Hvad er en elektrisk lysbue, og hvordan opstår den
Bue dannelse, dens struktur og egenskaber
Forestil dig, at vi udfører et eksperiment i et laboratorium. Vi har to ledere, for eksempel metalspik. Vi peger dem mod hinanden på kort afstand og forbinder terminalerne på en justerbar spændingskilde til neglene. Hvis du gradvist øger strømkildens spænding, vil vi ved en bestemt værdi se gnister, hvorefter der dannes en stabil glød, der ligner lynet.
Således kan man observere processen med dens dannelse. Glødet der dannes mellem elektroderne er plasma. Faktisk er dette en elektrisk lysbue eller strømmen af en elektrisk strøm gennem et gasmedium mellem elektroderne. I figuren nedenfor ser du dens struktur og strømspændingskarakteristikken:
Og her er de omtrentlige temperaturer:
Hvorfor der opstår en elektrisk lysbue
Alt er meget enkelt, undersøgte vi i en artikel om elektrisk feltsåvel som i artiklen om ladefordeling i lederenat hvis et ledende legeme (f.eks. stålspik) indføres i et elektrisk felt, vil ladninger begynde at samle sig på dens overflade. Desuden, jo mindre bøjningsradius på overfladen er, jo mere akkumuleres de. Enkelt set akkumuleres afgifter på spidsen af en negle.
Mellem vores elektroder er luft gas. Under påvirkning af et elektrisk felt forekommer dets ionisering. Som et resultat af alt dette opstår betingelser for dannelse af en elektrisk bue.
Den spænding, hvormed lysbuen forekommer, afhænger af det specifikke medium og dets tilstand: tryk, temperatur og andre faktorer.
Jeg undre: ifølge en version kaldes dette fænomen på grund af dets form. Faktum er, at i processen med at brænde en udledning, luften eller anden gas, der omgiver den, varmes op og stiger, hvilket resulterer i en forvrængning af en retlinet form, og vi ser en bue eller bue.
For at antænde lysbuen skal du enten overvinde nedbrydningsspændingen for mediet mellem elektroderne eller bryde det elektriske kredsløb. Hvis der er en stor induktans i kredsløbet, kan strømmen i det i henhold til skiftelovene ikke afbrydes øjeblikkeligt, det vil fortsætte med at strømme. I denne henseende vil spændingen mellem de frakoblede kontakter stige, og buen vil brænde, indtil spændingen forsvinder, og energien, der er akkumuleret i induktorens magnetfelt, spredes.
Overvej betingelserne for antændelse og forbrænding:
Der skal være luft eller anden gas mellem elektroderne. For at overvinde mediets nedbrydningsspænding kræves en høj spænding på titusinder af volt - dette afhænger af afstanden mellem elektroderne og andre faktorer. For at opretholde bueforbrænding er 50-60 volt og en strøm på 10 ampere eller mere tilstrækkelige. Specifikke værdier afhænger af miljøet, formen på elektroderne og afstanden imellem dem.
Skad dig og kæmp med hende
Vi undersøgte årsagerne til forekomsten af en elektrisk lysbue, lad os nu se på, hvor meget skade det gør, og hvordan man slukker den. En elektrisk lysbue beskadiger koblingsudstyret. Du bemærkede, at hvis du tænder for en kraftig elektrisk enhed i netværket og efter en tid trækker stikket ud af stikkontakten, opstår der en lille flash. Denne bue dannes mellem kontaktene på stikket og udløbet som et resultat af et åbent kredsløb.
Vigtigt! Under afbrænding af en elektrisk bue genereres en masse varme, dens brændstemperatur når værdier på mere end 3000 grader celsius. I højspændingskredsløb når buelængden en meter eller mere. Der er en fare for både at skade menneskers sundhed og udstyrets tilstand.
Det samme sker i lysafbryderne, andet koblingsudstyr, blandt hvilke:
- afbrydere;
- magnetiske startere;
- kontaktorer og sånt.
På enheder, der bruges i 0,4 kV-netværk, inklusive de sædvanlige 220 V, bruger de specielt beskyttelsesudstyr - lysbue. De er nødvendige for at reducere skaderne på kontakter.
Generelt er lysbuekammeret et sæt ledende skillevægge med en særlig udformning og form, fastgjort med vægge af dielektrisk materiale.
Når kontakterne åbnes, bøjes det dannede plasma mod lysbue-kammeret, hvor det kobles fra i små sektioner. Som et resultat afkøles det og dæmper.
I højspændingsnetværk bruges olie-, vakuum-, gasafbrydere. I olieafbryderen sker undertrykkelsen ved at skifte kontakter i oliebadet. Når man brænder en elektrisk lysbue i olie, nedbrydes den til brint og gasser. Der dannes en gasboble omkring kontakterne, der har en tendens til at bryde ud af kammeret med en høj hastighed, og lysbuen afkøles, da brint har god varmeledningsevne.
I vakuumafbrydere ioniseres gasser ikke, og der er ingen betingelser for lysbueforbrænding. Der er også afbrydere fyldt med højtryksgas. Når der dannes en elektrisk bue, stiger temperaturen i dem ikke, trykket stiger, og på grund af dette falder ioniseringen af gasser, eller deioniseringen finder sted. Lovende områder overvejes SF6 afbrydere.
Det er også muligt at skifte ved nul AC.
Nyttig anvendelse
Det betragtede fænomen har fundet en række nyttige applikationer, for eksempel:
- Belysningsenheder. F.eks. Afladelamper (DRL, xenon og andre typer). Hvis du tilføjer salte af visse metaller til elektroderne, ændres farven på den elektriske bue.
- Elektrisk lysbuesvejsning. Når elektroden berører metalets overflade, strømmer der en høj strøm, som opvarmer metallet. Når du river elektroden af, kan strømmen ikke afbrydes, de opvarmede overflader udsender elektroderne, og der opstår en lysbue. Når man smelter metal svejste overflader og smelter selve elektroden, er det muligt at sammenføje to dele eller skære dem. Der er forskellige typer svejsning, for eksempel ved hjælp af elektroder eller gas - kuldioxid eller argon. Det bruges overalt og har ydet et enormt bidrag til boligbyggeri og industriel byggeri.
- Bue smelter. Den elektriske bue afhænger af de elektriske parametre for strømkilderne, så du kan kontrollere dens forbrænding. På grund af den høje temperatur er det muligt at smelte et stort antal metaller.
Endelig anbefaler vi, at du ser en nyttig video om artiklets emne:
Nu ved du hvad en elektrisk lysbue er, hvad er årsagerne til dette fænomen og mulige anvendelsesområder. Vi håber, at de givne oplysninger var forståelige og nyttige for dig!
Relaterede materialer:
Indlæser ...
