Дуга электрическая

Дуга электрическая, вольтова дуга, один из видов самостоятельного дугового разряда в газе, в котором разрядные явления сосредоточены в узком ярко светящемся плазменном шнуре. При горизонтальном расположении электродов этот шнур под действием восходящих потоков нагретого разрядом газа принимает форму дуги.

  Д. э. в воздухе между двумя угольными электродами (рис. 1) впервые наблюдалась (1802) и была описана (1803) русским учёным В. В. Петровым и английским учёным Г. Дэви (1808—09), который назвал её вольтовой дугой. Развитию теории Д. э. и изучению проблемы её применения в промышленности были посвящены работы русских учёных Н. Н. Бенардоса (сварка с применением угольных электродов, 1882, а также сварка на переменном токе) и Н. Г. Славянова (сварка с применением металлических электродов, 1888—91).

  Д. э. может иметь место в любом газе при давлениях от близких к атмосферному и выше. Температура плазмы в шнуре Д. э. при атмосферном давлении и силе тока в несколько а около 5000 К, при высоких давлениях и силе тока — до 12000 К, при обдувании шнура Д. э. мощным потоком газа температура достигает 50000 К. Распределение температуры в различных участках Д. э. между угольными электродами при силе тока 200 а показано на рис. 2.

  Магнитное поле, образованное током Д. э., взаимодействуя с током дуги, вызывает сжатие (стягивание) шнура (см. Пинч-эффект). С увеличением давления в окружающей среде сила тока Д. э. возрастает, а поперечные размеры её шнура уменьшаются. Вблизи электродов шнур Д. э. суживается ещё больше, образуя на их поверхности яркие катодные и анодные пятна. Плотность тока у катода Д. э. зависит от материала катода и природы газа и обычно составляет 10⁴—10⁵ а/см², но при особых условиях может достигать 10⁷ а/см².

  Вольтамперная характеристика Д. э. — падающая: увеличение тока сопровождается уменьшением напряжения между электродами.

  Д. э. применяется в электрометаллургии для получения чистых и тугоплавких металлов (см. Дуговая вакуумная печь), в светотехнике (см. Газоразрядные источники света) и особенно широко в электросварке. В некоторых областях техники (например, в технике высоких напряжений) с явлением Д. э. приходится бороться. Для гашения Д. э., возникающей при разрыве цепей высокого напряжения, применяют выключатели с различными дугогасительными устройствами, в том числе выключатели масляные, воздушные, элегазовые, с гашением дуги магнитным полем и др.

  Лит.: Никитин В. П., Русская школа в развитии электрической дуговой сварки, «Автогенное дело», 1948, №7; Самервилл Дж. М., Электрическая дуга, пер. с англ., М.—Л., 1962; Буткевич Г. В., Дуговые процессы при коммутации электрических цепей, М., 1967, а также при ст. Дуговой разряд.

Рис. 2. Распределение температуры в различных участках шнура электрической дуги.

Рис. 1. Электрическая дуга между вертикально расположенными угольными электродами.