Какво е електрическа дъга и как възниква
Формиране на дъгата, нейната структура и свойства
Представете си, че провеждаме експеримент в лаборатория. Имаме два проводника, например, метални пирони. Ние ги насочваме един към друг на малко разстояние и свързваме клемите на регулируем източник на напрежение към ноктите. Ако постепенно увеличавате напрежението на източника на захранване, тогава при определена стойност ще видим искри, след които се формира стабилно сияние, подобно на мълния.
Така човек може да наблюдава процеса на неговото формиране. Сиянието, което се образува между електродите, е плазма. Всъщност това е електрическа дъга или потокът на електрически ток през газова среда между електродите. На фигурата по-долу виждате нейната структура и характеристиката на токовото напрежение:
И ето приблизителните температури:
Защо възниква електрическа дъга
Всичко е много просто, разгледахме в статия за електрическо полекакто и в статията за разпределение на заряда в проводникаче ако някакво проводимо тяло (стоманен гвоздей, например) бъде въведено в електрическо поле, на повърхността му ще започнат да се натрупват заряди. Освен това, колкото по-малък е радиусът на огъване на повърхността, толкова повече те се натрупват. Казано по-просто, таксите се натрупват на върха на нокътя.
Между нашите електроди въздухът е газ. Под въздействието на електрическо поле възниква йонизацията му. В резултат на всичко това възникват условия за образуване на електрическа дъга.
Напрежението, при което възниква дъгата, зависи от конкретната среда и нейното състояние: налягане, температура и други фактори.
Чудя се: според една версия това явление се нарича така поради формата си. Факт е, че в процеса на изгаряне на изпускане въздухът или другият газ, който го заобикаля, се загрява и издига, което води до изкривяване на праволинейна форма и виждаме дъга или арка.
За да запалите дъгата, трябва или да преодолеете напрежението на разрушаване на средата между електродите, или да прекъснете електрическата верига. Ако във веригата има голяма индуктивност, тогава според законите на превключването токът в нея не може да бъде прекъснат незабавно, той ще продължи да тече. В тази връзка напрежението между изключените контакти ще се увеличи и дъгата ще гори, докато напрежението изчезне и енергията, натрупана в магнитното поле на индуктора, се разсейва.
Помислете за условията на запалване и горене:
Между електродите трябва да има въздух или друг газ. За да се преодолее разрушаващото напрежение на средата, ще е необходимо високо напрежение от десетки хиляди волта - това зависи от разстоянието между електродите и други фактори. За поддържане на изгарянето на дъгата са достатъчни 50-60 волта и ток от 10 ампера или повече. Конкретните стойности зависят от средата, формата на електродите и разстоянието между тях.
Вреди и се бий с нея
Разгледахме причините за появата на електрическа дъга, сега нека да разгледаме колко вреда нанася и как да я гасим. Електрическа дъга поврежда превключващото оборудване. Забелязахте, че ако включите мощно електрическо устройство в мрежата и след известно време издърпате щепсела от контакта, възниква малка светкавица. Тази дъга се образува между контактите на щепсела и изхода в резултат на отворена верига.
Важно! По време на изгарянето на електрическа дъга се генерира много топлина, нейната температура на горене достига стойности над 3000 градуса по Целзий. При вериги с високо напрежение дължината на дъгата достига метър или повече. Съществува опасност както от увреждане на човешкото здраве, така и от състоянието на оборудването.
Същото се случва и с превключвателите на светлината, друго оборудване за превключване, сред които:
- прекъсвачи;
- магнитни стартери;
- контактори и други неща.
В устройства, които се използват в мрежи от 0,4 kV, включително обичайните 220 V, те използват специално защитно оборудване - дъгови камери. Те са необходими за намаляване на щетите, нанесени на контактите.
По принцип дъгообразната камера е съвкупност от проводими прегради със специална конфигурация и форма, закрепени от стени от диелектричен материал.
Когато контактите се отворят, образуваната плазма се огъва към дъговидната камера, където тя се разединява на малки участъци. В резултат на това се охлажда и влага.
В мрежи с високо напрежение използвайте превключватели за масло, вакуум, газ. В превключвателя за масло потискането става чрез превключване на контактите в маслената баня. При изгаряне на електрическа дъга в масло, тя се разлага на водород и газове. Около контактите се образува газов мехур, който има склонност да избухне от камерата с висока скорост и дъгата се охлажда, тъй като водородът има добра топлопроводимост.
Във вакуумните прекъсвачи газовете не се йонизират и няма условия за изгаряне на дъгата. Има и превключватели, пълни с газ под високо налягане. Когато се образува електрическа дъга, температурата в тях не се повишава, налягането се повишава и поради това йонизацията на газовете намалява или възниква дейонизация. Обмислят се перспективни области SF6 прекъсвачи.
Възможно е също да превключвате при нула AC.
Полезно приложение
Разгледаният феномен намери редица полезни приложения, например:
- Осветителни устройства. Например, лампи за разреждане (DRL, ксенон и други видове). Ако добавите соли на определени метали към електродите, цветът на електрическата дъга ще се промени.
- Електродугово заваряване. Когато електродът докосне повърхността на метала, тече силен ток, който загрява метала. Когато откъснете електрода, токът не може да бъде прекъснат, нагрятите повърхности излъчват електродите и възниква дъга. При топене на метално заварени повърхности и топене на самия електрод е възможно да се присъединят две части или да се нарязват. Има различни видове заваряване, например, като се използват електроди или газ - въглероден диоксид или аргон. Използва се навсякъде и има огромен принос за жилищното и промишленото строителство.
- Топене на дъгата. Електрическата дъга зависи от електрическите параметри на източниците на енергия, така че можете да контролирате нейното изгаряне. Поради високата температура е възможно да се стопи голям брой метали.
И накрая, препоръчваме да гледате полезно видео по темата на статията:
Сега знаете какво е електрическа дъга, какви са причините за това явление и възможните области на приложение. Надяваме се, че предоставената информация беше разбираема и полезна за вас!
Свързани материали:
Зареждането ...
