WikiSysop: Zamjena teksta - '' u ''

2025-07-01T12:19:06Z

Zamjena teksta - '' u ''

←Starija inačica		Inačica od 1. srpanj 2025. u 12:19
Redak 1:		Redak 1:
	~~<!--'''Električni luk'''-->~~[[Datoteka:Lichtbogen 3000 Volt.jpg\|mini\|desno\|300px\|Električni luk između dva [[Čavao\|čavla]].]]		[[Datoteka:Lichtbogen 3000 Volt.jpg\|mini\|desno\|300px\|Električni luk između dva [[Čavao\|čavla]].]]
	'''Električni luk''' je električni proboj plina, koji rezultira u stvaranju [[plazma\|plazme]] i električnoj provodljivosti plina ili zraka, koji su u normalnim uvjetima izolatori. Za električni luk su potrebni manji naponi nego kod recimo “tinjanja” kod [[tinjalica]] i [[Katodna cijev\|katodnih cijevi]].		'''Električni luk''' je električni proboj plina, koji rezultira u stvaranju [[plazma\|plazme]] i električnoj provodljivosti plina ili zraka, koji su u normalnim uvjetima izolatori. Za električni luk su potrebni manji naponi nego kod recimo “tinjanja” kod [[tinjalica]] i [[Katodna cijev\|katodnih cijevi]].
	==Povijesne činjenice==		==Povijesne činjenice==

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-09-25T23:12:16Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[Datoteka:Lichtbogen 3000 Volt.jpg|mini|desno|300px|Električni luk između dva [[Čavao|čavla]].]]
'''Električni luk''' je električni proboj plina, koji rezultira u stvaranju [[plazma|plazme]] i električnoj provodljivosti plina ili zraka, koji su u normalnim uvjetima izolatori. Za električni luk su potrebni manji naponi nego kod recimo “tinjanja” kod [[tinjalica]] i [[Katodna cijev|katodnih cijevi]].
==Povijesne činjenice==
[[Datoteka:Arcing pickup shoe.jpg|mini|desno|300px|Električni luk na [[Tračnice|tračnicama]] [[vlak]]a.]]
[[Datoteka:Electric arc.jpg|mini|desno|300px|Električni luk između dvije [[žica|žice]].]]
Električni luk je prvi opisao 1802. Vasilij V. Petrov, ruski znanstvenik. Britanac [[Humphry Davy]] je pokazivao električni luk, od 1802., provođenjem električne struje kroz dvije [[ugljik|ugljične]] elektrode, koje je primakao vrlo blizu.<ref>"Arc", The Columbia Encyclopedia, publisher=Columbia University Press, New York, 1963.</ref>

==Pregled==
Električni luk se javlja između dvije elektrode (obično [[volfram]] ili ugljik), između kojih se nalazi neki plin, pri čemu se stvaraju vrlo visoke temperature. Električni luk je stalno električno pražnjenje elektroda, dok kod trenutog pražnjenja se javlja iskrenje. Električni luk se može stvoriti i kod [[istosmjerna struja|istosmjerne struje]] i kod [[izmjenična električna struja|izmjenične električne struje]]. Kod izmjenične struje ustvari dolazi do pražnjenja svakih pola ciklusa. On se razlikuje od električnog pražnjenja kod [[tinjalica]] i katodnih cijevi, zato što je gustoća struje veoma velika, i pad napona na luku je relativno mali. Gustoća struje na katodi može biti do 1 000 000 A po kvadratnom centimetru.<ref>A. H. Howatson, ''An Introduction to Gas Discharges'', Pergamon Press, Oxford pgs. 80-95</ref>

Električni luk nema linearan odnos između jačine struje i napona. Jednom kada je električni luk uspostavljen (ili s izbijanjem elektrona ili s dodirom elektroda), pojačana jačina struje rezultira smanjenjem napona između elektroda. Budući da vlada negativan otpor, jačina struje postaje sve jača – to znači da u strujnom krugu treba postaviti dodatne otpore ([[električna impedancija]]), da bi se održao stabilan električni luk.<ref>"Principles of Electronics" By V.K. Mehta, {{ISBN|8121924502}} pages 101-107</ref>

==Primjena==
[[Datoteka:Elektricni luk.jpg|mini|desno|300px|Električni luk kod [[Elektrolučno zavarivanje|elektrolučnog zavarivanja]].]]
[[Datoteka:Temperature elektricnog luka.jpg|mini|desno|300px|Temperature kod električnog luka.]]
[[Datoteka:Elektrolucno zavarivanje.jpg|mini|desno|300px|Uspostavljanje zavarivačkog električnog luka [[Kratki spoj|kratkim spajanjem]].]]
[[Datoteka:Zavarivacki elektricni luk.jpg|mini|desno|300px|[[Zavarivanje|Zavarivački]] električni luk.]]
[[Datoteka:Otklon elektricnog luka.jpg|mini|desno|300px|[[Magnet]]sko otklanjanje električnog luka uslijed [[Električni induktivitet|induciranog]] magnetskog polja.]]
[[Datoteka:Ciklus rada elektricnog luka.jpg|mini|desno|300px|Ciklus rada električnog luka.]]
U praksi, električni luk se koristi kod [[zavarivanje|zavarivanja]], [[rezanje plazmom|rezanja plazmom]], elektrootpornih strojeva, [[elektrolučna svjetiljka|elektrolučnih svjetiljki]] kod kino projektora. Elektrolučne peći se koriste kod proizvodnje [[čelik]]a. Slično koristimo kod dobivanja kalcijevog karbida (CaC<sub>2</sub>), kod kojeg je potrebna velika količina energije (otprilike 2500 °C), jer je to endotermna reakcija – ona prima energiju izvana, za održanje procesa, a to je obično toplina.

Električni luk se koristi kod niskotlačnih svjetiljki, kao što su [[fluorescentna cijev|fluorescentne svjetiljke]], ulične svjetiljke s [[natrij]]em ili [[živa|živom]], ili kod bljeskalica za kamere.

===Električni luk kod zavarivanja===
Električni luk, općenito, može se smatrati jednim [[plin]]ovitim [[Električni vodič|provodnikom]] [[električna struja|električne struje]], u kojemu se [[električna energija]] pretvara u [[toplina|toplinsku energiju]]. U slučaju [[zavarivanje|zavarivanja]] taljenjem, dobivena toplina mora biti dovoljna za omogućavanje lokalnog taljenja osnovnog i, po potrebi, dodatnog [[metal]]a. [[Temperatura|Temperature]] u električnom luku kreću se od 4000 [[Celzijev stupanj|°C]] do 6000 °C, dok su za [[plin]]ski [[plamen]] u rasponu od 2000 °C do 3500 °C. Temperature kod elektronskog ili [[laser]]skog snopa dostižu više stotina tisuća, pa i milijun Celzijevih stupnjeva, što za praksu nema posebno značenje. Danas je električni luk postao jedan izuzetno značajan izvor topline, nešto veće gustoće [[energija|energije]], korišten kod mnogih postupaka zavarivanja taljenjem. Kod toga, električni je luk izvor višestrukog [[Elektromagnetsko zračenje|zračenja]] (npr. [[ultraljubičasto zračenje]]), isto tako kao i izvor topline.<ref>"Zavarivanje I", izv. prof. dr. sc. Duško Pavletić, dipl. ing., Tehnički fakultet Rijeka, 2011.</ref>

Kod električnog luka postoje dva različita procesa [[Prijenos topline|prenošenja topline]]. Prvi je [[toplina]] koja se prenosi od izvora topline na površinu osnovnog metala tj. na mjesto zavarivanja, a u slučaju električnog luka to je praktički unos energije električnog luka. Drugi je toplina koja se odvodi kroz osnovni metal, od mjesta djelovanja električnog luka prema hladnijim zonama osnovnog metala. [[Stupanj iskorištenja|Učinkovitost]] jednoga zavarivačkog izvora topline ovisi o gustoći energije izvora i što slabijoj [[Koeficijent prolaska topline|provodljivosti]] topline osnovnog metala, a ne toliko o temperaturnim vrijednostima.

S obzirom na vrstu struje zavarivanja razlikujemo: električni luk [[Istosmjerna struja|istosmjerne struje]] zavarivanja (kada se vrši odabir polariteta i on je za vrijeme zavarivanja nepromijenjen), električni luk [[Izmjenična električna struja|izmjenične struje]] zavarivanja (kada se polaritet mijenja sukladno [[frekvencija|frekvenciji]] korištene električne struje), te [[titranje|pulsirajući]] električni luk (kada se sustavno mijenja jakost struje zavarivanja).<ref>[ftp://161.53.116.242/Predavanja_vjezbe_programi_rokovi/Tehnologija_III/Zavarivanje/zavarivanje%20dodaci/termini%20i%20drfinicije.htm] "Termini i definicije kod zavarivanja", Dr.sc. Ivan Samardžić, izv. prof., Strojarski fakultet u Slavonskom Brodu, 2012.</ref>

====Ionizacija prostora električnog luka====
S obzirom da se u slučaju zavarivačkog električnog luka, izbijanje [[Električni naboj|naboja]] zbiva u jednom ograničenom, slabo [[Električni vodič|električno provodljivom]] zračnom prostoru, između vrha [[katoda|elektrode]] i površine zavarivanog metala, taj se prostor mora [[Ionizacija|ionizirati]] i učiniti provodljivim za električnu struju. [[Plin]]ovi mogu postati električno provodljivi samo kada uključuju električno nabijene čestice, odnosno kada postoji jedna dovoljno ionizirana smjesa plinova i [[para]]. Ionizacija zračnog prostora može se postići na nekoliko načina: sudaranjem [[Elementarna čestica|čestica]], djelovanjem topline ili djelovanjem [[svjetlost]]i (fotoionizacija).

Djelovanjem [[napon]]a na slobodne [[elektron]]e dolazi do velikog broja sudara s ostalim [[atom]]ima u tom prostoru, te do izbijanja elektrona iz vanjskih ljuski atoma i dodatnog pojačavanja ukupnog strujanja elektrona. Atomi, koji su prilikom sudara izgubili dio svojih elektrona, postaju pozitivno nabijene čestice ili [[ion]]i. Neutralni atomi, od kojih sudarima nastaju ioni, mogu se u prostor električnog luka unijeti izgaranjem obloge [[Elektrode za zavarivanje|elektrode]] ili zaštitnog praška, te dovođenjem zaštitnog plina.

Da bi došlo do ionizacije, potrebno je utrošiti određenu količinu energije. Ta se [[energija]] naziva '''izlaznom energijom''' ili '''potencijalom ionizacije''', a ovisi o građi samih atoma i različita je za svaki pojedini [[kemijski element]]. Potencijal ionizacije predstavlja odnos potrebnog rada, izraženog u [[džul]]ima (J), za izbijanje jednog [[elektron]]a iz [[atom]]a neke tvari i, s druge strane, samog [[Električni naboj|naboja]] tog elektrona, u [[Kulon]]ima (C). Prvi [[Električni potencijal|potencijal]] ionizacije odgovara izbijanju elektrona iz vanjske ljuske atoma i, stoga, slabiji je od ostalih veza s [[Atomska jezgra|jezgrom atoma]]. Izbijanje sljedećih elektrona, koji su bliže jezgri atoma i jače su s njom vezani, zahtijeva veću količinu [[Rad (fizika)|rada]]. Najniži potencijal ionizacije imaju [[para|pare]] [[cezij]]a (3,86 [[volt|V]]), [[kalij]]a (4,32 V) i [[natrij]]a (5,12 V), zatim [[barij]] (5,19 V), [[berilij]] (5,21 V), [[litij]] (5,37 V), i drugi. Dodavanjem tih elemenata u oblogu elektrode ili u prašak za zavarivanje, pojačava se ionizacija prostora, a s time poboljšava i stabilnost električnog luka.

Razina dostignute ioniziranosti nekog prostora okarakterizirana je '''stupnjom ionizacije''', tj. odnosom broja električno nabijenih čestica prema ukupnom broju čestica koje se mogu ionizirati u odredenom prostoru. Ioniziranost raste u ovisnosti od temperature, a kod potpune ioniziranosti taj se stupanj ionizacije označava indeksom 1,0 ili 100%.

====Uspostavljanje električnog luka====
Postoje tri osnovna načina uspostavljanja [[Zavarivanje|zavarivačkog]] električnog luka i to: [[kratki spoj|kratkim spajanjem]], [[napon|visokonaponskim]] impulsima, te pomoćnim električnim lukom. Na mjestima trenutačno najmanjeg [[Električni otpor|otpora]] nastaju aktivne mrlje, koje predstavljaju mjesta najjačeg zagrijanja, odnosno taljenja na vrhu metalne jezgre elektrode. Istodobno, na površini zavarivanog metala, na mjestu djelovanja električnog luka, pojavit će se krater djelomično ispunjen nastalom talinom. Duljina električnog luka približno je jednaka 0,7 do 1,0 [[promjer]]a [[Elektrode za zavarivanje|elektrode]] odnosno, najčešće, od 3 do 5 [[metar|mm]]. [[Napon]] struje u električnom luku naraste do vrijednosti koja odgovara dužini uspostavljenog električnog luka, a kreće se u rasponu od 14 do 26 [[volt|V]].

Korištenje visokonaponskih impulsa za uspostavljanje električnog luka najčešće je kod [[Zavarivanje TIG postupkom|zavarivanja TIG]] postupkom. Zbog zaštite zavarivača od visokog napona, takvi su impulsi vrlo visoke frekvencije i odmah nakon uspostavljanja električnog luka, isključuje se njihov izvor.

Kod pojedinih se postupaka zavarivanja, koristi jedan pomoćni električni luk između vrha netaljive elektrode, uobičajeno [[katoda|katode]] i metalne [[mlaznica|sapnice]] uređaja kao [[anoda|anode]]. Zavarivački se električni luk, u tom slučaju, uspostavlja približavanjem vrha elektrode površini zavarivanog metala, pri čemu se inicijalni električni luk sa sapnice uređaja prenosi u prostor između vrha elektrode i samog mjesta zavarivanja na površini metala.

====Električni luk istosmjerne struje====
Električni luk [[Istosmjerna struja|istosmjerne struje]] ostvaruje se priključivanjem elektrode i zavarivanog [[metal]]a na jedan izvor istosmjerne struje zavarivanja, npr. [[ispravljač]], ali je potrebo odabrati odgovarajući polaritet:
* direktni ili izravni polaritet: elektroda na negativan tj. (-) priključak ([[katoda]]) i zavarivani metal na pozitivan tj. (+) priključak ([[anoda]]),
* obrnuti polaritet: zavarivani metal na negativan tj. (-) priključak (katoda) i elektroda na pozitivan tj. (+) priključak (anoda),

Tijekom zavarivanja anoda se uvijek više [[grijanje|zagrijava]] od katode. Stoga se obrnuti polaritet redovito koristi kod zavarivanja metala koji su osjetljivi na količinu unesene topline, npr. [[nehrđajući čelik]], [[ugljični čelik|visokougljični čelik]], [[sivi lijev]], i dr.

====Električni luk izmjenične struje====
Električni luk [[Izmjenična električna struja|izmjenične struje]] ostvaruje se priključivanjem elektrode i zavarivanog metala na jedan izvor izmjenične struje zavarivanja, npr. [[transformator]]. Kod zavarivanja izmjeničnom strujom, [[napon]] i [[Amper|jakost struje]] ciklički mijenjaju svoje vrijednosti i polaritet, a u jednom je trenutku vrijednost jednaka nuli. Za ponovno uspostavljanje električnog luka, potreban je viši napon od onoga potrebnog za održavanje luka, a taj se viši napon naziva '''impulsom ponovnog uspostavljanja električnog luka'''.

====Magnetsko otklanjanje električnog luka====
Utjecaj [[Magnetizam|magnetizma]] na električni luk može tijekom zavarivanja stvarati određene poteškoće, i to: otklanjanje električnog luka od željenog smjera, rubovi zavarivanih dijelova se ne tale jednako, ne protaljuje se dovoljno korijen i općenito, znatno otežava izvodenje postupka zavarivanja. Utjecaj [[Magnetsko polje|magnetskog polja]] na električni luk određen je [[Lorentzova sila|Lorentzovom silom]], koja je proporcionalna jakosti struje, pri čemu se električni luk ponaša kao jedan fleksibilan provodnik. Magnetsko se polje prstenasto zatvara oko svakog [[Električni vodič|provodnika]] kroz kojeg teče [[električna struja]], pa isto tako i oko zavarivačkog električnog luka. Zbog razlika u gustoći magnetskog polja dolazi do otklanjanja ili tzv. '''puhanja električnog luka'''. Magnetske su silnice zbijenije na unutrašnjoj strani zakrivljenja toka struje, a više su razrijeđene s vanjske strane zakrivljenja toka. Otklanjanje električnog luka je suprotno od mjesta priključka zavarivanog metala, dok je veličina otklona proporcionalna jakosti samog polja.

Otklon električnog luka u smjeru napredovanja zavarivanja tj. otklon unaprijed, rezultira s jednoličnim i ljepšim izgledom zavara, koji uz to može biti širi, a bez ugorina i kod većih brzina zavarivanja, ali s manjom dubinom penetriranja. Takva kontrolirana plitka penetracija i povoljnije otklanjanje električnog luka unaprijed, imaju primjenu osobito kod zavarivanja tanjih dijelova. Kod otklona električnog luka unatrag, javljaju se veća ugaranja i zadebljanja zavara, pa se rjeđe koristi u praktičnom zavarivanju. Rubovi zavarivanih dijelova također djeluju na otklanjanje električnog luka, pa zavarivanje početka i kraja spoja može stvarati određene poteškoće. Da bi se smanjilo djelovanje otklona električnog luka, za vrijeme izvođenja zavarivanja mora se odgovarajuće podešavati [[Nagib osi|nagib]] elektrode.

Dobrim odabirom mjesta priključka na zavarivanim dijelovima, odnosno njihovim rasporedom, može se znatno smanjiti utjecaj otklona električnog luka prilikom zavarivanja istosmjernom strujom. Kod zavarivanja izmjeničnom strujom, [[magnet]]ski je učinak bitno smanjen, a najviše zbog vrtložnih struja induciranih u zavarivanom spoju. Električni luk, u tom slučaju, oscilira naprijed i natrag, pa je ta pojava iskorištena za poboljšanja kod [[Zavarivanje TIG|zavarivanja TIG]] postupkom s toplom žicom.

==Nepoželjni električni luk==
Nepoželjni električni luk se može pojaviti kod visokonaponskih razvodnih linija električne struje, sistema prijenosa električne energije ili kod elektronske opreme. Može se pojaviti kod električnih sklopki, automatskih prekidača, rastalnih osigurača, releja ili kod slabih vodiča i razvoda. Kada isključimo prekidač, električna struja se ne moze isključiti trenutno, zbog [[električni induktivitet|električnog induktiviteta]] strujnog kruga, koji dovodi do iskrenja kontakata. Ako su jačina struje i napon jaki, to iskrenje može dovesti do ostećenja vodiča, izolacije ili drugih dijelova strujnog kruga. ‘’Električni bljesak’’ prestavlja eksplozivni električni dogadaj koji može biti opasan za ljude i opremu.

Nepoželjno iskrenje na električnim kontaktima možemo spriječiti različitim uređajima, kao što su:
*uranjanjem u transformatsko ulje, izolirajući plin ili vakuum
*automatski prekidač
*magnetni prekidač
Električni luk se može pojaviti u kanalima malog otpora (strani objekt, provodljiva prašina, vlaga..) između mjesta s različitim električnim potencijalom. Ionizirani zrak ima vrlo visoku električnu provodljivost, i može stvoriti vrlo jake električne struje, uzrokujući ‘’kratki spoj’’, koji može oštetiti rastalne osigurače i prekidače struje.

Električni luk može oštetiti [[plastika|plastiku]], što može negativno djelovati na njena izolirajuća svojstva. Testiranje materijala se vrši recimo po standardu ASTM D495 (American Society for Testing and Materials). Neke plastike su otpornije na električni luk od drugih, tako recimo vrlo otporna plastika je politetrafluoretilen (PTFE) koja može izdržati oko 200 sekundi. Termootporne plastike, alkidi i melaminske smole su otpornije od fenolnih smola. Polietilen (PE) može izdržati električni luk oko 150 s, [[polistiren]] i polivinilklorid (PVC) mogu izdržati tek 70 s.

Iskrenje kod nekih [[tiskana pločica|tiskanih pločica]] se može pojaviti zbog malih pukotina na vodećim trakama, zbog greške na lemljenim spojevima, što može dovesti do ostećenja.

==Izvori==
{{izvori|3}}

==Vanjske poveznice==
* [http://www.rmcybernetics.com/research/resonance/plasma.htm Unusual Arcing Photos]
* [http://arcmelt.velp.info/ Some more info about making electric arcs] using a welder
* [https://web.archive.org/web/20050731082248/http://205.243.100.155/frames/longarc.htm Videos of 230 kV 3-phase "Jacobs Ladder" and unintentional 500 kV power arc]

[[Kategorija:Energetika]]
[[Kategorija:Zavarivanje]]

Električni luk - Povijest promjena

WikiSysop: Zamjena teksta - '' u ''

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica