, недостатъчна за поддържане на горенето. Основният недостатък на този метод е дългото време за гасене, през което в дъгата се разсейва голямо количество енергия.

Увеличаването на съпротивлението на дъгата се постига по различни начини:

• Удължаване на дъгата, тъй като нейното съпротивление е право пропорционално на дължината. За да направите това, трябва да промените разликата между контактите в посока на увеличаване.
• Охлаждане на средата между контактите, където е разположена дъгата. Най-често се използва издухване, насочено по дъгата.
• Контактите се поставят в газова среда с ниска степен на йонизация или във вакуумна камера. Този метод се използва при газови и вакуумни прекъсвачи.
• Напречното сечение на дъгата може да бъде намалено чрез преминаване през тесен отвор или чрез намаляване на контактната площ.

В вериги с променливо напрежение методът на нулев ток се използва за гасене на дъгата. В този случай съпротивлението се поддържа ниско, докато токът падне до нула. В резултат на това гасене се случва естествено и запалването не се повтаря отново, въпреки че напрежението на контактите може да се увеличи. В края на всеки полупериод се получава спад до нула и дъгата изгасва за кратко време. Ако увеличите диелектричната якост на пролуката между контактите, тогава дъгата ще остане изгасена.

Последици от електрическа дъга

Разрушителният ефект на дъгата е сериозна опасност не само за оборудването, но и за работещите хора. При неблагоприятни обстоятелства можете да получите сериозни изгаряния. Понякога поражението на дъгата завършва със смърт.

По правило електрическа дъга възниква в момента на случаен контакт с токопроводящи части или проводници. Под действието на ток на късо съединение проводниците се топят, въздухът се йонизира и се създават други благоприятни условия за образуване на плазмен канал.

Понастоящем са постигнати значителни положителни резултати в областта на електротехниката с помощта на модерно защитно оборудване, разработено срещу електрическа дъга.

В съвременната индустрия заваряването е от голямо значение, има много широк спектър от приложения във всички индустрии. За извършване на процеса на заваряване е необходима заваръчна дъга.

Какво е заваръчна дъга, нейното определение

Заваръчната дъга се счита за много голям електрически разряд по отношение на мощността и продължителността, който съществува между електродите, които са под напрежение, в смес от газове. Неговите свойства се характеризират с висока температура и плътност на тока, поради което е в състояние да топи метали с точка на топене над 3000 градуса. Като цяло можем да кажем, че електрическата дъга е газов проводник, който преобразува електрическата енергия в топлинна енергия. Електрическият заряд е преминаването на електрически ток през газообразна среда.

Има няколко вида електрически разряд:

• Тлеещ разряд. Възниква при ниско налягане, използва се във флуоресцентни лампи и плазмени екрани;
• Искрово разреждане. Възниква, когато налягането е равно на атмосферното, има прекъсната форма. Искровият разряд съответства на мълния и се използва също за запалване на двигатели с вътрешно горене;
• Дъгово разреждане. Използва се за заваряване и осветление. Различава се в непрекъсната форма, възниква при атмосферно налягане;
• Корона. Възниква, когато тялото на електрода е грапаво и нехомогенно, вторият електрод може да липсва, тоест се появява струя. Използва се за почистване на газове от прах;

Същност и структура

Естеството на заваръчната дъга не е толкова сложно, колкото може да изглежда на пръв поглед. Електрическият ток, преминаващ през катода, след това прониква в йонизирания газ, възниква разряд с ярко сияние и много висока температура, така че температурата на електрическата дъга може да достигне 7000 - 10000 градуса. След това токът преминава към обработения заварен материал. Тъй като температурата е толкова висока, дъгата излъчва ултравиолетово и инфрачервено лъчение, вредно за човешкото тяло, може да навреди на очите или да причини леки изгаряния на кожата, така че е необходима подходяща защита по време на процеса на заваряване.

Структурата на заваръчната дъга се състои от три основни зони: анод, катод и дъгова колона. По време на дъга се образуват активни петна върху катода и анода - области, в които температурата достига най-високи стойности, през тези зони преминава целият електрически ток, анодните и катодните зони представляват по-големи спадове на напрежението. И самата колона се намира между тези зони, спадът на напрежението в колоната е много малък. По този начин дължината на заваръчната дъга е сумата от горните зони, обикновено дължината е няколко милиметра, когато анодните и катодните зони са съответно 10-4 и 10-5 см. Най-благоприятната дължина е приблизително 4-6 mm, с такава дължина постоянна и благоприятна температура.

Сортове

Видовете заваръчна дъга се различават по схемата на подаване на заваръчен ток и средата, в която се появяват, най-често срещаните опции са:

• Директно действие. При този метод заваряването е разположено успоредно на металната конструкция, която се заварява, и дъгата възниква под ъгъл от деветдесет градуса по отношение на електрода и метала;
• Заваръчна дъга с непряко действие. Възниква, когато се използват два електрода, които са разположени под ъгъл от 40-60 градуса спрямо повърхността на детайла, който ще се заварява, между електродите възниква дъга и заварява метала;

Има и класификация в зависимост от атмосферата, в която се срещат:

• отворен тип. Дъга от този тип гори във въздуха и около нея се образува газова фаза, съдържаща пари от заварявания материал, електроди и техните покрития;
• затворен тип. Изгарянето на такава дъга се случва под слой от флюс, газовата фаза, образувана около дъгата, включва пари от метал, електрод и флюс;
• Дъга с подаване на газ. Към горящата дъга се подават сгъстени газове - хелий, аргон, въглероден диоксид, водород и други различни смеси от газове, те се подават така, че завареният метал да не се окислява, подаването им допринася за редуцираща или неутрална среда. Газовата фаза около дъгата включва - подавания газ, метални и електродни пари;

Разграничават се и по продължителност на действие – стационарни (за продължителна употреба) и импулсни (за еднократна употреба), според материала на използвания електрод – въглеродни, волфрамови – неконсумативни електроди и метални – консумативи. Най-разпространеният консуматив електрод е стомана. Към днешна дата най-често се използва заваряване с неконсуматив електрод. По този начин видовете заваръчни дъги са разнообразни.

Условия на изгаряне

При стандартни условия, тоест температура от 25 градуса и налягане от 1 атмосфера, газовете не са в състояние да провеждат електричество. За да се образува дъга, е необходимо газовете между електродите да са йонизирани, тоест да съдържат различни заредени частици - електрони или йони (катиони или аниони). Процесът на образуване на йонизиран газ ще се нарича йонизация, а работата, която трябва да бъде изразходвана за отделяне на електрон от атомна частица, за да се образуват електрон и йон, ще се нарича работа на йонизация, която се измерва в електронни волтове и се нарича йонизационен потенциал. Какъв вид енергия трябва да се изразходва, за да се отдели електрон от атом, зависи от естеството на газовата фаза, стойностите могат да бъдат от 3,5 до 25 eV. Най-малък йонизационен потенциал имат металите от алкалните и алкалоземните групи - калий, калций и съответно техните химични съединения. Електродите са покрити с такива съединения, така че да допринасят за стабилното съществуване и изгаряне на заваръчната дъга.

Също така, за възникване и изгаряне на дъгата е необходима постоянна температура на катода, която зависи от естеството на катода, неговия диаметър, размер и температура на околната среда. Следователно температурата на електрическата дъга трябва да бъде постоянна и да не се колебае, поради огромните стойности на тока, температурата може да достигне 7 хиляди градуса, така че абсолютно всички материали могат да бъдат закрепени чрез заваряване. Постоянна температура се осигурява от добър източник на енергия, така че изборът му при проектирането на заваръчна машина е много важен, той влияе върху свойствата на дъгата.

поява

Това се случва по време на бърза верига, тоест когато електродът влезе в контакт с повърхността на материала, който се заварява, поради колосалната температура, повърхността на материала се топи и се образува малка ивица от разтопен материал между електрода и повърхността. Докато електродът и заваряваният материал се разминават, от материала се образува шийка, която моментално се счупва и се изпарява поради високите стойности на плътността на тока. Газът се йонизира и възниква електрическа дъга. Може да се възбуди от докосване или удар.

Особености

Той има следните характеристики в сравнение с други електрически заряди:

• Висока плътност на тока, която достига няколко хиляди ампера на квадратен сантиметър, поради което се постигат много високи температури;
• Неравномерно разпределение на електрическото поле в пространството между електродите. В близост до електродите спадът на напрежението е много голям, когато е в колоната - напротив;
• Огромна температура, която достига най-високите стойности в колоната поради високата плътност на тока. С увеличаване на дължината на колоната температурата намалява, а при стесняване, напротив, се увеличава;
• С помощта на заваръчни дъги е възможно да се получат различни характеристики на тока-напрежение - зависимостта на спада на напрежението от плътността на тока при постоянна дължина, тоест стабилно горене. В момента има три характеристики на токовото напрежение.

Първият е падане, когато с увеличаване на силата и съответно плътността на тока напрежението пада. Вторият е труден, когато промяната в тока не влияе по никакъв начин на стойността на напрежението, а третият се увеличава, когато напрежението също се увеличава с увеличаване на тока.

По този начин заваръчната дъга може да се нарече най-добрият и надежден начин за закрепване на метални конструкции. Процесът на заваряване оказва голямо влияние върху днешната индустрия, тъй като само високата температура на заваръчната дъга е в състояние да задържи повечето метали заедно. За да получите висококачествени и надеждни шевове, е необходимо правилно и правилно да се вземат предвид всички характеристики на дъгата, да се следят всички стойности, благодарение на което процедурата ще бъде бърза и най-ефективна. Също така е необходимо да се вземат предвид свойствата на дъгата: плътност на тока, температура и напрежение.

През 1802 г. руският физик Василий Владимирович Петров (1761-1834) установява, че ако две парчета въглен се прикрепят към полюсите на голяма електрическа батерия и, привеждайки въглищата в контакт, леко ги разбутат, тогава между тях се образува ярък пламък. краищата на въглищата и самите краища се нагряват до бяло, излъчвайки ослепителна светлина (електрическа дъга). Това явление е наблюдавано независимо седем години по-късно от английския химик Г. Дейви, който предлага в чест на А. Волта да нарече тази дъга „волтаична“.

На фиг. 159 показва най-простия начин за получаване на електрическа дъга. В регулиращата стойка са фиксирани две въглища, за които е по-добре да се вземат не обикновени дървени въглища, а специално изработени пръти, получени чрез пресоване на смес от графит, сажди и свързващи вещества (дъгови въглища). Осветителната мрежа може да служи като източник на ток. За да се предотврати късо съединение в момента на свързване на въглищата, реостат трябва да бъде свързан последователно с дъгата.

Ориз. 159. Инсталация за получаване на електрическа дъга: 1 и 2 - въглеродни електроди

Обикновено осветителната мрежа се захранва от променлив ток. Дъгата обаче гори по-стабилно, ако през нея се пропуска постоянен ток, така че единият от електродите й винаги е положителен (анод), а другият отрицателен (катод). Снимка на нагрети електроди на такава дъга е показана на фиг. 160. Между електродите има колона от горещ газ, добър проводник на електричество. В обикновените дъги тази колона излъчва много по-малко светлина от горещите въглища и следователно не се вижда на снимката. Положителните въглища, с по-висока температура, горят по-бързо от отрицателните въглища. Поради силната сублимация на въглищата върху него се образува вдлъбнатина - положителен кратер, който е най-горещата част на електродите. Температурата на кратера във въздуха при атмосферно налягане достига 4000 ° C.

Ориз. 160. Електродъгови електроди (снимка)

98.1. В дъговите лампи се използват специални регулатори - часовникови механизми, които събират и двата въглища заедно със същата скорост, докато горят. Дебелината на положителния ъгъл обаче винаги е по-голяма от отрицателния. Защо го правят?

Дъгата може да гори и между метални електроди (желязо, мед и др.). В този случай електродите се топят и бързо се изпаряват, което изразходва много топлина. Следователно температурата на кратера на металния електрод обикновено е по-ниска от тази на въглеродния електрод (2000-2500°C).

Чрез предизвикване на изгаряне на дъга между въглеродни електроди в сгъстен газ (около 20 atm), беше възможно да се доведе температурата на положителния кратер до 5900°C, т.е. до температурата на повърхността на Слънцето. В същото време се наблюдава топене на въглищата. Още по-висока температура има колона от газове и пари, през които възниква електрически разряд. Енергийното бомбардиране на тези газове и пари от електрони и йони, задвижвани от електрическото поле на дъгата, довежда температурата на газовете в колоната до 6000-7000 ° C. Следователно, в стълба на дъгата, почти всички известни вещества се топят и се превръщат в пара и стават възможни много химични реакции, които не протичат при по-ниски температури. Не е трудно например да разтопите огнеупорни порцеланови пръчици в дъгов пламък.

За да се поддържа дъгов разряд, е необходимо малко напрежение: дъгата гори добре, когато напрежението на нейните електроди е 40-45 V. Токът в дъгата е доста значителен. Така например, дори в малка дъга, в експеримента, показан на фиг. 159 има ток от около 5 А, а при големи дъги, използвани в индустрията, токът достига стотици ампера. Това показва, че съпротивлението на дъгата е малко; следователно, светещата газова колона също провежда добре електричеството.

98.2. Дъгова лампа изисква ток от 300 А при напрежение 60 V. Колко топлина се отделя в такава дъга за 1 минута? Какво е съпротивлението на такава дъга?

Такава силна йонизация на газа е възможна само поради факта, че катодът на дъгата излъчва много електрони, които йонизират газа в разрядното пространство със своите удари. Силната електронна емисия от катода се осигурява от факта, че самият катод на дъгата се нагрява до много висока температура (от 2200 до 3500°C в зависимост от материала). Когато за първи път поставим въглищата в контакт, за да запалим дъгата, тогава в точката на контакт, която има много високо съпротивление, се освобождава почти цялата джаулова топлина на тока, преминаващ през въглищата (§ 59). Следователно краищата на въглищата са много горещи и това е достатъчно, за да избухне дъга между тях, когато се разместят. В бъдеще катодът на дъгата се поддържа в нагрято състояние от самия ток, преминаващ през дъгата. Основна роля в това играе бомбардирането на катода от падащи върху него положителни йони.

Токово-волтажната характеристика на дъгата, тоест връзката между силата на тока в дъгата и напрежението между нейните електроди, е от напълно особен характер. Досега се сблъскахме с две форми на такава зависимост: в металите и електролитите токът нараства пропорционално на напрежението (законът на Ом), при несамоустойчива проводимост на газовете токът първо нараства с увеличаване на напрежението и след това достига насищане и не зависи от напрежението. При дъгов разряд с увеличаване на тока напрежението в клемите на дъгата намалява. Твърди се, че дъгата има падаща характеристика ток-напрежение.

По този начин, в случай на дъгов разряд, увеличаването на тока води до намаляване на съпротивлението на междината на дъгата и намаляване на напрежението в нея. Ето защо, за да гори дъгата стабилно, е необходимо да включите последователно с нея реостат (фиг. 159) или друго така наречено баластно съпротивление.

Електрическата дъга може да бъде изключително разрушителна за оборудването и, което е по-важно, опасна за хората. Всяка година се случват тревожен брой произшествия, причинени от него, които често водят до тежки изгаряния или смърт. За щастие е постигнат значителен напредък в електрическата индустрия по отношение на създаването на средства и методи за защита от дъга.

Причини и места на възникване

Електрическата дъга е една от най-смъртоносните и най-малко разбираните електрически опасности и е разпространена в повечето индустрии. Общопризнато е, че колкото по-високо е напрежението на електрическата система, толкова по-голям е рискът за хората, работещи върху или близо до захранвани проводници и оборудване.

Топлинната енергия от дъгова светкавица обаче всъщност може да бъде по-голяма и да се появява по-често при по-ниски напрежения, със същите опустошителни ефекти.

Появата на електрическа дъга, като правило, възниква, когато има случаен контакт между проводник с ток, като контактен проводник на тролейбусна или трамвайна линия, с друг проводник или заземена повърхност.

Когато това се случи, полученият ток на късо съединение разтапя проводниците, йонизира въздуха и създава огнен канал от проводяща плазма с характерна форма на дъга (оттук и името), а температурата на електрическата дъга в сърцевината й може да достигне над 20 000 °С.

Какво е електрическа дъга?

Всъщност това е, което обикновено се нарича добре познат дъгов разряд във физиката и електротехниката - вид независим електрически разряд в газ. Какви са физичните свойства на електрическата дъга? Гори в широк диапазон от налягане на газа, при постоянно или променливо (до 1000 Hz) напрежение между електродите в диапазона от няколко волта (заваръчна дъга) до десетки киловолта. Максималната плътност на тока на дъгата се наблюдава при катода (10 2 -10 8 A/cm 2), където тя се свива в много ярко и малко катодно петно. Той произволно и непрекъснато се движи по цялата площ на електрода. Температурата му е такава, че катодният материал кипи в него. Следователно възникват идеални условия за термионна емисия на електрони в пространството близо до катода. Над него се образува малък слой, който е положително зареден и осигурява ускорението на излъчените електрони до скорости, при които те шоково йонизират атомите и молекулите на средата в междуелектродната междина.

Същото петно, но малко по-голямо и по-малко подвижно, се образува и върху анода. Температурата в него е близка до катодното петно.

Ако токът на дъгата е от порядъка на няколко десетки ампера, тогава плазмените струи или факли изтичат от двата електрода с висока скорост нормално към техните повърхности (вижте снимката по-долу).

При високи токове (100-300 A) се появяват допълнителни плазмени струи и дъгата става подобна на лъч от плазмени нишки (вижте снимката по-долу).

Как дъгата се проявява в електрическото оборудване

Както бе споменато по-горе, катализаторът за възникването му е силното отделяне на топлина в катодното петно. Температурата на електрическата дъга, както вече споменахме, може да достигне 20 000 ° C, около четири пъти по-висока, отколкото на повърхността на слънцето. Тази топлина може бързо да разтопи или дори да изпари медните проводници, които имат точка на топене от около 1084°C, много по-ниска, отколкото в дъга. Поради това в него често се образуват медни пари и пръски от разтопен метал. Когато медта преминава от твърдо вещество в пара, тя се разширява до няколко десетки хиляди пъти първоначалния си обем. Това е еквивалентно на факта, че парче мед в един кубичен сантиметър ще се промени до размер от 0,1 кубически метра за част от секундата. В този случай ще има високо интензивно налягане и звукови вълни, които се разпространяват наоколо с висока скорост (която може да бъде над 1100 км в час).

Въздействието на електрическа дъга

Тежки наранявания и дори смърт, ако възникнат, могат да бъдат получени не само от лица, работещи с електрическо оборудване, но и от хора, които са наблизо. Нараняванията от дъга могат да включват външни изгаряния на кожата, вътрешни изгаряния от вдишване на горещи газове и изпарен метал, увреждане на слуха, увреждане на зрението, като слепота от ултравиолетова светлина и много други опустошителни наранявания.

При особено мощна дъга могат да възникнат и явления като нейната експлозия, създавайки налягане от повече от 100 килопаскала (kPa) с изхвърляне на частици от отломки като шрапнели със скорост до 300 метра в секунда.

Хората, които са били изложени на токове на електрическа дъга, може да се нуждаят от сериозно лечение и рехабилитация, а цената на нараняванията им може да бъде екстремна – физически, емоционално и финансово. Докато предприятията са задължени по закон да извършват оценки на риска за всички работни дейности, рискът от електрическа дъга често се пренебрегва, тъй като повечето хора не знаят как да оценят и ефективно да управляват тази опасност. Защитата срещу въздействието на електрическа дъга включва използването на цял набор от средства, включително използването на специално електрическо защитно оборудване, защитно облекло и самото оборудване, особено превключващи електрически устройства с високо ниско напрежение, проектирани със средства за гасене на дъга, когато работа с електрическо оборудване под напрежение.

Дъг в електрически апарати

В този клас електрически устройства (прекъсвачи, контактори, магнитни стартери) борбата с това явление е от особено значение. Когато контактите на превключвател, който не е оборудван със специални устройства за предотвратяване на дъга, се отворят, тя задължително се запалва между тях.

В момента, когато контактите започват да се разделят, площта на последния намалява бързо, което води до увеличаване на плътността на тока и следователно до повишаване на температурата. Топлината, генерирана в пролуката между контактите (обикновено средно масло или въздух), е достатъчна за йонизиране на въздуха или за изпаряване и йонизиране на маслото. Йонизираният въздух или пара действат като проводник за тока на дъгата между контактите. Потенциалната разлика между тях е много малка, но е достатъчна за поддържане на дъгата. Следователно токът във веригата остава непрекъснат, докато дъгата не бъде елиминирана. Той не само забавя процеса на прекъсване на тока, но и генерира огромно количество топлина, което може да повреди самия прекъсвач. По този начин основният проблем в превключвателя (предимно високоволтовия) е електрическата дъга да се изгаси възможно най-скоро, така че генерираната в нея топлина да не достигне опасна стойност.

Фактори за поддържане на дъгата между контактите на прекъсвача

Те включват:

2. Йонизирани частици между тях.

Като се има предвид това, в допълнение отбелязваме:

• Когато има малка междина между контактите, дори малка потенциална разлика е достатъчна за поддържане на дъгата. Един от начините за гасене е да се разделят контактите на такова разстояние, че потенциалната разлика да стане недостатъчна за поддържане на дъгата. Този метод обаче не е практичен при приложения с високо напрежение, където може да се наложи разделяне на много измервателни уреди.
• Йонизираните частици между контактите са склонни да поддържат дъгата. Ако пътят му е дейонизиран, тогава процесът на гасене ще бъде улеснен. Това може да се постигне чрез охлаждане на дъгата или отстраняване на йонизирани частици от пространството между контактите.
• Има два начина, по които се осигурява защита от дъга в прекъсвачите:

Метод с висока устойчивост;

Метод с нулев ток.

Изгасване на дъгата чрез увеличаване на нейното съпротивление

При този метод съпротивлението в пътя на дъгата се увеличава с времето, така че токът намалява до стойност, която не е достатъчна, за да го поддържа. В резултат на това се прекъсва и електрическата дъга изгасва. Основният недостатък на този метод е, че времето за гасене е доста дълго и огромно количество енергия има време да се разсее в дъгата.

Съпротивлението на дъгата може да се увеличи чрез:

• Удължаване на дъгата - съпротивлението на дъгата е право пропорционално на нейната дължина. Дължината на дъгата може да се увеличи чрез промяна на пролуката между контактите.
• Охлаждане на дъгата, по-точно на средата между контактите. Ефективното въздушно охлаждане трябва да бъде насочено по дъгата.
• Чрез поставяне на контактите в трудно йонизирана газова среда (газови ключове) или във вакуумна камера (вакуумни превключватели).
• Чрез намаляване на напречното сечение на дъгата чрез преминаване през тесен отвор или чрез намаляване на контактната площ.
• Чрез разделяне на дъгата - нейното съпротивление може да се увеличи, като се раздели на множество малки дъги, свързани последователно. Всеки от тях изпитва ефекта на удължаване и охлаждане. Дъгата може да се раздели чрез вмъкване на проводими плочи между контактите.

Гасене на дъгата чрез метод с нулев ток

Този метод се използва само в AC вериги. При него съпротивлението на дъгата се поддържа ниско, докато токът падне до нула, където угасва естествено. Неговото повторно запалване е предотвратено въпреки повишаването на напрежението на контактите. Всички съвременни високотокови прекъсвачи използват този метод на гасене на дъгата.

В система с променлив ток последният пада до нула след всеки полупериод. При всяко такова нулиране дъгата се гаси за кратко време. В този случай средата между контактите съдържа йони и електрони, така че нейната диелектрична якост е малка и може лесно да се разруши от нарастващо напрежение в контактите.

Ако това се случи, електрическата дъга ще гори за следващия полупериод на тока. Ако непосредствено след нейното нулиране диелектричната якост на средата между контактите нараства по-бързо от напрежението върху тях, тогава дъгата няма да се запали и токът ще бъде прекъснат. Бързо увеличаване на диелектричната якост на средата близо до нулев ток може да се постигне чрез:

• рекомбинация на йонизирани частици в пространството между контактите в неутрални молекули;
• премахване на йонизирани частици и замяната им с неутрални частици.

По този начин, истинският проблем при прекъсването на променливия ток на дъгата е бързото дейонизиране на средата между контактите веднага щом токът стане нула.

Начини за дейонизиране на средата между контактите

1. Удължаване на междината: Диелектричната якост на средата е пропорционална на дължината на пролуката между контактите. По този начин може да се постигне по-висока диелектрична якост на средата чрез бързо отваряне на контактите.

2. Високо налягане. Ако се увеличи в непосредствена близост до дъгата, плътността на частиците, които изграждат дъговия изпускателен канал, също се увеличава. Повишената плътност на частиците води до високо ниво на тяхната дейонизация и следователно се увеличава диелектричната якост на средата между контактите.

3. Охлаждане. Естествената рекомбинация на йонизираните частици е по-бърза, ако се охладят. По този начин диелектричната якост на средата между контактите може да се увеличи чрез охлаждане на дъгата.

4. Ефект на експлозия. Ако йонизираните частици между контактите се изместят и заменят с нейонизирани, тогава диелектричната якост на средата може да се увеличи. Това може да се постигне с газова експлозия, насочена в зоната на изхвърляне, или чрез инжектиране на масло в междуконтактното пространство.

Тези прекъсвачи използват газ серен хексафлуорид (SF6) като средство за гасене на дъга. Има силна тенденция да абсорбира свободни електрони. Контактите на превключвателя се отварят в потока с високо налягане SF6) между тях (вижте фигурата по-долу).

Газът улавя свободни електрони в дъгата и образува излишък от отрицателни йони с ниска подвижност. Броят на електроните в дъгата бързо намалява и тя изгасва.