Описание лабораторной установки. Установка питается от сети переменного тока 220 В
Установка питается от сети переменного тока 220 В. Электрическая схема установки приведена на рисунке 3.2 с помощью автотрансформатора – АТ можно изменять напряжение от 0 до 200 В, номинальный ток автотрансформаторов равен 40 А. Последовательно с дугой включено активное сопротивление R и индуктивная катушка L. Величину активного и индуктивного сопротивления можно изменит путем переключения соответствующих отводов.
Электрическая дуга возбуждается между угольными электродами Æ15 мм внутри металлического корпуса.
Привод перемещения электродов ручной, вольтметры V1 и V2, измеряющие напряжения источника и дуги, и обмотка напряжения ваттметра включена непосредственно в цепь. Амперметр и токовая обмотка ваттметра включена через трансформатор тока с коэффициентом трансформации ктр=50/5.
Порядок выполнения работы
Ознакомиться с электрооборудованием и схемами включения электродуговых установок.
3.3.1 Дать описание внешнего вида дуги.
3.3.2 Экспериментально снять вольтамперную и регулировочную характеристику дуги постоянного и переменного тока.
3.3.3 Построить график семейства вольтамперных характеристик. 
.
3.3.4 Построит графики семейства регулировочных характеристик 
.
3.3.5 Используя графики определить сумму катодного и емкостного падение потенциалов.
3.3.6 Определить градиент потенциала в столбе дуги и построить характеристики E=f(Iд) при lд=const.
3.3.7 Проследить экспериментально каким образом заменяется форма кривых тока, напряжения величины относительного напряжения дуги и неизменном отношении индуктивного и активного сопротивления.
а) Определение отношения индуктивного и активного сопротивлений контура 
.
Таблица 3.1
| UB | Ik | Rk | Xk | Pk | γ |
б) Снять осциллограммы тока, напряжения дуги, напряжения источника при 
.
Таблица 3.2
| № п/п | Uист | Uд | B | A | β | Δ |
3.3.8 Проследить зависимость длительности паузу тока, формы кривых тока и напряжения дуги от отношения индуктивности активного сопротивления, при неизменном относительном напряжении дуги.
Снять осциллограммы тока, напряжения дуги и напряжения источника при 
.
Таблица 3.3
| № п/п | X | R | X/R | A | B | Δ |
Построить динамическую вольтамперную характеристику дуги переменного тока, сняв предварительно кривые тока и напряжение по осциллографу в определенном режиме. Угол сдвига между током и напряжением находится по показаниям прибора на выражения 
.
Теоретическая (а) и практическая (б) вольтамперные характеристики электрической дуги и напряжения источника длительность паузы фиксируется с поочередно к специальным клеммам: ток iд, напряжение дуги Uд, напряжение источника Uист.
Методические указания
3.4.1 Ознакомиться со схемой расположением оборудования и конструкцией установки.
3.4.2 Установить добавочное сопротивление в среднее положение.
3.4.3 Раздвинуть электроды 5-100 мм.
3.4.4 Подать напряжение на установку и установить с помощью автотрансформатора напряжение 100-150 В.
3.4.5 Возбуждение дуги осуществляется путем сближения электродов и последующим разведением их на необходимое расстояние.
3.4.6 Измерение длины дуги необходимо производить по ее изображению на экране. Масштаб изображения 1:1.
Под длиной дуги следует понимать длину самой короткой линии тока. В первом приближении можно считать длиной дуги кратчайшее расстояние между катодными и анодными питаниями. Такое определение дуги позволяет достаточно просто оценить длину дуги по ее изображению на экране. Необходимо только сделать, чтобы оба пятна были четко видны. Однако далеко не всегда длина дуги равна кратчайшему расстоянию между электродами. Столб дуги может деформироваться под влиянием собственного или внешнего магнитного полей, конвективных потоков или других причин, принимая форму дуги или спирали. Эти деформация пространственные и правильно оценить их по плоскому изображению на экране трудно. Особенно заметны они при длине дуги более 10 см.
Напряжением дуги Uд называют разность потенциалов, измеренную между точками расположенными на основании дуги на электродах анодном и катодном пятнах. Практически присоединить провода измерительных приборов к электродным пятнам не возможно.
Проводники присоединяют к ближайшим доступным точкам электродов. Истинное напряжение дуги от измеренного отличается на сумму падений потенциалов на части электрода от места присоединения проводников измерительного прибора до электродных пятен.
Оценить сопротивление этого участка можно по опыту короткого замыкания 
и при обработке результатов эксперимента вносить коррективы, считая 
:
а) при исследовании свойств дуги переменного тока активное Rk индуктивное Xk сопротивление определяются по данным опыта короткого замыкания. Опыт КЗ проводится следующем порядке: ток автотрансформатора устанавливается в положение Uz=0 затем электроды замыкаются. После этого поднимается напряжение путем перемещение движка автотрансформатора и устанавливается ток короткого замыкания, равный рабочему току дуги при дальнейших экспериментах =15+30А и замеряется напряжение Uk и мощность Pk короткого замыкания (при отсчете мощности по ваттметру необходимо учесть коэффициент трансформации трансформатора тока). Далее сопротивления рассчитываются обычным путем
и вычисляется параметр ;
б) параметр 
определяется с помощью осциллографа. Перед включением осциллографа ручки усиления по горизонтали и вертикали должны быть установлены в нулевое положение. После подачи напряжения осциллограф должен прогреться в течение 2-3 минут. Затем вход с осциллографа присоединяется к клеммам напряжения источника 
. С помощью ручек Р1 и Р2 осциллографа устанавливается удобный размер изображения по вертикали на экране. Амплитуда изображения источника не должна выходить за пределы экрана, но и не должна быть слишком маленькой. С помощью ручки Р3 (усиление по горизонтали) устанавливается масштаб времени. На экране должен поместиться один период целиком.
После установления размеров изображения на экране кривая напряжения источника перерисовывается на кальку и замеряется в выбранном масштабе двойная амплитуда напряжения источника 
. Затем вход осциллографа присоединяется к клеммам напряжения дуги – 
и в том же масштабе замеряется как отношение двойных амплитуд изображений напряжения дуги 
и источника, замеренных на экране осциллографа,
;
в) продолжительность паузы тока определяется так же с помощью осциллографа. Вход осциллографа присоединяется к клеммам i. Продолжительность паузы вычисляется как отношение отрезка горизонтальной оси А, соответствующего паузы, к отрезку В соответствующему продолжительности полупериода.
.
Контрольные вопросы
3.5.1 Формы электрических разрядов в газе.
3.5.2 Дуговой электрический разряд. Его свойства.
3.5.3 Характеристики катодной, анодной областей и столба электрической дуги постоянного тока.
3.5.4 Статические вольтамперные характеристики дугового разряда постоянного тока.
3.5.5 Условия устойчивого горения электрической дуги.
3.5.6 Способы стабилизации опорного пятна.
3.5.7 Особенности горения дуги переменного тока (по осциллограмму)
3.5.8 Способы повышения устойчивости горения дуги переменного тока.
3.5.9 Способы регулирования тока дуги переменного тока.