Què és un arc elèctric i com sorgeix
Formació d’arc, la seva estructura i propietats
Imagineu-vos que estem realitzant un experiment en un laboratori. Tenim dos conductors, per exemple, claus metàl·liques. Els apuntem els uns als altres a poca distància i connectem els terminals d’una font de tensió regulable a les claus. Si augmenta gradualment la tensió de la font d’energia, aleshores amb un valor determinat, veurem espurnes, després de les quals es forma un resplendor estable similar al llamp.
Així, es pot observar el procés de la seva formació. La resplendor que es forma entre els elèctrodes és plasma. De fet, es tracta d’un arc elèctric o el flux d’un corrent elèctric a través d’un medi de gas entre els elèctrodes. A la figura següent es pot veure la seva estructura i la característica de tensió actual:
I aquí teniu les temperatures aproximades:
Per què es produeix un arc elèctric
Tot és molt senzill, que vam examinar en un article sobre camp elèctricaixí com a l'article de distribució de càrregues al conductorque si s’introdueix un cos conductor (clau d’acer, per exemple) en un camp elèctric, es començaran a acumular càrregues a la seva superfície. A més, com més petit sigui el radi de flexió de la superfície, més s’acumulen. En termes simples, les càrregues s’acumulen a la punta d’un clau.
Entre els nostres elèctrodes, l’aire és gas. Sota la influència d’un camp elèctric, es produeix la seva ionització. Com a resultat de tot això, sorgeixen condicions per a la formació d’un arc elèctric.
La tensió a la qual es produeix l’arc depèn del medi específic i de la seva condició: pressió, temperatura i altres factors.
Interessant: segons una versió, aquest fenomen es diu així per la seva forma. El fet és que en el procés de cremar una descàrrega, l’aire o un altre gas que l’envolta s’escalfa i s’eleva, donant lloc a una distorsió d’una forma rectilínia i veiem un arc o arc.
Per encendre l’arc, heu de superar el voltatge d’avaria del mitjà entre els elèctrodes o bé trencar el circuit elèctric. Si hi ha una gran inductància en el circuit, aleshores, segons les lleis de commutació, el corrent que no s’interromp a l’instant, continuarà fluint. En aquest sentit, la tensió entre els contactes desconnectats augmentarà, i l'arc es cremarà fins que desapareixi la tensió i es disipi l'energia acumulada al camp magnètic de l'inductor.
Considereu les condicions d’encesa i combustió:
Hi hauria d’haver aire o un altre gas entre els elèctrodes. Per superar el voltatge d’avaria del medi, caldrà una tensió elevada de desenes de milers de volts: això depèn de la distància entre els elèctrodes i altres factors. Per mantenir la crema d’arc, són suficients 50-60 volts i un corrent de 10 amperes o més. Els valors específics depenen del medi ambient, de la forma dels elèctrodes i de la distància entre ells.
Fer mal i lluitar amb ella
Vam examinar les causes de l’ocurrència d’un arc elèctric, ara mirem el mal que fa i com s’extingeixen. Un arc elèctric fa malbé els equips de commutació. Haureu notat que si enceneu un potent dispositiu elèctric a la xarxa i, després d'un temps, traieu el connector a la presa, es produeix un petit flaix. Aquest arc es forma entre els contactes de la presa i la sortida com a resultat d’un circuit obert.
Important! Durant la crema d’un arc elèctric es genera molta calor, la temperatura de combustió assoleix valors superiors als 3000 graus centígrads. En circuits d’alta tensió, la longitud de l’arc arriba a un metre o més. Hi ha un perill tant perjudicial per a la salut humana com per l’estat de l’equip.
El mateix succeeix en els interruptors de llum, altres equips de commutació entre els quals:
- interruptors de circuit;
- entrants magnètics;
- contactors i coses.
En els dispositius que s'utilitzen en xarxes de 0,4 kV, inclosos els habituals de 220 V, s'utilitzen equips de protecció especial: cambres d'arc. Es necessiten per reduir els danys causats als contactes.
En general, la cambra d'arcs és un conjunt de particions conductores d'una configuració i forma especials, units entre si per parets de material dielèctric.
Quan s’obren els contactes, el plasma format es doblega cap a la cambra d’arc, on es desconnecta en seccions petites. Com a resultat, es refreda i es amortitza.
A les xarxes d’alta tensió s’utilitzen interruptors de gas, buit i gas. Al commutador d’oli, la supressió es produeix canviant contactes al bany d’oli. En cremar un arc elèctric en petroli, es descompon en hidrogen i gasos. Es forma una bombolla de gas al voltant dels contactes, que tendeix a sortir de la cambra a gran velocitat i l’arc es refreda, ja que l’hidrogen té una bona conductivitat tèrmica.
En els interruptors de circuit buit, els gasos no es ionitzen i no hi ha condicions per a la crema d'arc. També hi ha interruptors carregats amb gas d’alta pressió. Amb la formació d’un arc elèctric, la temperatura en ells no augmenta, la pressió augmenta i, per això, la ionització dels gasos disminueix o es produeix la desionització. Es consideren zones prometedores Interruptors de circuit SF6.
També és possible canviar a zero AC.
Aplicació útil
El fenomen considerat ha trobat diverses aplicacions útils, per exemple:
- Dispositius d’il·luminació. Per exemple, làmpades de descàrrega (DRL, xenó i altres tipus). Si afegiu sals de certs metalls als elèctrodes, canviarà el color de l’arc elèctric.
- Soldadura d’arc elèctric. Quan l’elèctrode toca la superfície del metall, flueix un corrent elevat, que escalfa el metall. Quan esborra l'elèctrode, el corrent no es pot interrompre, les superfícies escalfades emeten els elèctrodes i es produeix un arc. Quan es fonen superfícies soldades de metall i es fon el propi elèctrode, és possible unir dues parts o tallar-les. Hi ha diferents tipus de soldadura, per exemple, utilitzant elèctrodes o gas - diòxid de carboni o argó. S'utilitza a tot arreu i ha contribuït enormement a la construcció residencial i industrial.
- Fusió d’arc. L’arc elèctric depèn dels paràmetres elèctrics de les fonts d’energia, de manera que podeu controlar-ne la crema. A causa de la temperatura elevada, és possible fondre un gran nombre de metalls.
Per acabar, recomanem veure un vídeo útil sobre el tema de l’article:
Ara ja sabeu què és un arc elèctric, quines són les causes d’aquest fenomen i possibles camps d’aplicació. Esperem que la informació proporcionada sigui comprensible i útil per a vostè!
Materials relacionats:
Carregant ...
