Full resolution (TIFF) - On this page / på denna sida - Häfte 2. Febr. 1933 - J. Biermanns: Högeffektbrytare
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
20
TEKNISK TIDSKRIFT
4 FEBR. 1933
2000
WQO
6000 10000 °abs
Fig, 10. Förhållandet mellan ljusbågstemperatur och dissociationsgrad vid olika gaser.
och särskilt hos katoden täckes genom det längs
ljusbågen uppträdande spänningsfallet och strömstyrkan.
Spänningsfallet i ljusbågssträckan är emellertid
förhållandevis obetydligt och uppgår exempelvis vid
en ljusbåge i luft till ca 30 volt/cm. Man kan ej
utan vidare inse, att detta spänningsfall är
tillräckligt för jonisering av gaserna i ljusbågen. Detta är
emellertid erforderligt, då de från katoden
emitterade elektronerna i den positiva delen av ljusbågen
hava tillfälle att förena sig med positiva joner till
neutrala molekyler. Tvivlet försvinner emellertid,
när man betänker den höga temperaturen av 5-
9 000°C i ljusbågen, vid vilken temperatur, såsom
fig. 8 visar, en betydande termojonisering redan ägt
rum. Speciellt visar kurvan Vi - 7,5 F, gällande
för en genom metallånga förorenad gassträcka, att
den genom den elektriska fältstyrkan betingade stötjoniseringen i hög grad understödes av
termojonisering.
Genom det elektriska fältet i ljusbågen erhålla
elektronerna en viss hastighet och följden blir en
hög temperatur i ljusbågssträckan. Fig. 9 visar
temperaturfördelningen i radiell riktning hos en
ljusbåge i vattenånga. Den högre temperaturen
uppdelar molekylerna i sina atomer och sönderdelar
vidare atomerna själva i fria joner och elektroner,
s. k. termojonisering. Betrakta vi närmare
ljusbågen i vattenånga, finna vi, att inom zonen V med
temperaturen under 374°C, den kritiska temperaturen
för vattenånga, fuktig ånga kan förefinnas, medan
däremot i zonen IV vatten i flyktigt
aggregattillstånd under inga omständigheter kan existera.
Här existerar i varje fall endast torr vattenånga,
vars molekyler inom zonerna med högre temperatur
sönderdelas i joner.
Sönderdelningen i enatomiga gaser och elektroner
sker i verkligheten kontinuerligt och kan beräknas
termodynamiskt med hjälp av Nernsts värmeteori.
Fig. 10 visar, hur detta förlopp varierar med
temperaturen vid olika gaser. Man ser, att vid 2 000
grader absolut temperatur kolsyran börjar dissociera,
något senare vattenångan, väte och syre och att vid
ca 5 000 grader praktiskt alla dessa gaser hava
sönderfallit i sina atomer. Ett undantag härifrån
bildar kväve med motsvarande gränstemperatur om-
kring dubbelt så hög. Först vid ännu högre
temperaturer börjar, såsom kurvan Vi = 7,5 volt visar,
termojoniseringen göra sig gällande.
Släckförloppet.
Av det föregående framgår, att ljusbågen vid
tillräckligt hög emk huvudsakligen är beroende av
tvenne faktorer, nämligen den höga temperaturen
och närvaron av metallångor. Härav framgår även
helt naturligt, att de verksammaste medlen för
släckning av ljusbågen är en kraftig avkylning och en
effektiv förtunning av de från elektroderna
härhörande metallångorna. Man inser lätt, att ett
utomordentligt medel härför är tillförandet av frisk och
kall gas, en väg som ju även blivit beträdd vid de
moderna högeffektbrytarna. Om närmast de
praktiska erfarenheterna givit oss rätt i detta avseende.
så inse vi nu den primära orsaken härtill.
Betrakta vi en ljusbåge brinnande i en gas, som
med hög hastighet rusar genom ett munstycke vid
en tryckgasbrytare, öppningen på en släckkammare
eller liknande, så uppgår temperaturen i den
ljusbågen omgivande gasströmmen vid strömmens
nollpassage endast till några hundra grader. I den
egentliga kärnzonen hos ljusbågen uppgår däremot
temperaturen till 5- å 9 000°, och denna bibehåller
därför sin ledningsförmåga, så länge ett strömflöde
förefinnes i kretsen. Kärnzonens area minskas i samma
mån som strömstyrkan faller. Vid nollpassagerna
är arean praktiskt taget ingen, men temperaturen
har därför ej sjunkit ned till omgivningens, då ljusbågspelaren har en, om ock ringa, så dock ändlig
värmekapacitet, vartill ytterligare bidrager, att
värmeavledningen sjunker med fallande temperatur
och att återföreningen av de i ljusbågen
dissocierade molekylerna verkar som en viss tröghet hos
kärntemperaturen. Temperaturen i kärnan uppgår
exempelvis vid en växelströmsljusbåge, brinnande i
stillastående luft, till ca 4 500°C. Ljusbågens
ledningsförmåga går härvid visserligen starkt tillbaka,
men är i många fall dock tillräcklig att, såsom vi
tidigare sett, förorsaka en nytändning.
Ju snabbare det lyckas att genom en styrd
strömning avkyla den inre ljusbågszonen under viss
temperatur, desto större är förutsättningen för en snabb
släckning av ljusbågen. Det gäller härvid att
avkyla ljusbågen till en sådan temperatur, att ingen
termojonisering mer är
förhanden, utan elektronerna
och jonerna på nytt börja
förenas, och att vidare vid
den förekommande emk i
kretsen gastätheten icke mer
tillåter en stötjonisering. Av
den sista synpunkten
framgår, att det är fördelaktigt
att vid brytstället arbeta med
högt tryck på släckmedlet.
Man kan nu ställa sig
frågan hur bortförandet av
värmet sker? Vi erinra oss då
det förhållandet, att den i
genomsnitt 7 000 grader varma
ljusbågskärnan är skild från
den omgivande kalla
gasströmmen genom en rela-
Fig. 11. Värmetransport från
ljusbågen vid tryckgasbrytare.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
