Ce este un arc electric și cum apare
Formarea arcului, structura și proprietățile sale
Imaginează-ți că desfășurăm un experiment într-un laborator. Avem doi conductori, de exemplu, cuie metalice. Le orientăm între ele la distanță scurtă și conectăm bornele sursei de tensiune reglate la cuie. Dacă creșteți treptat tensiunea sursei de alimentare, atunci la o anumită valoare, vom vedea scântei, după care se formează o strălucire stabilă ca un fulger.
Astfel, se poate observa procesul formării sale. Strălucirea care se formează între electrozi este plasma. De fapt, acesta este arcul electric sau fluxul de curent electric prin mediul de gaz dintre electrozi. În figura de mai jos vedeți structura și caracteristica tensiunii curente:
Și aici sunt temperaturile aproximative:
De ce apare un arc electric
Totul este foarte simplu, am examinat într-un articol despre câmp electricprecum și în articolul din distribuția sarcinii în conductorcă dacă vreun corp conductor (cuie de oțel, de exemplu) este introdus într-un câmp electric, încărcările vor începe să se acumuleze pe suprafața sa. Mai mult, cu cât raza de îndoire a suprafeței este mai mică, cu atât se acumulează mai mult. În termeni simpli, taxele se acumulează pe vârful unei unghii.
Între electrozii noștri, aerul este gaz. Sub influența unui câmp electric are loc ionizarea acestuia. Ca urmare a tuturor acestor lucruri, apar condiții pentru formarea unui arc electric.
Tensiunea la care are loc arcul depinde de mediul specific și de starea acestuia: presiune, temperatură și alți factori.
Interesant: conform unei versiuni, acest fenomen este așa numit datorită formei sale. Cert este că în procesul de ardere a unei descărcări, aerul sau alt gaz care îl înconjoară se încălzește și se ridică, rezultând o denaturare a unei forme rectiligne și vedem un arc sau un arc.
Pentru a aprinde arcul, trebuie să depășiți tensiunea de descompunere a mediului dintre electrozi, fie să întrerupeți circuitul electric. Dacă în circuit există o inductanță mare, atunci, conform legilor de comutare, curentul din acesta nu poate fi întrerupt instantaneu, va continua să curgă. În acest sens, tensiunea dintre contactele deconectate va crește, iar arcul va arde până când tensiunea dispare și energia acumulată în câmpul magnetic al inductorului va fi disipată.
Luați în considerare condițiile de aprindere și combustie:
Între electrozi ar trebui să existe aer sau alt gaz. Pentru a depăși tensiunea de descompunere a mediului, va fi necesară o tensiune mare de zeci de mii de volți - aceasta depinde de distanța dintre electrozi și alți factori. Pentru a menține arderea arcului, sunt suficiente 50-60 volți și un curent de 10 amperi sau mai mult. Valorile specifice depind de mediul înconjurător, de forma electrozilor și de distanța dintre aceștia.
Rău și luptă-te cu ea
Am examinat cauzele apariției unui arc electric, acum să analizăm cât de mult dăunează și cum să îl stingă. Un arc electric dăunează echipamentelor de comutare. Ați observat că dacă porniți un dispozitiv electric puternic în rețea și, după ceva timp, scoateți mufa din priză, apare un mic bliț. Acest arc este format între contactele dopului și ieșire ca urmare a unui circuit deschis.
Important! În timpul arderii unui arc electric se generează multă căldură, temperatura lui de ardere atinge valori mai mari de 3000 de grade Celsius. În circuitele de înaltă tensiune, lungimea arcului atinge un metru sau mai mult. Există un pericol atât de rău sănătății umane, cât și de starea echipamentului.
Același lucru se întâmplă la întrerupătoarele de lumină, alte echipamente de comutare printre care:
- întrerupătoare de circuit;
- startere magnetice;
- contactori și lucruri.
În dispozitivele utilizate în rețelele de 0,4 kV, inclusiv obișnuitele de 220 V, folosesc echipamente speciale de protecție - camere cu arcuire. Acestea sunt necesare pentru a reduce daunele produse contactelor.
În general, camera de arcuire este un set de partiții conductoare cu o configurație și o formă specială, fixate între ele de pereți din material dielectric.
Când contactele sunt deschise, plasma formată se apleacă spre camera de arcuire, unde este deconectată în secțiuni mici. Drept urmare, se răcește și se amortizează.
În rețelele de înaltă tensiune folosiți comutatoare de petrol, vid, gaz. La comutatorul de ulei, suprimarea are loc prin comutarea contactelor în baia de ulei. La arderea unui arc electric în ulei, acesta se descompune în hidrogen și gaze. În jurul contactelor se formează o bulă de gaz, care tinde să se desprindă din cameră cu viteză mare, iar arcul se răcește, deoarece hidrogenul are o conductivitate termică bună.
În întreruptoarele cu vid, gazele nu sunt ionizate și nu există condiții pentru arderea arcului. Există, de asemenea, întrerupătoare umplute cu gaz de înaltă presiune. Odată cu formarea unui arc electric, temperatura din ele nu crește, presiunea crește și, din această cauză, ionizarea gazelor scade sau are loc deionizarea. Zonele promițătoare sunt luate în considerare Întrerupătoare SF6.
Este de asemenea posibil să comutați la zero AC.
Aplicație utilă
Fenomenul considerat a găsit o serie de aplicații utile, de exemplu:
- Iluminat. De exemplu, lămpi de descărcare (DRL, xenon și alte tipuri). Dacă adăugați săruri ale anumitor metale la electrozi, culoarea arcului electric se va schimba.
- Sudura cu arc. Când electrodul atinge suprafața metalului, curge un curent ridicat, care încălzește metalul. Când rupeți electrodul, curentul nu poate fi întrerupt, suprafețele încălzite emit electrozii și apare un arc. La topirea suprafețelor sudate metalice și la topirea electrodului în sine, este posibilă îmbinarea a două părți sau tăierea acestora. Există diferite tipuri de sudare, de exemplu, folosind electrozi sau gaz - dioxid de carbon sau argon. Este folosit peste tot și a adus o contribuție uriașă la construcțiile rezidențiale și industriale.
- Topirea arcului. Arcul electric depinde de parametrii electrici ai surselor de alimentare, astfel încât să puteți controla arderea acestuia. Datorită temperaturii ridicate, este posibil să se topească un număr mare de metale.
În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați un videoclip util pe tema articolului:
Acum știți care este un arc electric, care sunt cauzele acestui fenomen și posibilele câmpuri de aplicare. Sperăm că informațiile furnizate au fost inteligibile și utile pentru dumneavoastră!
Materiale conexe:
Se încarcă...
