ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ ДЛЯ ЛИНИЙ 6-35 КВ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Суворова И.А.¹, Черепанов В.В.²

1 Старший преподаватель; 2 Доктор технических наук, профессор,

«Вятский Государственный Университет»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ ДЛЯ ЛИНИЙ 6-35 КВ

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы, связанные с уточнением нормированных значений экономической плотности тока в связи с изменением ценовых показателей современной экономики России.

Ключевые слова: выбор сечений проводов и кабелей, экономическая плотность тока.

Suvorova I.A.¹, Cherepanov V.V.²

1 Se nior Lecturer, 2 Doctor of Engineering Science, Professor,

«Vyatka State University»

DETERMINATION OF ECONOMIC CURRENT DENSITY IN THE CURRENT CONDITIONS FOR LINES 6-35 kV

Abstract

         The questions related to the update of normed economic values ​​of current density due to changes in price indices of modern Russian economy.

Keywords: choice of cross wires and cables, economic current density.

Традиционный метод экономически обоснованного выбора сечения проводов и кабелей основан на показателях экономической плотности тока. Принятый для проектирования в 50 – х годах двадцатого века метод выбора сечения проводов и кабелей по экономической плотности тока был передовым, так как при этом впервые учитывались экономические факторы. Таблица нормативных значений экономической плотности тока для разных условий и рекомендации по выбору сечения проводников приведены в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) [1].

         Очевидно, что в настоящее время приведенные в ПУЭ нормативы экономической плотности тока устарели. Рассчитанные четверть века назад, нормативные значения экономической плотности тока не соответствуют современным экономическим условиям по целому ряду причин.

Предложения по совершенствованию методики технико-экономического обоснования выбора сечений проводников на основе современных стоимостных показателей публиковались неоднократно.

         На сегодняшний день получены новые значения экономической плотности тока для выбора сечений проводов и кабелей напряжением 110 и 220 кВ [2], а так же значения экономической плотности тока для рационального выбора сечений проводов и жил кабелей нефтепромысловых потребителей напряжением 0,66, 1 и 6 кВ [3]. Значения  экономической плотности тока для выбора проводов и кабелей напряжением 6 – 10, 20 и 35 кВ отсутствуют. В связи с этим возникает необходимость определения этих значений.

Экономическая плотность, А/мм²,

где а – часть удельных капитальных вложений, пропорциональная сечению провода, тыс. руб/км×мм²;

– коэффициент отчислений от капитальных вложений на обслуживание и ремонт линии, о.е/год;

– удельное сопротивление материала провода, Ом×мм

– время наибольших потерь;

– стоимость потерь электроэнергии, руб/кВт×час; Е – норма дисконта.

         Рассчитанные значения экономической плотности тока приведены в таблице.

Значения J_ЭК неизолированных проводов и шин напряжением 6 – 35 кВ

Анализируя полученные значения экономической плотности тока можно сделать вывод, что в условиях конкретного проектирования величина экономической плотности существенно отличается от нормированной величины.

  Учет реального значения экономической плотности тока при проектировании кабельных и воздушных линий электропередачи повышает обоснованность принятых решений.

Литература

1. Гительсон С.М. Экономические решения при проектировании электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1971. – 256 с.
2. Зуев Э.Н. Экономическая плотность тока в кабельных линиях 6 – 10 кВ в современных условиях// ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. – 2004. – №5. – С. 43 – 46.
3. Фрайштетер В.П., Мартьянов А.С. Выбор экономически обоснованного сечения проводов и жил кабелей линий электропередачи при проектировании// Нефтяное хозяйство. – 2011. – №4. – С. 117 – 121.

Плотность тока — Справочник химика 21

    Нужно отметить, что при электролизе интересна не абсолютная величина силы тока, а плотность тока. Она представляет собой отношение силы тока (в а) к поверхности электрода (в см ), на котором происходит выделение данного элемента.

    В качестве источника тока лучше пользоваться свинцовым аккумулятором с напряжением около 2 в. Пользуются и другими источниками тока, например щелочными аккумуляторами, сухими батареями или сетью постоянного тока, но тогда нужное напряжение 2 в устанавливают по вольтметру 5 с помощью включенного в цепь реостата 3 (см. рис. 61). Можно также пользоваться переменным током, но в этом случае применяют выпрямители (например, селеновые или купроксные). При обычной площади катода (около 100 сл 2) и указанных ниже количествах реактивов при напряжении — 2,0 в создается необходимая для нормального течения процесса плотность тока. 

    Приступая к подготовке прибора, нужно помнить, что с электродами необходимо обраш аться очень бережно и осторожно. Ни в коем случае не разрешается касаться рабочей части электродов руками, так как при этом электроды обязательно загрязняются жиром, а на загрязненной поверхности катода медь не осаждается. Вследствие этого плотность тока на других участках поверхности может возрасти выше допустимсзй величины. Брать электроды следует за самый верх их стержней. Нельзя также при закреплении стержней в клеммах слишком сильно завинчивать винты. [c.440]

    Напряжение на объекте, достаточное дл соддеряаиия устойчивого пассивного состояния при минимальной плотности тока, соста влявт [c.75]

    Значение плотности тока при электролизе. Ускоренный электролиз 439 [c.439]

    Перенапряжение наблюдается и при выделении металлов. Однако при небольщих плотностях тока оно обычно так мало, что его можно во внимание не принимать. [c.431]

    Нужно, однако, иметь в виду, что при слишком большой плотности тока осадок получается рыхлым (губчатым) н плохо держится на электроде, и потому часть его легко потерять. Кроме того, такие осадки, имея огромную поверхность, легче окисляются кислородом воздуха, что также является источником погрешности анализа.  [c.437]

    Чем больше плотность тока, тем больше в единицу времени отлагается на поверхности электрода определяемого металла и тем быстрее закончится электролиз. [c.437]

    Плотность тока, переносимая г-м видом ионов, составит (предполагается, что напряженность поля изменяется по оси х) [c.105]

    Итак, вследствие медленности процесса диффузии ионов для получения хороших осадков приходится проводить электролиз при малых плотностях тока, что значительно замедляет электро- [c.437]

    Из (15.15) можно найти концентрацию Си вблизи катода лри силе тока I или при плотности тока /  [c.305]

    Значение плотности тока при электрошзе. Ускоренный электролиз 437 [c.437]

    ЛИЗ. При перемешивании можво работать со значительно большими плотностями тока, поэтому перемешивание весьма заметно ускоряет процесс электролиза. [c.438]

    Плотностью тока называется сила тока, приходящаяся на единицу поверх- остч электрода. [c.427]

    Потенциал пары 2Н+/Н2 при [Н+] = 1 равен нулю. Но поскольку в процессе электролиза катод окажется покрытым слоем меди, нужно учесть перенапряжение водорода на меди. Это перенапряжение равно —0,58 в (при плотности тока 0,01 aj M ). Таким образом, выделению водорода соответствует потенциал катода, равный —0,58 в, а выделению меди потенциал -f0,31 в. Следовательно, кислая среда не будет мешать выделению меди на катоде. Водород может начать выделяться только тогда, когда концентрация Си +-ионов понизится до величины, соответствующей потенциалу —0,58 в. Величину этой концентрации легко найти из уравнения  [c.434]

    В стакан опускают взвешенный сетчатый электрод и закрепляют его в одной из клемм штатива так, чтобы он не соприкасался ни с дном, ни со стенками стакана и находился везде на одинаковом расстоянии от них. Платиновую спираль (анод) закрепляют в другой клемме так, чтобы анод находился в центре сетчатого катода. Это важно потому, что иначе медь будет оседать преимущественно в тех точках поверхности катода, которые находятся ближе всего к аноду, плотность тока в этих точках будет значительно больше, чем в других следовательно, здесь может образоваться губчатый, легко осыпающийся осадок меди. Коичик спирали должен немного выступать из-под сетки и на несколько миллиметров не доходить до дна стакана. [c.442]

    Губчатая структура осадков металлов объясняется тем, что при большей плотности тока на катоде в единицу времени разряжается больше ионов металла, чем их успевает подходить к катоду из раствора. Поэтому раствор около катода обедняется определяемыми ионами настолько, что начинают разряжаться также Н+-Н0НЫ. Образующийся при этом газообразный водород покрывает поверхность катода пузырьками, которые при дальнейшем осаждении металла разрыхляют его слой. Металл оказывается при этом пронизанным огромным количеством мелких пор, и связь его с электродом становится непрочной. [c.437]

    Кроме природы металла и состояния его поверхности перенапряжение зависит также от плотности тока и температуры. По-иышение температуры уменьшает перенапряжение. Наоборот, с увеличением плотности тока оно увеличивается. Так, при плотности тока 0,1 а см перенапряжение водорода на меди составляет —0,85 в, тогда как при 0,01 а см оно равно —0,58 в. [c.430]

    Первое предположение о причинах данного явления сводится к тому, что различие между обратимой э.д.с. и напряжением возникает как результат омических потерь напряжения. В этом случае напряжение, необходимое для проведения какой-либо реакции в электролитической ванне, будет слагаться из обратимой э. д.с. Е (определяемой изменением изобарно-изотермического потенциала) и падения напряжения в электролите и в электродах Еом (зависящего от плотности тока). Такое предположение объясняет причину увеличения напряжения на аание при прохождении через нее тока по сравнению с обратимой э.д.с. той же системы. Точно так же уменьшение напряжения гальванического элемента при отборе от него тока можно отнести за счет того, что часть э.д.с. расходуется на преодоление сопротивления в утри самого элемента. Омические потери напряжения являются, таким образом, одной из причин различия между обратимой э.д.с. и рабочим напряжением. Опыт показывает, однако, чго [c.287]

    Что такое плотность тока Какую роль она играет при электролизе В чем заключаются преимущества и недостатки применения электролиза при сравн 1тельно большой плотности тока  [c.457]

    Плотность тока у, т. е. сила тока, отнесенная к еднннце иоверхности сечения системы, представляет собой алгебраическую сумму произведений потоков на заряды ионов  [c. 104]

    При меньшнх плотностях тока убыль определяемых ионов у катода успевает пополняться в результате диффузии их из других частей раствора. Вследствие этого потенциал, образующийся на (атоде окислительно-восстановительной пары, например Си +Л и, все время поддерживается на необходимом уровне вплоть до практически полного осаждения Си +-ионов. Таким образом выделение водорода предотвращается, и на катоде образуется плотный блестящий слой меди, который держится на нем очень прочно и имеет меньшую поверхность. Ошибки, зависящие от потери части осадка и его окисления, при этом устраняются, и определение дает точный результат. [c.437]

    Термодинамика электрохимических систем не может объяснить причины изменения э.д.с. при нх иероходе к необратимому состоянию и установить, как это изменение связано со скоростью протекания электрохимической реакции, т. е. с силой (или плотностью) тока, проходящего через электрохимическую систему. Поэтому ириходится прибегать к некоторым предположениям нетермодинамического характера.  [c.287]

    Основную причину изменения напряжения на электрохимической системе при подаче (или отборе) тока следует искать поэтому ие в омических потерях, а в иомепеиии электродных потенциалов с силой (или плотностью) тока. При наложении тока потенциал каждого нз двух электродов, входящих в электрохимическую систему, изменяется в направлеии]г, которое увеличивает напряжение иа ванне и снижает его на элементе. Суммарное изменение электродных иотеициалов под то1[c.288]

[c. 306]

    Характерной особенностью электр1зхимических реакций является то, что все они совершаются на 1 ран1ще раздела электрод — электролит и поэтому их скорость зависит от площади поверхности раздела 5. В связи с этим принято относить скорость электрохимической реакции к единице поверхности раздела и определять ее как плотность тока  [c.283]

    Используя электродные балансы, можно вывести уравнения, передающие связь между диффузионным перенапряжением и плотностью тока и для более сложных электродных реакций. Для каждого -го участника электродной реакции получается выражение, аналогичное (15.22), причем, как следует нз общего уравнения диф-фЗ зионного перенапряжения (15.8), подлотарифмическое выражение будет входить в искомое уравнение в степени Vi, отвечающей стехиометрическому множителю данного вида частиц, т. е. в общем случае [c.306]

    Прп равновесном потенциале такое соотношение достигается благодаря тому, что одни и те же частицы с одинаковой частотой переходят из электрода в раствор и из раствора на электрод. Для цинкового электрода такими частицами являются ионы цинка. Устойчивость подобного динамического равновесия определяется интенсивностью обмена, т. е. плотностью тока в двух противоположных иаиравлениях  [c.290]

    МОЖНО пренебречь лишь при малых скоростях электрохимической реакции, т. е. при малых плотностях тока. При высоких плотностях тока, напротив, стадии доставки могут определять скорость всего суммарного электродного прощ сса. [c.299]

    Если учесть, что во втором слагаемом подлогарифмического выражения множитель перед плотностью тока не зависит от ес значения и для данной электродной реак г,ии и температуры является [c.305]

Введение в электрохимическую кинетику 1983 (1983) — [ c.143 ]

Лабораторный практикум по теоретической электрохимии (1979) — [ c.23 , c.101 ]

Каталитические, фотохимические и электролитические реакции (1960) — [ c.0 ]

Двойной слой и кинетика электродных процессов (1967) — [ c.169 , c.172 , c.173 ]

Электрохимическая кинетика (1967) — [ c.0 , c.29 ]

Электрохимические системы (1977) — [ c.21 , c.194 , c.196 , c. 206 , c.215 , c.220 , c.246 , c.249 , c.250 , c.281 , c.289 ]

Электрохимический синтез органических веществ (1976) — [ c.42 , c.44 ]

Теоретическая электрохимия (1965) — [ c.289 ]

Теоретическая электрохимия Издание 2 (1969) — [ c.284 ]

Теоретическая электрохимия Издание 3 (1975) — [ c.0 ]

Курс теоретической электрохимии (1951) — [ c.260 ]

Технология содопродуктов (1972) — [ c. 189 , c.192 , c.195 , c.199 , c.204 , c.214 , c.218 , c.222 , c.231 , c.233 , c.241 , c.243 , c.246 ]

Физические и химические методы обработки воды на ТЭС (1991) — [ c.134 , c.137 , c.138 ]

Электрохимический синтез органических веществ (1976) — [ c.42 , c.44 ]

Химико-технические методы исследования Том 1 (0) — [ c. 434 ]

Краткий справочник химика Издание 6 (1963) — [ c.437 ]

Теоретическая электрохимия (1981) — [ c.244 ]

Квантовая механика молекул (1972) — [ c.289 ]

Основы общей химической технологии (1963) — [ c.124 ]

Учебник физической химии (0) — [ c.334 ]

Общая химия Изд2 (2000) — [ c.279 ]

Краткий справочник химика Издание 4 (1955) — [ c.390 ]

Краткий справочник химика Издание 7 (1964) — [ c.437 ]

Курс общей химии (0) — [ c.203 ]

Курс общей химии (0) — [ c.203 ]

Предмет химии (0) — [ c.203 ]

Плотность тока — Энциклопедия по машиностроению XXL

Форма отдельных участков характеристики дуги зависит от плотности тока в электроде (в дуге). При сварке маломощной дугой на токах менее 100 А форма статической характеристики имеет падающий характер, т. е. [c.124]

Такая система хорошо работает при высоких плотностях тока в электроде (проволока диаметром 1—3 мм) и при колебаниях напряжения сети до 8%.  [c.141]

Допускаемая плотность тока п электроде (Л/мм ) при с/,, (MW)  [c.182]

Величина коэффициента к при плотности тока / постоянным током обратной полярности  [c.188]

Уравнение (27) позволяет рассчитать ожидаемую среднюю величину коэффициента потерь в диапазоне плотностей тока 60—320 А/аш . Средняя квадратичная ошибка при этом составляет 2,96%. Таким образом, найдя значение а , по формуле (19) определяют площадь наплавки  [c.191]

Допускаемая плотность тока при автоматической сварке стыковых швов без скоса кромок зависит от диаметра электрода  [c.193]

Допустимая плотность тока,  [c.196]

Полный тепловой к. п. д. г пр зависит главным образом от скорости сварки и плотности тока с электроде (рис. 107).  [c.203]

Распределение переменного тока по сечению проводника неравномерно. Плотность тока на поверхности больше, чем в сердцевине. Практически считают, что ток идет по поверхностному слою, глубина которого (б) зависит от частоты  [c.314]

В соответствии с необходимостью применения высоких плотностей тока для сварки плавящимся электродом используют проволоку малого диаметра (0,6—3 мм) и большую скорость ее подачи. Такой режим сварки обеспечивается только механизированной подачей проволоки в зону сварки. Сварку выполняют на постоянном токе обратной полярности. В данном случае электрические свойства дуги в значительной степени определяются наличием ионизированных атомов металла электрода в столбе дуги. Поэтому дуга обратной полярности горит устойчиво и обеспечивает нормальное формирование шва, в то же время ей соответствуют повышенная скорость расплавления проволоки и производительность процесса сварки.  [c.197]

Сварку сталей часто выполняют в смеси Аг + 5 % Ог. Кислород уменьшает поверхностное натяжение расплавленного металла, что способствует снижению критической плотности тока, при которой капельный перенос металла переходит в струйный. Одновременно повышается устойчивость горения дуги при относительно небольших токах, что облегчает сварку металла малой толщины.  [c.197]

При конденсаторной сварке возможны точная дозировка количества энергии, не зависящая от внешних условий, в частности от напряжения сети малое время протекания тока (тысячные и десятитысячные доли секунды) при высокой плотности тока, обеспечивающие небольшую зону термического влияния, что позволяет сваривать материалы малых толщин (до нескольких микрометров) невысокая потребляемая мощность (0,2—2 кВ-А),  [c.218]

Аустенитные стали хорошо свариваются контактной сваркой. Сварку ведут на пониженных плотностях тока. Эти стали имеют высокое удельное электросопротивление и низкую теплопроводность, что обусловливает выделение большого количества теплоты при сварке и ограниченный его отвод из зоны сварного соединения. При этом применяют повышенное давление, поскольку аустенитные стали имеют значительную прочность при высоких температурах.  [c.233]

При разности потенциалов на электродах происходит ионизация межэлектродного промежутка. Когда напряжение достигнет определенного значения, в среде между электродами образуется канал проводимости, по которому устремляется электрическая энергия в виде импульсного искрового или дугового разряда. При высокой концентрации энергии, расходуемой за 10″ —10 с, мгновенная плотность тока в канале проводимости достигает 8000—10 ООО А/мм , в результате чего температура на поверхности обрабатываемой заготовки-электрода возрастает до 10 ООО—12 ООО °С. При этой температуре мгновенно оплавляется и испаряется элементарный объем металла и на обрабатываемой поверхности заготовки образуется лунка. Удаленный металл застывает в диэлектрической жидкости в виде гранул диаметром 0,01—0,005 мм.  [c.401]

Производительность процессов ЭХО зависит в основном от электрохимических свойств электролита, обрабатываемого токопроводящего материала и плотности тока.  [c.405]

Температура столба дуги зависит от эффективного потенциала ионизации газов, заполняющих дуговой промежуток, плотности тока в электроде, напряженности поля, полярности и др.  [c.5]

Почему при малом вылете электрода может применяться большая плотность тока  [c.24]

В начальный момент сварки скорость плавления электродного металла небольшая, но по мере разогрева электрода джоулевым теплом проходящего по нему тока скорость его плавления увеличится в два раза, т. е. на 100% и более при значительных плотностях тока. При этом увеличиваются и ix , потери же на угар и разбрызгивание практически не изменяются. Нормальное качество наплавки или шва будет обеспечено, если скорость плавления электрода в начале будет отличаться от скорости в конце не более чем на 30%. Джоулево тепло определяется уравнением  [c.25]

Как влияет плотность тока на величину потерь при ручной дуговой сварке  [c.30]

Напряжение на объекте, достаточное дл1 1 соддеряаиия устойчивого пассивного состояния при минимальной плотности тока, соста влявт  [c.75]

При больших плотностях тока в электроде (при автоматической сварке в среде защитных газов, где обычно применяют малый диаметр электрода, сжатой дуге), когда катодное пятно и сечепие столба дуги пе могут увеличиваться с возрастанием тока в дуге, а следовательно, плотность тока и напряженность пропорцио-пальпо увеличиваются с увеличением силы тока, статическая характеристика становится возрастающей.  [c.124]

Системы автоматического регулирования применяют тогда, когда плотность тока в электроде недостаточна для быстрого восстаповлогия режима при случайных отклонениях от пего. В этом случае к явлению саморегулирования режима горения дуги добавляется изменение теплового ренгима в том же направлении специальной системой автоматического регулирования путем воздей-  [c.141]

Плотность тока в луче можно регулировать, меняя его диаметр на изделии без изменения величины общего тока, с номондью магнитной линзы. Такая линза представляет собой катушку с тот ом, ось которой совпадает с осью луча. Для повынюния эффективности работы ее помещают в ферромагнитный экран. В этом случае магнитное поле концентрируется в узком немагнитном зазоре. Фокусное расстояние липзы (/, см) — расстояние от середины этого зазора д,о минимального сечения прошедшего сквозь линзу пучка —  [c.160]

Основные параметры режима механизированной сварки (автоматической и полуавтоматической) под флюсом и в защитных газах, оказывающие существенное влияние на размеры и форму швов, — сила сварочного тока, плотность тока в электроде, напряжение дуги, скорость сварки, химический состав (марка) и граггуляция флюса, род тока и ого полярность.  [c.185]

Выбирают режим сварки по формулам (32) —(34) и определяют основные размеры шва для сварки без разделки. После этого но формуле (30) находят глубину провара при наличии разделки, определив сначала g по формуле (31). Если шов стыкового соединения с разделкой кромок выполняют за несколько проходов, то первоначально определяют режим сварки одним проходом с одной стороны (при двусторонних швах). Главная задача при этом — получение требуемой величины проплавленин притупления Н п (рис. 100), которую желательно иметь максимально возможной. Однако при сварке одним проходом на чрезмерно больших токах можно получить очертания нровара, создающие неблагоприятные условия кристаллизации, приводящие к образованию горячих трепд,ин. Поэтойгу допускаемую плотность тока в электроде ограничивают меньшей величиной. Так, при с э = 5 мм / г 46 А/мм при с/з = G мм /э 40 А/мм .  [c.194]

Практикой установлено, что удовлетворительное формирование углов],IX UIBOB получается режимах, при которых плотность тока в электроде находится в пределах, указанных ниже.  [c.196]

Если предъявляется требование обеспечить сплошной провар стенки таира, а при максимально допустимой плотности тока обеспечить требуей[ую глубину проплавления невозмолаю, то прибегают к разделке кромок. Если весь наплавленный одним проходом металл размещается в разделке, общую высоту заполнения можно рассчитать пс формуле (35). Если же наплавленный металл при выполнении сварки одним проходом не размещается в разделке, то общая высота на плавленного лшталла С = с[ -+ i (рис. 103). Согласно этому  [c.197]

Рпс. 107. Заипсимость полного теплового к. п. д. от скорости сварки и плотности тока п электроде (механ1гзироианная сварка иод флюсом)  [c.202]

Закон Ома в дифференциальной форме j=—agradf аналогичен закону Фурье (8.1). Соответственно аналогичными получаются и решения задач теплопроводности и электропроводности для тел одинаковой формы. Каждому тепловому параметру в этих решениях соответствует вполне определенный электрический аналог плотности теплового потока q — плотность тока j, тепловому потоку Q — сила тока /, температуре t — электрический потенциал , теплопроводности X — электропроводность а.  [c.76]

Сварку в аргоне плавящимся электродом выполняют по схеме, приведенной на рис. 5.11,6, г. Нормальное протекание процесса сварки и хорошее качество шва обеспечиваются при высокой плотности тока (100 А/мм и более). При невысокой плотности тока имеет место крупнокапельный перенос расплавленного металла с электрода в сварочную ванну, приводяниш к пористости шва, сильному разбрызгиванию расплавленного металла и малому проплавлению основного металла. При высоких плотностях тока перенос расплавленного металла с электрода становится мелкокапельным или струйным. В условиях действия значительных электромагнитных сил быстродвижущнеся мелкие капли сливаются в сплошную струю. Такой перенос электродного металла обеспечивает глубокое проплавление основного металла, формирование плотного шва с ровной и чистой поверхностью и разбрызгивание в допустимых пределах.  [c.197]

При подаче напряжения на электроды начинается процесс растворения материала заготовки-анода. Растворение происходит главным образом на выступах микроиеровностей поверхности вследствие более высокой плотности тока на их вершинах. Кроме того, впадины между микровыступамн заполняются продуктами растворения оксидами или солями, имеющими пониженную проводимость. В результате избирательного растворения, т. е. большей скорости растворения выступов, микронеровности сглаживаются и обрабатываемая поверхность приобретает металлический блеск. Электрополирование улучшает электрофизические характеристики деталей, так как уменьшается глубина микротрещин, поверхностный слой обрабатываемых поверхностей не деформируется, исключаются упрочнение и термические изменения структуры, повышается коррозионная стойкость.  [c.406]

Как влияет на нагрев проводников тепловое действие и плотность тока

Как влияет на нагрев проводников тепловое действие и плотность тока

Электрический ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда.

Под тепловым действием электрического тока понимают выделение тепловой энергии в процессе прохождения тока по проводнику. Когда через проводник проходит ток, образующие ток свободные электроны сталкиваются с ионами и атомами проводника, нагревая его.

Выделяемое при этом количество теплоты можно определить с помощью закона Джоуля-Ленца, который формулируется так: количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока через проводник, равно произведению квадрата тока, сопротивления данного проводника и времени прохождения тока через проводник.

Приняв ток в амперах, сопротивление в омах, а время в секундах, получим количество теплоты в джоулях. А учитывая что произведение тока на сопротивление — есть напряжение, а произведение напряжения на ток — мощность, в результате оказывается, что количество выделенной теплоты в данном случае равно количеству электрической энергии, переданной данному проводнику во время прохождения по нему тока. То есть электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Получение тепловой энергии из электрической широко применяется с давних времен в различной технике. Электронагревательные приборы, такие как обогреватели, водонагреватели, электрические плиты, паяльники, электропечи и т. д., а также электросварка, лампы накаливания и многое другое используют именно этот принцип для получения тепла.

Но в большом количестве электрических устройств нагрев, вызываемый током, вреден: электродвигатели, трансформаторы, провода, электромагниты и т. д. — в данных устройствах, не предназначенных для получения тепла, нагрев снижает их КПД, мешает эффективной работе, и даже может привести к аварийным ситуациям.

Для любого проводника, в зависимости от параметров окружающей среды, характерно определенное допустимое значение величины тока, при котором проводник заметно не нагревается.

Так, например, для нахождения допустимой токовой нагрузки на провода, используют параметр «плотность тока», характеризующий ток, приходящийся на 1 кв.мм площади поперечного сечения данного проводника.

Допустимая плотность тока для каждого проводящего материала в определенных условиях своя, она зависит от многих факторов: от вида изоляции, интенсивности охлаждения, температуры окружающей среды, площади поперечного сечения и т. д.

К примеру для электрических машин, где обмотки изготавливают, как правило, из меди, величина предельно допустимой плотности тока не должна превышать 3-6 ампер на кв.мм. Для лампы накаливания, а точнее для ее вольфрамовой нити, — не более 15 ампер на кв.мм.

Для проводов осветительных и силовых сетей предельно допустимая плотность тока принимается исходя из вида их изоляции и площади поперечного сечения.

Если материалом проводника служит медь, а изоляция резиновая, то при площади сечения, например, в 4 кв.мм допускается плотность тока не более 10,2 ампер на кв.мм, а если сечение 50 кв.мм, то допустимая плотность тока будет всего 4,3 ампера на кв.мм. Если же проводники указанной площади не имеют изоляции, то допустимые плотности тока будут соответственно 12,5 и 5,6 ампер на кв.мм.

С чем же связано понижение допустимой плотности тока для проводников большего сечения? Дело в том, что проводники с существенной площадью поперечного сечения, в отличие от проводников малого сечения, имеют больший объем проводящего материала расположенного внутри, и получается что внутренние слои проводника сами окружены нагревающимися слоями, которые мешают отводу тепла изнутри.

Чем больше площадь поверхности проводника по отношению к его объему, — тем большую плотность тока способен выдержать проводник не перегреваясь. Неизолированные проводники допускают нагрев до более высокой температуры, так как от них тепло отводится прямо в окружающую среду, изоляция этому не препятствует, и охлаждение происходит быстрее, поэтому для них допускается более высокая плотность тока чем для проводников в изоляции.

Если превысить допустимый для проводника ток, он начнет перегреваться, и в какой-то момент его температура окажется чрезмерной. Изоляция обмотки электродвигателя, генератора или просто проводки, может в таких условиях обуглиться или загореться, что приведет к короткому замыканию и пожару. Если же говорить о неизолированном проводе, то он при высокой температуре может просто расплавиться и разорвать цепь, в которой служит проводником.

Превышение допустимого тока принято предотвращать. Поэтому в электрических установках обычно принимают специальные меры с целью автоматического отключения от источника питания той части цепи или того электроприемника, в котором случилась перегрузка по току или короткое замыкание. Для этого служат автоматические выключатели, плавкие предохранители и другие устройства, несущие аналогичную функцию — разорвать цепь при перегрузке.

Из закона Джоуля-Ленца следует, что перегрев проводника может произойти не только из-за превышения тока через его поперечное сечение, но и из-за более высокого сопротивления проводника. По этой причине для полноценной и надежной работы любой электрической установки крайне важно сопротивление, особенно в местах соединения друг с другом отдельных проводников.

Если проводники соединены не плотно, если их контакт друг с другом не качественный, то сопротивление в месте соединения (так называемое переходное сопротивление в месте контакта) окажется выше чем для цельного участка проводника той же длины.

В результате прохождения тока через такое некачественное, не достаточно плотное соединение, место данного соединения будет перегреваться, что чревато возгоранием, выгоранием проводников или даже пожаром.

Чтобы этого избежать, концы соединяемых проводников надежно зачищают, облуживают и оснащают кабельными наконечниками (впаивают или прессуют) или гильзами, которые обеспечивают запас на переходное сопротивление в месте контакта. Такие наконечники можно плотно закрепить на клеммах электрической машины при помощи болтов.

К электрическим аппаратам, предназначенным для включения и выключения тока, также применяют меры по уменьшению переходного сопротивления между контактами.

Ранее ЭлектроВести писали, что луганские энергетики объявиляли амнистию своим сотрудникам, которые воруют электроэнергию.

По материалам: electrik.info.

Глава 1.3. Часть 1. ВЫБОР ПРОВОДНИКОВ ПО НАГРЕВУ, ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА И ПО УСЛОВИЯМ КОРОНЫ

 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДНИКОВ ПО НАГРЕВУ 

Таблица 1.3.1. Допустимая кратковременная перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией

Таблица 1.3.2. Допустимая на период ликвидации послеаварийного режима перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией

Таблица 1.3.3. Поправочные коэффициенты на токи для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин в зависимости от температуры земли и воздуха

ДОПУСТИМЫЕ ДЛИТЕЛЬНЫЕ ТОКИ ДЛЯ ПРОВОДОВ, ШНУРОВ И КАБЕЛЕЙ С РЕЗИНОВОЙ ИЛИ ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ 

Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Таблица 1.3.5. Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

Таблица 1.3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных

Таблица 1.3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами

Таблица 1.3.9. Допустимый длительный ток для переносных шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для торфопредприятий

Таблица 1.3.10. Допустимый длительный ток для шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для передвижных электроприемников

Таблица 1.3.11. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией для электрифицированного транспорта 1,3 и 4 кВ

Таблица 1.3.12. Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах

Влияние температуры и плотности тока | Хромирование

Ни в одном гальваностегическом процессе температура и плотность тока не играют такой большой роли, как при электроосаждении хрома из растворов хромовой кислоты. Как с точки зрения получения доброкачественных по внешнему виду осадков, так и получения наибольшего выхода по току температура и плотность тока находятся в тесной зависимости друг от друга, и с изменением одной из них необходимо изменить и другую.

Влияние температуры на выход по току можно показать на таком примере: при плотности тока 10 А/дм² выход по току при —6° С равен 60%, при 0°С —40%, при 8° С 30%, при 60° С —7%.

Внешний вид хромового осадка настолько чувствителен к температуре, при которой он получается, что колебания ее для установленного режима допускаются в пределах ±1—2°С.

Особенно приходится считаться с этим обстоятельством при хромировании для декоративных целей, т. е. при получении блестящих слоев хрома. При несоблюдении этого условия получаются матовые осадки хрома, которые с трудом поддаются полировке, а эта операция весьма удорожает хромирование.

Наиболее часто при хромировании применяют температуру 45—50° С. Эта температура считается наиболее приемлемой потому, что ей соответствует относительно широкий рабочий интервал и ее практически легко поддерживать постоянной при соответствующих плотностях тока (около 10 А/дм²). При более высоких температурах рабочий интервал уменьшается, увеличивается испарение электролита и требуется более высокая плотность тока.

Если необходимо покрывать хромом при низких плотностях тока (при хромировании очень больших предметов и наличии ограниченного ампеража), то температуру соответственно понижают.

Изменение плотности тока оказывает влияние, совершенно отличное от влияния температуры: при увеличении плотности тока выход по току повышается, а при уменьшении — понижается. Для каждой температуры при прочих неизменных условиях существует определенный минимум плотности тока, ниже которого хром вовсе не осаждается. Этот минимум тем больше, чем выше температура. По этой причине и случается часто, что на углубленных частях покрываемых предметов хром вовсе не осаждается — там не достигнут минимум плотности тока.

Выход по току особенно заметно повышается с плотностью тока в пределах получения блестящих слоев хрома; для 45° С это будет соответствовать плотности тока 10—25 А/дм². При дальнейшем повышении плотности тока кривая зависимости выхода по току от плотности тока очень медленно идет вверх. Практически выход по току, лежит в пределах 6—20%, а при осаждении блестящего хрома 12—15%. Если при заданной температуре плотность тока будет ниже необходимой, то хром может вовсе не осаждаться или же становиться матовым. Когда плотность тока превышает допустимую, хром получается загорелым, темным и может начать лупиться.

С точки зрения хорошего рассеивания силовых линий благоприятно сказываются повышенная плотность тока и пониженная температура. Так как невозможно произвольно манипулировать этими двумя факторами, а, как говорилось выше, повышению плотности тока должно следовать и повышение температуры, то для лучшей рассеивающей способности в пределах получения блестящих слоев хрома придерживаются относительно высоких температур и высоких плотностей тока.

Во времена Максвелла не было известно, что обвинения не предъявляются. бесконечно делится, но встречается в элементарных единицах 1,6 x 10 ^-19 кулон, заряд электрона. Следовательно, макроскопическая теория Максвелла имеет дело с непрерывным распределением заряда. Это адекватный описание областей инженерного интереса, которые производятся агрегаты большого количества элементарных зарядов. Эти агрегаты производить распределения зарядов, которые удобно описывать в терминах заряда на единицу объема, плотность заряда .

Выберите дополнительный объем и определите чистую стоимость внутри него. потом

— плотность заряда в позиции r , когда время равно t . Единицы кулон / метр ³ . Объем В есть выбран малым по сравнению с размерами интересующей системы, но достаточно большой, чтобы содержать много элементарных зарядов. Заряд плотность рассматривается как непрерывная функция положения.В «зернистость» распределения заряда в таком «макроскопическое» лечение.

По сути, ток — это перенос заряда и время. скорость изменения начисления. Плотность тока — это направленный ток на единица площади и, следовательно, измеряется в (кулонах в секунду) / метр ² . А плотность заряда движется со скоростью v подразумевает скорость перенос заряда на единицу площади, плотность тока Дж , определяемая по формуле

Один из способов представить себе эту связь показан на рис. 1.2.1, где плотность заряда со скоростью v пересекает дифференциальную зону а . Элемент площади имеет нормальную единицу n , так что дифференциал Вектор площади может быть определен как a = n a . В заряд, который проходит за дифференциальное время т равен общий заряд содержится в томе v a dt .Следовательно,

Делится на dt , мы ожидаем, что (3) примет вид J a , поэтому Отсюда следует, что плотность тока связана с плотностью заряда соотношением (2).

Скорость v — это скорость заряда. Просто как заряд приводится в движение в зависимости от физической ситуации. В заряд может быть подвешен в изоляционном материале или на нем. сам в движении. В этом случае скорость также будет равна скорости материал.Скорее всего, это результат применения электрического поле к проводнику, как рассмотрено в гл. 7. Для заряженных частиц двигаясь в вакууме, это может быть результатом движений, представленных законами теории Ньютона и Лоренца, как показано в примерах в разделе 1.1. Этот в следующем примере.

Пример 1.2.1. Плотности заряда и тока в вакуумном диоде

Рассмотрим плотность заряда и тока для электронов. вылетает с начальной скоростью v из «катода» в плоскости x = 0 , как показано на рис.1.2.2a.

Рисунок 1.2.2 Заряд вводится по нижнему краю граница ускоряется вверх электрическим полем. Вертикальный распределения напряженности поля (а), скорости (б) и заряда (в) плотность.

Электроны непрерывно вводится. Как и в примере 1.1.1, где движения рассматриваются отдельные электроны, электрическое поле предполагается равным быть единообразным. В следующем разделе признается, что заряд — это источник электрического поля. Здесь предполагается, что заряд используется для наложения однородного поля намного больше, чем «пространство заряд », связанный с электронами. Это оправдано в пределе малого электронного тока. Любой из электроны имеют положение и скорость, заданные формулами (1.1.7) и (1.1.8). Если каждый впрыскивается с одинаковой начальной скоростью, заряд и плотности тока в любой данной плоскости x = постоянная ожидается быть независимым от времени. Причем ток, проходящий через любую плоскость x должно быть таким же, как и прохождение любого другого такого самолета. То есть в в установившемся режиме плотность тока не зависит не только от времени но и x тоже. Таким образом, можно написать

где Дж _o — заданная плотность тока.

Следующие шаги иллюстрируют, как это состояние тока преемственность позволяет уйти от описания движения частиц, описываемые со временем как независимая переменная для тот, в котором координаты (x, y, z) (или для краткости r ) являются независимый координаты. Связь между временем и положением электрона (1.1.7) принимает форму квадратичной от (t — t _i )

Это можно решить, чтобы дать частице время, необходимое для достижения позиция _x .Отметим, что из двух возможных решений (5), выбранный удовлетворяет условию, что при t = t _i , _х = 0 .

С учетом этого выражения скорость (1.1.8) равна написано как

Теперь мы изменим точку зрения. Слева в (7) стоит скорость v _x частицы, которая находится в местоположении _x = x . Подстановка переменных тогда дает

так что x становится независимой переменной, используемой для выражения зависимая переменная v _x .Из этого выражения и (4) следует что плотность заряда

также выражается как функция x . На графиках, показанных в На рис. 1.2.2 предполагается, что E _x <0 , так что электроны имеют скорости, которые монотонно увеличиваются с x . Как и должно быть Ожидается, что плотность заряда уменьшается с x , потому что по мере увеличения скорости вверх электроны истончаются, чтобы поддерживать постоянную плотность тока.

Физика для науки и техники II

Пример из отдела академических технологий на Vimeo.

Пример — плотность тока

Хорошо, давайте сделаем пример, связанный с плотностью тока. Скажем, плотность тока через цилиндрический проводник, плотность тока через цилиндрический проводник с большим радиусом R, изменяется по величине в зависимости от J, равна J0 умноженному на 1 минус маленький r по большому R. центральная ось проволоки. Итак, в соответствии с этим, при маленьком r равно 0 на оси, другими словами, плотность тока равна J0, так как эта сумма будет равна 0.И, когда маленькое r равно большому R, здесь будет 1, 1 минус 1 будет равно 0. И, следовательно, на поверхности этого цилиндрического проводника плотность тока равна 0. Мы хотели бы вычислить ток. в терминах, скажем, площади поперечного сечения проводника.

Хорошо, теперь у нас есть цилиндрический проводник, что-то вроде этого, и ток течет по этому проводнику, и плотность тока изменяется, радиус этого проводника большой R, и плотность тока изменяется в соответствии с этой функцией .Следовательно, если мы посмотрим на ось этого проводника, вдоль оси, плотность тока равна J0, и, когда мы удаляемся от оси и приближаемся к поверхности проводника, когда маленькое r становится большим R, тогда плотность тока равна 0 . И мы хотели бы определить силу тока, протекающего через этот проводник, от площади поперечного сечения этого проводника. Это вопрос.

Теперь давайте посмотрим на это сверху. И я нарисую поперечное сечение на более крупной диаграмме, вот так.Итак, вот вид сверху, радиус равен R, а маленький r представляет собой расстояние от этого центра до оси. Теперь, поскольку плотность тока меняется, и, как вы помните, плотность тока определялась как ток на единицу площади, и, следовательно, если бы плотность тока была постоянной, мы могли бы легко вычислить ток, взяв скалярное произведение этих двух векторов. Но поскольку J изменяется в радиальном направлении, мы применим ту же процедуру, которую мы применили ранее для случаев переменной плотности заряда.

Здесь, поскольку изменение происходит в радиальном направлении, мы собираемся выбрать инкрементное кольцо. Другими словами, кольцо, концентрическое по отношению к этой окружности, имеет очень и очень тонкую толщину. Итак, радиус этого кольца небольшой r, а толщина равна DR. И это кольцо настолько тонкое, что, пройдя по толщине этого кольца, мы можем предположить, что плотность тока остается постоянной.

Итак, поскольку J равно величине плотности тока, это J0 умноженное на 1 минус небольшое r над большим R.DR настолько мал, что R плюс DR, то есть изменение, которое будет испытывать плотность тока, будет настолько малым и пренебречь этим изменением и предположить, что оно остается постоянным на протяжении всей толщины этого кольца, этого возрастающего кольца. И, следовательно, мы можем вычислить ток, проходящий через толщину этого инкрементного тока. Мы можем сказать, что ток через толщину инкрементального кольца, и назовем его DI, будет равен плотности тока J, обозначенной точками площади этого кольца, где DA — это площадь кольца или поверхности. вектор площади.Это мы и говорим, что вектор площади поверхности кольца. И мы знаем, что вектор площади поверхности перпендикулярен поверхности. Если мы предполагаем, что ток идет в плоскость, например, и это направление I, и, как и DI, конечно, вектор площади поверхности DA также будет в плоскости, потому что он будет перпендикулярен поверхности. Тогда угол между этими двумя векторами будет равен 0 градусов, поэтому DI будет равен J величине DA, умноженной на косинус 0.А косинус 0 равен 1.

Хорошо, теперь мы запишем эти величины в явной форме, мы знаем, что J задается как J0, время 1 минус небольшое r по большому R, и это постоянное значение по всей толщине этого кольца. И DA можно получить как, разрезав это кольцо, как мы видели ранее в другом примере. У нас получится прямоугольная полоса, длина которой будет равна окружности этого кольца, которая равна 2 Pi R. И толщина этой полосы будет толщиной этого кольца, а это DR.Следовательно, DA будет равно 2 Pi R, умноженному на DR. Итак, DI будет равно для J, у нас будет J0, умноженное на 1, минус маленькое r над большим R и умноженное на DA, и это будет 2 Pi, маленькое r умноженное на DR. Это будет инкрементный ток, проходящий через эту инкрементную кольцевую поверхность.

Теперь мы можем применить ту же процедуру, чтобы получить инкрементный ток, проходящий через следующее инкрементное кольцо. И затем следующее инкрементное кольцо, которое концентрично этому кольцу, а затем следующее, и так далее, и так далее.И мы делаем это по всей поверхности поперечного сечения этого проводника. Итак, мы вычисляем все эти маленькие DI через эти возрастающие кольца, а затем складываем их. Процесс сложения — это интегрирование, поэтому, если вы возьмете интеграл с обеих сторон, то мы получим полный ток, проходящий через площадь поперечного сечения этого цилиндрического проводника.

Границы интегрирования будут такими, мы начнем с самого внутреннего кольца, которое будет иметь радиус 0, и мы перейдем к самому внешнему кольцу, которое будет иметь радиус большого R.Хорошо, давайте продолжим и возьмем этот интеграл, первый член даст нам интеграл от 0 до R от J0, умноженного на 2 Pi R DR. И тогда второй член даст нам минус интеграл от 0 до большого R, равный J0, умноженному на 2 Pi, R, умноженному на R, является квадратом R, деленным на большое R, умноженное на DR. Мы можем легко взять эти интегралы здесь, J0 и 2 Pi, постоянными, мы можем вынести их за пределы интеграла, а также здесь, J0, 2 Pi и big R. Они постоянны, мы можем взять их за пределы интеграл. И тогда у нас будет J0, умноженный на 2 Pi R, квадрат на 2 от первого интеграла, который будет оценен как 0, и большой R минус J0, умноженный на 2 Pi, на большой R, умноженный на интеграл R, квадрат — R куб над 3, оцененный как 0 и большой Р.

Двигаясь дальше, эти 2 будут отменены, и если мы заменим границы, мы заменим маленькое r большим R, первое даст нам G0, умноженное на Pi, умноженное на большой квадрат R, а 0 даст нам только 0 минус, вот сейчас заменим большой R на куб R. Следовательно, у нас будет J0, время 2 Pi над большим кубом R, умноженным на R, над 3. Опять же, если мы заменим 0 на маленькое r, мы получим 0. Здесь мы можем отменить это R с помощью куба R. , оставляя R в числителе в квадрате. И, следовательно, у нас будет, поскольку A, общая площадь поперечного сечения цилиндрического проводника равна Pi, умноженному на квадрат радиуса, и тогда эта величина будет не чем иным, как A, и, как и здесь, у нас будет Pi R квадрат, и это тоже равно A.Следовательно, первый член будет J0 умножить на A минус второй член даст нам 2 больше 3 J0 умноженных на A.

Итак, наконец, у меня будет общий знаменатель: 3 J0 A минус 2 J0 A, разделенное на 3, даст нам 1, в 3 раза умноженное на J0 A. Что представляет собой ток, протекающий через этот цилиндрический проводник с точки зрения его площадь поперечного сечения и плотность тока J0.

High Current Density — обзор

2. ЛАЗЕРЫ НА ИОНИЗИРОВАННОМ ГАЗЕ

Ионный лазер состоит из плазмы с протекающим через нее тлеющим разрядом с высокой плотностью тока.Самый распространенный лазер на ионизированном газе использует ионизированный аргон в качестве лазерной среды. Диаграмма частичных уровней энергии, относящаяся к лазеру на ионах аргона, показана на рисунке 3-3. Указан ряд лазерных переходов. Наиболее сильные лазерные переходы находятся на 488 и 514,5 нм.

Рисунок 3-3. Диаграмма частичных уровней энергии однократно ионизированного аргона, показывающая уровни энергии, относящиеся к работе аргонового ионного лазера. Указаны спектроскопические обозначения уровней энергии. Указаны различные длины волн лазера в микрометрах.

В отличие от гелий-неонового лазера, для которого уровни энергии соответствуют уровням нейтральных атомов, уровни энергии на рисунке соответствуют уровням однократно ионизованного газа аргона. Самый низкий уровень энергии, показанный на рисунке, является основным состоянием иона аргона, который находится на 16 эВ выше основного состояния нейтрального атома аргона. Кроме того, верхние энергетические уровни лежат примерно на 20 эВ выше основного состояния иона. Таким образом, необходимо подвести значительное количество энергии к нейтральному атому аргона, чтобы поднять его до верхнего лазерного уровня для работы лазера.

Аргоновый лазер имеет более высокое усиление, чем гелий-неоновый лазер, и от него можно извлекать гораздо большее количество энергии. Выходная мощность нелинейно масштабируется с плотностью тока, поэтому желательно работать с аргоновыми лазерами с узким отверстием и высоким электрическим током. Плотность тока выше 100 А / см ² может использоваться в аргоновых лазерах. Высокая плотность тока вызывает нагрев и эрозию стенок плазменной трубки, и, таким образом, сильно влияет на конструкцию аргоновых лазеров.

Материалы, используемые для формирования отверстия аргонового лазера, должны быть стойкими как к высокой температуре, так и к распылению электрическим разрядом. Обычная конструкция включает использование электрически изолированных кольцевых сегментов материала, охлаждаемых излучением, для ограничения разряда, заключенных в вакуумную оболочку. В настоящее время для изготовления сегментов чаще всего используется вольфрам. Оболочка обычно изготавливается из глиноземной керамики или кварца. Лазеры на аргоне требуют активного охлаждения. Воздушное охлаждение может использоваться в моделях с относительно малой мощностью, но водяное охлаждение используется для более высоких уровней мощности.

Типичная конструкция аргоновой лазерной трубки с сегментированным отверстием показана на Рисунке 3-4. Каждый сегмент ствола имеет отверстие в центре для определения области нагнетания и отверстия вокруг центральной области для возврата газа. На рисунке также показана длина волны

Рис. 3-4. Типичная конструкция аргонового лазера с сегментированным отверстием.

выбирающая призма, которая позволяет работать на одной из доступных длин волн. Призма вращается, чтобы выбрать желаемую длину волны. Без призмы на выходе одновременно присутствуют несколько длин волн, и говорят, что лазер работает в несколько линий.Соленоид создает продольное магнитное поле, которое ограничивает электрический ток и увеличивает плотность тока.

Газ аргон истощается в процессе работы, поэтому резервуары для пополнения газа включены в конструкцию многих аргоновых лазеров. Когда давление аргона падает ниже заданного значения, оператор активирует систему дозаправки, чтобы восстановить давление до заданного значения.

Характеристики имеющихся в продаже аргоновых лазеров представлены в таблице 3-2.Доступная выходная мощность колеблется от нескольких десятых ватта до 25 Вт. Луч обычно представляет собой режим TEM ₀₀ с дифракционным ограничением. Выходная мощность аргонового лазера обычно определяется в терминах многолинейного выхода, то есть суммы мощностей на всех длинах волн, которые одновременно присутствуют на выходе (488, 514,5 нм и т. Д.). Таблица 3-3 показывает разделение между различными длинами волн, присутствующими в аргоновом лазере номинальной мощностью 20 Вт.

Таблица 3-2. Характеристики промышленного ионного лазера

Таблица 3-3.Типичная мощность ионного лазера

Работа в одну линию возможна, если добавить в резонатор лазера элемент выбора длины волны, такой как призма, как показано на рисунке 3-4.Из-за дисперсии призмы только одна длина волны будет нормально падать на зеркала, и поэтому будет работать только эта длина волны. Выбор любой конкретной длины волны осуществляется вращением призмы. Выходная мощность будет уменьшена с многолинейной мощности до значения, сравнимого с вкладом выбранной линии в многолинейный выход. Таким образом, если многолинейный аргоновый лазер мощностью 20 Вт ограничен для работы на длине волны 514,5 нм, выходная мощность может быть лишь немного больше, чем мощность 8.5 Вт указано в таблице 3-3.

Аргоновые лазеры обеспечивают выходную мощность в диапазоне длин волн от 334 до 364 нм. Это делает аргоновый лазер одним из немногих коммерческих источников непрерывного ультрафиолетового лазерного излучения.

Требование большого электрического тока и довольно сложная конструкция трубки делают аргоновый лазер более склонным к отказу, чем долгоживущий гелий-неоновый лазер. Гарантия производителя на аргоновые лазеры короче, чем на гелий-неоновые. Срок службы аргоновых лазеров до отказа обычно составляет несколько тысяч часов.

Ионные лазеры на криптоне очень похожи по конструкции и характеристикам на аргоновые лазеры. В таблице 3-2 приведены некоторые характеристики криптоновых лазеров. В таблице 3-3 представлено распределение мощности в разных линиях криптонового лазера номинальной мощностью 14 Вт в многопоточном режиме. В однолинейной работе криптоновый лазер обеспечивает несколько меньшую выходную мощность, чем аргоновый лазер. Основной причиной выбора криптонового лазера вместо аргонового лазера было бы получение различных длин волн, особенно длин волн в красной и желтой частях спектра, на уровнях мощности выше, чем у гелий-неонового лазера.Доступны смешанные газовые лазеры, содержащие как аргон, так и криптон, и обеспечивают комбинированный выбор длин волн. Такие лазеры на смешанных газах создают линии в красной, зеленой и синей частях спектра и, таким образом, подходят для полноцветных дисплеев.

Гелий-кадмиевый лазер также является ионным, поскольку в его работе используются уровни энергии ионизированных состояний газообразного кадмия. Однако по многим своим характеристикам он похож на лазеры на парах металлов, которые будут описаны ниже.Кадмий испаряется нагревателем. Возбуждение верхних лазерных уровней испаренного кадмия осуществляется аналогично возбуждению уровней неона в гелий-неоновом лазере. В электрическом разряде через газовую смесь гелий-кадмий атомы гелия возбуждаются столкновениями с электронами. Затем возбужденные атомы гелия сталкиваются с атомами кадмия в основном состоянии. Столкновения создают возбужденные уровни иона кадмия. Процесс благоприятен для создания населенностей для двух разных лазерных линий на длинах волн 441.6 и 325 нм.

Разработка гелий-кадмиевого лазера представляла собой серьезную техническую задачу из-за наличия горячего металлического пара. Успешная работа гелий-кадмиевого лазера требует получения достаточно высокого давления паров металлического кадмия, хорошего контроля пара в разряде, предотвращения химических реакций между горячими парами кадмия и другими компонентами трубки и предотвращения осаждения металлического кадмия. на оптических поверхностях. Значительный объем инженерных работ привел к созданию простых, надежных и компактных промышленных гелий-кадмиевых лазеров.Заявленный срок службы превышает 6000 часов.

Некоторые характеристики гелий-кадмиевых лазеров представлены в таблице 3-2. В коммерческих устройствах можно получить выходную мощность более 200 мВт в многомодовом режиме и до 170 мВт в режиме TEM ₀₀ на 441,6 нм и до 50 мВт в многомодовом режиме на 325 нм.

Маленькие гелий-кадмиевые лазеры, излучающие несколько милливатт на длине волны 441,6 нм, требуют около 160 Вт входной мощности, тогда как более крупные модели, работающие в диапазоне 100 мВт, требуют входной мощности в несколько сотен ватт.Для нагрева металлического кадмия для обеспечения необходимого давления пара может потребоваться несколько десятков ватт дополнительной электроэнергии. Для большинства коммерческих гелий-кадмиевых лазеров требуется электрическая розетка на 120 В переменного тока, но для некоторых моделей с более высокой мощностью может использоваться напряжение 220 В переменного тока.

Гелий-кадмиевый лазер представляет собой компактный непрерывный источник видимого лазерного света с относительно низкими уровнями мощности и может использоваться для приложений, аналогичных темам гелий-неонового лазера, за исключением более коротких волн. Линия 325 нм была полезна для литографических приложений.

Последний ионный лазер, имеющий некоторую коммерческую доступность, — это ксеноновый ионный лазер, который работает в синей и зеленой частях спектра. Обычно этот лазер работает в импульсном режиме с высокой плотностью тока и излучает несколько линий в синей и зеленой областях от 480 до 540 нм. Хотя энергия импульса имеет тенденцию быть низкой, пиковая мощность может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить испарение тонких пленок и некоторые приложения для обработки микроэлектроники.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере уже в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Увеличение покрытия низкой плотности тока (ЖКД) в трехвалентном хроме

Q: Наша компания покрывает декоративные никель / хромированные детали, и недавно мы заметили, что не покрывают хромом некоторые углубления.Как я могу увеличить покрытие с низкой плотностью тока (ЖКД) в моем покрытии трехвалентным хромом?

A: Есть много факторов, которые могут повлиять на покрытие низкой плотности тока (LCD) в системе с трехвалентным хромом. Поскольку вы не указали, какой тип системы (хлорид или сульфат) вы используете, мы обсудим некоторые идеи для обеих систем.

• Металлическое загрязнение: Основными нарушителями являются медь, цинк и никель. Важно поддерживать концентрацию этих мешающих металлов на как можно более низком уровне за счет использования ионного обмена или слаботочного электролиза.Для стабильного качества отложений рекомендуется ионный обмен.
• pH ванны: Поддержание pH на нижнем уровне рекомендуемого диапазона увеличит скорость отложения, но уменьшит покрытие ЖК-дисплея. И наоборот, поддержание pH на верхнем пороге снизит скорость осаждения, но увеличит покрытие ЖК-дисплея.
• Температура: Снижение температуры в сульфатных системах снизит скорость осаждения, но увеличит покрытие ЖК-дисплея.Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не снизить температуру ниже определенного порога, иначе соли проводимости начнут терять растворимость, что приведет к шероховатости отложений.
• Концентрация хрома: Увеличение концентрации металлического хрома может увеличить покрытие ЖК-дисплея, как за счет поддержания более высокого содержания в катодной пленке, так и за счет увеличения предельной плотности тока в области с высокой плотностью тока, что позволяет подавать больший ток без горения.
• Соли проводимости: Сохранение солей проводимости на верхнем конце спектра увеличивает покрытие ЖК-дисплея за счет увеличения пропускной способности по току и, следовательно, эффективности раствора.
• Аноды: Если площадь поверхности анода не определена должным образом и плотность анодного тока чрезмерна, может образоваться шестивалентный хром, который сначала уменьшит охват области ЖК-дисплея. Затем, если не исправить, полностью остановит депозит. Для систем на основе сульфатов повреждение анодного покрытия также может вызвать образование шестивалентного хрома.
• Решение Движение: Чрезмерное перемешивание воздуха снизит эффективность и уменьшит покрытие ЖК-дисплея (в основном в хлоридных системах).И наоборот, правильно спроектированная система с механическим перемешиванием повысит эффективность отложения.
• Запатентованные добавки : Существуют другие факторы, специфичные для каждой системы трехвалентного хрома, которые могут повлиять на покрытие ЖК-дисплея, например, запатентованные комплексообразователи, органические добавки и т. Д., Но, как правило, это наиболее применяемые решения.

В целом, поддержание параметров ванны в рекомендуемых диапазонах наряду с минимизацией загрязняющих металлов и оптимизацией движения раствора обеспечит успех при нанесении покрытия на большинство геометрических деталей.Если у вас все еще есть проблемы с покрытием низкой плотности тока или у вас очень сложная геометрия для пластин, тогда это становится балансирующим действием по настройке параметров ванны, чтобы она соответствовала тому, что лучше всего подходит для вас.

 pderect ([- 1,2 1,2 -0,6 0,6])
pdecirc (-0,6,0,0,3)
pdecirc (0,6,0,0.3)