شکن دارایی بالا
فشار قوس در برش‌دهنده‌های گازی
در برش‌دهنده‌های گازی، فشار قوس پارامتر مهمی است که بر فرآیند مقطع و عملکرد کلی برش‌دهنده تأثیر می‌گذارد. فشار قوس می‌تواند از چند صد ولت تا چند کیلوولت متغیر باشد، به دلیل عوامل مختلف. زیرا توضیحات دقیق عوامل کلیدی که بر فشار قوس تأثیر می‌گذارند:
1. طول قوس
اصل: فشار الکتریکی روی قوس مستقیماً نسبتی با طول قوس دارد. هرچه طول قوس افزایش یابد، ولتاژ مورد نیاز برای حفظ قوس نیز افزایش می‌یابد.
توضیح: وقتی تماس‌ها در برش‌دهنده گازی از هم جدا می‌شوند، یک قوس بین آنها تشکیل می‌شود. طول قوس می‌تواند بسیار بیشتر از فاصله اولیه تماس‌ها باشد به دلیل حرکت قوس (تطویق قوس) تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی یا جریان گاز. هرچه قوس طولانی‌تر باشد، فشار الکتریکی روی آن بیشتر خواهد شد، که باعث می‌شود قوس راحت‌تر خاموش شود زیرا انرژی بیشتری برای حفظ آن لازم است.
2. نوع گاز
اصل: فشار قوس به خصوصیات فیزیکی محیط گاز اطراف، مانند فشار، دمای آن و وضعیت یونیزاسیون بستگی دارد.
توضیح: گازهای مختلف دارای قدرت دی الکتریکی و رسانایی حرارتی متفاوت هستند که تأثیر می‌گذارند که قوس چقدر راحت‌تر حفظ می‌شود. برای مثال، سولفور هگزافلورید (SF₆) به دلیل خاصیت عایق‌بندی بسیار خوب و توانایی سریع یونیزاسیون بعد از گذر جریان از صفر، در برش‌دهنده‌های ولتاژ بالا معمولاً استفاده می‌شود. گازهای با قدرت دی الکتریکی بالاتر ولتاژ بیشتری برای حفظ قوس نیاز دارند، که در خاموش شدن قوس کمک می‌کند.
3. مواد تماس
اصل: ماده تماس‌های قوسی تأثیر کمی بر فشار قوس دارد، عموماً تأثیر می‌گذارد بر فشار الکتریکی در مناطق آنود و کاتد.
توضیح: فشار الکتریکی اصلی در قوس گازی در بدنه قوس خود رخ می‌دهد، نه در سطوح تماس. با این حال، ماده تماس می‌تواند تأثیر کند بر فشار الکتریکی محلی نزدیک آنود و کاتد، که به عنوان فشار کاتد و آنود شناخته می‌شود. مواد با توابع کار کمتر (مانند مس، نقره) معمولاً فشار کاتد کمتری دارند، اما این تأثیر نسبت به فشار کل قوس کوچک است. بنابراین، انتخاب ماده تماس تأثیر کمی بر فشار کل قوس دارد.
4. سرمازدگی قوس
اصل: قدرت داخلی قوس حاصل ضرب جریان و فشار قوس است. اگر قوس به دلیل سرمایش انرژی بیشتری از دست بدهد، قدرت خود را با افزایش فشار قوس افزایش می‌دهد.
توضیح: سرمایش قوس می‌تواند از طریق هدایت، همرفت و تشعشع رخ دهد. در برش‌دهنده‌های گازی، جریان گاز (اغلب با استفاده از مکانیزم‌های پوشر یا سیم‌پیچ‌های مغناطیسی باد) به سرمایش قوس و کاهش دمای آن کمک می‌کند. هرچه قوس سردتر شود، رسانایی کمتری دارد، که باعث افزایش فشار قوس می‌شود. این افزایش فشار باعث می‌شود که قوس راحت‌تر خاموش شود.
5. جریان از طریق قوس
اصل: قوس‌های گازی مشخصه ولت-آمپر منفی دارند، یعنی فشار قوس با کاهش جریان افزایش می‌یابد و بالعکس.
توضیح: هنگامی که جریان به صفر نزدیک می‌شود در گذر صفر جریان، فشار قوس معمولاً به شدت افزایش می‌یابد. این به این دلیل است که قوس در جریان‌های کم پایداری کمتری دارد و تعداد کمتری از ذرات باردار باعث مقاومت بیشتر و در نتیجه فشار الکتریکی بیشتر می‌شود. به طور معکوس، در جریان‌های بالاتر، قوس پایدارتر است و فشار الکتریکی کمتری دارد. این رفتار برای درک نحوه رفتار قوس نزدیک صفر جریان مهم است، جایی که مقطع موفقیت‌آمیز بسیار حیاتی است.
6. حرکات تصادفی و فروپاشی فشار قوس نزدیک صفر جریان
اصل: نزدیک به گذر صفر جریان، فشار قوس حرکات تصادفی و فروپاشی‌هایی را نشان می‌دهد که برای خاموش شدن قوس بسیار مهم هستند.
توضیح: هنگامی که جریان به صفر نزدیک می‌شود، قوس بیشتر ناپایدار می‌شود. فشار قوس ممکن است به دلیل تغییرات سریع در حالت فیزیکی قوس، مانند چگالی ذرات باردار و دمای آن، به صورت تصادفی نوسان کند. این نوسان‌ها می‌توانند باعث افزایش ناگهانی فشار قوس شوند و در نتیجه فروپاشی قوس را ایجاد کنند. اگر فشار قوس به اندازه کافی افزایش یابد، می‌تواند فشار بازیابی سیستم را تجاوز کند و قوس را خاموش کند. این پدیده برای اطمینان از موفقیت مقطع قوس در صفر جریان بسیار حیاتی است.
خلاصه
فشار قوس در برش‌دهنده‌های گازی تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار دارد، از جمله طول قوس، نوع گاز، ماده تماس، تأثیرات سرمایش و جریان از طریق قوس. فشار قوس نقش حیاتی در فرآیند مقطع دارد، به ویژه نزدیک صفر جریان، جایی که حرکات تصادفی و فروپاشی‌ها می‌توانند تعیین کنند که قوس با موفقیت خاموش شده یا خیر. درک این عوامل برای طراحی و عملیات برش‌دهنده‌های گازی کارآمد و قابل اعتماد بسیار مهم است.
