Wat is een elektrische boog en hoe ontstaat deze?
Boogvorming, zijn structuur en eigenschappen
Stel je voor dat we een experiment uitvoeren in een laboratorium. We hebben twee geleiders, bijvoorbeeld metalen spijkers. We wijzen ze op korte afstand naar elkaar en verbinden de klemmen van de gereguleerde spanningsbron met de spijkers. Als u de spanning van de stroombron geleidelijk verhoogt, zullen we bij een bepaalde waarde vonken zien, waarna een stabiele bliksemachtige gloed wordt gevormd.
Zo kan men het proces van zijn vorming observeren. De gloed die zich tussen de elektroden vormt, is plasma. In feite is dit de elektrische boog of de stroom van elektrische stroom door het gasmedium tussen de elektroden. In de onderstaande afbeelding ziet u de structuur en het stroomspanningskenmerk:
En hier zijn de geschatte temperaturen:
Waarom een elektrische boog ontstaat
Alles is heel eenvoudig, hebben we onderzocht in een artikel over elektrisch veldevenals in het artikel op ladingsverdeling in de geleiderdat als er een geleidend lichaam (bijvoorbeeld een stalen spijker) in een elektrisch veld wordt geïntroduceerd, er ladingen op het oppervlak gaan accumuleren. Bovendien, hoe kleiner de buigradius van het oppervlak, hoe meer ze zich ophopen. Eenvoudig gezegd hopen de ladingen zich op op de punt van een spijker.
Tussen onze elektroden is lucht gas. Onder invloed van een elektrisch veld treedt ionisatie op. Als gevolg van dit alles ontstaan er voorwaarden voor de vorming van een elektrische boog.
De spanning waarbij de boog optreedt, is afhankelijk van het specifieke medium en de toestand: druk, temperatuur en andere factoren.
Interessant: volgens één versie wordt dit fenomeen zo genoemd vanwege zijn vorm. Het feit is dat tijdens het branden van een ontlading de lucht of ander gas eromheen opwarmt en stijgt, wat resulteert in een vervorming van een rechtlijnige vorm en we een boog of boog zien.
Om de boog te ontsteken, moet u de doorslagspanning van het medium tussen de elektroden overwinnen of het elektrische circuit verbreken. Als er een grote inductantie in het circuit is, zal de stroom erin volgens de wetten van schakelen niet onmiddellijk worden onderbroken, maar blijft hij stromen. In dit opzicht zal de spanning tussen de verbroken contacten toenemen en zal de boog branden totdat de spanning verdwijnt en de energie die zich in het magnetische veld van de inductor heeft opgehoopt, wordt afgevoerd.
Overweeg de voorwaarden voor ontsteking en verbranding:
Er moet lucht of ander gas tussen de elektroden zitten. Om de doorslagspanning van het medium te overwinnen, is een hoge spanning van tienduizenden volt vereist - dit hangt af van de afstand tussen de elektroden en andere factoren. Om de vlamboog te behouden, volstaan 50-60 volt en een stroomsterkte van 10 ampère of meer. Specifieke waarden zijn afhankelijk van de omgeving, de vorm van de elektroden en de afstand daartussen.
Harm en vecht met haar
We hebben de oorzaken van het optreden van een elektrische boog onderzocht, laten we nu kijken hoeveel schade het aanricht en hoe we het kunnen blussen. Een elektrische boog beschadigt de schakelapparatuur. Je merkte dat als je een krachtig elektrisch apparaat in het netwerk aanzet en na enige tijd de stekker uit het stopcontact trekt, er een kleine flits optreedt. Deze boog wordt gevormd tussen de contacten van de stekker en de uitlaat als gevolg van een open circuit.
Belangrijk! Tijdens het branden van een elektrische boog wordt veel warmte gegenereerd, de brandtemperatuur bereikt waarden van meer dan 3000 graden Celsius. In hoogspanningscircuits bereikt de booglengte een meter of meer. Er bestaat gevaar voor zowel de gezondheid van de mens als de toestand van de apparatuur.
Hetzelfde gebeurt in de lichtschakelaars, andere schakelapparatuur waaronder:
- stroomonderbrekers;
- magnetische voorgerechten;
- schakelaars en zo.
In apparaten die worden gebruikt in 0,4 kV-netwerken, inclusief de gebruikelijke 220 V, gebruiken ze speciale beschermende uitrusting - boogkamers. Ze zijn nodig om de schade aan contacten te verminderen.
Over het algemeen is de boogkamer een set geleidende scheidingswanden met een speciale configuratie en vorm, bevestigd door wanden van diëlektrisch materiaal.
Wanneer de contacten worden geopend, buigt het gevormde plasma naar de boogkamer, waar het wordt losgekoppeld in kleine secties. Hierdoor koelt en dempt het.
Gebruik in hoogspanningsnetwerken olie-, vacuüm-, gasschakelaars. Bij de olieschakelaar vindt de onderdrukking plaats door het schakelen van contacten in het oliebad. Bij het verbranden van een vlamboog in olie valt het uiteen in waterstof en gassen. Rondom de contacten wordt een gasbel gevormd, die de neiging heeft om met hoge snelheid uit de kamer te breken en de boog af te koelen, aangezien waterstof een goede thermische geleidbaarheid heeft.
In vacuümvermogenschakelaars worden gassen niet geïoniseerd en zijn er geen voorwaarden voor boogverbranding. Er zijn ook schakelaars gevuld met hogedrukgas. Met de vorming van een elektrische boog neemt de temperatuur daarin niet toe, neemt de druk toe en hierdoor neemt de ionisatie van gassen af of treedt deïonisatie op. Kansrijke gebieden worden overwogen SF6-stroomonderbrekers.
Het is ook mogelijk om te schakelen bij nul AC.
Handige applicatie
Het beschouwde fenomeen heeft een aantal nuttige toepassingen gevonden, bijvoorbeeld:
- Verlichting apparaten. Bijvoorbeeld ontladingslampen (DRL, xenon en andere typen). Als je zouten van bepaalde metalen aan de elektroden toevoegt, verandert de kleur van de elektrische boog.
- Elektrisch booglassen. Wanneer de elektrode het oppervlak van het metaal raakt, stroomt er een hoge stroom, die het metaal verwarmt. Wanneer je de elektrode afscheurt, kan de stroom niet worden onderbroken, de verwarmde oppervlakken zenden de elektroden uit en er ontstaat een boog. Bij het smelten van metalen gelaste oppervlakken en het smelten van de elektrode zelf is het mogelijk om twee delen te verbinden of te snijden. Er zijn verschillende soorten lassen, bijvoorbeeld met elektroden of gas - kooldioxide of argon. Het wordt overal gebruikt en heeft een grote bijdrage geleverd aan de woning- en industriebouw.
- Smeltende boog. De elektrische boog hangt af van de elektrische parameters van de stroombronnen, dus u kunt de verbranding regelen. Door de hoge temperatuur is het mogelijk om een groot aantal metalen te smelten.
Ten slotte raden we aan om een nuttige video over het onderwerp van het artikel te bekijken:
Nu weet je wat een elektrische boog is, wat zijn de oorzaken van dit fenomeen en mogelijke toepassingen. We hopen dat de verstrekte informatie voor u begrijpelijk en nuttig was!
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden ...
