Электрическая дуга: причины возникновения и способы применения

Что такое электрическая дуга, как она возникает и где применяется?

Наблюдать искровые разряды приходилось каждому, в том числе и людям, далёким от познаний в электротехнике. Гигантскими искровыми разрядами сопровождаются грозы. Высвобождение огромной энергии, сконцентрированной в электрическом разряде молнии (см. рис. 1), сопровождается ослепительной вспышкой раскалённого ствола. Одним из видов искровых разрядов, созданных человечеством, является дуговой разряд, или попросту, электрическая дуга.

На сегодняшний день причины возникновение и свойства электрической дуги детально изучено наукой. Физики установили, что в области её горения возникает огромная концентрация зарядов, которые образуют плазму ствола. Температуры столба достигает нескольких тысяч градусов.

Что такое электрическая дуга?

Это загадочное явление впервые описал русский учёный В. Петров. Он создавал электрическую дугу, используя батарею, состоящую из тысяч медных и цинковых пластин. Изучая процесс зажигания дуги постоянным током, учёный пришёл к выводу, что воздушный промежуток между электродами при определённых условиях приобретает электропроводимость.

Одним из условий возникновения электрического пробоя является достаточно высокая разность потенциалов на концах электродов. Чем выше напряжение, тем больший газовый промежуток может преодолеть разряд. При этом образуется электропроводный газовый столб, который сильно разогревается во время горения дуги.

Возникает резонный вопрос: «Почему воздух, являющийся отличным изолятором в обычном состоянии, вдруг становится проводником?».

Объяснение может быть только одно – в стволе дуги образуются носители зарядов, способные перемещаться под действием электрического поля. Поскольку в воздухе, в отличие от металлов, нет свободных электронов, то вывод напрашивается только один – ионизация газов (см. рис. 3). То есть, запуск процесса насыщения газа ионами, являющимися носителями электрического заряда.

Рис. 3. Физика электрической дуги

Ионизация воздуха происходит под действием различного вида излучений, включая рентгеновское и космическое облучение. Поэтому в воздухе всегда находятся небольшое количество ионов. Но поскольку ионы почти сразу рекомбинируются (превращаются в нейтральные атомы и молекулы), то концентрация заряженных частиц всегда мизерная. Получить вспышку дуги при такой концентрации невозможно.

Для возникновения дугового разряда нужен лавинообразный процесс ионизации. Его можно вызвать путём сильного нагревания газа, которое происходит при зажигании.

При размыкании контактов происходит эмиссия электронов, скапливающихся на очень маленьком пространстве. Под действием напряжённости электрического поля отрицательные заряды устремляются к электроду с положительным знаком.

При достижении напряжения пробоя, между электродами возникает искровой разряд, разогревающий область между электродами. Если ток достаточно большой, то количество тепла будет достаточно для запуска лавинообразного процесса ионизации воздуха.

На участке, который называют дуговым промежутком, образуется ствол, называемый столбом дуги и состоящий из горячей проводимой плазмы. По этому стволу протекает ток, поддерживающий разогревание плазмы. Так происходит процесс зажигания дугового разряда.

Насыщение плазменного ствола ионами разных знаков приводит к значительному увеличению плотности тока, а также к рекомбинации части ионов. Разогревание плазмы приводит также к увеличению давления в стволе. Поэтому часть ионов улетучивает в окружающее пространство.

Если не поддерживать образование новых зарядов, то произойдёт гашение дуги. Как мы уже выяснили, устойчивому горению сопутствуют 2 фактора: наличие напряжения между электродами и поддержание высокой температуры плазмы. Исключение одного из них, приведёт к гашению дуги.

Таким образом, можем сформулировать определение электрической дуги. А именно электрическая дуга — это вид искрового разряда, сопровождающегося большой плотностью тока, длительностью горения, малым падением напряжения на промежутке ствола, характеризующегося повышенным давлением газа, в котором поддерживается высокая температура.

Электрическая дуга отличается от обычного разряда большей длительностью горения.

Строение

Электрическая дуга состоит из трёх основных зон:

  • катодной;
  • анодной;
  • плазменного столба.

В сварочных дугах размеры катодной и анодной зоны незначительные, по сравнению с длиной столба. Толщина этих зон составляет тысячные доли миллиметра. В зоне катодного падения напряжения (на конце отрицательного электрода) наблюдается наличие катодных пятен, которые образуются в результате сильного нагревания.

На рисунке 4 изображена схема строения дуги, создаваемой сварочным аппаратом.

Рис. 4. Строение сварочной дуги

Обратите внимание: с целью достижения наглядности, на картинке сильно преувеличены электродные зоны. В действительности их толщина измеряется в микронах.

Свойства

Высокая плотность тока в стволе электрической дуги определяет её главные свойства:

  1. Чрезвычайно высокую температуру плазменного ствола и околоэлектродных зон.
  2. Длительное горение, при поддержании условий образования ионов.

Эти свойства необходимо учитывать при борьбе с возникновением электрической дуги, так и при её применении в некоторых сферах.

Полезное применение

Как это ни странно, но физики нашли применение этому электрическому явлению ещё на этапе развития науки об электричестве. Пример тому – лампочка Яблочкова. Она состояла из двух угольных электродов, между которыми зажигалась электрическая дуга.

У этой лампы были два недостатка. Электроды быстро изнашивались (выгорали), а спектр света смещался в ультрафиолетовую зону, что негативно влияло на зрение. По этим причинам дуговые лампы не нашли широкого применения и их быстро вытеснили лампы накаливания, существующие до сегодняшнего дня.

Исключение составляют дугоразрядные лампы, а также мощные прожектора, используемые преимущественно в военных целях.
Дуговой разряд стал массово применяться на практике с момента изобретения сварочного аппарата. Дуговую сварку применяют для сварки металлов. (см. рис. 5)

Рис. 5. Дуговая сварка

Используя проводимость плазмы, включая в сварочную цепь специальные сварочные электроды, достигают высокой температуры в сосредоточенном пятне. Регулируя сварочный ток, сварщик имеет возможность настроить аппарат на нужную температуру дугового разряда. Для защиты ствола от тепловых потерь, металлические электроды покрыты специальной смесью, обеспечивающей стабильность горения.

Читайте также:
ТЕНовые котлы отопления знакомство поближе

Электрическую дугу применяют в доменных печах для плавки металлов. Дуговая плавка удобна тем, что можно регулировать её температуру путём изменения параметров тока.

Наряду с полезным применением, в электротехнике часто приходится бороться с дуговыми разрядами. Не контролированный дуговой разряд может нанести существенный вред на линиях электропередач, в промышленных и бытовых сетях.

Рис. 6. Дуговой разряд на ЛЭП

Причины возникновения

Исходя из определения, можем назвать условия возникновения электрической дуги:

  • наличие разнополярных электродов с большими токами;
  • создание искрового разряда;
  • поддержание напряжения на электродах;
  • обеспечение условий для сохранения температуры ствола.

Искровой разряд возникает в двух случаях: при кратковременном соприкосновении электродов или при приближении к параметрам пробоя. Мощный электрический пробой всегда зажигает ствол.

При сохранении оптимальной длины дуги температура плазмы поддерживается самостоятельно. Однако, с увеличением промежутка между электродами, происходит интенсивный теплообмен ствола с окружающим воздухом. В конце концов, в стволе, вследствие падения температуры, образование ионов лавинообразно прекратится, в результате чего произойдёт гашение пламени.

Пробои часто случаются на высоковольтных ЛЭП. Они могут привести к разрушению изоляторов и к другим негативным последствиям. Длинная электрическая дуга довольно быстро гаснет, но даже за короткое время горения её разрушительная сила огромна.

Дуга имеет склонность к образованию при размыкании контактов. При этом контакты выключателя быстро выгорают, электрическая цепь остаётся замкнутой до момента исчезновения ствола. Это опасно не только для сетей, но и для человека.

Способы гашения

Следует отметить, что гашение дуги происходит и по разным причинам. Например, в результате остывания столба, падения напряжения или когда воздух между электродами вытесняется сторонними испарениями, препятствующими ионизации.

С целью недопущения образования дуг на высоковольтных проводах ЛЭП, их разносят на большое расстояние, что исключает вероятность пробоя. Если же пробой между проводами всё-таки случится, то длинный ствол быстро охладится и произойдёт гашение.

Для охлаждения ствола его иногда разбивают на несколько составляющих. Данный принцип часто используют в конструкциях воздушных выключателей, рассчитанных на напряжения до 1кВ.

Некоторые модели выключателей состоят из множества дугогасительных камер, способствующих быстрому охлаждению.

Быстрой ионизации можно достигнуть путём испарения некоторых материалов, окружающих пространство подвижных ножей. Испарение под высоким давлением сдувает плазму ствола, что приводит к гашению.

Существуют и другие способы: помещение контактов в масло, автодутьё, применение электромагнитного гашения и др.

Воздействие на человека и электрооборудование

Электрическая дуга представляет опасность для человека своим термическим воздействием, а также ультрафиолетовым действием излучающего света. Огромную опасность таит в себе высокое напряжение переменных токов. Если незащищённый человек окажется на критически близком расстоянии от токоведущих частей приборов, может произойти пробой электричества с образованием дуги. Тогда на тело, кроме воздействия тока, окажет действие термической составляющей.

Распространение дугового разряда по конструктивным частям оборудования грозит выжиганием электронных элементов, плат и соединений.

Что такое электрическая дуга и как она возникает

  • Образование дуги, её строение и свойства
  • Почему возникает электрическая дуга
  • Вред и борьба с ней
  • Полезное применение

Образование дуги, её строение и свойства

Представим, что мы в лаборатории проводим эксперимент. У нас есть два проводника, например, металлических гвоздя. Расположим их острием друг к другу на небольшом расстоянии и подключим к гвоздям выводы регулируемого источника напряжения. Если постепенно увеличивать напряжение источника питания, то при определенном его значении мы увидим искры, после чего образуется устойчивое свечение подобное молнии.

Таким образом можно наблюдать процесс её образования. Свечение, которое образуется между электродами — это плазма. Фактически это и есть электрическая дуга или протекание электрического тока через газовую среду между электродами. На рисунке ниже вы видите её строение и вольт-амперную характеристику:

А здесь – приблизительные величины температур:

Почему возникает электрическая дуга

Всё очень просто, мы рассматривали в статье об электрическом поле, а также в статье о распределении зарядов в проводнике, что если любое проводящее тело (стальной гвоздь, например) внести в электрическое поле — на его поверхности начнут скапливаться заряды. При том, чем меньше радиус изгиба поверхности, тем их больше скапливается. Говоря простым языком — заряды скапливаются на острие гвоздя.

Между нашими электродами воздух — это газ. Под действием электрического поля происходит его ионизация. В результате всего этого возникают условия для образования электрической дуги.

Напряжение, при котором возникает дуга, зависит от конкретной среды и её состояния: давления, температуры и прочих факторов.

Интересно: по одной из версий это явление так называется из-за её формы. Дело в том, что в процессе горения разряда воздух или другой окружающий её газ разогревается и поднимается вверх, в результате чего происходит искажение прямолинейной формы и мы видим дугу или арку.

Для зажигания дуги нужно либо преодолеть напряжение пробоя среды между электродами, либо разорвать электрическую цепь. Если в цепи есть большая индуктивность, то, согласно законам коммутации, ток в ней не может прерваться мгновенно, он будет протекать и далее. В связи с этим будет возрастать напряжение между разъединенными контактами, а дуга будет гореть пока не исчезнет напряжение и не рассеется энергия, накопленная в магнитном поле катушки индуктивности.

Читайте также:
Строительство печи для обжига керамики своими руками: лучше, чем покупать заводскую? Обустройство печи для обжига глиняных изделий

Рассмотрим условия зажигания и горения:

Между электродами должен быть воздух или другой газ. Для преодоления напряжения пробоя среды потребуется высокое напряжение в десятки тысяч вольт – это зависит от расстояния между электродами и других факторов. Для поддержания горения дуги достаточно 50-60 Вольт и тока в 10 и больше Ампер. Конкретные величины зависят от окружающей среды, формы электродов и расстояния между ними.

Вред и борьба с ней

Мы рассмотрели причины возникновения электрической дуги, теперь давайте разберемся какой вред она наносит и способы её гашения. Электрическая дуга наносит вред коммутационной аппаратуре. Вы замечали, что, если включить мощный электроприбор в сеть и через какое-то время выдернуть вилку из розетки — происходит небольшая вспышка. Это дуга образуется между контактами вилки и розетки в результате разрыва электрической цепи.

Важно! Во время горения электрической дуги выделяется много тепла, температура её горения достигает значений более 3000 градусов Цельсия. В высоковольтных цепях длина дуги достигает метра и более. Возникает опасность как нанесения вреда здоровью людей, так и состоянию оборудования.

Тоже самое происходит и в выключателях освещения, другой коммутационной аппаратуре среди которых:

  • автоматические выключатели;
  • магнитные пускатели;
  • контакторы и прочее.

В аппаратах, которые используются в сетях 0,4 кВ, в том числе и привычные 220 В, используют специальные средства защиты – дугогасительные камеры. Они нужны чтобы уменьшить вред, наносимый контактам.

В общем виде дугогасительная камера представляет собой набор проводящих перегородок особой конфигурации и формы, скрепленных стенками из диэлектрического материала.

При размыкании контактов образовавшаяся плазма изгибается в сторону камеры дугогашения, где разъединяется на небольшие участки. В результате она охлаждается и гасится.

В высоковольтных сетях используют масляные, вакуумные, газовые выключатели. В масляном выключателе гашение происходит коммутацией контактов в масляной ванне. При горении электрической дуги в масле оно разлагается на водород и газы. Вокруг контактов образуется газовый пузырь, который стремиться вырваться из камеры с большой скоростью и дуга охлаждается, так как водород обладает хорошей теплопроводностью.

В вакуумных выключателях не ионизируются газы и нет условий для горения дуги. Также есть выключатели, заполненные газом под высоким давлением. При образовании электрической дуги температура в них не повышается, повышается давление, а из-за этого уменьшается ионизация газов или происходит деионизация. Перспективным направлением считаются элегазовые выключатели.

Также возможна коммутация при нулевом значении переменного тока.

Полезное применение

Рассмотренное явление нашло и целый ряд полезных применений, например:

  1. Осветительные приборы. Например, дугоразрядные лампы (ДРЛ, ксеноновые и другие виды). Если добавить на электроды соли определенных металлов — цвет электрической дуги изменится.
  2. Электродуговая сварка. При касании электродом поверхности металла протекает высокий ток, который разогревает металл. Когда вы отрываете электрод, ток не может прерваться, разогретые поверхности эмитируют электроды и возникает дуга. При оплавлении металлических свариваемых поверхностей и расплавлении самого электрода возможно соединение двух частей или их разрезание. Есть различные виды сварки, например, с использованием электродов или газа — углекислого или аргона. Она используется повсеместно и внесла огромный вклад в жилое и промышленное строительство.
  3. Дуговая плавка. Электрическая дуга зависит от электрических параметров источников питания, таким образом можно регулировать её горение. Благодаря высокой температуре удается расплавить большое число металлов.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

Теперь вы знаете, что такое электрическая дуга, какие причины возникновения данного явления и возможные сферы применения. Надеемся, предоставленная информация была для вас понятной и полезной!

Процесс образования электрической дуги и способы ее гашения

При размыкании электрической цепи возникает электрический разряд в виде электрической дуги. Для появления электрической дуги достаточно, чтобы напряжение на контактах было выше 10 В при токе в цепи порядка 0,1А и более. При значительных напряжениях и токах температура внутри дуги может достигать 3 – 15 тыс. °С, в результате чего плавятся контакты и токоведущие части.

При напряжениях 110 кВ и выше длина дуги может достигать нескольких метров. Поэтому электрическая дуга, особенно в мощных силовых цепях, на напряжение выше 1 кВ представляет собой большую опасность, хотя серьезные последствия могут быть и в установках на напряжение ниже 1 кВ. Вследствие этого электрическую дугу необходимо максимально ограничить и быстро погасить в цепях на напряжение как выше, так и ниже 1 кВ.

Причины возникновения электрический дуги

Процесс образования электрической дуги может быть упрощенно представлен следующим образом. При расхождении контактов вначале уменьшается контактное давление и соответственно контактная поверхность, увеличиваются переходное сопротивление ( плотность тока и температура — начинаются местные (на отдельных участках площади контактов) перегревы, которые в дальнейшем способствуют термоэлектронной эмиссии, когда под воздействием высокой температуры увеличивается скорость движения электронов и они вырываются с поверхности электрода.

В момент расхождения контактов, то есть разрыва цепи, на контактном промежутке быстро восстанавливается напряжение. Поскольку при этом расстояние между контактами мало, возникает электрическое поле высокой напряженности, под воздействием которого с поверхности электрода вырываются электроны. Они разгоняются в электрическом поле и при ударе в нейтральный атом отдают ему свою кинетическую энергию. Если этой энергии достаточно, чтобы оторвать хотя бы один электрон с оболочки нейтрального атома, то происходит процесс ионизации.

Образовавшиеся свободные электроны и ионы составляют плазму ствола дуги, то есть ионизированного канала, в котором горит дуга и обеспечивается непрерывное движение частиц. При этом отрицательно заряженные частицы, в первую очередь электроны, движутся в одном направлении (к аноду), а атомы и молекулы газов, лишенные одного или нескольких электронов, — положительно заряженные частицы — в противоположном направлении (к катоду). Проводимость плазмы близка к проводимости металлов.

Читайте также:
Стеклянные поверхности будут сиять: секреты чистки и ухода

В стволе дуги проходит большой ток и создается высокая температура. Такая температура ствола дуги приводит к термоионизации — процессу образования ионов вследствие соударения молекул и атомов, обладающих большой кинетической энергией при высоких скоростях их движения (молекулы и атомы среды, где горит дуга, распадаются на электроны и положительно заряженные ионы). Интенсивная термоионизация поддерживает высокую проводимость плазмы. Поэтому падение напряжения по длине дуги невелико.

В электрической дуге непрерывно протекают два процесса: кроме ионизации, также деионизация атомов и молекул. Последняя происходит в основном путем диффузии, то есть переноса заряженных частиц в окружающую среду, и рекомбинации электронов и положительно заряженных ионов, которые воссоединяются в нейтральные частицы с отдачей энергии, затраченной на их распад. При этом происходит теплоотвод в окружающую среду.

Таким образом, можно различить три стадии рассматриваемого процесса: зажигание дуги, когда вследствие ударной ионизации и эмиссии электронов с катода начинается дуговой разряд и интенсивность ионизации выше, чем деионизации, устойчивое горение дуги, поддерживаемое термоионизацией в стволе дуги, когда интенсивность ионизации и деионизации одинакова, погасание дуги, когда интенсивность деионизации выше, чем ионизации.

Способы гашения дуги в коммутационных электрических аппаратах

Для того чтобы отключить элементы электрической цепи и исключить при этом повреждение коммутационного аппарата, необходимо не только разомкнуть его контакты, но и погасить появляющуюся между ними дугу. Процессы гашения дуги, так же как и горения, при переменном и постоянном токе различны. Это определяется тем, что в первом случае ток в дуге каждый полупериод проходит через нуль. В эти моменты выделение энергии в дуге прекращается и дуга каждый раз самопроизвольно гаснет, а затем снова загорается.

Практически ток в дуге становится близким нулю несколько раньше перехода через нуль, так как при снижении тока энергия, подводимая к дуге, уменьшается, соответственно снижается температура дуги и прекращается термоионизация. При этом в дуговом промежутке интенсивно идет процесс деионизации. Если в данный момент разомкнуть и быстро развести контакты, то последующий электрический пробой может не произойти и цепь будет отключена без возникновения дуги. Однако практически это сделать крайне сложно, и поэтому принимают специальные меры ускоренного гашения дуги, обеспечивающие охлаждение дугового пространства и уменьшение числа заряженных частиц.

В результате деионизации постепенно увеличивается электрическая прочность промежутка и одновременно растет восстанавливающееся напряжение на нем. От соотношения этих величин и зависит, загорится ли на очередную половину периода дуга или нет. Если электрическая прочность промежутка возрастает быстрее и оказывается больше восстанавливающего напряжения, дуга больше не загорится, в противном же случае будет обеспечено устойчивое горение дуги. Первое условие и определяет задачу гашения дуги.

В коммутационных аппаратах используют различные способы гашения дуги.

При расхождении контактов в процессе отключения электрической цепи возникшая дуга растягивается. При этом улучшаются условия охлаждения дуги, так как увеличивается ее поверхность и для горения требуется большее напряжение.

Деление длинной дуги на ряд коротких дуг

Если дугу, образовавшуюся при размыкании контактов, разделить на К коротких дуг, например затянув ее в металлическую решетку, то она погаснет. Дуга обычно затягивается в металлическую решетку под воздействием электромагнитного поля, наводимого в пластинах решетки вихревыми токами. Этот способ гашения дуги широко используется в коммутационных аппаратах на напряжение ниже 1 кВ, в частности в автоматических воздушных выключателях.

Охлаждение дуги в узких щелях

Гашение дуги в малом объеме облегчается. Поэтому в коммутационных аппаратах широко используют дугогасительные камеры с продольными щелями (ось такой щели совпадает по направлению с осью ствола дуги). Такая щель обычно образуется в камерах из изоляционных дугостойких материалов. Благодаря соприкосновению дуги с холодными поверхностями происходят ее интенсивное охлаждение, диффузия заряженных частиц в окружающую среду и соответственно быстрая деионизация.

Кроме щелей с плоскопараллельными стенками, применяют также щели с ребрами, выступами, расширениями (карманами). Все это приводит к деформации ствола дуги и способствует увеличению площади соприкосновения ее с холодными стенками камеры.

Втягивание дуги в узкие щели обычно происходит под действием магнитного поля, взаимодействующего с дугой, которая может рассматриваться как проводник с током.

Внешнее магнитное поле для перемещения дуги наиболее часто обеспечивают за счет катушки, включаемой последовательно с контактами, между которыми возникает дуга. Гашение дуги в узких щелях используют в аппаратах на все напряжения.

Гашение дуги высоким давлением

При неизменной температуре степень ионизации газа падает с ростом давления, при этом возрастает теплопроводность газа. При прочих равных условиях это приводит к усиленному охлаждению дуги. Гашение дуги при помощи высокого давления, создаваемого самой же дугой в плотно закрытых камерах, широко используется в плавких предохранителях и ряде других аппаратов.

Гашение дуги в масле

Если контакты выключателя помещены в масло, то возникающая при их размыкании дуга приводит к интенсивному испарению масла. В результате вокруг дуги образуется газовый пузырь (оболочка), состоящий в основном из водорода (70. 80 %), а также паров масла. Выделяемые газы с большой скоростью проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают перемешивание холодного и горячего газа в пузыре, обеспечивают интенсивное охлаждение и соответственно деионизацию дугового промежутка. Кроме того, деионизирующую способность газов повышает создаваемое при быстром разложении масла давление внутри пузыря.

Читайте также:
Стены из пеноблоков: технология возведения, инструменты и материалы

Интенсивность процесса гашения дуги в масле тем выше, чем ближе соприкасается дуга с маслом и быстрее движется масло по отношению к дуге. Учитывая это, дуговой разрыв ограничивают замкнутым изоляционным устройством — дугогасительной камерой . В этих камерах создается более тесное соприкосновение масла с дугой, а при помощи изоляционных пластин и выхлопных отверстий образуются рабочие каналы, по которым происходит движение масла и газов, обеспечивая интенсивное обдувание (дутье) дуги.

Дугогасительные камеры по принципу действия разделяют на три основные группы: с автодутьем, когда высокие давление и скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии, с принудительным масляным дутьем при помощи специальных нагнетающих гидравлических механизмов, с магнитным гашением в масле, когда дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие щели.

Наиболее эффективны и просты дугогасительные камеры с автодутьем . В зависимости от расположения каналов и выхлопных отверстий различают камеры, в которых обеспечивается интенсивное обдувание потоками газопаровой смеси и масла вдоль дуги (продольное дутье) или поперек дуги (поперечное дутье). Рассмотренные способы гашения дуги широко используются в выключателях на напряжение выше 1 кВ.

Другие способы гашения дуги в аппаратах на напряжение выше 1 кВ

Процесс образования электрической дуги и способы ее гашения

17 января 2012 в 10:00

При размыкании электрической цепи возникает электрический разряд в виде электрической дуги. Для появления электрической дуги достаточно, чтобы напряжение на контактах было выше 10 В при токе в цепи порядка 0,1А и более. При значительных напряжениях и токах температура внутри дуги может достигать 10. 15 тыс. °С, в результате чего плавятся контакты и токоведущие части.

При напряжениях 110 кВ и выше длина дуги может достигать нескольких метров. Поэтому электрическая дуга, особенно в мощных силовых цепях, на напряжение выше 1 кВ представляет собой большую опасность, хотя серьезные последствия могут быть и в установках на напряжение ниже 1 кВ. Вследствие этого электрическую дугу необходимо максимально ограничить и быстро погасить в цепях на напряжение как выше, так и ниже 1 кВ.

Причины возникновения электрический дуги

Процесс образования электрической дуги может быть упрощенно представлен следующим образом. При расхождении контактов вначале уменьшается контактное давление и соответственно контактная поверхность, увеличиваются переходное сопротивление ( плотность тока и температура — начинаются местные (на отдельных участках площади контактов) перегревы, которые в дальнейшем способствуют термоэлектронной эмиссии, когда под воздействием высокой температуры увеличивается скорость движения электронов и они вырываются с поверхности электрода.

В момент расхождения контактов, то есть разрыва цепи, на контактном промежутке быстро восстанавливается напряжение. Поскольку при этом расстояние между контактами мало, возникает электрическое поле высокой напряженности, под воздействием которого с поверхности электрода вырываются электроны. Они разгоняются в электрическом поле и при ударе в нейтральный атом отдают ему свою кинетическую энергию. Если этой энергии достаточно, чтобы оторвать хотя бы один электрон с оболочки нейтрального атома, то происходит процесс ионизации.

Образовавшиеся свободные электроны и ионы составляют плазму ствола дуги, то есть ионизированного канала, в котором горит дуга и обеспечивается непрерывное движение частиц. При этом отрицательно заряженные частицы, в первую очередь электроны, движутся в одном направлении (к аноду), а атомы и молекулы газов, лишенные одного или нескольких электронов, — положительно заряженные частицы — в противоположном направлении (к катоду). Проводимость плазмы близка к проводимости металлов.

В стволе дуги проходит большой ток и создается высокая температура. Такая температура ствола дуги приводит к термоионизации — процессу образования ионов вследствие соударения молекул и атомов, обладающих большой кинетической энергией при высоких скоростях их движения (молекулы и атомы среды, где горит дуга, распадаются на электроны и положительно заряженные ионы). Интенсивная термоионизация поддерживает высокую проводимость плазмы. Поэтому падение напряжения по длине дуги невелико.

В электрической дуге непрерывно протекают два процесса: кроме ионизации, также деионизация атомов и молекул. Последняя происходит в основном путем диффузии, то есть переноса заряженных частиц в окружающую среду, и рекомбинации электронов и положительно заряженных ионов, которые воссоединяются в нейтральные частицы с отдачей энергии, затраченной на их распад. При этом происходит теплоотвод в окружающую среду.

Таким образом, можно различить три стадии рассматриваемого процесса: зажигание дуги, когда вследствие ударной ионизации и эмиссии электронов с катода начинается дуговой разряд и интенсивность ионизации выше, чем деионизации, устойчивое горение дуги, поддерживаемое термоионизацией в стволе дуги, когда интенсивность ионизации и деионизации одинакова, погасание дуги, когда интенсивность деионизации выше, чем ионизации.

Способы гашения дуги в коммутационных электрических аппаратах

Для того чтобы отключить элементы электрической цепи и исключить при этом повреждение коммутационного аппарата, необходимо не только разомкнуть его контакты, но и погасить появляющуюся между ними дугу. Процессы гашения дуги, так же как и горения, при переменном и постоянном токе различны. Это определяется тем, что в первом случае ток в дуге каждый полупериод проходит через нуль. В эти моменты выделение энергии в дуге прекращается и дуга каждый раз самопроизвольно гаснет, а затем снова загорается.

Читайте также:
Стальные радиаторы отопления Прадо: качественные отопительные приборы отечественного производства

Практически ток в дуге становится близким нулю несколько раньше перехода через нуль, так как при снижении тока энергия, подводимая к дуге, уменьшается, соответственно снижается температура дуги и прекращается термоионизация. При этом в дуговом промежутке интенсивно идет процесс деионизации. Если в данный момент разомкнуть и быстро развести контакты, то последующий электрический пробой может не произойти и цепь будет отключена без возникновения дуги. Однако практически это сделать крайне сложно, и поэтому принимают специальные меры ускоренного гашения дуги, обеспечивающие охлаждение дугового пространства и уменьшение числа заряженных частиц.

В результате деионизации постепенно увеличивается электрическая прочность промежутка и одновременно растет восстанавливающееся напряжение на нем. От соотношения этих величин и зависит, загорится ли на очередную половину периода дуга или нет. Если электрическая прочность промежутка возрастает быстрее и оказывается больше восстанавливающего напряжения, дуга больше не загорится, в противном же случае будет обеспечено устойчивое горение дуги. Первое условие и определяет задачу гашения дуги.

В коммутационных аппаратах используют различные способы гашения дуги.

Удлинение дуги

При расхождении контактов в процессе отключения электрической цепи возникшая дуга растягивается. При этом улучшаются условия охлаждения дуги, так как увеличивается ее поверхность и для горения требуется большее напряжение.

Деление длинной дуги на ряд коротких дуг

Если дугу, образовавшуюся при размыкании контактов, разделить на К коротких дуг, например затянув ее в металлическую решетку, то она погаснет. Дуга обычно затягивается в металлическую решетку под воздействием электромагнитного поля, наводимого в пластинах решетки вихревыми токами. Этот способ гашения дуги широко используется в коммутационных аппаратах на напряжение ниже 1 кВ, в частности в автоматических воздушных выключателях.

Охлаждение дуги в узких щелях

Гашение дуги в малом объеме облегчается. Поэтому в коммутационных аппаратах широко используют дугогасительные камеры с продольными щелями (ось такой щели совпадает по направлению с осью ствола дуги). Такая щель обычно образуется в камерах из изоляционных дугостойких материалов. Благодаря соприкосновению дуги с холодными поверхностями происходят ее интенсивное охлаждение, диффузия заряженных частиц в окружающую среду и соответственно быстрая деионизация.

Кроме щелей с плоскопараллельными стенками, применяют также щели с ребрами, выступами, расширениями (карманами). Все это приводит к деформации ствола дуги и способствует увеличению площади соприкосновения ее с холодными стенками камеры.

Втягивание дуги в узкие щели обычно происходит под действием магнитного поля, взаимодействующего с дугой, которая может рассматриваться как проводник с током.

Внешнее магнитное поле для перемещения дуги наиболее часто обеспечивают за счет катушки, включаемой последовательно с контактами, между которыми возникает дуга. Гашение дуги в узких щелях используют в аппаратах на все напряжения.

Гашение дуги высоким давлением

При неизменной температуре степень ионизации газа падает с ростом давления, при этом возрастает теплопроводность газа. При прочих равных условиях это приводит к усиленному охлаждению дуги. Гашение дуги при помощи высокого давления, создаваемого самой же дугой в плотно закрытых камерах, широко используется в плавких предохранителях и ряде других аппаратов.

Гашение дуги в масле

Если контакты выключателя помещены в масло, то возникающая при их размыкании дуга приводит к интенсивному испарению масла. В результате вокруг дуги образуется газовый пузырь (оболочка), состоящий в основном из водорода (70. 80 %), а также паров масла. Выделяемые газы с большой скоростью проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают перемешивание холодного и горячего газа в пузыре, обеспечивают интенсивное охлаждение и соответственно деионизацию дугового промежутка. Кроме того, деионизирующую способность газов повышает создаваемое при быстром разложении масла давление внутри пузыря.

Интенсивность процесса гашения дуги в масле тем выше, чем ближе соприкасается дуга с маслом и быстрее движется масло по отношению к дуге. Учитывая это, дуговой разрыв ограничивают замкнутым изоляционным устройством — дугогасительной камерой. В этих камерах создается более тесное соприкосновение масла с дугой, а при помощи изоляционных пластин и выхлопных отверстий образуются рабочие каналы, по которым происходит движение масла и газов, обеспечивая интенсивное обдувание (дутье) дуги.

Дугогасительные камеры по принципу действия разделяют на три основные группы: с автодутьем, когда высокие давление и скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии, с принудительным масляным дутьем при помощи специальных нагнетающих гидравлических механизмов, с магнитным гашением в масле, когда дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие щели.

Наиболее эффективны и просты дугогасительные камеры с автодутьем. В зависимости от расположения каналов и выхлопных отверстий различают камеры, в которых обеспечивается интенсивное обдувание потоками газопаровой смеси и масла вдоль дуги (продольное дутье) или поперек дуги (поперечное дутье). Рассмотренные способы гашения дуги широко используются в выключателях на напряжение выше 1 кВ.

Другие способы гашения дуги в аппаратах на напряжение выше 1 кВ

Кроме указанных выше способов гашения дуги, используют также: сжатый воздух, потоком которого вдоль или поперек обдувается дуга, обеспечивая ее интенсивное охлаждение (вместо воздуха применяются и другие газы, часто получаемые из твердых газогенерирующих материалов — фибры, винипласта и т. п. — за счет их разложения самой горящей дугой), элегаз (шестифтористая сера), обладающий более высокой электрической прочностью, чем воздух и водород, в результате чего дуга, горящая в этом газе, даже при атмосферном давлении достаточно быстро гасится, высокоразреженный газ (вакуум), при размыкании контактов в котором дуга не загорается вновь (гаснет) после первого прохождения тока через нуль.

Читайте также:
Характеристика и принцип работы инверторного обогревателя

Штукатурка стен

Штукатурка стен – один из этапов ремонта помещений. Нанесение смеси может понадобиться в новостройке с голыми несущими конструкциями или в старых домах с неровными или ветхими стенами.

У непрофессионалов часто возникает вопрос, какую смесь выбрать и как правильно ее нанести, для этого необходимо знать особенности материалов разных видов и сферу их применения. Если за работу берется новичок, то начать следует с азов, с того, что такое штукатурка, какие составы бывают, можно ли их нанести самому или доверить работу профессионалам.

При выборе материала необходимо учесть ряд особенностей: свойства самой смеси, характеристики основания, способ нанесения. От комбинации этих факторов зависит внешний вид, срок службы и качество выравнивания.

Оштукатуривание стен ставит большую задачу – нивелировать неровности базовой стены за счет нанесения бетонной или гипсовой смеси. А иногда и придать поверхности декоративный вид. В зависимости от состава и размера перепадов выполняется разными способами.

Виды штукатурки

Главный принцип выбора штукатурки – ее назначение. Нужно учесть, где будут проходить работы: внутри помещений или на фасаде. Какие свойства должна иметь смесь, и из чего сделано основание под отделку.

Все штукатурки делятся на три большие группы:

  1. простые (для выравнивания поверхности);
  2. специальные (составы с добавками для улучшения отдельных характеристик);
  3. декоративные (финишные покрытия, не требующие дополнительной обработки).

Внутренняя штукатурка стен дома требует, чтобы состав был безопасен и идеально разглаживался. Для наружных работ необходима смесь, устойчивая к неблагоприятным факторам среды.

Цементная

Сухая смесь из цемента и песка. Соотношение компонентов в составе в среднем 1 к 2-5 соответственно. Перед нанесением смешивают с водой до консистенции густой сметаны.

Используются цементные штукатурки для внутренних работ и наружных. Для улучшения пластичности и адгезии в состав добавляют пластификаторы, клей ПВА. При работе в помещениях с высокой влажностью и на улице в раствор вносят гашеную известь.

Наносится 3-5 слоями. Максимальная толщина одного не более 20 мм, оптимально 10 мм. Общая толщина покрытия может достигать 100 мм, но потребуется армирование.

Задача этого состава – выровнять неровности под дальнейшую отделку. Подходит для кирпичных, бетонных и деревянных оснований. Перед нанесением поверхность грунтуем, далее штукатурим стены в три этапа (обрызг, грунт, накрывка).

Наносится ручным и машинным способом, выравнивается шпателями и правилом.

Гипсовая

В основе смеси гипсовый порошок, мелкофракционный наполнитель и полимерные добавки. Плохо переносит влагу и перепады температур, поэтому используется только для внутренних работ. Реализуется в виде сухой смеси для приготовления раствора с водой.

Максимальная толщина слоя без армирования 5 см. Можно наносить на любые основания. Подходит для создания ровной поверхности под покраску или обои. Сохнет всего за несколько часов, готовый раствор необходимо использовать в течение 40 минут.

Технология штукатурки стен гипсовым составом отличается от цементного. Смесь наносят в один слой, выравнивают правилом, мелкие неровности исправляют шпателем.

Декоративная

Смеси декоративной штукатурки выполняют сразу две функции: скрывают незначительные дефекты и придают эстетичный внешний вид. Дополнительная отделка не нужна. В такие составы добавляют пигменты и нерастворимые гранулы из камня, песка, пластика.

В зависимости от того, какая смесь и техника штукатурки стен выбрана, получается разный рисунок, рельеф, узор или фактура.

Производится на акриловой, силиконовой, силикатной и минеральной основе. Если соблюдать все правила штукатурки стен, хорошо сцепляется с любыми основаниями. Есть составы для наружных и внутренних работ.

Силиконовая

Составами на основе силикона выполняется наружная и внутренняя штукатурка стен. Смесь остается гибкой даже после высыхания, благодаря этому поверхности не страшны резкие перепады температур и механические повреждения. Хорошо переносит влагу, поэтому применима в отделке ванной и кухни.

Готовая поверхность может иметь рельеф “Короед”, “Барашек” или имитировать мрамор (венецианская). Все зависит от того как оштукатурить стены, какие использовать инструменты и какого размера и формы твердые частицы в составе.

Сграффито

Сграффито – это не отдельный вид штукатурки, а способ ее нанесения. При помощи этой техники можно создавать резные цветные рисунки. В итоге оштукатуренные стены выглядят как настоящие картины.

Для создания красивого эффекта в составы на разной основе добавляют пигменты и накладывают штукатурку несколькими слоями, отличающимися по оттенку. Далее на подсохшей отделке вырезают узоры, орнамент, фигуры.

Отделка стен штукатуркой сграффито требует навыков и опыта. С такой задачей справится человек, умеющий рисовать и работать со смесью.

Венецианская

Эти смеси имитируют гладкую или рельефную мраморную поверхность. В составе полимерное связующее вещество или известь, пигменты и минеральная пыль. Так как наносить штукатурку нужно в 5-6 слоев, работа занимает много времени. Чтобы получить мраморный рисунок, смесь накладывают неравномерно, постепенно создавая переливы оттенков.

В зависимости от того, как наносить штукатурку на стену варьируется выраженность и глубина цвета, контрастов и текстуры натурального камня.

Фактурная

Фактурная штукатурка создает имитацию камня, дерева и кожи. В ее составе может быть любое связующее вещество и твердые наполнители различной фракции и формы. Чем они крупнее, тем более выраженным и рельефным получится рисунок.

Читайте также:
Что такое водоцементное отношение для бетона и почему его нужно учитывать

Используется эта штукатурка для внутренней и наружной отделки стен. Для первых наполнители более тонкие, поэтому фактура получается изящной, для вторых – крупные, создающие грубый рельеф.

Чем лучше штукатурить стены

Какая штукатурка лучше для выравнивания стен зависит от ряда факторов: размера перепадов базовой поверхности, устойчивости к влаге, вида финишного покрытия, условий эксплуатации.

Критерий Цементная Гипсовая Декоративная
Величина неровностей До 100 мм До 50 мм От 8 до 17 мм
Влагостойкость Да Нет Да
Финишное покрытие Подходит под плитку, обои и покраску (при условии шпаклевания) Под обои и покраску (шпаклевание не требуется) Дополнительная отделка не нужна
Условия эксплуатации (температурный режим, влажность) от -50 до +80 градусов, при любой влажности От +5 до +30 градусов Цельсия, только для сухих, отапливаемых помещений От -50 до +75 градусов, хорошо переносит влажную среду
Рекомендуемая область применения Фасад здания, помещения с высокой влажностью (кухня, санузел, производственные здания) Спальня, детская комната, коридор В зависимости от вида связующего вещества, можно подобрать состав для наружных и внутренних работ

Важно! Штукатурка стен в квартире, требует от смеси экологической безопасности, поэтому использовать состав для наружных работ внутри помещений запрещено.

Нанесение штукатурки на стену может выполняться разными инструментами: широкими и узкими шпателями, специальной машиной. Для декоративных составов используют валики с рельефными насадками, кельму, аппликатор, щетки.

Способы выравнивания стен

Какую штукатурку лучше выбрать для выравнивания стен уже понятно, остается определить метод ее нанесения на поверхность.

На стены штукатурка может накладываться двумя основными способами: без маяков (на глаз) и по маякам. Первый способ предполагает нанесение и выравнивание смеси шпателями, правилом или полутерком, подходит, если поверхность имеет незначительные перепады до 2-3 см. Второй метод более надежный и точный. Для него на стенах заранее задается плоскость из металлических профилей.

Определить размер перепадов можно при помощи отвеса или строительного уровня, а после этого выбрать какая технология оштукатуривания стен больше подходит.

Штукатурка внутренних стен квартиры чаще выполняется без маяков, так как перепады, как правило, незначительные. В производственных зданиях с высокими потолками лучше использовать маяки.

Необходимые инструменты и материалы

Чтобы произвести оштукатуривание стен потребуется большой набор инструментов и материалов:

  • Топорик или молоток с кайлом (для удаления старого покрытия или выступающих частей);
  • Кисть (для нанесения грунтовки);
  • Грунтующий состав, подходящий по типу основания;
  • Отвес или строительный уровень (для контроля плоскости во время работы);
  • Угольник (для выведения углов);
  • Большая емкость (для замешивания раствора);
  • Строительный миксер;
  • Штукатурная лопатка и кельма (для добавления раствора на участки, где его недостаточно);
  • Широкий и узкий шпатели;
  • Направляющие маяки;
  • Правило и полутерок (для выравнивания слоя);
  • Штукатурные уголки (для армирования наружных углов).

Чтобы штукатурка стен своими руками была качественной, необходимо изучить технологию нанесения смеси. Если вы новичок и не уверенны в своих силах, лучше доверить работу профессионалам, чем штукатурить стены повторно. У них в наличии все материалы для штукатурки стен, и они точно знают, чем лучше штукатурить стены.

Подготовительный этап

Подготовительные работы заключаются в обработке поверхности перед нанесением первого штукатурного слоя. Характер работ определяется видом основания:

  1. Подготовка поверхности из кирпича. Для лучшего сцепления нужно зафиксировать армирующую сетку или сделать углубления в растворе между кирпичами. Далее следует очистка от пыли и мусора и грунтовка.
  2. Подготовка стен из бетона. Если материал не очень плотный, делают неглубокие насечки топором, затем обрабатывают бетоноконтактом.
  3. Поверхности из пеноблоков покрывают грунтовкой глубокого проникновения.
  4. Подготовка деревянных стен под штукатурку. Необходимо набить диагональные рейки с шагом 5 см, чтобы раствор лучше удерживался на поверхности.

На поверхности стен не должно быть больших выступов, отстающего старого покрытия, металлических элементов, пыли и мусора. После того как основание подготовлено, а грунтовка просохла, можно приступать к процессу нанесения штукатурки.

Технология нанесения

Оштукатуривание стен начинается с приготовления раствора. Для этого сухую смесь разводят водой в пропорциях, рекомендованных производителем. Бетонные и кирпичные стены смачивают водой, чтобы штукатурка дольше схватывалась и не отставала от поверхности.

Технология штукатурных работ включает три этапа. Это последовательное нанесение трех слоев смеси разной густоты и толщины.

Инструкция по штукатурке стен своими руками:

  1. Обрызг. Этот слой самый жидкий по консистенции. Его набрасывают на поверхность при помощи кельмы с небольшим усилием. Затем слегка разравнивают соколом. Толщина штукатурного слоя – 5-10 мм.
  2. Грунт. Когда схватится первый слой, но еще не высохнет, наносят второй слой. Он более густой и тонкий. Его кладут на сокол и наносят на стену, затем разравнивают широким шпателем, размашистыми движениями. Одной порции штукатурки должно хватать примерно на 1 м.кв. площади.
  3. Накрывка. Толщина слоя 2 мм. Раствор должен быть густой. Накладывается на схватившийся грунт. Его задача выровнять все мелкие неровности. Смесь уже не набрасывают, а размазывают шпателем, прижимая к поверхности острый край. Наносится движениями снизу-вверх. Можно двигаться по дуге. После того как смесь схватится, поверхность затирают полутерком.

Практикуются и другие способы нанесения штукатурки. Например, в один слой, без обрызга. Этот метод подойдет тем, кто не имеет профессиональных навыков, так как правильно штукатурить стены может только человек с опытом.

Читайте также:
Шифер плоский - размеры листа, толщина и гост материала

Затирка штукатурки

Последний этап оштукатуривания – затирка. Ее задача – довести поверхность до идеальной гладкости. К затирке поверхности необходимо приступать, когда последний слой штукатурки затвердеет. Работа выполняется поэтапно с использованием разных инструментов:

  1. Затирка полутерком с деревянной поверхностью схватившегося слоя накрывки. Нужно разгладить следы от шпателя и бугорки. Выполняется без нажима круговыми движениями.
  2. Разглаживание теркой с войлоком резкими прямыми движениями.
  3. Заглаживание теркой с резиновой или металлической полоской. Этими инструментами поверхность готовят к окрашиванию. Движения сначала по вертикали, затем по горизонтали.

После затирки, стену очищают от пыли и покрывают грунтовкой. К дальнейшей отделке можно перейти, когда поверхность хорошо просохнет.

Что такое штукатурка по маякам

Процесс выравнивания стен с маяками начинается с установки профилей, которые зададут нужный уровень.

Монтаж маяков осуществляется следующим образом:

  • В стену у потолка и пола вкручивают по саморезу, выравнивают их положение при помощи отвеса. Их шляпки должны находиться в одной плоскости.
  • Замеряют расстояние между саморезами, отнимают 5 см и отрезают фрагмент профиля, равный, полученному значению.
  • Между саморезами проводят линию карандашом.
  • Набрасывают бугорками на линию в 3-4 местах раствор штукатурки, вдавливают в них профиль, так чтобы его плоскость сошлась со шляпками саморезов. Удаляют крепежи.
  • Повторяют процедуру на расстоянии не более 1 метра от первого маяка. Таким образом, создают плоскость по всем стенам помещения.

На этом установка маяков завершена, и можно приступать к нанесению первого слоя смеси. После того как штукатурка будет нанесена полностью, маяки убирают и выравнивают участки, где они находились.

Штукатурка стен своими руками

Выполнять нанесение штукатурки своими руками можно в том случае, если перепады не очень большие и слой смеси не превысит 2-5 см. Наносить стоит только смеси для чернового выравнивания и простые в работе декоративные. Например, отделывать стену венецианской штукатуркой своими руками не имея опыта – слишком опрометчиво. Сложные в работе составы лучше оставить для профессионалов.

Некоторые составы можно приготовить самостоятельно. Цементная штукатурка состоит только из цемента и песка, зная нужное соотношение компонентов можно приготовить смесь.

Как сделать штукатурку:

  • В большую емкость или бетономешалку всыпать цемент марки не ниже М200 и в 3-4 раза больше песка (в зависимости от того, какая жирность состава нужна) и перемешать в сухом виде;
  • Влить небольшими порциями воду, до получения нужной консистенции, периодически перемешивая состав;
  • Для улучшения пластичности можно добавить немного моющего средства (из расчета 30-50 мл на 5 литров воды).

Готовую смесь необходимо использовать в течение часа. Так как штукатурка своими руками может затянуться, готовить сразу много раствора не стоит.

Если штукатурим сами, то нужно позаботиться о защите кожи от состава, а также накрыть мебель и пол в помещении, где проходят работы.

Так как штукатурить стены своими руками совсем без опыта нелегко, можно предварительно посмотреть видео, как это делают мастера.

Советы по экономии

Значительно сэкономить на штукатурке стен в квартире можно только, если самостоятельно готовить раствор и наносить его своими руками.

Еще немного сократить расходы можно за счет экономного расходования материала:

  • Разводить состав водой небольшими порциями, чтобы точно успеть его использовать;
  • Тщательно отследить перепады стены, возможно в некоторых местах достаточно срезать бугры и расход смеси сократится;
  • Наносить только два слоя без накрывки, но это допустимо в том случае, если перепады не превышают 1-2 см.

Оштукатуренные стены улучшают тепло- и шумоизоляцию помещения, приобретают ровную и гладкую плоскость, готовую для дальнейшей отделки тонкими покрытиями – обоями и краской. Некоторые виды составов обладают еще и декоративными функциями. Наносить смеси можно разными способами, но важно выполнить все правильно, иначе покрытие не проживет долгий срок.

Поделитесь в комментариях своим опытом нанесения черновой и декоративной штукатурки, не имея навыков.

Штукатурка, что это такое: понятие, основные виды и технология нанесения

Что такое штукатурка знает каждый, кто делал ремонт. Это смесь из песка и цемента, использующаяся для выравнивания поверхностей на подготовительном этапе.

Каждый человек знает, что такое штукатурка, ведь она считается базовым компонентом ремонтных работ, который используется с целью предварительной отделки стен и потолка, а также в качестве основания для декоративных элементов жилья. Это смесь, базовыми компонентами которой являются цемент, песок и вода. Нанесение такого раствора на стену производится при помощи мастерка, а процессу его разглаживания способствует ровная планка.

Типы штукатурки

В зависимости от своего предназначения штукатурка бывает:

  • обычная;
  • специальная;
  • декоративная.

Обычная штукатурка – это раствор определенной густоты, предназначенный для первоначального покрытия стен с целью их выравнивания путем устранения всех имеющихся дефектов кирпичной кладки. Использование штукатурки на внешней стороне фасада обеспечивает последнему максимальную защиту от отрицательного влияния неблагоприятных погодных явлений. Специальный тип используется с целью обеспечения зданию высоких показателей шумо- и теплоизоляции.

Декоративная штукатурка эксплуатируется с целью обеспечения эстетичного внешнего вида наружных стен зданий частного типа, а также внутренних стен квартир, офисов, супермаркетов, развлекательных центров. Соответственно, применяется она не на предварительном, а на финишном этапе осуществления ремонтных работ отделочного характера.

Особенности декоративной штукатурки

Декоративная штукатурка выпускается в виде традиционной смеси, изготовленной на основе воды, цемента и песка, в которую с целью обеспечения привлекательного внешнего вида раствора добавляются специальные красящие компоненты.

Читайте также:
Столбчатый фундамент для дома из газобетона, пеноблоков, бруса

В зависимости от типа наполнителя она подразделяется на:

  • венецианскую;
  • структурную;
  • фактурную.

Первый из трех перечисленных типов способствует образованию гладкой поверхности, а последующие два обеспечивают стенам наличие шероховатостей.

Декоративная смесь, исходя из связующего вещества, которое входит в ее состав, делится на следующие виды:

  1. Силикатная, содержащая в себе калийное стекло. Этот вариант обладает такими преимуществами, как длительный срок использования, устойчивость к развитию грибковых процессов, прочность, огнеупорность. Она может применяться на поверхности любого типа, однако от использования внутри жилого помещения лучше воздержаться, поскольку в ее состав входят вещества, которые могут причинить вред владельцам жилья. Большой популярностью эта разновидность не пользуется, поскольку имеет склонность к быстрому застыванию, вследствие чего самостоятельно осуществлять процесс ее нанесения довольно проблематично.
  2. Силиконовая, связующим компонентом которой являются синтетические смолы. Это наиболее традиционный вариант, пользующийся популярностью вследствие стойкости к ярким лучам солнца, эластичности, влагоустойчивости и возможности вентиляции. Процесс нанесения такой смеси предусматривает дополнительное использование силиконовой грунтовки.
  3. Минеральная, в состав которой входит цемент, при использовании разводящийся водой. Такая декоративная штукатурка считается наиболее безопасной, поскольку в ее составе содержатся только экологически чистые материалы, что обеспечивает возможность применения для внутренней отделки помещений. Она прочная, обладает вентиляционными свойствами и может использоваться на протяжении длительного временного промежутка. В качестве недостатков этого типа следует назвать необходимость дополнительного окрашивания, подверженность воздействиям механического характера и отсутствие возможности мытья при высоком давлении.
  4. Акриловая, базовой составляющей, которой выступает акриловая смола. Плюсами этого варианта являются высокая пластичность, простота нанесения и водостойкость, а минусами – низкие показатели пожаробезопасности и паропропускания, растрескивание вследствие сильного воздействия ультрафиолетовых лучей.

Основные разновидности традиционной штукатурки

Наиболее популярным типом обычного раствора является песчано-цементная смесь. Она приобрела у потребителей популярность, поскольку имеет идеальное сочетание доступной цены и высокой прочности.

Сочетание цемента и песка находится в пропорции 1 к 4. С целью повышения показателей пластичности добавляется клей ПВА либо известь.

Кроме, указанного варианта имеет место также применение смеси, изготовляемой из песка и извести, которые находятся в пропорции 4 к 1. Такой вариант удобен в использовании и экологичен, однако его надежность существенно проигрывает в сравнении с раствором из цемента и песка.

Штукатурка стен может также производиться при помощи гипсового состава. Однако такой тип имеет высокую цену, а также небольшие показатели паропроницаемости и водостойкости, поэтому большого распространения не получил.

Различия между штукатуркой и шпаклевкой

Штукатурка и шпаклевка – это два процесса, следующих друг за другом. При этом первый вариант отделочных работ характеризуется нанесением раствора на поверхность с целью ее полного выравнивания, а второй – сглаживание несущественных изъянов.

Шпатлевание стен может происходить при помощи следующих составов:

  1. Смесь на основе акриловой смолы, мела и воды.
  2. Гипсовый раствор, помол которого гораздо меньше, чем в варианте, предназначенном для оштукатуривания.
  3. Сочетание песка, цемента и пластификатора, отличающееся от аналогичного типа штукатурки небольшими размерами зерна.

Оштукатуривание стен необходимо при наличии на них серьезных завалов и криволинейностей, тогда как небольшие изъяны, трещины и швы можно скрыть при помощи шпаклевки.

Чаще всего применяются оба вида данных отделочных работ. При этом покрытие шпатлевкой поверхности производиться после полного выравнивания последней с целью ее подготовки для поклейки обоев либо покраски.

Особенности нанесения штукатурки на стену

Процесс нанесения штукатурки не отличается сложностью, поэтому его довольно легко осуществить самостоятельно. Первоначально поверхность необходимо подготовить при помощи предварительной очистки и покрытия грунтовкой. Затем используемый раствор разводится необходимым количеством воды, и стена покрывается им с помощью шпателя.

Финишным этапом работы является высыхание поверхности и дальнейшая ее затирка. Декоративной штукатуркой стены покрываются путем образования горизонтальных и вертикальных рядов. Ее окрашивание производится кистью после полного высыхания. Кроме этого, красящий компонент может быть добавлен в подготовленную смесь, что обеспечит нанесение раствора уже имеющего желаемый оттенок.

Как выбрать правильную штукатурку для внутренних и внешних работ

Почему штукатурка необходима, какие виды существуют и как выбрать ее в зависимости от помещения — разбираемся вместе с экспертом.

Эксперт в этой статье:

Дмитрий Емельянов, специалист-ремонтник онлайн-сервиса «Профи»

Что такое штукатурка

Штукатурка — это отделочный слой, который наносится строительным раствором, затвердевающим и дающим ровную прочную поверхность. В зависимости от состава она может быть гладкой или шероховатой. Штукатурку наносят на стены, потолки, колонны и другие поверхности. Ею можно завершить отделочный этап либо дополнить поверх обоями, слоями краски и другими материалами.

Стандартная формула смеси — цемент и песок в пропорции 1:4. Для пластичности в штукатурку добавляют клей и известь. Современные растворы часто содержат вещества, позволяющие замедлить затвердевание, а также пластификаторы, водоудерживающие и пеногасящие ингредиенты.

Для работ со штукатуркой понадобятся:

  1. Штукатурный шпатель. Лучше выбирать инструмент из нержавеющей стали с удобной ручкой с равномерным весом.
  2. Ковшовый шпатель. Инструмент специально разработан для облегчения зачерпывания штукатурки из ведра.
  3. Механический миксер. Штукатурку можно замешивать вручную, но с механическим миксером будет намного проще и быстрее. Это особенно удобно, если нужны большие партии штукатурки, которую необходимо быстро использовать.
  4. Кисть хорошего качества. Необходима для поддержания чистоты краев и нанесения воды на штукатурку.

Если инструменты для оштукатуривания используются повторно, надо убедиться, что они безупречно чистые и на них не осталось смеси после предыдущей работы.

Читайте также:
Утепление сруба из бревна: видео-инструкция как утеплить стены бревенчатой бани снаружи минватой своими руками, какой межвенцовый утеплитель выбрать, фото и цена

Для чего нужна штукатурка

Как внешняя, так и внутренняя штукатурка необходима для придания прочности и выравнивания поверхности. Смесь служит защитным слоем для камня и кирпича, повышает устойчивость потолков и стен. Раствор подходит как для ремонта внутри помещений, так и для фасадных работ. Наносить штукатурку можно на любые поверхности: бетон, кирпич, дерево и прочие. Она хорошо выравнивает стены и маскирует стыковочные швы, создает дополнительный слой теплоизоляции и защищает от внешних воздействий. Кроме того, штукатурку используют как декоративный материал.

Виды штукатурки

Для штукатурки используют различные материалы, в основе обычно гипс и цемент. Ответ на вопрос, какой раствор лучше всего подходит для вашего дома, будет зависеть от анализа преимуществ и недостатков каждого из них. Штукатурка бывает нескольких видов.

Гипсовая

Подходит для внутренних работ, потому что не очень устойчива к влаге. На обработанные ею стены можно сразу клеить обои. Это гипс с добавлением легких наполнителей для повышения сцепляемости. Такая штукатурка быстрее сохнет и не требует последующего выравнивания. Стоит дороже цементной, но это компенсируется меньшим объемом раствора. Усадка отсутствует, допустимо нанесение нескольких слоев до 10 см.

Цементная

Раствор, образующий после застывания максимально прочную поверхность. Устойчива к повреждениям, такие стены реже придется ремонтировать. К тому же цемент почти не впитывает воду, что делает штукатурку подходящей для мокрых зон в квартире. Современная цементная смесь содержит дополнительные добавки для повышения пластичности и дает меньше трещин при усадке, если сравнивать ее с первоначальными аналогами, которые использовались в прошлые годы.

Известково-гипсовая

Остальные типы штукатурки сделаны на основе цемента и гипса, но с добавлением других ингредиентов для оптимизации качеств. Выбирать их стоит после консультации со специалистом, в зависимости от поверхностей и ожидаемых свойств. Так, известково-гипсовая смесь подходит для камня и дерева, керамзитобетонных стен. Покрытие устойчиво к влаге, его применяют для реставрации зданий. Смесь очень быстро застывает, что не всегда удобно в работе.

Цементно-известковая

Подходит как для внутренних, так и для фасадных работ. Благодаря цементу штукатурка становится прочной, а известь добавляет ей пластичности. Смесь экономично расходуется, влаго- и морозоустойчива. Учитывайте, что этот раствор дает усадку и может потребоваться несколько слоев для оптимального оштукатуривания.

Цементно-песчаная

Повышенная влагостойкость делает эту штукатурку подходящей для нежилых помещений и наружных работ. Цементно-песчаная смесь весит больше гипсовой и долго застывает. Если слой штукатурки превышает 3 см, ее стоит армировать для лучшего сцепления.

Декоративная штукатурка

По составу такие смеси могут быть акриловыми, силиконовыми, силикатными и минеральными. Их используют для чистовой отделки. Штукатурку для украшения поверхности делят на:

  • фактурную;
  • структурную;
  • венецианскую.

Первые два вида называют также рельефными; они образуют шероховатый слой. Венецианская — гладкая, абсолютно ровная. Все перечисленные варианты отличаются долговечностью, а производители предлагают их в различных цветовых вариантах.

Как выбрать штукатурку

Штукатурка продается как в виде сухой смеси для разведения, так и готовым раствором. Второй вариант дороже, но зато вы сэкономите время на приготовлении. Готовая штукатурка может храниться только закрытой и при плюсовой температуре. При выборе смеси нужно ориентироваться на помещение, в котором планируются работы:

  • для фасадного оштукатуривания используют растворы, устойчивые к влажности и перепадам температур. Как правило, это прочная цементная и цементно-известковая штукатурка;
  • для жилых комнат дома или квартиры подойдет экономичная в нанесении штукатурка: гипсовая, известковая и цементная;
  • большинство растворов универсальны, но нужно обращать внимание на их свойства при выборе смеси для ванной комнаты и кухни, где влажность значительно выше, чем в спальне;
  • выравнивающие штукатурки нужны для стартовой отделки стен и перекрытий;
  • декоративные штукатурки подходят для завершения косметического ремонта, также используются для фасадов общественных зданий.

Комментарий эксперта

Дмитрий Емельянов , специалист по ремонту онлайн-сервиса «Профи»:

— Сейчас многие производители выпускают хорошие цементно-песчаные и гипсовые средства. Такая штукатурка прослужит минимум 30–40 лет, если работу выполнит хороший специалист с соблюдением всех технологий.

Чтобы подготовить стены к штукатурке, я сначала просматриваю недостатки и слабые места. При ремонте со вторичным жильем сначала нужно сбить старую штукатурку, несколько раз прогрунтовать стены и восстановить маяки по лазерному уровню. Бывает, что клиент не хочет полностью сбивать старую штукатурку. Тогда мы избавляемся только от тех частей, под которыми пустота.

Для влажных помещений советую использовать цементно-песчаные или гибридные штукатурки. Но при пазогребневых стенах в ванной лучше подойдет гибридное средство, в котором есть гипс. Кухни обычно тоже штукатурю гипсовыми средствами. Для кирпичных стен подойдет любая штукатурка, но для подготовки нужно использовать грунтовку глубокого проникновения.

Однажды я участвовал в интересном проекте — мы переделывали старую фабрику под апартаменты. Сбили штукатурку и увидели кирпич, который сохранился еще с царских времен. Потом некоторые жильцы делали отделку в стиле лофт без штукатурки стен. В этом случае нужно очистить кирпич, нанести грунтовку и покрыть стену лаком.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: