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Arco voltaico (1)
Incandescencia de las sustancias que reúnen los dos polos , ó por el arco voltaico Los polos de una pila...
los esfuerzos á construir aparatos reguladores que, puestos en movimiento por la misma corriente no desempeñan otro
papel ...
En la figura 760 sucede lo contrario: el cilindro N lleva una rueda 1 que trasmite el movimiento al piñón 0 y á otra rueda...
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  1. 1. Arco voltaico (1) Incandescencia de las sustancias que reúnen los dos polos , ó por el arco voltaico Los polos de una pila, como no sea de muchos pares, poseen poca tensión, y aun cuando se los reúna por un alambre de cobre no surge chispa eléctrica alguna; pero si se rompe el circuito, aparece aquella en seguida, tanto mas fuerte cuanto mayor es el número de pares. platino, que reúne los dos polos de una pila de gran potencia y es bastante grueso para no fundirse, se pone incandescente y despide un vivísimo resplandor en tanto que funciona la pila. Si el alambre está arrollado en hélice, es aun mayor el efecto luminoso.Obtiénese, sobre todo, un bellísimo efecto de la luz eléctrica poniendo los electrodos en comunicación con dos conos de carbón de cok bien calcinado (fig. 755). El carbón b está fijo, y el a puede subir ó bajar mas ó menos por medio de una barra dentada y un piñón que se hace girar a mano con un botón c. Puestos en contacto los dos carbones, pasa la corriente y los pone al punto incandescentes; si en este estado se los separa se produce de uno á otro un arco luminoso sumamente brillante, llamado, arco voltaico.La longitud de este arco varia con la fuerza de la corriente. En el aire, con una pila de 600 pares dispuestos en seis filas paralelas de 100 pares cada una , puede alcanzar el arco voltaico una longitud de 7 centímetros, siempre que el carbón positivo esté encima, como indica el grabado; pues si se encuentra debajo, el arco es cerca de 2 centímetros mas corto. Cuando los carbones están dispuestos horizontalmente, deben hallarse mas próximos entre sí, pues entonces se extingue el arco con mas facilidad, debido á que de esta manera es mayor el enfriamiento producido por el aire. En el aire muy enrarecido puede ser mucho mayor la distancia entre los dos carbones, porque no hallando resistencia la electricidad, se lanza de ellos aun antes de estar en contacto. Asimismo puede producirse en los líquidos el arco voltaico; pero en tal caso es mucho mas corto y de menor brillo.Cuando sin pasar todavía la corriente se aproximan los carbones para establecerla, se observa que la luz aparece primeramente en el carbón negativo, y calentándose después más el positivo (759), este es el que presenta en seguida mayor brillo.El arco voltaico goza de la propiedad, cuando se le presenta un poderoso imán, de ser dirigido por él, lo cual es una consecuencia de la acción de los imanes sobre las corrientes (822).Davy fué el primero que en 1801 hizo en Lóndres el experimento de la luz eléctrica con dos conos de carbón y una pila de artesa de 2.000 pares, cuyas planchas tenian cerca de 11 centímetros de lado. Sirvióse de carbón de leña ligera y apagado en estado incandescente en un baño de mercurio que, penetrando en los poros del carbón, aumentaba su conductibilidad. Como esta clase de carbón arde muy pronto en el aire, era preciso operar en el vacío; por esta razón el experimento de la luz eléctrica se hizo durante mucho tiempo colocando los dos conos de carbón en el huevo eléctrico (fig. 724); mas ahora, que solo se usa en tales experimentos el cok procedente de los residuos de las calderas del gas, se evita la operación del vacío,por cuanto este carbón es duro, compacto y puede cortarse en barritas que arden muy lentamente en el aire. Cuando se efectúa el experimento on el vacío, no hay combustión, pero siguen consumiéndose los carbones, sobre todo el positivo, que se gasta doblemente que el negativo.El alumbrado eléctrico se utiliza hoy en los teatros, en los festejos públicos, en los talleres y en los faros; con 80 ó 100 pares de Bunsen se obtiene un alumbrado muy enérgico, pero su coste es mucho mayor que el del alumbrado de gas.763- Trasporte producido por el arco voltaico: su constitución Cuando el arco voltáico se origina entre dos conos de carbón, se observa que el positivo decrece lentamente, aun en el vacío, y se ahueca, mientras que el negativo va aumentando de volumen; hay pues trasporte de las moléculas de carbón del primer polo al segundo. Si el arco, en vez do formarse entre dos carbones, lo efectúa entre dos metales diferentes, cobre y plata, por ejemplo, se reconoce fácilmente, por los depósitos que se producen, que ha habido trasporte en ambos sentidos; pero generalmente el trasporte mas abundante se efectúa del polo positivo al negativo.La alta temperatura que alcanzan los carbones en el momento en que se les pone en contacto, y además el trasporte que se produce cuando se los separa, manifiestan que el arco voltaico es debido á las moléculas de carbón volatilizadas primero y trasportadas después de un polo á otro. Estas moléculas forman una cadena continua que basta para cerrar la corriente, y como dicha cadena ofrece una gran resistensia, se calienta, en virtud de la segunda ley de la distribución del calor en el circuito (760), hasta producir el vivísimo resplandor que constituye el arco voltáico.A causa de la referida resistencia no es posible obtener el arco voltáico sino con un gran número de pares, 40 de Bunsen por lo menos, dispuestos en una sola fila, y á ella se debe también el que la distancia que separa los dos carbones tenga un límite, pasado el cual se extingue el arco. Se le hace reaparecer aproximando los carbones hasta ponerlos en contacto ó bien haciendo pasar de uno á otro una chispa eléctrica muy fuerte. Cuanto mas fácilmente se disgregan los electrodos por la corriente, mas separados pueden estar sin que el arco se extinga ; el carbón, que es una sustancia que se desmorona con facilidad, es uno de los cuerpos que suministran un arco voltáico mas largo. 764- Proyección de los dos carbones.— Débese á Foucault un precioso experimento que consiste en proyectar, por medio de lentes, la imagen de los conos de carbón sobre una pantalla, en la cámara oscura, en el momento en que se produce la luz eléctrica (fig. 756).Create Este experimento, efectuado por medio del microscopio fotoeléctrico que mas atrás describimos (fig. 601), permite distinguir muy bien los dos carbones incandescentes, viéndose que el carbón positivo se ahueca y disminuye, en tanto que el otro aumenta. Los glóbulos representados en los carbones provienen de la fusión de una pequeña cantidad de sílice contenida en el cok de que están formados los carbones 765. Regulador de luz eléctrica de Foucault.- La luz suministrada por el arco voltáico ofrece el inconveniente de no conservar una intensidad constante como otras luces, lo cual proviene de que gastándose rápidamente los carbones aumenta cada vez mas el intervalo que los separa, y decrece, por consiguiente, la intensidad de la corriente.Para obviar este inconveniente se dirigieron desde luego todos
  2. 2. los esfuerzos á construir aparatos reguladores que, puestos en movimiento por la misma corriente no desempeñan otro papel que aproximar los carbones á medida que se gastan; la luz que se obtiene de esta manera tampoco es regular. En efecto, como los carbones no son jamás perfectamente puros, contienen materias extrañas, principalmente sílice, las cuales, bajo la influencia de la alta temperatura de los carbones, entran en fusión y forman en las puntas de estos una especie de pábilo que disminuye el intervalo y aumenta el brillo.Foucault fué el primero que construyó un regulador para aproximar los carbones; posteriormente inventó el mismo sabio un nuevo regulador sumamente sensible, que efectúa sucesivamente la aproximación y separación de los carbones tan pronto como su distancia varia en cualquier cantidad, por pequeña que sea.La figura 757 representa el conjunto del aparato, y las 758, 759 y 760 manifiestan los detalles del mismo. Se compone aquel de una caja de latón PQ, que tiene dentro dos movimientos de relojería , uno de los cuales tiende á aproximar los carbones y el otro á separarlos.Encima de la caja van los dos carbones, el positivo fijo en un vastago movible G, y el negativo sostenido por otro vastago I, que corre á frotamiento suave por un tubo L. Ambos movimientos reciben cuerda por medio de los botones B y D, y detienen á la vez los dos carbones ó bien uno solo.Finalmente, debajo de la caja está el aparato por el cual pasa la corriente, el mismo que sirve de regulador á los movimientos de relojería.Representado este en mayor escala en la figura 758, se ve que se compone de un electro-iman E por el cual pasa la corriente. Encima del electroimán hay una armadura A de hierro dulce, fija en la extremidad de una palanca F, móvil alrededor de un eje O. Esta armadura jamás está en contacto con el electro-iman, pero se aproxima á él tanto más, cuanto menos separados están los carbones, es decir, cuanto mas intensa es la corriente. Encima de la palanca F hay otra C, cuyo punto de apoyo está en S, la cual está constantemente obligada de arriba á bajo por un resorte en hélice r, que tira de su extremidad.La cara inferior de la palanca C, no es plana, sino curva, y esta curvatura hace que su resistencia sea variable. Roberto Houdin fué el primero que dio á conocer el uso de esta palanca, que en el caso presente suministra al aparato suma sensibilidad. En efecto, la armadura A tiende sin cesar á descender por la atracción del electro-iman, y al mismo tiempo está solicitada de abajo arriba por el brazo de palanca F, que se encuentra siempre obligado á bajar por la tracción del resorte r, cuya tracción, convertida en presión, le es trasmitida por la palanca C; pero el punto de aplicación de esta presión varía á medida que se inclina la palanca F. En la figura 758 el punto de apoyo está en a; pero si desciende la armadura, aunque sea poco, dicho punto es a'; el brazo de palanca ac sobre el cual actúa el resorte r, aumenta, pues, en el momento que baja la armadura A. Resumiendo,si la intensidad de la corriente, y por consiguiente la potencia atractiva del electro-iman aumentan, crece al mismo tiempo la resistencia en sentido contrario; resulta de aquí una oscilación continua, aunque en muy estrechos límites, de la palanca F.A esta palanca va unida una pieza D, sobre la cual se alza una varilla K, que participa, lo mismo que D, de las oscilaciones de la palanca; esta varilla K termina por la parte superior en una pieza H que tropieza á derecha é izquierda con unos dientes s s' fijos en dos piñoncitos cuyos ejes llevan unas aletas u, v, y reciben un rápido movimiento de rotación de las ruedas R y R' , movidas á su vez por los aparatos de relojería. Estas aletas,merced á la resistencia que encuentran en el aire, retrasan el movimiento y le regularizan. Cuando el vástago K se inclina hacia la derecha, el tope H tropieza con el diente s, y queda parado con todo el mecanismo de la derecha, marchando entonces solo el de la izquierda que hace que se aproximen los carbones. Si por el contrario el tope se inclina hacia la izquierda, queda parado el diente s' y todo el mecanismo de la izquierda:entonces funciona solo el de la derecha y se separan los carbones. Finalmente, cuando el vastago K se halla en posición vertical, detiene á la vez los dos mecanismos, y quedan fijos los carbones. Las oscilaciones de la armadura A son siempre muy pequeñas, y lo mismo las del tope H; por consiguiente los carbones avanzan ó retroceden por efecto de la corriente una distancia sumamente pequeña, lo cual proporciona á la vez una gran fijeza en el punto luminoso y en el brillo de la luz.Para completar la descripción del aparato solo falta dar á conocer el mecanismo que trasmite á los carbones un movimiento alternativo de sentido contrario. Los detalles y manera de funcionar de esta parte del aparato están representados en las figuras 759 y 760, en las cuales las flechas indican el sentido de rotación de las ruedas, y los guarismos 1, 2, 3 ....... el orden en el cual se mueven. Dos cilindros M y N ponen sucesivamente en movimiento las ruedas, el N es de mayor potencia y basta para dar cuerda al otro. El árbol del cilindro M (fig. 759) lleva tres ruedas: la superior engrana con la cremallera G, donde va el varbón positivo, la inferior, cuyo diámetro es mitad del de la anterior, engrana con la cremallera I, que lleva el carbón negativo. De la relación entre los diámetros de estas dos ruedas resulta que para un mismo número de vueltas del cilindro, la cremallera I avanza con una velocidad mitad que la G.En cuanto á la rueda intermedia, señalada con el núm. 2, es la que engrana con la rueda 3; esta pone en movimiento á la 4, que se halla en el mismo eje, y engrana con la 5. Esta última, llamada satélite, es la que relaciona entre sí los dos cilindros, y está fija en el eje pq; las dos ruedas que están encima y la que está debajo, aunque corresponden al mismo eje pq, son locas, es decir, que no forman cuerpo con dicho eje, y giran libremente sin él. Además, cerca de los bordes de la rueda satélite va implantado un eje que la atraviesa y termina por la parte superior en un piñón C y por la inferior en una ruedecita k. La rueda satélite, arrastrada por la 4, hace girar alrededor del eje pq al piñón 6, el cual pone en movimiento la rueda 7 y juntamente la 8 que va unida á ella. Después la rueda 8 arrastra el piñón 9 y la rueda 10, y finalmente esta última, por medio de dos piñones y dos ruedas que no están representadas en el grabado, trasmite el movimiento á la rueda R' y á la aleta v (fig. 758).En el mecanismo que acabamos de describir se ha supuesto estar fijo el cilindro N, y que solo funcionaba el M, y los engranajes intermedios no han tenido mas aplicación que trasmitir una gran velocidad á la aleta v.
  3. 3. En la figura 760 sucede lo contrario: el cilindro N lleva una rueda 1 que trasmite el movimiento al piñón 0 y á otra rueda H, lo cual, por una serie de piñones y ruedas no representadas en el grabado, le trasmite á su vez á la rueda R y á la aleta u (fig. 758). Además, el mismo cilindro, también por medio de la rueda 1, pone en movimiento la 2; con esta gira el piñón 3, que va unida á ella, el cual determina un movimiento de traslación de la rueda 4 alrededor del eje pq. Esta última va unida á la satélite 5 y la arrastra consigo, de manera que la rueda satélite es la que pone en movimiento las ruedas 6 y 7; esta última engrana con el cilindro M, el cual gira ahora en sentido contrario y por consiguiente hace que se separen los carbones.La marcha de la corriente está indicada por las flechas en la figura 757. Entra aquella por el casquillo de empalme y, pasa al electro-iman E, de allí al aparato, después á la cremallera G y á los dos carbones, y vuelve á bajar al casquillo z por la columna L, que está aislada del resto del aparato. Un botón situado en la pared de la caja, á la derecha, sirve para detener la marcha de los cilindros; el botón X (fig. 759) tiene por objeto subir ó bajar solamente el carbón negativo para arreglar la altura del punto luminoso. A este fin la ruedecita que engrana con la cremallera I no está fija en el eje del cilindro M, sino que entra en él á frotamiento duro, de manera que sin girar el cilindro se puede mover la ruedecita con el botón X. Finalmente,el botón V (fig. 757) sirve para arreglar la tensión del resorte de hélice r. 766. Propiedades e intensidad de la luz eléctrica.- Esta luz goza de las mismas propiedades químicas que la del Sol, pues determina la combinación de una mezcla de cloro y de hidrógeno, obra químicamente sobre el cloruro de plata, y aplicada á la fotografía da magníficas pruebas, notables por el vigor de los tonos; pero no es aplicable á los retratos, porque cansa demasiado la vista. Finalmente, el Sr. Hervé- Mangon observó que la materia verde de los vegetales se desarrolla bajo la influencia de la luz eléctrica lo mismo que bajo la de la luz solar.Trasmitida la luz eléctrica al través de un prisma, da un espectro semejante al solar, lo cual prueba que no es simple. Wollaston, y en particular Fraünhofer, han observado que el espectro de la luz eléctrica solo se diferencia del de la solar por la presencia de algunas rayas muy claras, de las cuales una en particular, que se halla el el verde, es de una claridad casi brillante en comparación con el resto del espectro. El Sr. Wheatstone observó que sirviéndose de diferentes metales, como electrodos, se modifican el espectro y las rayas, cuyo resultado se halla conforme con lo que se dijo al hablar de la análisis espectral (546); y finalmente, Despretz reconoció que la situación de las rayas brillantes es fija é independiente de la intensidad de la corriente.Con electrodos de carbón son notables las rayas por su número y su brillo, con el zinc está caracterizado el espectro por una tinta verde manzana muy marcada; con la plata so obtiene un verde muy intenso; con el plomo domina el color de violeta, y así sucesivamente con los diferentes metales.La intensidad de la luz eléctrica fue determinada por Bunsen, quien experimentó con 48 pares, y alejando los carbones 7 milímetros entr sí, vió que equivalía á la de 572 bujías. Pero este experimento se hizo con pares en que el carbón era exterior é interior el zinc, y los efectos que producian eran mucho menores que los de carbón interior. Por consiguiente, la luz de 48 de estos últimos pares equivale á mas de 572 bujías.Los Sres. Fizeau y Foucault, que han tratado de comparar la luz eléctrica con la solar, no han cotejado las cantidades de luz emitidas por estos dos generadores, sino sus efectos químicos sobre el yoduro de plata de las placas de Daguerre; de modo que los resultados obtenidos no dan á conocer la intensidad óptica de la luz eléctrica, sino su intensidad química. Representando por 1.000 la intensidad de la luz solar á las 12 del dia,encontraron los citados físicos que la de la luz de 46 pares de Bunsen (de carbón interior) estaba representada por 235, y la de 80 pares solo por238. De estos valores resulta que la intensidad de la luz no crece de un modo notable con el número de pares; pero la experiencia manifiesta que se acrecienta mucho aumentando su superficie. En efecto, con tres filas de 46 pares cada una; reunidas paralelamente de suerte que sus polos positivos concurran en uno solo, lo mismo que los negativos, lo cual equivale á triplicar la superficie, la intensidad, á la hora de funcionar la pila, resultó ser 385, lo que es mas de una tercera parte de la intensidad de la luz solar.Despretz, al hablar de sus experimentos sobre la pila, hace observar que se debe poner particular esmero en preservarse de sus efectos luminosos cuando son algo intensos. La luz de 100 pares puede, según esto físico, causar enfermedades de ojos muy dolorosas, y con 600 elementos basta un solo instante para que produzca la luz dolores muy vehementes de cabeza y ojos, quedando tostada la cara como por los rayos del Sol. Por eso es indispensable usar anteojos con cristales de color azul oscuro al efectuar tales experimentos Otro (2) Lámpara de carbón Lámpara de arco voltaico de carbón.Histórico experimento, llevado a cabo por Humphry Davy, en el que acercando dos varillas de carbón conectadas a una corriente de 15 a 25 Amperios, consigue una interrupción del circuito y provoca un salto o arco de corriente, produciendo una luminosidad espléndida. Que es el inicio de la historia de la "luz eléctrica".Fue llamado arco voltaico en honor a Volta, ya que se usaba la pila de AlejandroVolta para el experimento. (Humphry Davy 1779/1829; Químico británico, cofundador de la electroquímica con Volta y Faraday) Otro (3)
  4. 4. Tensión alterna: 127 voltios. Material: 2 placas soporte 2 bornas con aislador 2 soportes cónicos 1 tablero de montaje 1 soporte para transformador 1 bobina de 1,800 espiras (secundario) 1 bobina de 450 espiras (primario)1 núcleo de hierro en U, de láminas 1 núcleo de hierro, corto, de láminas 1 reóstato de 8 Interruptor de palanca cables de conexión Teoría Si se cierra un circuito con el contacto de dos carbones, pasará una co- rriente por el circuito y, siendo imperfecto el contacto, será relativamente grande la resistencia en él (véase E BB 11) y por ello se calentará hasta la incandescencia. Ello lleva consigo que el aire intermedio se ioniza, tanto más que pasa de uno a otro carbón una corriente de gas de carbón con gran número de iones. Si entonces se separan los carbones, seguirá circulando la corriente por el gris, por lo dicho en E E 11, en forma de chispa. La tensión mínima para el funcionamiento del arco es unos cincuenta voltios, aunque nosotros aquí la utilicemos mucho mayor. Instrucciones: Aproxímense los carbones de modo que hagan contacto. Una vez que las puntas se pongan al rojo se separan a unos cinco mm.: La mano téngase lejos Otro (4) Carrete de Ruhmkorff Es como un transformador con un núcleo de hierro dulce que lleva enrolladas dos bobinas, el primario con pocas espiras y el secundario con varios miles de ellas.El primario se alimenta con un generador de baja tensión (6 Voltios). Es un mecanismo semejante al de un timbre. Se abre y se cierra varias veces por segundo.La corriente que pasa por el primario experimenta cambios bruscos, y produce en el secundario una tensión muy alta,capaz de hacer saltar chispas entre la punta y el disco, semejante a un rayo CARRETE DE RHUMKORFF, primera calidad, bobina de 180 mm. Montado sobre caja condensadora con conmutador eléctrico. Salto de chispa, 30 mm. Con herrajes pura tubos de Geissltr. CARRETE DE RLHMKORFF, con rectificador incorporadlo para entrada a 125 V.—Salto de chispa aproximado, 80 mm. CARRETE DE RUHMKORFF.—Salto de chispa aproximado, 30 mm, 21.905 CARRETE DE RUHMKORFF.—Salto de chispa aproximado, 15 mm Heinrich Daniel Ruhmkorff Desarrollado en 1851 por el físico alemán Heinrich Daniel Ruhmkorff. Es un generador que produce tensiones del orden de decenas de miles de voltios, a partir de la corriente continua de una batería. Otro (5) Utilizamos dos bobinas colocadas como en un transformador para obtener muchas y continuas chispas 1.- Realizamos el montaje que se muestra para ver como se induce corriente en el circuito de la bobina secundaria al variar la intensidad de corriente en la primaria. Las dos bobinas (primaria y secundaria) están insertadas en un núcleo de hierro y próximas, pero no en contacto. La primaria se conecta a la corriente alterna (c.a) de la red, la cual varía con el tiempo y por lo tanto genera un flujo variable dentro de ella que también barre la bobina secundaria próxima, creando una corriente eléctrica en ella. Se cumple el principio de Faraday. Si circula una corriente variable en la primera bobina logramos una corriente inducida en la segunda.La relación entre el número de espiras de la bobina primaria y de la secundaria establece la relación de los voltajes de ambas. Una relación grande entre el número de espiras del secundario al primario produce un gran voltaje en el secundario.Un voltaje pequeño en una bobina primaria con pocas espiras produce un voltaje grande en la bobina próxima a ella que tiene muchas espiras. Nosotros utilizamos una de 450 espiras y otra de 12.000 espiras.¡Cuidado! Por la bobina del primario pasa una intensidad alta y se recalienta mucho. Casi está en cortocircuito. Debemos introducir un elemento resistente para que pase menos intensidad.Obtenemos un voltaje grande que puede ser suficiente para hacer saltar una chispa. Ponemos dos electrodos de grafito casi tocándose y cuando se establece el arco los separamos un poco. El arco voltaico tiene una luz cegadora En los primeros cinematógrafos usaban como iluminación arcos voltaicos semejantes que producían frecuentemente incendios en la película plástica que pasaba frente a él. Los operadores tenían que estar muy atentos. Así, entre cortes e incendios, pasaba la proyección de las primeras películas en unas salas repletas del humo de "saludables" cigarrillos. 2.- En lugar de electrodos de grafito empleamos unos "cuernos" metálicos entre los que salta la chispa. A veces es necesario calentar el aire entre ellos con un mechero para que se ionice y salgan mejor las chispas
  5. 5. 3.- También obtuvimos chispas en un carrete de Ruhmkorff. La corriente continua al interrumpirse bruscamente en el circuito primario induce una rápida variación de flujo en el circuito secundario (que tiene muchas espiras) y si están conectados los extremos de éste a unas bolas terminales, salta una chispa entre ellas.Al cerrarse el interruptor pasa corriente y el núcleo del primario concentra el campo magnético generado en el interior de esa bobina y atrae al fleje.El fleje se separa de la punta de la flecha al ser atraído y el circuito se abre y se interrumpe la corriente bruscamente.Esa variación brusca del flujo genera una gran diferencia de potencial en el secundario que hace saltar una chispa en los terminales opuestos de ese circuito.En el primario se origina también una f.e.m autoinducida. Debe ponerse un condensador para evitar que salte una chispa que dañe la unión fleje-punta de flecha.Nota: En este caso es una corriente continua la que al interrumpirse bruscamente produce un alto voltaje.Hertz efectuó la primera emisión de ondas de radio (hertzianas) con un aparato igual a éste produciendo descargas electromagnéticas que viajaron hasta la habitación de al lado.Las chispas que saltan en las bujías de los coches las produce el voltaje generado en la bobina del coche (que es un carrete de Ruhmkorff). Definición de arco eléctrico. Arco eléctrico (arco de voltios, descarga de arco) (6) Si hablamos de las características de un arco de voltios, vale la pena mencionar que tiene un voltaje más bajo que una descarga luminosa y se basa en la radiación termoiónica de los electrones de los electrodos que sostienen el arco. En los países de habla inglesa, este término se considera arcaico y desactualizado.Se pueden utilizar técnicas de supresión de arco para reducir la duración o la probabilidad de que se forme un arco.A fines del siglo XIX, el arco voltaico se usaba ampliamente para el alumbrado público. Algunos arcos eléctricos de baja presión se utilizan en muchas aplicaciones. Por ejemplo, para la iluminación se utilizan lámparas fluorescentes, mercurio, sodio y lámparas de halogenuros metálicos. Las lámparas de arco de xenón se han utilizado para proyectores de películas. Abriendo un arco voltaico Se cree que este fenómeno fue descrito por primera vez por Sir Humphrey Davy en un artículo de 1801 publicado en el Journal of Natural Philosophy, Chemistry and Arts por William Nicholson. Sin embargo, el fenómeno descrito por Davy no fue un arco eléctrico, sino solo una chispa. Investigadores posteriores escribieron: “Obviamente, esta es una descripción no de un arco, sino de una chispa. La esencia del primero es que debe ser continuo y sus polos no deben tocarse después de que ha surgido. La chispa,creada por Sir Humphrey Davy, claramente no era continua, y aunque permaneció cargada durante algún tiempo después del contacto con los átomos de carbono, lo más probable es que no hubiera conexión de arco, lo cual es necesario para su clasificación como voltio En el mismo año, Davy demostró públicamente el efecto frente a la Royal Society al transmitir una corriente eléctrica a través de dos varillas de carbono en contacto y luego tirar de ellas a una corta distancia entre sí. La demostración mostró un arco "débil",apenas distinguible de una chispa constante, entre las puntas del carbón. La comunidad científica le proporcionó una batería de 1000 placas más potente, y en 1808 demostró la aparición de un arco voltaico a gran escala. También se le atribuye su nombre en inglés (arco eléctrico). Lo llamó arco porque toma la forma de un arco hacia arriba cuando la distancia entre los electrodos se acerca. Esto se debe a las propiedades conductoras del gas caliente.Cómo apareció el arco voltaico? El primer arco continuo fue registrado de forma independiente en 1802 y descrito en 1803 como un "fluido especial con propiedades eléctricas" por el científico ruso Vasily Petrov, experimentando con una batería de cobre y zinc de 4.200 discos. Estudio adicional A finales del siglo XIX, el arco voltaico se utilizó ampliamente para el alumbrado público. La tendencia de los arcos eléctricos a parpadear y silbar fue un problema importante. En 1895, Hertha Marx Ayrton escribió una serie de artículos sobre electricidad,explicando que un arco voltaico era el resultado del contacto del oxígeno con las varillas de carbono utilizadas para crear el arco.En 1899, fue la primera mujer en dar su propia conferencia en el Instituto de Ingenieros Eléctricos (IEE). Su charla se tituló "El mecanismo del arco eléctrico". Poco después, Ayrton fue elegida la primera mujer miembro del Instituto de Ingenieros Eléctricos.La siguiente mujer fue admitida en el instituto ya en 1958. Ayrton solicitó leer un artículo a la Royal Society of Science, pero no se le permitió hacerlo debido a su género, y John Perry leyó El mecanismo del arco eléctrico en su lugar en 1901. Descripción El arco eléctrico es el tipo con mayor densidad de corriente. La corriente máxima que fluye a través del arco está limitada solo por el entorno externo y no por el arco en sí.Un arco entre dos electrodos puede iniciarse por ionización y descarga luminiscente cuando aumenta la corriente a través de los electrodos. El voltaje de ruptura del espacio entre electrodos es una función combinada de la presión, el espaciado de los electrodos y el tipo de gas que rodea a los
  6. 6. electrodos. Cuando se inicia el arco, su voltaje terminal es mucho más bajo que el de una descarga incandescente y la corriente es más alta. El arco en gases cerca de la presión atmosférica se caracteriza por luz visible,alta densidad de corriente y alta temperatura. Se diferencia de una descarga luminosa en aproximadamente las mismas temperaturas efectivas de electrones e iones positivos, y en una descarga luminosa, los iones tienen una energía térmica mucho menor que los electrones. Al soldar El arco alargado puede iniciarse mediante dos electrodos, inicialmente en contacto y separados durante el experimento. Esta acción puede iniciar un arco sin una descarga luminiscente de alto voltaje. Esta es la forma en que el soldador comienza a soldar la unión tocando instantáneamente el electrodo de soldadura al objeto.Otro ejemplo es la separación de contactos eléctricos en interruptores, relés o disyuntores. En circuitos de alta energía, puede ser necesaria la supresión de arco para evitar daños en los contactos. Arco voltaico: características La resistencia eléctrica a lo largo de un arco continuo crea calor, que ioniza más moléculas de gas (donde el grado de ionización está determinado por la temperatura), y de acuerdo con esta secuencia, el gas se convierte gradualmente en plasma térmico, que está en equilibrio térmico, ya que la temperatura se distribuye de manera relativamente uniforme en todos los átomos, moléculas,iones y electrones. La energía transferida por los electrones se dispersa rápidamente con partículas más pesadas debido a las colisiones elásticas debido a su alta movilidad y gran número.La corriente en el arco se apoya en la emisión termoiónica y de campo de electrones en el cátodo. La corriente se puede concentrar en un punto caliente muy pequeño en el cátodo, del orden de un millón de amperios por centímetro cuadrado. A diferencia de una descarga luminosa, el arco tiene una estructura sutil porque la columna positiva es lo suficientemente brillante y se extiende casi hasta los electrodos en ambos extremos. La caída del cátodo y la caída del ánodo en varios voltios ocurre dentro de una fracción de milímetro de cada electrodo. La columna positiva tiene un gradiente de voltaje más bajo y puede estar ausente en arcos muy cortos. Arco de baja frecuencia Un arco de CA de baja frecuencia (menos de 100 Hz) se asemeja a un arco de CC. En cada ciclo, el arco se inicia por una ruptura y los electrodos cambian de función a medida que la corriente cambia de dirección. A medida que aumenta la frecuencia de la corriente, no hay tiempo suficiente para la ionización con una discrepancia en cada medio ciclo, y ya no es necesaria la ruptura para mantener el arco: las características de voltaje y corriente se vuelven más óhmicas. Lugar entre otros fenómenos físicos Varias formas de arcos eléctricos son propiedades emergentes de patrones de campo eléctrico y corriente no lineal. El arco ocurre en un espacio lleno de gas entre dos electrodos conductores (a menudo de tungsteno o carbono), lo que genera temperaturas muy altas que pueden derretir o vaporizar la mayoría de los materiales. Un arco eléctrico es una descarga continua, mientras que una chispa eléctrica similar es instantánea. Un arco voltaico puede ocurrir en circuitos de CC o en circuitos de CA. En el último caso,puede atacar repetidamente cada medio período de la corriente. Un arco eléctrico se diferencia de una descarga luminiscente en que la densidad de corriente es bastante alta y la caída de voltaje dentro del arco es baja. En el cátodo, la densidad de corriente puede alcanzar un megaamperio por centímetro cuadrado. Potencial destructivo Un arco eléctrico tiene una relación no lineal entre corriente y voltaje. Una vez que se crea el arco (ya sea por progresión de una descarga luminiscente o tocando momentáneamente los electrodos y luego separándolos), un aumento en la corriente da como resultado un voltaje más bajo entre los terminales del arco. Este efecto de impedancia negativa requiere que se coloque algún tipo de forma de impedancia positiva (como un balasto eléctrico) en el circuito para mantener un arco estable. Esta propiedad es la razón por la que los arcos eléctricos incontrolados en el aparato se vuelven tan destructivos, porque después de su ocurrencia, el arco consumirá cada vez más corriente de una fuente de voltaje constante hasta que el dispositivo sea destruido. Uso práctico A escala industrial, los arcos eléctricos se utilizan para soldadura, corte por plasma, mecanizado por descarga eléctrica, como lámpara de arco en proyectores de películas y en iluminación. Los hornos de arco eléctrico se utilizan para la producción de acero y otras sustancias. El carburo de calcio se produce de esta manera, ya que se requiere una gran cantidad de energía para lograr una reacción endotérmica (a temperaturas de 2500 ° C).Las luces de arco de carbono fueron las primeras luces eléctricas. Se utilizaron para alumbrado público en el siglo XIX y para la creación de dispositivos especializados como focos antes de la Segunda Guerra Mundial. Los arcos eléctricos de baja presión se utilizan hoy en día en muchas áreas. Por ejemplo, las lámparas fluorescentes, de mercurio, de sodio y de halogenuros metálicos se utilizan para iluminación, mientras que las lámparas de arco de xenón se utilizan para proyectores de películas La formación de un arco eléctrico intenso, como un arco eléctrico a pequeña escala, es la base de los detonadores explosivos.Cuando los científicos aprendieron qué es un arco voltaico y cómo se puede usar, la variedad de armas del mundo se reponía con explosivos efectivos.La principal aplicación restante es la aparamenta de alta tensión para redes de transmisión. Los dispositivos modernos también utilizan hexafluoruro de azufre a alta presión. Conclusión
  7. 7. A pesar de la frecuencia de las quemaduras por arco voltaico, se considera un fenómeno físico muy útil, todavía muy utilizado en la industria, la producción y la creación de objetos decorativos. Tiene su propia estética y su imagen aparece a menudo en películas de ciencia ficción. Un arco voltaico no es fatal.Nuestra página web svarak.ru publica una satya sobre el tema. Por primera vez, el académico ruso Petrov observó el fenómeno de un arco voltaico, después de haber recibido una descarga de chispa. El arco voltaico se caracteriza por dos propiedades: des arco eléctrico utilizado en tecnología.Para los equipos de soldadura, la primera propiedad es un factor positivo, la segunda es negativa.Cualquier material conductor de electricidad puede servir como cables eléctricos para una descarga eléctrica. Muy a menudo, se utilizan como conductores varillas de carbono y grafito de sección transversal circular (luces de arco).En la figura se muestra una opción típica entre dos carbones.El electrodo superior está conectado al polo positivo de la máquina (ánodo). El segundo carbón está conectado al polo negativo (cátodo).Arco de soldadura eléctrico Temperatura del arco eléctrico, su impacto. La liberación de calor no es la misma en diferentes puntos del arco. El 43% de la cantidad total se libera del electrodo positivo, el 36% del negativo y el 21% restante en el propio arco (entre los electrodos). Diagrama de zonas y sus temperaturas en el arco de soldadura. En este sentido, y temperatura en los electrodos no es lo mismo. El ánodo tiene aproximadamente 4000 ° C y el cátodo 3400 °En promedio, la temperatura del arco eléctrico se considera 3500 ° C.Debido a las diferentes temperatura conductores de carbono en los polos de un arco voltaico se toman en varios espesores. El carbón positivo se toma más grueso, negativo más delgada. La varilla del arco (parte media) consiste en una corriente de electrones expulsados del cátodo, que se precipitan hacia el ánodo a gran velocidad. Al poseer una alta energía cinética, golpean la superficie del ánodo, convirtiendo la energía cinética en calor.El halo verdoso que lo rodea es el lugar de las reacciones químicas que ocurren entre los vapores de la sustancia del electrodo y la atmósfera en la que arde el arco voltaico. Proceso de iniciación del arco La aparición de un arco eléctrico Proceso educativo arco de voltios se presenta de la siguiente forma. En el momento del contacto de los electrodos, la corriente que pasa libera una gran cantidad de calor en la unión, ya que existe una gran resistencia eléctrica (ley de Joule).Debido a esto, los extremos de los conductores se calientan a un brillo brillante y, después de desconectar los electrodos, el cátodo comienza a emitir electrones que, volando a través del espacio de aire entre los electrodos, dividen las moléculas de aire en partículas cargadas positiva y negativamente. (cationes y y ellos).Como resultado, el aire se vuelve conductor de electricidad.En la tecnología de soldadura, la mayor aplicación es la descarga entre electrodos metálicos, y un electrodo es una varilla de metal,que al mismo tiempo sirve como material de relleno, y el segundo electrodo es la propia pieza de trabajo.El proceso sigue siendo el mismo que en el caso de los electrodos de carbono, pero aquí aparece un nuevo factor. Si en un arco de carbono los conductores se evaporan gradualmente (se queman), entonces en un arco de metal los electrodos se funden muy intensamente y se evaporan parcialmente. Debido a la presencia de vapores metálicos entre los electrodos, la resistencia(eléctrica) de un arco metálico es menor que la de uno de carbono.Una descarga de carbón arde a un voltaje promedio de 40-60 V, mientras que el voltaje de un arco de metal es en promedio 18-22 V (con una longitud de 3 mm). Longitud del arco, cráter, penetración. El proceso de soldadura por arco eléctrico en sí procede de la siguiente manera.Tan pronto como tocamos la pieza de trabajo con el electrodo bajo voltaje e inmediatamente la llevamos de regreso a cierta distancia, se forma un arco de voltios e inmediatamente comienza la fusión del metal base y el metal del conductor. En consecuencia, el extremo del electrodo está en estado fundido todo el tiempo, y el metal líquido en forma de gotas pasa a la costura soldada, donde el metal del electrodo se mezcla con el metal fundido de la pieza de trabajo que se va a trabajar. Soldado Los estudios han demostrado que tales gotas se transfieren desde el electrodo alrededor de 20-30 por segundo, es decir, este proceso se lleva a cabo muy rápidamente.Aunque un arco voltaico desarrolla una temperatura muy alta, genera calor en un espacio muy pequeño justo debajo del arco.
  8. 8. Diagrama de longitud de arco Si consideramos un arco excitado por un electrodo metálico a través de lentes oscuros, nos aseguraremos de que en el lugar de la formación del arco entre el electrodo y el metal base, sobresalga una superficie al rojo vivo sobre el metal base, que inmediatamente debajo del El vidrio soplado parece una depresión llena de metal líquido. Uno tiene la impresión de que esta depresión se forma como si soplara metal líquido con un arco. Este hueco se llama charco de soldadura. Está rodeado por un metal calentado a calor blanco, y la temperatura de calentamiento del área adyacente cae rápidamente a rojo y ya a una corta distancia,cuyo valor fluctúa según el diámetro del electrodo y la fuerza de la corriente, el la temperatura se compara con la temperatura del objeto que se está soldando. Arco de soldadura bueno y malo, ¿cómo saberlo? Consejos útiles. La distancia entre el extremo del electrodo y el fondo del baño, es decir, la superficie del metal fundido, se llama longitud de arco.Este valor es muy importante en la tecnología de soldadura. Para obtener una buena soldadura, es necesario tomar la longitud del arco lo más pequeña posible, es decir, mantener el arco más corto y su longitud no debe exceder los 3-4 mm. Por supuesto, la longitud del arco no es un valor constante, ya que el extremo del electrodo se funde todo el tiempo y, por tanto, la distancia entre éste y el cráter aumentaría; si el electrodo se mantuvo inmóvil hasta que se rompió la conexión. Por lo tanto, al soldar, es necesario llevar el electrodo todo el tiempo a medida que se funde con el metal base para mantener la longitud del arco aproximadamente constante dentro de 2-4 mm.La necesidad de mantener un arco corto (es decir, de no más de 3-4 mm) se debe al hecho de que el metal fundido del electrodo absorbe oxígeno y nitrógeno del aire que rodea el arco durante su transición del electrodo al cráter. lo que empeora sus propiedades mecánicas (alargamiento y resistencia al impacto). Está claro que el efecto nocivo del aire será menor cuanto menos tiempo pase el metal líquido por el aire. Corto: Con un arco corto, este tiempo será menor que con uno largo y, por tanto, el metal del electrodo no tendrá tiempo de absorber tanto oxígeno y nitrógeno como podría, pasando un recorrido largo debido a un arco largo. Como la aspiración de todo soldador debe ser siempre obtener la mejor costura de soldadura posible, un arco corto de segunda mano es un requisito previo para una buena soldadura. El arco corto se puede distinguir no solo por su apariencia, sino también por el oído, ya que el arco corto emite un característico crujido seco, que recuerda al crujido de la mantequilla vertida en una sartén caliente. Todo soldador debe estar familiarizado con este sonido de arco corto. Largo: Con un arco largo (es decir, más de 4 mm), nunca obtendremos una buena costura. Sin mencionar el hecho de que con un arco largo, se producirá una fuerte oxidación del metal de soldadura, la costura en sí también tiene un aspecto muy desigual. Esto se debe al hecho de que una descarga larga es menos estable que una corta, la chispa tiende a vagar y desviarse hacia los lados del sitio de soldadura, como resultado de lo cual se crea un calentamiento que no es el mismo que en un corto arco, pero se extiende sobre un área grande. Debido a esto, el calor emitido por el arco no todo va a fundir el metal en el punto de soldadura, sino que se disipa parcialmente sobre una gran superficie.Con un arco largo, por lo tanto, se obtiene una mala penetración y, además, las gotas del electrodo, que caen sobre un lugar mal calentado, no se fusionan con el metal base, sino que se rocían a los lados.En apariencia, siempre puede distinguir inmediatamente una costura soldada con un arco corto o largo. Un arco corto bien soldado tiene una forma regular, una superficie convexa lisa y una apariencia limpia y brillante. Una costura soldada con un arco largo tiene una apariencia informe irregular y está rodeada por numerosas gotas y salpicaduras de metal solidificado del electrodo. Una costura así es, por supuesto, completamente inútil. 2.1. LA NATURALEZA DEL ARCO DE SOLDADURA Un arco eléctrico es uno de los tipos de descargas eléctricas en gases, en el que se observa el paso de una corriente eléctrica a través de un entrehierro de gas bajo la influencia de un campo eléctrico. El arco eléctrico utilizado para soldar metales se llama arco de soldadura. El arco es parte del circuito de soldadura eléctrica y hay una caída de voltaje a través de él. En la soldadura de CC, el electrodo conectado al polo positivo de la fuente de poder del arco se llama ánodo y el polo negativo se llama cátodo. Si la soldadura se realiza con corriente alterna, cada uno de los electrodos es alternativamente ánodo y cátodo.El espacio entre los electrodos se denomina área de descarga de arco o espacio de arco. La longitud del espacio del arco se denomina longitud del arco. En condiciones normales a bajas temperaturas, los gases están compuestos de átomos y moléculas neutros y no son conductores de electricidad. El paso de una corriente eléctrica a través de un gas solo es posible si contiene partículas cargadas: electrones e iones. El proceso de formación de partículas de gas cargadas se llama ionización y el gas en sí se llama ionizado. La aparición de partículas cargadas en el espacio del arco es causada por la emisión (emisión) de electrones de la superficie del electrodo negativo (cátodo) y la ionización de gases y vapores en el espacio. El arco que arde entre el electrodo y el objeto a soldar es un arco directo. Tal arco generalmente se llama arco libre, en contraste con un arco comprimido, cuya sección transversal se reduce a la fuerza debido a la boquilla del soplete, el flujo de gas y el campo electromagnético. El arco se excita de la siguiente
  9. 9. manera. En caso de cortocircuito del electrodo y las partes en los lugares de contacto con sus superficies, se calientan.Cuando los electrodos se abren desde la superficie calentada del cátodo, se emiten electrones: emisión de electrones. La liberación de electrones se asocia principalmente con el efecto térmico (emisión termoiónica) y la presencia de un campo eléctrico de alta intensidad en el cátodo (emisión de campo). La presencia de emisión de electrones desde la superficie del cátodo es una condición indispensable para la existencia de una descarga de arco. A lo largo del espacio del arco, el arco se divide en tres regiones (Fig. 2.1): cátodo, ánodo y la columna de arco ubicada entre ellos.La región del cátodo incluye una superficie de cátodo calentada, denominada mancha de cátodo, y una parte del espacio de arco adyacente a ella. La longitud de la región del cátodo es pequeña, pero se caracteriza por una mayor intensidad y los procesos de obtención de electrones que ocurren en ella, que son una condición necesaria para la existencia de una descarga de arco. La temperatura del punto del cátodo para electrodos de acero alcanza los 2400- 2700 ° C. Libera hasta el 38% del calor total del arco.El principal proceso físico en esta área es la emisión de electrones y la aceleración de electrones. La caída de voltaje en la región del cátodo es de aproximadamente 12-17 V.El área del ánodo consiste en un punto del ánodo en la superficie del ánodo y una parte del espacio del arco adyacente a él. La corriente en la región del ánodo está determinada por el flujo de electrones provenientes de la columna de arco. El punto del ánodo es el punto de entrada y neutralización de electrones libres en el material del ánodo. Tiene aproximadamente la misma temperatura que la mancha del cátodo, pero como resultado del bombardeo de electrones, se libera más calor en él que en el cátodo. La región anódica también se caracteriza por una mayor tensión. La caída de voltaje Ua es de aproximadamente 2-11 V. La longitud de esta área también es pequeña.La columna de arco ocupa la mayor longitud del espacio de arco, ubicada entre las regiones del cátodo y el ánodo. El principal proceso de formación de partículas cargadas aquí es la ionización del gas. Este proceso ocurre como resultado de la colisión de partículas cargadas (principalmente electrones) y de gas neutro. Con suficiente energía de colisión, los electrones se eliminan de las partículas de gas y se forman iones positivos. Esta ionización se llama ionización por impacto. La colisión puede ocurrir sin ionización, luego la energía de colisión se libera en forma de calor y aumenta la temperatura de la columna de arco. Las partículas cargadas que se forman en la columna de arco se mueven hacia los electrodos: los electrones hacia el ánodo, los iones hacia el cátodo. Parte de los iones positivos llega al punto del cátodo, mientras que la otra parte no llega y, uniéndose a sí mismos electrones cargados negativamente, los iones se convierten en átomos neutros.Este proceso de neutralización de partículas se llama recombinación. En la columna de arco, bajo todas las condiciones de combustión, se observa un equilibrio estable entre los procesos de ionización y recombinación. En general, la columna de arco no tiene carga. Es neutral, ya que en cada sección hay simultáneamente un número igual de partículas con carga opuesta. La temperatura de la columna de arco alcanza 6000-8000 ° C y más. La caída de voltaje en él (Uc) varía casi linealmente a lo largo de la longitud, aumentando con el aumento de la longitud de la columna. La caída de voltaje depende de la composición del medio gaseoso y disminuye con la introducción de componentes fácilmente ionizables en él. Estos componentes son elementos alcalinos y alcalinotérreos (Ca, Na, K, etc.). La caída de voltaje total en el arco es Ud = Uc + Ua + Uc. Tomando la caída de voltaje en la columna del arco en forma de dependencia lineal, se puede representar mediante la fórmula Uc = Elc, donde E es la tensión a lo largo de la longitud, lc es la longitud de la columna. Los valores de ir, Ua, E dependen prácticamente solo del material de los electrodos y de la composición del medio del arco y, si permanecen sin cambios, permanecen constantes bajo diferentes condiciones de soldadura. Debido a la pequeña longitud de las regiones del cátodo y del ánodo, se puede considerar prácticamente 1c = 1d. Entonces se obtiene la expresión II) (= a + Ы) (, (2.1) mostrando que el voltaje del arco depende directamente de su longitud, donde a = uk + ua; b = E. Una condición indispensable para obtener una junta soldada de alta calidad es la combustión estable del arco (su estabilidad). Esto se entiende como tal modo de su existencia, en el que el arco arde durante mucho tiempo a valores dados de corriente y voltaje, sin interrupción y sin pasar a otro tipo de descargas. Con una combustión estable del arco de soldadura, sus principales parámetros, intensidad de la corriente y voltaje, se encuentran en cierta interdependencia. Por lo tanto, una de las principales características de una descarga de arco es la dependencia de su voltaje de la intensidad de la corriente a una longitud de arco constante. La representación gráfica de esta dependencia cuando se opera en modo estático (en un estado de combustión estable del arco) se llama la característica estática de voltios-amperios del arco (Fig. 2.2).Con un aumento en la longitud del arco, su voltaje aumenta y la curva de la característica estática voltio-amperio aumenta, más alta con una disminución en la longitud del arco, cae más bajo, mientras mantiene su forma cualitativamente. La curva característica estática se puede dividir en tres áreas: descendente, dura y ascendente. En la primera región, un aumento en la corriente conduce a una fuerte caída en el voltaje del arco. Esto se debe al hecho de que con un aumento en la intensidad de la corriente, el área de la sección transversal de la columna de arco y su conductividad eléctrica aumentan. La quema de arco en los modos en esta área se caracteriza por una baja estabilidad. En la segunda área, el aumento en la intensidad de la corriente no está asociado con un cambio en el voltaje del arco. Esto se debe al hecho de que el área de la sección transversal de la columna del arco y los puntos activos cambia en proporción a la intensidad de la corriente y, por lo tanto, la densidad de la corriente y la caída de voltaje en el arco permanecen constantes. La soldadura por arco rígido estático se utiliza ampliamente en la tecnología de soldadura, especialmente en la soldadura manual. En la tercera región, al aumentar la intensidad de la corriente, aumenta el voltaje. Esto se debe al hecho de que el diámetro del punto del cátodo se vuelve igual al diámetro del electrodo y no puede aumentar más, mientras que la densidad de corriente en el arco aumenta y el voltaje cae. El arco ascendente se utiliza ampliamente en la soldadura automática y mecanizada de arco sumergido y con protección
  10. 10. de gas con alambres de relleno finos.Higo. 2.3. Característica estadística de voltios-amperios del arco a diferentes velocidades de alimentación del alambre del electrodo: a - baja velocidad; b - velocidad media, c - alta velocidad En la soldadura mecanizada de electrodos consumibles, a veces se usa una característica estática de voltio-amperio del arco,tomada no en su longitud constante, sino a una velocidad de alimentación constante del alambre del electrodo (Figura 2.3).Como puede verse en la figura, la velocidad de alimentación de cada alambre de electrodo corresponde a un rango estrecho de corrientes con una combustión estable del arco. Una corriente de soldadura demasiado pequeña puede provocar un cortocircuito entre el electrodo y la pieza de trabajo, y demasiado alta, un aumento brusco del voltaje y su rotura.Un arco eléctrico es un tipo de descarga eléctrica en gases. Cualquier movimiento dirigido de partículas cargadas entre electrodos en gases se denomina descarga. El lugar del arco entre otros tipos de descargas en gases: La descarga de arco se diferencia de otras: 1 - alta temperatura 4000 - 50 OOO K 2 - alta intensidad de corriente 50-10.000 A 3 - campo eléctrico débil 10 - 60 V. Se le llama arco debido a la forma característica que surge de la interacción de las partículas cargadas del arco con el campo magnético del arco mismo. A medida que aumenta la corriente, el campo magnético puede romper la descarga del arco.La corriente en el proceso del arco fluye entre los electrodos (polos del arco) a través del gas en el espacio del arco.El electrodo positivo es el ánodo.Electrodo negativo – cátodo Distinga entre arcos libres (que se expanden libremente) y arcos comprimidos. Libre (en expansión) se denomina arco cuyo oadio no está limitado en ninguna de sus secciones;comprimido es un arco cuyo radio está limitado en al menos una sección.Distribución de la caída de voltaje del arco. En el espacio entre electrodos, se observa una distribución desigual del campo eléctrico (saltos de potencial en las regiones cercanas al electrodo) y, de acuerdo con esto, la caída de voltaje a lo largo de la longitud del arco es desigual.Los electrones libres que se encuentran en los metales bajo la acción de un campo eléctrico a alta temperatura del cátodo lo abandonan El potencial de la región del cátodo acelera e ioniza los átomos de la columna de arco Los átomos de la columna también pueden ionizarse por altas temperaturas , fotoionización) Los electrones se mueven en la columna de arco hacia el ánodo Al acercarse al ánodo, caen sobre él bajo la acción del campo eléctrico de la región del ánodo Los iones se mueven en la dirección opuesta, bombardeando el cátodo La resistencia de un conductor de gas no es lineal y, por lo tanto, el arco no obedece a la ley de Ohm.Característica estática corriente-voltaje del arco. Dependiendo de la densidad de corriente, la característica de corriente-voltaje puede ser descendente, plana y creciente.A bajas corrientes, al aumentar la corriente, el número de partículas cargadas aumenta rápidamente, principalmente debido al calentamiento y un aumento en la emisión de electrones de la superficie del cátodo y, por lo tanto, el correspondiente aumento en el volumen de ionización en la columna de arco.En este caso, la resistencia de la columna de arco disminuye y el voltaje requerido para soportar la descarga cae. La característica del arco está cayendo.Con un aumento adicional de la corriente y una sección transversal limitada de los electrodos, la columna de arco se comprime ligeramente y el volumen de gas que participa en la transferencia de carga disminuye. Esto conduce a una tasa de crecimiento más lenta del número de partículas cargadas.El voltaje del arco se vuelve poco dependiente de la corriente. La característica es plana.En las dos primeras áreas, la resistencia eléctrica del arco es negativa (negativa). Estas áreas son típicas de arcos con una densidad de corriente relativamente baja. Un aumento adicional de la corriente conducirá al agotamiento de la capacidad termoiónica del cátodo. El número de partículas cargadas no aumenta y la resistencia al arco se vuelve positiva y casi constante. Aparece un"plasma comprimido altamente ionizado", que en propiedades se acerca a los conductores metálicos. Tal arco obedece a la ley de Ohm. Capacidad energética de diferentes áreas del arco Para las cifras dadas, la caída de voltaje en las regiones del arco (arco en vapor de hierro) y los valores de corriente típicos para la soldadura por arco manual: En la región del cátodo 14Вх100А = 1.4 kW a una longitud * 10 "5 cm En la columna de arco 25 V / cm x 0,6 cm x 100 A = 1,5 kW a una longitud de ^ 0,6 cm En la región anódica, 2,5 V x 100 A = 250 W a una longitud de ^ 10 "4 cm.Los principales consumidores de energía son la región del cátodo y la columna de arco, es obvio que en ellos tienen lugar los principales procesos, que caracterizan el fenómeno físico, cuyo resultado es la descarga del arco. Con diámetros de electrodos constantes y distancias entre ellos, los parámetros eléctricos del arco dependerán del material de los electrodos (emisión, vapores metálicos en la columna), la composición de los gases en el arco, la temperatura de los electrodos y la composición. del gas en el arco (en la columna del arco).Es decir, los parámetros eléctricos del arco dependen de factores físicos y geométricos. Cambiar el tamaño de los electrodos y la distancia entre ellos afecta las características eléctricas del arco.Los arcos de soldadura se subdividen (clasifican): Según los materiales de los electrodos (Fe, W, Cu, etc.)Por la composición de los gases (en el aire, en los vapores metálicos, en el flujo de gases protectores;Electrodo consumible o no consumible, etc.Procesos físicos en la región del cátodo.Los electrones abandonan la superficie del cátodo y se mueven hacia el ánodo. El camino que recorren antes de la primera colisión con los átomos de gas del arco limita la región del cátodo. Los cálculos muestran que esto es * 10 "b cm para la presión y el arco normales en el aire y en el vapor de hierro.Es habitual referirse a la región del cátodo (esta región del arco (1C) "5 cm) y la superficie misma del cátodo.1) La corriente eléctrica total en la región del cátodo consiste en corrientes iónicas y electrónicas Densidad de corriente (A / cm2):I = eo-rvWe'i © = e0n © W & e0 es la carga del electrón;l © - el número de electrones; W © - velocidad de movimiento (deriva) de los electrones. Si asumimos que las corrientes iónicas y electrónicas son iguales (en el mismo I,> 1v), entonces Los iones y electrones que pasan a través de la región del cátodo acumulan energía cinética: R _ P1fUf - _ tsLChe. donde esos, m © son las masas correspondientes.Dado que son acelerados por un campo eléctrico, la energía que reciben será Єo-IL (el producto de las cargas por la diferencia de potencial):Eph = Her = Єo. Reino Unido entonces las velocidades de las
  11. 11. partículas cargadas son: w * =; nosotros = No., entonces ne _ W9 _ y rne _ I rn (Masa de electrones mQ, = 9.106-10 "28 g Masa del protón mn = 1,66-10 "24 g Para el ion hierro AFe = 55,84; en este caso:sobre el cátodo, darle su energía, calentarlo, capturar un electrón, convertirlo en átomos neutros. Los electrones del cátodo se aceleran a la energía eo U *, golpeando los átomos de la columna de arco y ionizándolos.Emisión de cátodos Existen los siguientes tipos de emisión de electrones desde la superficie del cátodo:Termoelectrónico;Autoelectrónico (electrostático); Fotoelectrónica (efecto fotoeléctrico externo); Secundario (bombardeo de la superficie con átomos, iones, partículas pesadas, electrones, etc.);En la soldadura por arco, las más comunes son las emisiones térmicas y de campo.La intensidad de emisión se estima mediante la densidad de corriente j [A / cm2] (para soldar 102 ... 105 A / mm2).Emisión termoiónica.Se impide que los electrones libres, que se encuentran en un sólido, abandonen su campo eléctrico, una barrera de potencial de superficie.El valor de la energía más pequeña que se le debe dar a un electrón para que pueda salir de la superficie del cuerpo y alejarse a una distancia en la que la interacción entre él y el cuerpo es imposible se llama función de trabajo.Siempre habrá tales electrones que accidentalmente recogen esta energía y abandonan el cuerpo. Pero bajo la influencia de un campo eléctrico, regresan de inmediato.A medida que aumenta la temperatura corporal, aumenta la cantidad de electrones que tienen suficiente energía para salir del cuerpo.En cálculos electrostáticos, la función de trabajo A * = e0 f, donde<р - потенциал выхода. Е0 = 1, А, = ф в эктрон вольтах.La densidad de corriente para la emisión termoiónica está determinada por la ecuación de Richardson-Deshtman: jT = AT2e “kf; jT = AT2e "^ A - constante, depende del material del cátodo T – temperatura k: - Constante de Boltzmann k = 8,62 10'5 eV / K = 1,38-10 "23 JJ La corriente de emisión termoiónica resulta ser varios órdenes de magnitud (100 ... 10000 veces) menor que la requerida para el cátodo al soldar, por ejemplo, acero.Pero 8 de la región del cátodo es una carga iónica de volumen positivo, que crea una intensidad de campo de 1-106 V / cm y más.Un campo eléctrico de esta fuerza cambia las condiciones para la emisión de electrones del cátodo.La función de trabajo de los electrones disminuye de acuerdo con la magnitud de la intensidad del campo en la región cercana al electrodo (cercano al cátodo). Este fenómeno se llama efecto Schottky. La función de trabajo en presencia de un campo eléctrico e de la región cercana a la superficie del cátodo disminuye en el valor: SÍ = e "2E, / 2 DAV = 3.8-10" * E E - intensidad de campo eléctrico La hipótesis electrostática (emisión de campo) de Langmuir (1923) juega un papel especial en la explicación de los fenómenos de emisión catódica para densidades de corriente anormalmente altas características de la soldadura de electrodos consumibles. El flujo de electrones tiene propiedades de onda. Un electrón: una onda puede penetrar desde el cátodo hasta el ánodo, sin elevarse hasta el nivel de potencial requerido para la emisión, pero evitándolo. A esto se le llama cruce de túnel y se lleva a cabo sin desperdiciar energía.En este caso, el valor de la barrera de potencial debería ser menor que la longitud de onda del electrón en el flujo. Longitud de onda del flujo de electrones: Ft - Constante de Planck ft = 4.13-10 "15 e-v s m - masa de electrones V - velocidad de flujo de electrones. y y b son constantes que dependen del material del cátodo.Fotoemisión (efecto fotoeléctrico externo, efecto Einstein). Cuando el cátodo absorbe cuantos de luz, pueden aparecer electrones, que tienen una energía mucho mayor que la función de trabajo. La condición para la ocurrencia de fotoemisión (ley de Einstein) Fi v £ φ + Uz mv2 fi - Constante de Planck F> = 6.626176 (36) - 10 m J-seg; v es la frecuencia de la onda luminosa; m es la masa del electro. sobre el v es la velocidad del electrón después de la emisión. c - la velocidad de la luz en el vacío es 299792458.0 (1.2) m / s; vo, * o son la frecuencia de corte y la longitud de onda de la luz que pueden causar fotoemisión.Una mezcla de gases se ioniza de manera diferente a cada gas individual debido al hecho de que el gas de electrones que se crea como resultado de la ionización será común para todos los componentes de la mezcla de gases. El grado de ionización de la mezcla: ■ L-ts p-d R 'n es el número de partículas; S es el diámetro de la interacción de las partículas (diámetro de Ramsauer); P - presión externa.La velocidad cuadrática media se determina a partir de la energía promedio del movimiento térmico.k - constante de Boltzmann. A - constante, depende del material del cátodo T - temperatura k: - Constante de Boltzmann k = 8,62 10'5 eV / K = 1,38-10 "23 JJ La corriente de emisión termoiónica resulta ser varios órdenes de magnitud (100 ... 10000 veces) menor que la requerida para el cátodo al soldar, por ejemplo, acero. Pero 8 de la región del cátodo es una carga iónica de volumen positivo, que crea una intensidad de campo de 1-106 V / cm y más.Un campo eléctrico de esta fuerza cambia las condiciones para la emisión de electrones del cátodo. La función de trabajo de los electrones disminuye de acuerdo con la magnitud de la intensidad del campo en la región cercana al electrodo (cercano al cátodo). Este fenómeno se llama efecto Schottky. La función de trabajo en presencia de un campo eléctrico e de la región cercana a la superficie del cátodo disminuye en el valor: SÍ = e "2E, / 2 DAV = 3.8-10" * E E - intensidad de campo eléctrico La hipótesis electrostática (emisión de campo) de Langmuir (1923) juega un papel especial en la explicación de los fenómenos de emisión catódica para densidades de corriente anormalmente altas características de la soldadura de electrodos consumibles. El flujo de electrones tiene propiedades de onda. Un electrón: una onda puede penetrar desde el cátodo hasta el ánodo, sin elevarse hasta el nivel de potencial requerido para la emisión, pero evitándolo. A esto se le llama cruce de túnel y se lleva a cabo sin desperdiciar energía. En este caso, el valor de la barrera de potencial debería ser menor que la longitud de onda del electrón en el flujo. Longitud de onda del flujo de electrones:Ft - Constante de Planck ft = 4.13-10 "15 e-v s m - masa de electrones V - velocidad de flujo de electrones. y y b son constantes que dependen del material del cátodo.Fotoemisión (efecto fotoeléctrico externo, efecto Einstein). Cuando el cátodo absorbe cuantos de luz, pueden aparecer electrones, que tienen una energía mucho mayor que la función de trabajo. La condición para la ocurrencia de fotoemisión (ley de Einstein)Fi v £ φ + Uz mv2 fi - Constante de Planck F> = 6.626176 (36) - 10 m J-seg; v es la frecuencia de la onda
  12. 12. luminosa; m es la masa del electro. sobre el v es la velocidad del electrón después de la emisión.c - la velocidad de la luz en el vacío es 299792458.0 (1.2) m / s; vo, * o son la frecuencia de corte y la longitud de onda de la luz que pueden causar fotoemisión.Una mezcla de gases se ioniza de manera diferente a cada gas individual debido al hecho de que el gas de electrones que se crea como resultado de la ionización será común para todos los componentes de la mezcla de gases. El grado de ionización de la mezcla: ■ L-ts p-d R 'n es el número de partículas;S es el diámetro de la interacción de las partículas (diámetro de Ramsauer);P - presión externa. La velocidad cuadrática media se determina a partir de la energía promedio del movimiento térmico. k - constante de Boltzmann. Qué es un arco eléctrico? Este es un tipo de descarga eléctrica en un gas (fenómeno físico). También se le llama - Descarga de arco o arco voltaico. Consiste en gas ionizado eléctricamente casi neutro (plasma).Puede surgir entre dos electrodos cuando aumenta el voltaje entre ellos, o cuando se acercan entre sí.Brevemente sobre propiedades: temperatura del arco eléctrico, de 2500 a 7000 ° C. Sin embargo, no es una temperatura pequeña.La interacción de los metales con el plasma conduce al calentamiento, oxidación, fusión, evaporación y otros tipos de corrosión.Se acompaña de radiación luminosa, onda explosiva y de choque, temperatura ultra alta, ignición, liberación de ozono y dióxido de carbono.Hay mucha información en Internet sobre qué es un arco eléctrico, cuáles son sus propiedades, si te interesa más detalles, échale un vistazo. Por ejemplo, en ru.wikipedia.org.Ahora sobre mi accidente. Es difícil de creer, pero hace 2 días, encontré este fenómeno directamente y sin éxito. Fue así: el 21 de noviembre, en el trabajo, me dieron instrucciones de hacer el cableado de las lámparas en la caja de conexiones y luego conectarlas a la red. No hubo problemas con el cableado, pero cuando me metí en el blindaje, surgieron algunas dificultades. Es una lástima que el androide se haya olvidado de su casa, no haya tomado una foto del cuadro eléctrico, de lo contrario sería más claro. Quizás haga más cuando vaya a trabajar. Entonces, el escudo era muy antiguo: 3 fases, un bus cero (también conocido como conexión a tierra), 6 máquinas automáticas y un conmutador de paquetes (todo parece ser simple), el estado inicialmente no inspiraba confianza. Luché durante mucho tiempo con un neumático cero, ya que todos los tornillos estaban oxidados, después de lo cual puse fácilmente la fase en la máquina. Todo está bien, revisé los accesorios, están funcionando.Después de eso, regresó al escudo para colocar cuidadosamente los cables y cerrarlo. Quiero señalar que el cuadro eléctrico estaba a una altura de ~ 2 metros, en un pasaje estrecho y para llegar a él, usé una escalera (escalera). Mientras tendía los cables, descubrí chispas en los contactos de otras máquinas, lo que hacía que las lámparas parpadearan. En consecuencia, estiré todos los contactos y continué inspeccionando los cables restantes (para hacerlo una vez y no volver a esto). Al encontrar que un contacto en la bolsa tiene una temperatura alta, decidí estirarlo también. Tomó un destornillador, lo apoyó contra el tornillo, lo giró, ¡bang! Hubo una explosión, un destello, fui arrojado hacia atrás, golpeando la pared, caí al piso, no se veía nada (cegado), el escudo no paraba de explotar y zumbar. No sé por qué no funcionó la protección. Al sentir las chispas que caían sobre mí, me di cuenta de que tenía que salir. Salí al tacto, gateando. Habiendo salido de este estrecho pasaje, comenzó a llamar a su socio. Ya en ese momento sentí que algo andaba mal con mi mano derecha (sostenía un destornillador con ella), sentí un dolor terrible.Junto con mi compañero, decidimos que teníamos que correr al puesto de primeros auxilios. Lo que sucedió después, creo que no vale la pena contarlo, simplemente contribuyeron y fueron al hospital. Nunca olvidaré este horrible sonido de un largo cortocircuito: picazón con un zumbido.Ahora estoy en el hospital, tengo una abrasión en la rodilla, los médicos piensan que me electrocutaron, esta es la salida, por eso están monitoreando mi corazón. Creo que no me alcanzó una corriente eléctrica, pero la quemadura en mi mano fue causada por un arco eléctrico que ocurrió durante el cortocircuito.Todavía no se sabe qué sucedió allí, por qué se me ocurrió el cortocircuito, creo, cuando se giró el tornillo, el contacto en sí se movió y se produjo un cierre de fase a fase, o había un cable desnudo detrás del interruptor de paquete cuando el tornillo se acerco arco eléctrico... Lo averiguaré más tarde si lo resuelven. Maldita sea, fui al vestidor, me dieron la mano para que escribiera con una izquierda ahora))) Otro (7) Lámpara de arco Un lámpara de arco es un tipo de lámpara eléctrica que produce luz al crear un arco en el espacio entre dos electrodos cuando se suministra energía Eléctrica A principios del siglo XIX, Sir Humphry Davy inventó el primer lámpara de arco. En esa primera lámpara, se utilizaron dos electrodos de carbono. El arco se produjo entre los electrodos en el aire. Fue utilizado en proyectores, proyectores de películas (luz de alta intensidad).Hoy en día, las lámparas de descarga de gas son ampliamente utilizadas. Se pre�ere la lámpara de arco de carbono debido a su alta e�ciencia. Aquí,la luz es producida por el arco como en el caso de la lámpara de arco de carbono, pero se llena un gas inerte entre los electrodos. Estos están encerrados en un tubo de vidrio a baja presión. La ionización de este gas inerte es la razón de la formación de arco aquí. La lámpara de arco de xenón, la lámpara de arco de mercurio, la lámpara de arco de neón, la lámpara de arco largo de criptón, la lámpara de arco de mercurio-xenón son los ejemplos. Las lámparas de xenón son la lámpara más utilizada. Principio de funcionamiento de la lámpara de arco En la lámpara de arco de carbono, los electrodos están en contacto.Al principio que está en el aire. Esto provoca que una baja tensión alcance un arco. Luego los electrodos se separan lentamente. Como resultado de esto, la corriente eléctrica se calienta y el arco se mantiene entre los electrodos. Por el proceso de calentamiento, la punta de los
  13. 13. electrodos de carbono se evapora. La luz de alta intensidad es producida por este vapor de carbono que es altamente luminoso en el arco. El color de la luz producida depende de la temperatura, el tiempo y las características eléctricas En las lámparas de descarga de gas, el arco se produce enEl espacio entre los electrodos. Aquí, el espacio se llena con cualquier gas inerte. El arco es producido por la ionización de este gas en particular. Los electrodos y el gas juntos están cubiertos con un tubo de vidrio. Cuando los electrodos reciben una fuente de alimentación de alto voltaje, los átomos en el gas experimentaron una fuerza eléctrica inconcebible y dan como resultado la división de los átomos en electrones e iones libres. Así se produce la ionización del gas (proceso de ionización). Los átomos rotos (electrones libres e iones) se mueven.En direcciones opuestas. Las dos cargas (electrones libres e iones) colapsan entre sí y también con los electrodos. Como resultado, la energía se emite en forma de un destello de luz. Este destello de luz se llama arco. Esto se conoce como la formación del arco y se realiza mediante el proceso de descarga. Por eso también se le conoce como lámparas de descarga. El nombre de lámpara de arco y el color de la luz emitida dependerá directamente de la estructura atómica del gas inerte que se llena en el tubo de vidrio.La temperatura típica del arco es más de 3000.oC o 5400oDO. El color de la luz emitida por la lámpara de arco de xenón es blanco (similar a la luz natural) que se usa ampliamente. De la lámpara de arco de neón, obtenemos color rojo y de la lámpara de arco de mercurio, se obtiene un color azulado. También se utiliza la combinación de gases inertes. Brindarán un espectro de luz más uniforme en un rango más amplio de longitud de onda. Otro (8) Arco eléctrico - Electric arc Wikipedia inglis Un arco eléctrico, o descarga de arco, es un avería eléctrica de un gas que produce un prolongado descarga eléctrica. los Actual a través de un normalmente no conductivo medio como aire produce un plasma; el plasma puede producir luz visible. Una descarga de arco se caracteriza por un voltaje más bajo que un descarga luminosa y confía en emisión termoiónica de electrones del electrodos apoyando el arco. Un término arcaico es arco voltaico, como se usa en la frase "lámpara de arco voltaico".Técnicas para supresión de arco se puede utilizar para reducir la duración o la probabilidad de formación de arco. Historia señor Humphry Davy descubrió el arco eléctrico de pulso corto en 1800. En 1801, describió el fenómeno en un artículo publicado en William Nicholson Revista de Filosofía Natural, Química y Artes Según la ciencia moderna, la descripción de Davy fue más una chispa que un arco. En el mismo año, Davy demostró públicamente el efecto, antes de Sociedad de la realeza,transmitiendo un corriente eléctrica a través de dos carbón varillas que se tocaron, y luego separándolas una distancia corta. La demostración produjo un arco "débil", no fácilmente distinguible de un sostenido Chispa - chispear, Entre carbón puntos. La Sociedad se suscribió a una batería más potente de 1.000 placas, y en 1808 demostró el arco a gran escala. Se le atribuye el nombre del arco. Lo llamó arco porque asume la forma de un arco hacia arriba cuando la distancia entre los electrodos no es pequeña. Esto se debe a la fuerza de flotación sobre el gas caliente.El primer arco continuo fue descubierto de forma independiente en 1802 y descrito en 1803. como un "fluido especial con propiedades eléctricas", por Vasily V. Petrov, un científico ruso que experimenta con un batería de cobre-zinc que consta de 4200 discos.A finales del siglo XIX, iluminación de arco eléctrico fue de amplio uso para alumbrado publico. La tendencia de los arcos eléctricos a parpadear y silbar fue un problema importante. En 1895, Hertha Marks Ayrton escribió una serie de artículos para el Electricista explicando que estos fenómenos fueron el resultado de que el oxígeno entrara en contacto con las barras de carbono utilizadas para crear el arco. En 1899, fue la primera mujer en leer su propio artículo ante la Institución de Ingenieros Eléctricos (IEE). Su artículo se tituló "El silbido del arco eléctrico". Poco tiempo después, Ayrton fue elegida la primera mujer miembro de la EEI; la siguiente mujer en ser admitida en la EEI fue en 1958.[9] Ella solicitó presentar un artículo ante la Royal Society, pero no se le permitió debido a su género,y John Perry leyó en su lugar en 1901 "El mecanismo del arco eléctrico Resumen Un arco eléctrico es la forma de descarga eléctrica con la mayor densidad de corriente. La corriente máxima a través de un arco está limitada solo por el circuito externo, no por el arco en sí.Un arco entre dos electrodos puede iniciarse por ionización y descarga luminiscente, cuando se incrementa la corriente a través de los electrodos. El voltaje de ruptura del espacio entre electrodos es una función combinada de la presión, la distancia entre los electrodos y el tipo de gas que rodea a los electrodos. Cuando se inicia un arco, su voltaje terminal es mucho menor que una descarga incandescente y la corriente es mayor. Un arco en gases cercano a la presión atmosférica se caracteriza por la emisión de luz visible, alta densidad de corriente y alta temperatura. Un arco se distingue de una descarga luminiscente en parte por las temperaturas similares de los electrones y los iones positivos; en una descarga luminosa, los iones son mucho más fríos que los electrones.Un arco dibujado puede ser iniciado por dos electrodos inicialmente en contacto y separados; esto puede iniciar un arco sin la descarga luminiscente de alto voltaje. Esta es la forma en que un soldador comienza a soldar una junta, tocando momentáneamente el electrodo de soldadura contra la pieza de trabajo y luego retirándolo hasta que se forme un arco estable. Otro ejemplo es la separación de contactos eléctricos en interruptores, relés o disyuntores; en circuitos de alta energía supresión de arco puede ser necesario para evitar daños en los contactos. La resistencia eléctrica a lo largo del arco eléctrico continuo crea calor, que ioniza más moléculas de gas (donde el grado de ionización está determinado por la temperatura), y según esta secuencia: sólido-líquido-gas-plasma; el gas se convierte gradualmente en un plasma térmico. Una termal plasma está en equilibrio térmico; la temperatura
  14. 14. es relativamente homogénea en todos los átomos, moléculas, iones y electrones. La energía dada a los electrones se dispersa rápidamente a las partículas más pesadas por colisiones elásticas, debido a su gran movilidad y gran número. La corriente en el arco es sostenida por emisión termoiónica y emisión de campo de electrones en el cátodo. La corriente puede concentrarse en un punto caliente muy pequeño en el cátodo; densidades de corriente del orden de un millón amperios por centímetro cuadrado. A diferencia de un descarga luminosa, un arco tiene una estructura poco discernible, ya que la columna positiva es bastante brillante y se extiende casi hasta los electrodos en ambos extremos. La caída del cátodo y la caída del ánodo de unos pocos voltios ocurren dentro de una fracción de milímetro de cada electrodo. La columna positiva tiene un gradiente de voltaje más bajo y puede estar ausente en arcos muy cortos.[10] Un arco de corriente alterna de baja frecuencia (menos de 100 Hz) se asemeja a un arco de corriente continua; en cada ciclo, el arco se inicia por ruptura, y los electrodos intercambian funciones, como ánodo o cátodo, cuando la corriente se invierte. A medida que aumenta la frecuencia de la corriente, no hay tiempo suficiente para que toda la ionización se disperse en cada medio ciclo y ya no es necesaria la ruptura para mantener el arco; la característica de voltaje frente a corriente se vuelve casi óhmica.Las diversas formas de arcos eléctricos son propiedades emergentes de patrones no lineales de corriente y campo eléctrico. El arco se produce en el espacio lleno de gas entre dos conductores electrodos (a menudo hecho de tungsteno o carbono) y resulta en una muy alta la temperatura,capaz de derritiendo o vaporizando la mayoría de los materiales. Un arco eléctrico es una descarga continua, mientras que el similar chispa eléctrica la descarga es momentánea. Un arco eléctrico puede ocurrir en corriente continua (CC) circuitos o en corriente alterna (CA) circuitos.En el último caso, el arco puede volver a iniciarse en cada medio ciclo de la corriente. Un arco eléctrico se diferencia de un descarga luminosa porque la densidad de corriente es bastante alta y la caída de voltaje dentro del arco es baja; en el cátodo, la densidad de corriente puede ser tan alta como uno megaamperio por centímetro cuadrado.Un arco eléctrico tiene una relación no lineal entre corriente y voltaje. Una vez que se establece el arco (ya sea por progresión de una descarga luminiscente o tocando momentáneamente los electrodos y luego separándolos), el aumento de corriente da como resultado un voltaje más bajo entre los terminales del arco. Esta resistencia negativa efecto requiere que alguna forma positiva de impedancia (como un balasto electrico) colocarse en el circuito para mantener un arco estable. Esta propiedad es la razón por la que los arcos eléctricos incontrolados en los aparatos se vuelven tan destructivos, ya que una vez iniciados, un arco extraerá más y más corriente de un suministro de voltaje fijo hasta que el aparato se destruya. el aparato. Guiando el arco Los científicos han descubierto un método para controlar la trayectoria de un arco entre dos electrodos disparando rayos láser al gas entre los electrodos. El gas se convierte en plasma y guía el arco. Al construir la trayectoria del plasma entre los electrodos con diferentes rayos láser, el arco se puede formar en trayectorias curvas y en forma de S. El arco también podría chocar contra un obstáculo y reformarse al otro lado del obstáculo. La tecnología de arco guiado por láser podría ser útil en aplicaciones para entregar una chispa de electricidad a un lugar preciso Arco no deseado Los arcos eléctricos no deseados o no deseados pueden tener efectos perjudiciales en transmisión de energía eléctrica, distribución sistemas y electrónico equipo. Los dispositivos que pueden causar arco incluyen interruptores, disyuntores, contactos de relé, fusibles y terminaciones de cables deficientes. Cuando un inductivo El circuito está apagado, la corriente no puede saltar instantáneamente a cero:se formará un arco transitorio a través de los contactos de separación. Los dispositivos de conmutación susceptibles a la formación de arcos normalmente están diseñados para contener y extinguir un arco, y amortiguador Los circuitos pueden proporcionar un camino para corrientes transitorias, evitando la formación de arcos. Si un circuito tiene suficiente corriente y voltaje para sostener un arco formado fuera de un dispositivo de conmutación, el arco puede causar daños al equipo, como fusión de conductores, destrucción del aislamiento e incendio. Un arco eléctrico describe un evento eléctrico explosivo que presenta un peligro para las personas y el equipo.Arco no deseado en contactos eléctricos de contactores, los relés e interruptores pueden reducirse mediante dispositivos como supresores de arco de contacto[14] y Amortiguadores RC oa través de técnicas que incluyenLa formación de arco también puede ocurrir cuando un canal de baja resistencia (objeto extraño, conductor polvo, humedad ...) se forma entre lugares con diferente voltaje. El canal conductor entonces puede facilitar la formación de un arco eléctrico. El aire ionizado tiene una conductividad eléctrica alta que se acerca a la de los metales y puede conducir corrientes extremadamente altas, causando una cortocircuito y dispositivos de protección contra disparo (fusibles y rompedores de circuito). Una situación similar puede ocurrir cuando un bombilla se quema y los fragmentos del filamento generan un arco eléctrico entre los cables dentro de la bombilla, lo que genera una sobrecorriente que dispara los interruptores. Supresión de arco La supresión de arco es un método para intentar reducir o eliminar un arco eléctrico. Hay varias áreas posibles de uso de los métodos de supresión de arco, entre ellas deposición y pulverización catódica de películas metálicas, protección de arco eléctrico, procesos electrostáticos donde no se desean arcos eléctricos (como pintura en polvo, purificación de aire, PVDF pulido de película) y supresión de arco de corriente de contacto. En el diseño electrónico industrial, militar y de consumo, el último método se aplica generalmente a dispositivos tales como interruptores de potencia electromecánicos, relés y contactores. En este contexto, la supresión de arco utiliza protección de contacto.Parte de la energía de un arco eléctrico forma nuevos compuestos químicos a partir del aire que rodea el arco: estos incluyen Óxido de nitrógeno y ozono, el segundo de los cuales se puede detectar por su distintivo olor fuerte. Estos productos químicos
  15. 15. pueden ser producidos por contactos de alta potencia en relés y conmutadores de motor, y son corrosivos para las superficies metálicas cercanas.La formación de arco también erosiona las superficies de los contactos, los desgasta y crea una alta resistencia al contacto cuando están cerrados. Otro Arco eléctrico Wikipedia En electricidad se denomina arco eléctrico o también arco voltaico a la descarga eléctrica que se forma entre dos electrodos sometidos a una diferencia de potencial y colocados en el seno de una atmósfera gaseosa.Fue descubierto y demostrado por primera vez por Hertha Marks Ayrton.Para iniciar un arco se ponen en contacto, brevemente, los extremos de dos electrodos, usualmente en forma de lápiz, por lo general de grafito, y se hace pasar una corriente intensa (unos 10 amperios) a través de ellos. Esta corriente provoca un gran calentamiento en el punto de contacto, al separarse los electrodos, se forma entre ellos una descarga luminosa similar a una llama.La descarga está producida por electrones que van desde el electrodo negativo al positivo, pero también, en parte, por iones positivos que se mueven en sentido opuesto. El choque de los iones genera un calor intenso en los electrodos, calentándose más el electrodo positivo debido a que los electrones que golpean contra él tienen mayor energía total.En un arco abierto al aire a presión normal, el electrodo positivo alcanza una temperatura de 3500 grados celsius. Durante el tiempo de la descarga se produce una luminosidad muy intensa y un gran desprendimiento de calor. Ambos fenómenos, en caso de ser accidentales, pueden ser sumamente destructivos, como ocurre con la perforación de aisladores en las líneas de transporte de energía eléctrica en alta tensión o de los aislantes de conductores y otros elementos eléctricos o electrónicos otro EL ARCO ELÉCTRICO en las (soldaduras) EL ARCO ELÉCTRICO El arco eléctrico es una descarga continuada entre dos conductores separados ligeramente, por donde pasa la corriente, al hacerse conductor el aire o gas comprendido entre los mismos Se manifiesta con gran desprendimiento de luz y calor. El arco, es la fuente de calor que utilizan muchos de los procesos de soldeo por dos razones fundamentales: Proporciona altas intensidades de calor. Es fácilmente controlable a través de medios eléctricos. Para producir el arco necesitamos dos conductores, a los que llamaremos electrodos, y un gas conductor al que denominaremos plasma. Formación del Medio Conductor: La Columna de Plasma Como ya hemos dicho anteriormente, el arco eléctrico consiste en una descarga de corriente relativamente alta sostenida a través de una columna gaseosa. Ahora bien, los gases, en condiciones normales, son prácticamente aislantes, por lo que para conseguir el arco es necesario que el gas se haga conductor. Para ello, hay que conseguir la separación de sus átomos en iones y electrones: este proceso se denomina ionización. La ionización se consigue por el choque de los electrones que salen de uno de los electrodos con el gas. Un gas ionizado o parcialmente ionizado se denomina plasma. El procedimiento más simple para aportar la energía necesaria para ionizar el gas es calentar el electrodo a una temperatura muy elevada. Por ello el método corriente para cebar un arco es establecer un cortocircuito entre pieza y electrodo. Separando ahora el electrodo bastan unos pocos voltios para que se establezca el arco. Una vez iniciado éste, los electrones que salen del cátodo ionizan el gas al chocar con sus átomos. ZONAS CARACTERÍSTICAS DEL ARCO DESOLDEO • Cátodo. • Columna de plasma • Ánodo
  16. 16. CATODO En el cátodo (terminal negativo) se produce la emisión de electrones, que ionizan el gas convirtiéndose en plasma. En el cátodo la energía se emplea en mantenerlo caliente y en arrancar los electrones, por lo que la temperatura del cátodo es más baja que la del ánodo, en donde toda la energía se emplea en su calentamiento. ÁNODO Al ánodo (terminal positivo) se dirigen los electrones atraídos por su carga positiva. El ánodo se encuentra a una temperatura más elevada que el cátodo. COLUMNA DE PLASMA • La columna de plasma se encuentra entre el ánodo y el cátodo y su temperatura es muy elevada, del orden de 30002C. El plasma es un gas que ha sido calentado por un arco hasta un estado de ionización haciéndole conductor de la corriente eléctrica. • El gas que se ioniza para convenirse en plasma puede ser el aire, los vapores desprendidos por el revestimiento del electrodo y/o el gas de protección. La longitud del arco es la distancia desde el extremo del electrodo a la superficie de la pieza. INFLUENCIA DEL TIPO DE CORRIENTE. POLARIDAD Se puede emplear corriente continua o corriente alterna para establecer un arco eléctrico entre un electrodo y la pieza a soldar. •Al conectar una máquina a la red, siempre nos abastecemos de corriente alterna. CORRIENTE CONTINUA Si se utiliza corriente continua se puede diferenciar entre conectar el electrodo al terminal negativo y la pieza al positivo o bien conectar el electrodo al terminal positivo y la pieza al negativo. POLARIDAD POLARIDAD DIRECTA • Si se conecta el electrodo en el terminal negativo y la pieza a soldar en el positivo, se dirá que se está soldando con polaridad directa. • También se puede decir que se suelda con corriente continua electrodo negativo • SP, DCSP (Stright polarity) POLARIDAD INVERSA • Si se conecta el electrodo al terminal positivo y la pieza a soldar en el negativo, se dirá que se está soldando con polaridad inversa • También puede decirse que se suelda con corriente continua electrodo positivo. • RP, DCRP (Reverse polarity) • La elección de la polaridad dependerá, entre otros factores, del tipo de proceso de soldeo, del tipo de electrodo y del material base. EFECTOS DE LA POLARIDAD POLARIDAD INVERSA La zona que más se calienta es la zona anódica (la positiva). Por tanto, cuando se suelda con polaridad inversa (CCEP) la energía del arco se concentra fundamentalmente sobre el electrodo, y por tanto, la zona más caliente es el electrodo. EFECTOS DE LA POLARIDAD • POLARIDAD INVERSA En general se obtiene un baño relativamente ancho, con poca penetración.
  17. 17. EFECTOS DE LA POLARIDAD • POLARIDAD INVERSA Excesiva acumulación de calor en el electrodo, que puede provocar su sobrecalentamiento y rápido deterioro incluso a bajas intensidades de corriente. Se produce el efecto de decapado o limpieza de óxidos, facilitándose el soldeo de algunas aleaciones como las de aluminio y magnesio. EFECTOS DE LA POLARIDAD POLARIDAD DIRECTA — Si se conecta el electrodo en el negativo (CCEN) y las piezas a soldar en el positivo, serán las piezas las que se calientan más intensamente. EFECTOS DE LA POLARIDAD POLARIDAD DIRECTA En general se obtienen cordones estrechos con gran penetración EFECTOS DE LA POLARIDAD POLARIDAD DIRECTA El electrodo soportará intensidades del orden de ocho veces mayores que si estuviese conectado al polo positivo, ya que se calienta menos. No se produce el efecto de decapado sobre las piezas, por lo que sí se quisiera soldar aleaciones con capas refractarias deberían decaparse químicamente antes del soldeo. EFECTOS DE LA CORRIENTE ALTERNA • Cuando se establece un arco en corriente alterna, el electrodo actúa de ánodo durante medio ciclo y de cátodo durante el otro medio ciclo. Este cambio, en Europa, se produce 50 veces por segundo y, por tanto, es imperceptible EFECTOS DE LA CORRIENTE ALTERNA Debido a este cambio continuo, el soldeo en corriente alterna aúna, aunque de forma reducida, los efectos de las dos polaridades en la corriente continua.
  18. 18. EFECTOS DE LA CORRIENTE ALTERNA • No siempre es fácil mantener un arco eléctrico en corriente alterna, ya que la tensión que suministra la fuente de energía está continuamente variando y llegando incluso a anularse. • Para poder mantener el arco eléctrico encendido es necesario que la tensión sea mayor de un cierto valor (U¡), siempre que la tensión no alcance ese valor el arco se extinguirá, pudiéndose volver a encender si al superar la tensión Ui el cátodo no se ha enfriado demasiado. • El arco en corriente alterna es más inestable que en corriente continua. EL SOPLO MAGNETICO Siempre que la corriente eléctrica circula por un conductor produce magnético se un campo circular alrededor del mismo Por lo tanto, al soldar se crea un campo magnético alrededor de los elementos por los que pasa la corriente (cables, electrodo, mesa, pieza...) EL SOPLO MAGNÉTICO El soplo magnético es la desviación del arco de soldeo producido por la distorsión del campo magnético existente alrededor del arco. Su efecto se suele presentar en los extremos de las piezas que se sueldan cuando éstas son ferromagnéticas FACTORES QUE PRODUCEN EL SOPLO MAGNÉTICO El cambio de dirección de la corriente al entrar en la pieza de metal base y dirigirse hacia la masa FACTORES QUE PRODUCEN EL SOPLO MAGNÉTICO Las líneas de fuerza del campo magnético, tienden a pasar por la pieza de metal base antes que por el aire, pues es más fácil para ellas ese camino. Por este motivo, las líneas de fuerza se juntarán en las proximidades de los bordes de la chapa Las razones más comunes por las que se produce el soplo del arco son: • Soldar cerca de los extremos de las piezas • Soldar cerca de la conexión de masa
  19. 19. • Soldar cerca de grandes piezas ferromagnéticas DISMINUCION DEL SOPLO MAGNETICO • Colocar la masa tan lejos como sea posible de las piezas que van a soldarse. • Reducir la corriente de soldeo todo lo posible. • Utilizar una longitud de arco corta. • Posicionar el ángulo del electrodo en dirección opuesta al soplo magnético, de forma que la misma fuerza del arco lo contrarreste. DISMINUCION DEL SOPLO MAGNÉTICO Emplear una secuencia de soldeo de paso de peregrino. Colocar apéndices en los extremos de la unión Utilizar corriente alterna. CARACTERISTICA DEL ARCO El arco eléctrico se puede considerar como un conductor gaseoso, por tanto, existirá una relación entre su intensidad de corriente y su diferencia de potencial. A esa relación de le llama "CARACTERÍSTICA DEL ARCO" La curva característica depende, entre otras cosas, del tamaño y naturaleza del cátodo y del ánodo, la naturaleza del gas de protección o del recubrimiento del electrodo y la longitud del arco. Otro El arco electrico Para soldar, deberemos provocar el arco eléctrico, que es la chispa que se produce entre la punta del electrodo y el hierro que vamos a soldar. Este arco eléctrico es un cortocircuito controlado que hace que se alcancen altas temperaturas, provocando que se derritan tanto el electrodo como el hierro que estamos soldando. El secreto de una soldadura es aprender a calcular bien la distancia correcta para que se produzca este arco eléctrico En primer lugar, hay que cebar el electrodo frotando varias veces su punta con una pieza metálica inservible que se encuentre en contacto con la pieza de masa. En cuanto empiece a producirse el arco, no tendremos más que acercarlo a la zona donde queremos realizar la soldadura (recuerda que es imprescindible que la pinza de masa esté en contacto con las piezas metálicas que vamos a soldar). Para que se produzca una buena soldadura, el arco tendrá que ser continuo y sin interrupciones. Si vemos que el arco no es continuo, esto puede deberse a que la pinza de masa no hace un buen contacto, por lo que antes de aumentar el amperaje, comprobaremos que la pinza no se encuentre en zonas pintadas que impidan el contacto correcto. Si aumentamos demasiado el amperaje, podemos acabar agujereando las piezas a soldar, en especial cuando son demasiado finas. Otro Este circuito se cierra al producirse el contacto entre el electrodo y la pieza. El arco formado es la parte donde el circuito encuentra menor resistencia y es el punto donde se genera la fuente de calor por medio de la cuál se provoca la fusión del material.

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