Apakah arka elektrik dan bagaimana ia timbul

Semasa menukar peralatan elektrik atau voltan berlebihan di litar antara bahagian hidup, busur elektrik mungkin muncul. Ia boleh digunakan untuk tujuan teknologi yang berguna dan pada masa yang sama memudaratkan peralatan. Pada masa ini, para jurutera telah mengembangkan sejumlah kaedah untuk mengawal dan menggunakan busur elektrik untuk tujuan berguna. Dalam artikel ini kita akan mempertimbangkan bagaimana timbulnya, akibatnya dan ruang lingkupnya.

Kandungan:

Pembentukan lengkungan, struktur dan sifatnya
Mengapa arka elektrik berlaku
Memudaratkan dan bertarung dengannya
Aplikasi yang berguna

Pembentukan lengkungan, struktur dan sifatnya

Bayangkan bahawa kita sedang menjalankan eksperimen di makmal. Kami mempunyai dua konduktor, misalnya, paku logam. Kami mengarahkan mereka satu sama lain pada jarak dekat dan menghubungkan terminal sumber voltan terkawal ke kuku. Sekiranya anda secara beransur-ansur meningkatkan voltan sumber kuasa, maka pada nilai tertentu, kita akan melihat percikan api, selepas itu cahaya stabil yang serupa dengan kilat terbentuk.

Oleh itu, seseorang dapat memerhatikan proses pembentukannya. Cahaya yang terbentuk di antara elektrod adalah plasma. Sebenarnya, ini adalah arka elektrik atau aliran arus elektrik melalui medium gas di antara elektrod. Dalam gambar di bawah ini anda melihat strukturnya dan ciri voltan semasa:

Berikut adalah anggaran suhu:

Mengapa arka elektrik berlaku

Semuanya sangat mudah, kami kaji dalam artikel mengenai medan elektrikdan juga dalam artikel mengenai pengagihan caj di konduktorbahawa jika ada badan konduktif (paku keluli, misalnya) dimasukkan ke medan elektrik, cas akan mula terkumpul di permukaannya. Lebih-lebih lagi, semakin kecil jejari lenturan permukaan, semakin banyak mereka terkumpul. Secara sederhana, caj terkumpul di hujung paku.

Di antara elektrod kita, udara adalah gas. Di bawah pengaruh medan elektrik, pengionannya berlaku. Akibat dari semua ini, keadaan timbul untuk pembentukan busur elektrik.

Voltan di mana arka berlaku bergantung pada medium tertentu dan keadaannya: tekanan, suhu dan faktor lain.

Menarik: menurut satu versi, fenomena ini disebut kerana bentuknya. Faktanya adalah bahawa dalam proses pembakaran pelepasan, udara atau gas lain yang mengelilinginya menjadi panas dan naik, mengakibatkan penyimpangan bentuk segiempat dan kita melihat busur atau lengkungan.

Untuk menyalakan arka, anda mesti mengatasi voltan pemecahan medium antara elektrod, atau memutuskan litar elektrik. Sekiranya terdapat induktansi besar di litar, maka, menurut hukum beralih, arus di dalamnya tidak dapat terganggu seketika, arus akan terus mengalir. Sehubungan dengan itu, voltan antara kenalan yang terputus akan meningkat, dan busur akan terbakar sehingga voltan hilang dan tenaga yang terkumpul di medan magnet induktor akan hilang.

Pertimbangkan keadaan pencucuhan dan pembakaran:

Harus ada udara atau gas lain di antara elektrod. Untuk mengatasi voltan pemecahan medium, voltan tinggi berpuluh-puluh ribu volt akan diperlukan - ini bergantung pada jarak antara elektrod dan faktor lain. Untuk mengekalkan pembakaran arka, 50-60 volt dan arus 10 ampere atau lebih mencukupi. Nilai khusus bergantung pada persekitaran, bentuk elektrod dan jarak di antara mereka.

Memudaratkan dan bertarung dengannya

Kami meneliti penyebab berlakunya busur elektrik, sekarang mari kita lihat berapa banyak bahaya yang berlaku dan bagaimana untuk memadamkannya. Arka elektrik merosakkan peralatan beralih. Anda menyedari bahawa jika anda menghidupkan peranti elektrik yang kuat di rangkaian dan setelah beberapa lama mengeluarkan palam dari soket, kilatan kecil akan berlaku. Arka ini terbentuk di antara kenalan palam dan saluran keluar akibat litar terbuka.

Penting! Semasa pembakaran arka elektrik banyak haba dihasilkan, suhu pembakarannya mencapai nilai lebih dari 3000 darjah Celsius. Dalam litar voltan tinggi, panjang busur mencapai satu meter atau lebih. Terdapat bahaya membahayakan kesihatan manusia dan juga keadaan peralatannya.

Perkara yang sama berlaku pada suis lampu, peralatan pensuisan lain antaranya:

pemutus litar;
pemula magnet;
kontaktor dan barang.

Pada peranti yang digunakan dalam rangkaian 0,4 kV, termasuk 220 V biasa, mereka menggunakan peralatan pelindung khas - ruang arka. Mereka diperlukan untuk mengurangkan kerosakan yang dilakukan pada kenalan.

Secara umum, ruang lengkung adalah sekumpulan partisi konduktif dari konfigurasi dan bentuk khas, yang diikat oleh dinding bahan dielektrik.

Apabila kenalan dibuka, plasma yang terbentuk membengkok ke arah ruang lengkung, di mana ia terputus menjadi beberapa bahagian kecil. Hasilnya, ia sejuk dan lembap.

Dalam rangkaian voltan tinggi menggunakan suis minyak, vakum, gas. Pada suis minyak, penindasan berlaku dengan menukar kenalan di tempat mandi minyak. Semasa membakar arka elektrik dalam minyak, ia terurai menjadi hidrogen dan gas. Gelembung gas terbentuk di sekitar kenalan, yang cenderung keluar dari ruang pada kelajuan tinggi dan busur menyejuk, kerana hidrogen mempunyai kekonduksian terma yang baik.

Dalam pemutus litar vakum, gas tidak terionisasi dan tidak ada syarat untuk pembakaran arka. Terdapat juga suis yang diisi dengan gas tekanan tinggi. Dengan pembentukan busur elektrik, suhu di dalamnya tidak meningkat, tekanan meningkat, dan kerana ini, pengionan gas berkurang atau deionisasi berlaku. Kawasan yang dijanjikan dipertimbangkan Pemutus litar SF6.

Juga boleh beralih pada AC sifar.

Aplikasi yang berguna

Fenomena yang dipertimbangkan telah menemui sejumlah aplikasi berguna, misalnya:

Peranti pencahayaan. Contohnya, lampu pelepasan (DRL, xenon dan jenis lain). Sekiranya anda menambahkan garam logam tertentu ke elektrod, warna busur elektrik akan berubah.
Kimpalan arka elektrik. Apabila elektrod menyentuh permukaan logam, arus tinggi mengalir, yang memanaskan logam. Apabila anda melepaskan elektrod, arus tidak dapat terganggu, permukaan yang dipanaskan memancarkan elektrod dan busur timbul. Semasa mencairkan permukaan yang dikimpal logam dan mencairkan elektrod itu sendiri, adalah mungkin untuk menggabungkan dua bahagian atau memotongnya. Terdapat pelbagai jenis kimpalan, misalnya, menggunakan elektrod atau gas - karbon dioksida atau argon. Ia digunakan di mana-mana dan telah memberikan sumbangan besar untuk pembinaan kediaman dan perindustrian.
Peleburan busur. Arka elektrik bergantung pada parameter elektrik dari sumber kuasa, jadi anda dapat mengawal pembakarannya. Oleh kerana suhu tinggi, mungkin untuk mencairkan sebilangan besar logam.

Akhirnya, kami mengesyorkan menonton video yang berguna mengenai topik artikel:

Sekarang anda tahu apa arka elektrik, apakah penyebab fenomena ini dan kemungkinan bidang aplikasi. Kami berharap maklumat yang diberikan dapat difahami dan berguna untuk anda!

Bahan berkaitan: