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等离子弧的基本原理

内容导读:1955年美国首先开发成功等离子弧切割技术。等离子弧的原理是:让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔,在其孔道中产生的三种压缩效应作用下,得到强烈压缩,在与弧柱内部膨胀压力
1955年美国首先开发成功等离子弧切割技术。等离子弧的原理是:让连续通气放电的电弧通过一个喷嘴孔,在其孔道中产生的三种压缩效应作用下,得到强烈压缩,在与弧柱内部膨胀压力保持平衡的条件下,使弧柱中心气体达到高度的电离,而构成电子、离子以及部分原子和分子的混合物即等离子弧。
    
对等离子弧进行的压缩作用称为压缩效应。压缩效应有如下三种形式:
 
(1)机械压缩效应。在钨极(负极)和焊件(正极)之间加上一个高电压,使气体电离形成电弧,当弧柱通过特殊孔形的喷嘴的同时,又施以一定压力的工作气体,强迫弧柱通过细孔,由于弧柱受到机械压缩使横截面积缩小,故称为机械压缩效应。
 
(2)热收缩效应。当电弧通过喷嘴时,在电弧的外围不断送入高速冷却气流(氮气或氢气等)使弧柱外围受到强烈冷却,电离度大大降低,迫使电弧电流只能从弧柱中心通过,导致导电截面进一步缩小,这时电弧的电流密度大大增加,这是热收缩效应。

等离子弧的基本原理
 
(3)磁收缩效应。由于电流方向相同,在电流自身产生的电磁力作用下,彼此互相吸引,将产生一个从弧柱四周向中心压缩的力,使弧柱直径进一步缩小。这种因导体自身磁场作用产生的压缩作用叫“磁收缩效应”。电弧电流越大,磁收缩效应越强。
 
自由电弧在上述三种效应作用下被压缩得很细,在高度电离和高温条件下,电弧逐渐趋于稳定的等离子弧。
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