Čo je elektrický oblúk a ako vzniká

Tvorba oblúka, jej štruktúra a vlastnosti

Predstavte si, že robíme experiment v laboratóriu. Máme dva vodiče, napríklad kovové klince. Nasmerujeme ich na krátku vzdialenosť a svorky zdroja regulovaného napätia pripojíme k klincom. Ak postupne zvyšujete napätie zdroja energie, potom pri určitej hodnote, uvidíte iskry, po ktorých sa vytvorí stabilná žiara podobná blesku.

Takto je možné pozorovať proces jeho formovania. Žiarenie, ktoré sa tvorí medzi elektródami, je plazma. V skutočnosti je to elektrický oblúk alebo tok elektrického prúdu cez plynné médium medzi elektródami. Na obrázku nižšie vidíte jeho štruktúru a charakteristiku prúdového napätia:

A tu sú približné teploty:

Prečo dochádza k elektrickému oblúku

Všetko je veľmi jednoduché, preskúmali sme článok elektrické poleako aj v článku o distribúcia náboja vo vodičiže ak sa do elektrického poľa zavedie akékoľvek vodivé teleso (napríklad oceľový klinec), na jeho povrchu sa začnú hromadiť náboje. Navyše, čím menší je polomer ohybu povrchu, tým viac sa hromadí. Jednoducho povedané, náboje sa hromadí na špičke nechtu.

Medzi našimi elektródami je vzduch plyn. Pod vplyvom elektrického poľa dochádza k jeho ionizácii. Výsledkom toho všetkého sú podmienky na vytvorenie elektrického oblúka.

Napätie, pri ktorom dochádza k oblúku, závisí od konkrétneho média a jeho stavu: tlaku, teploty a ďalších faktorov.

zaujímavá: podľa jednej verzie sa tento jav nazýva kvôli svojmu tvaru. Faktom je, že v procese horenia výtoku sa vzduch alebo iný plyn, ktorý ho obklopuje, zahrieva a zvyšuje, čo vedie k zdeformovaniu priamočiareho tvaru a vidíme oblúk alebo oblúk.

Na zapálenie oblúka musíte prekonať poruchové napätie média medzi elektródami alebo prerušiť elektrický obvod. Ak je v obvode veľká indukčnosť, potom podľa zákonov o prepínaní nemôže byť prúd v ňom okamžite prerušený, bude ďalej prúdiť. V tomto ohľade sa napätie medzi rozpojenými kontaktmi zvýši a oblúk horí, až kým napätie nezmizne a energia nahromadená v magnetickom poli induktora nie je rozptýlená.

Zvážte podmienky zapálenia a horenia:

Medzi elektródami by mal byť vzduch alebo iný plyn. Na prekonanie poruchového napätia média bude potrebné vysoké napätie desiatok tisíc voltov - záleží to na vzdialenosti medzi elektródami a inými faktormi. Na udržanie horenia oblúkom postačuje 50-60 voltov a prúd 10 ampérov alebo viac. Konkrétne hodnoty závisia od prostredia, tvaru elektród a vzdialenosti medzi nimi.

Harm a bojovať s ňou

Preskúmali sme príčiny výskytu elektrického oblúka, teraz sa pozrime, ako veľmi škodí a ako uhasiť. Elektrický oblúk poškodzuje spínacie zariadenie. Všimli ste si, že ak zapnete výkonné elektrické zariadenie v sieti a po určitom čase vytiahnete zástrčku zo zásuvky, objaví sa malý blesk. Tento oblúk sa vytvára medzi kontaktmi zástrčky a vývodu v dôsledku otvoreného obvodu.

Dôležité! Pri horení elektrického oblúka sa vytvára veľké množstvo tepla, jeho teplota horenia dosahuje hodnoty viac ako 3 000 stupňov Celzia. Vo vysokonapäťových obvodoch dosahuje dĺžka oblúka meter alebo viac. Existuje nebezpečenstvo poškodenia ľudského zdravia a stavu vybavenia.

To isté sa deje vo svetelných spínačoch, iných prepínacích zariadeniach, medzi ktoré patria:

• ističe;
• magnetické štartéry;
• stýkače a tak.

V zariadeniach, ktoré sa používajú v sieťach 0,4 kV, vrátane bežných 220 V, sa používajú špeciálne ochranné zariadenia - oblúkové komory. Sú potrebné na zníženie poškodenia kontaktov.

Oblúková komora je všeobecne súborom vodivých priečok špeciálnej konfigurácie a tvaru, pripevnených stenami dielektrického materiálu.

Pri otvorení kontaktov sa vytvorená plazma ohýba smerom k oblúkovej komore, kde je rozpojená do malých úsekov. Výsledkom je ochladenie a navlhčenie.

Vo vysokonapäťových sieťach používajte spínače oleja, vákua, plynu. V olejovom spínači dochádza k potlačeniu prepínaním kontaktov v olejovom kúpeli. Pri spaľovaní elektrického oblúka v oleji sa rozkladá na vodík a plyny. Okolo kontaktov sa vytvára plynová bublina, ktorá má tendenciu vytrhávať sa z komory pri vysokej rýchlosti a oblúk sa ochladzuje, pretože vodík má dobrú tepelnú vodivosť.

Vo vypínačoch vákuového obvodu nie sú plyny ionizované a neexistujú podmienky pre horenie oblúkom. Existujú tiež spínače naplnené vysokotlakovým plynom. Keď sa vytvorí elektrický oblúk, teplota v nich sa nezvyšuje, tlak stúpa a z tohto dôvodu ionizácia plynov klesá alebo dochádza k deionizácii. Do úvahy sa berú sľubné oblasti Ističe SF6.

Je tiež možné prepnúť pri nulovej hodnote striedavého prúdu.

Užitočná aplikácia

Uvažovaný fenomén našiel množstvo užitočných aplikácií, napríklad:

1. Osvetľovacie zariadenia. Napríklad výbojky (DRL, xenónové a iné typy). Ak do elektród pridáte soli určitých kovov, zmení sa farba elektrického oblúka.
2. Elektrické zváranie elektrickým oblúkom. Keď sa elektróda dotkne povrchu kovu, prúdi vysoký prúd, ktorý kov zahrieva. Keď odtrhnete elektródu, prúd sa nemôže prerušiť, vyhrievané povrchy emitujú elektródy a vzniká oblúk. Pri tavení kovových zváraných povrchov a tavení samotnej elektródy je možné spojiť dve časti alebo ich odrezať. Existujú rôzne druhy zvárania, napríklad pomocou elektród alebo plynu - oxidu uhličitého alebo argónu. Používa sa všade a výrazne prispel k bytovej a priemyselnej výstavbe.
3. Oblúk topenia. Elektrický oblúk závisí od elektrických parametrov zdrojov energie, takže môžete ovládať jeho horenie. V dôsledku vysokej teploty je možné roztaviť veľké množstvo kovov.

Nakoniec vám odporúčame pozerať si užitočné video na tému článku:

Teraz viete, čo je elektrický oblúk, aké sú príčiny tohto javu a možné oblasti použitia. Dúfame, že poskytnuté informácie boli pre vás zrozumiteľné a užitočné!

Súvisiace materiály:

• Príčiny skratu
• Zvárací kábel
• Zváranie rozvodných skríň