ما هو القوس الكهربائي وكيف ينشأ

تشكيل القوس وبنيته وخصائصه

تخيل أننا نجري تجربة في مختبر. لدينا موصلان ، على سبيل المثال ، مسامير معدنية. نوجهها إلى بعضها البعض على مسافة قصيرة ونربط أطراف مصدر الجهد المنظم بالأظافر. إذا قمت بزيادة جهد مصدر الطاقة تدريجيًا ، فعندئذ عند قيمة معينة ، سنرى شرارات ، وبعد ذلك يتشكل توهج ثابت مثل البرق.

وهكذا ، يمكن للمرء أن يلاحظ عملية تكوينها. التوهج الذي يتشكل بين الأقطاب هو البلازما. في الواقع ، هذا هو القوس الكهربائي أو تدفق التيار الكهربائي عبر وسط الغاز بين الأقطاب. في الشكل أدناه ترى هيكلها وخصائص الجهد الحالي:

وهنا درجات الحرارة التقريبية:

لماذا يحدث قوس كهربائي

كل شيء بسيط للغاية ، درسنا في مقال حول الحقل الكهربائيوكذلك في مقال عن توزيع الشحن في الموصلأنه إذا تم إدخال أي جسم موصل (مسمار فولاذي ، على سبيل المثال) في مجال كهربائي ، فسوف تبدأ الشحنات في التراكم على سطحه. علاوة على ذلك ، كلما كان نصف قطر انحناء السطح أصغر ، كلما تراكمت. بعبارات بسيطة ، تتراكم الشحنات على طرف الظفر.

بين أقطابنا الهواء هو الغاز. تحت تأثير المجال الكهربائي ، يحدث تأينه. نتيجة لكل هذا ، تنشأ ظروف لتشكيل قوس كهربائي.

يعتمد الجهد الذي يحدث فيه القوس على الوسط المحدد وحالته: الضغط ودرجة الحرارة وعوامل أخرى.

مثير للإعجاب: وفقًا لإصدار واحد ، تسمى هذه الظاهرة بسبب شكلها. والحقيقة هي أنه في عملية حرق التصريف ، يسخن الهواء أو الغاز الآخر المحيط به ويرتفع ، مما يؤدي إلى تشويه شكل مستطيل ونرى قوسًا أو قوسًا.

لإشعال القوس ، يجب عليك إما التغلب على جهد انهيار الوسط بين الأقطاب الكهربائية ، أو كسر الدائرة الكهربائية. إذا كان هناك حث كبير في الدائرة ، فعندئذ ، وفقًا لقوانين التبديل ، لا يمكن مقاطعة التيار الموجود فيه على الفور ، وسوف يستمر في التدفق. في هذا الصدد ، سيزداد الجهد بين جهات الاتصال غير المتصلة ، وسيحترق القوس حتى يختفي الجهد وتبدد الطاقة المتراكمة في المجال المغناطيسي للمحث.

النظر في شروط الاشتعال والاحتراق:

يجب أن يكون هناك هواء أو غاز آخر بين الأقطاب. للتغلب على جهد الانهيار للوسط ، سيكون هناك حاجة لجهد عالي بعشرات الآلاف من فولت - وهذا يعتمد على المسافة بين الأقطاب والعوامل الأخرى. للحفاظ على حرق القوس ، يكفي 50-60 فولت وتيار 10 أمبير أو أكثر. تعتمد القيم المحددة على البيئة وشكل الأقطاب الكهربائية والمسافة بينهما.

الأذى والقتال معها

درسنا أسباب حدوث قوس كهربائي ، والآن دعونا ننظر في مقدار الضرر الذي تسببه وكيفية إخماده. يتسبب القوس الكهربائي في إتلاف معدات التحويل. لاحظت أنه إذا قمت بتشغيل جهاز كهربائي قوي في الشبكة وبعد مرور بعض الوقت سحب القابس من المقبس ، يحدث وميض صغير. يتكون هذا القوس بين جهات اتصال القابس والمخرج نتيجة لدائرة مفتوحة.

هام! أثناء حرق قوس كهربائي ، يتم توليد الكثير من الحرارة ، تصل درجة حرارة الحرق إلى قيم أكثر من 3000 درجة مئوية. في دوائر الجهد العالي ، يصل طول القوس إلى متر أو أكثر. هناك خطر من الإضرار بصحة الإنسان وحالة المعدات.

يحدث الشيء نفسه في مفاتيح الإضاءة ، ومعدات التحويل الأخرى التي من بينها:

• القواطع؛
• مبتدئين مغناطيسيين
• المقاولين والأشياء.

في الأجهزة المستخدمة في شبكات 0.4 كيلو فولت ، بما في ذلك 220 فولت المعتادة ، يستخدمون معدات وقائية خاصة - غرف الانحناء. إنها ضرورية لتقليل الضرر الذي يلحق بجهات الاتصال.

بشكل عام ، غرفة الانحناء عبارة عن مجموعة من الأقسام الموصلة لتكوين وشكل خاصين ، مثبتة بجدران من المواد العازلة.

عندما يتم فتح جهات الاتصال ، تنحني البلازما المشكلة نحو غرفة الانحناء ، حيث يتم فصلها إلى أقسام صغيرة. ونتيجة لذلك ، يبرد ويبلل.

في شبكات الجهد العالي ، استخدم مفاتيح الزيت والفراغ والغاز. في تبديل الزيت ، يحدث القمع عن طريق تبديل جهات الاتصال في حمام الزيت. عند حرق قوس كهربائي في الزيت ، يتحلل إلى هيدروجين وغازات. يتم تشكيل فقاعة غاز حول جهات الاتصال ، والتي تميل إلى الخروج من الغرفة بسرعة عالية ويبرد القوس ، لأن الهيدروجين له موصلية حرارية جيدة.

في قواطع الدائرة الكهربائية ، لا تتأين الغازات ولا توجد شروط لحرق القوس. هناك أيضا مفاتيح مليئة بغاز الضغط العالي. عندما يتشكل القوس الكهربائي ، لا تزداد درجة الحرارة فيه ، ويرتفع الضغط ، وبسبب هذا ، ينخفض ​​تأين الغازات أو يحدث تأين. تعتبر مناطق واعدة قواطع الدائرة SF6.

من الممكن أيضًا التبديل عند صفر AC.

تطبيق مفيد

وجدت الظاهرة المدروسة عددًا من التطبيقات المفيدة ، على سبيل المثال:

1. إضاءة. على سبيل المثال ، مصابيح التفريغ (DRL ، زينون وأنواع أخرى). إذا قمت بإضافة أملاح من معادن معينة إلى الأقطاب الكهربائية ، فإن لون القوس الكهربائي سيتغير.
2. لحام القوس. عندما يلمس القطب الكهربائي سطح المعدن ، يتدفق تيار مرتفع يسخن المعدن. عندما تمزق القطب ، لا يمكن مقاطعة التيار ، تنبعث الأسطح الساخنة الأقطاب الكهربائية وينشأ قوس. عند صهر الأسطح المعدنية الملحومة وصهر القطب نفسه ، من الممكن الانضمام إلى جزأين أو قطعهما. هناك أنواع مختلفة من اللحام ، على سبيل المثال ، باستخدام أقطاب كهربائية أو غاز - ثاني أكسيد الكربون أو الأرجون. يتم استخدامه في كل مكان وساهم بشكل كبير في البناء السكني والصناعي.
3. ذوبان القوس. يعتمد القوس الكهربائي على المعلمات الكهربائية لمصادر الطاقة ، بحيث يمكنك التحكم في احتراقها. بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، من الممكن إذابة عدد كبير من المعادن.

أخيرًا ، نوصي بمشاهدة فيديو مفيد حول موضوع المقال:

الآن أنت تعرف ما هو القوس الكهربائي ، ما هي أسباب هذه الظاهرة والتطبيقات الممكنة. نأمل أن تكون المعلومات المقدمة مفهومة ومفيدة لك!

مواد ذات صلة:

• أسباب الدائرة القصيرة
• كابل لحام
• لحام صندوق التوصيل