O que é um arco elétrico e como ele surge
Formação de arco, sua estrutura e propriedades
Imagine que estamos realizando um experimento em laboratório. Temos dois condutores, por exemplo, pregos de metal. Nós apontamos um para o outro a uma curta distância e conectamos os terminais de uma fonte de tensão ajustável aos pregos. Se você aumentar gradualmente a tensão da fonte de energia, então, com um certo valor, veremos faíscas, após as quais um brilho estável semelhante ao relâmpago é formado.
Assim, pode-se observar o processo de sua formação. O brilho que se forma entre os eletrodos é plasma. De fato, este é um arco elétrico ou o fluxo de uma corrente elétrica através de um meio de gás entre os eletrodos. Na figura abaixo, você vê sua estrutura e característica de tensão de corrente:
E aqui estão as temperaturas aproximadas:
Por que um arco elétrico ocorre
Tudo é muito simples, examinamos em um artigo sobre campo elétricobem como no artigo sobre distribuição de carga no condutorque, se qualquer corpo condutor (prego de aço, por exemplo) for introduzido em um campo elétrico, as cargas começarão a se acumular em sua superfície. Além disso, quanto menor o raio de curvatura da superfície, mais eles se acumulam. Em termos simples, as cargas se acumulam na ponta de uma unha.
Entre nossos eletrodos, o ar é gás. Sob a influência de um campo elétrico, sua ionização ocorre. Como resultado de tudo isso, surgem condições para a formação de um arco elétrico.
A tensão na qual o arco ocorre depende do meio específico e de sua condição: pressão, temperatura e outros fatores.
Interessante: de acordo com uma versão, esse fenômeno é chamado por causa de sua forma. O fato é que, no processo de queima de uma descarga, o ar ou outro gás ao seu redor se aquece e sobe, resultando em uma distorção de forma retilínea e vemos um arco ou arco.
Para acender o arco, você deve superar a tensão de ruptura do meio entre os eletrodos ou interromper o circuito elétrico. Se houver uma grande indutância no circuito, então, de acordo com as leis da comutação, a corrente nele não pode ser interrompida instantaneamente, continuará a fluir. Nesse sentido, a tensão entre os contatos desconectados aumentará e o arco queimará até que a tensão desapareça e a energia acumulada no campo magnético do indutor seja dissipada.
Considere as condições de ignição e combustão:
Deve haver ar ou outro gás entre os eletrodos. Para superar a tensão de ruptura do meio, será necessária uma alta tensão de dezenas de milhares de volts - isso depende da distância entre os eletrodos e outros fatores. Para manter a queima do arco, 50-60 volts e uma corrente de 10 amperes ou mais são suficientes. Valores específicos dependem do ambiente, da forma dos eletrodos e da distância entre eles.
Prejudicar e lutar com ela
Examinamos as causas da ocorrência de um arco elétrico, agora vamos ver quanto dano ele causa e como extinguí-lo. Um arco elétrico danifica o equipamento de comutação. Você notou que, se você ligar um dispositivo elétrico poderoso na rede e depois de algum tempo puxar o plugue da tomada, ocorrerá um pequeno flash. Este arco é formado entre os contatos do plugue e da tomada como resultado de um circuito aberto.
Importante! Durante a queima de um arco elétrico, é gerado muito calor, sua temperatura de queima atinge valores superiores a 3000 graus Celsius. Em circuitos de alta tensão, o comprimento do arco atinge um metro ou mais. Existe o risco de prejudicar a saúde humana e as condições do equipamento.
O mesmo ocorre nos interruptores de luz, outros equipamentos de comutação entre os quais:
- disjuntores;
- arrancadores magnéticos;
- contatores e outras coisas.
Em dispositivos usados em redes de 0,4 kV, incluindo os 220 V habituais, eles usam equipamentos de proteção especiais - câmaras de arco. Eles são necessários para reduzir os danos causados aos contatos.
Em geral, a câmara de arco é um conjunto de partições condutoras de configuração e forma especiais, presas juntas por paredes de material dielétrico.
Quando os contatos são abertos, o plasma formado se dobra em direção à câmara de arco, onde é desconectado em pequenas seções. Como resultado, esfria e umedece.
Nas redes de alta tensão, use interruptores de óleo, vácuo e gás. No interruptor de óleo, a supressão ocorre trocando os contatos no banho de óleo. Ao queimar um arco elétrico em óleo, ele se decompõe em hidrogênio e gases. Uma bolha de gás é formada ao redor dos contatos, o que tende a sair da câmara em alta velocidade e o arco esfria, pois o hidrogênio tem boa condutividade térmica.
Nos disjuntores a vácuo, os gases não são ionizados e não há condições para queima de arco. Existem também interruptores cheios de gás de alta pressão. Quando um arco elétrico se forma, a temperatura neles não aumenta, a pressão aumenta e, por causa disso, a ionização dos gases diminui ou ocorre a desionização. Áreas promissoras são consideradas Disjuntores SF6.
Também é possível alternar com zero AC.
Aplicação útil
O fenômeno considerado encontrou várias aplicações úteis, por exemplo:
- Dispositivos de iluminação. Por exemplo, lâmpadas de descarga (DRL, xenon e outros tipos). Se você adicionar sais de certos metais aos eletrodos, a cor do arco elétrico mudará.
- Soldagem a arco elétrico. Quando o eletrodo toca a superfície do metal, uma corrente alta flui, o que aquece o metal. Quando você remove o eletrodo, a corrente não pode ser interrompida, as superfícies aquecidas emitem os eletrodos e um arco surge. Ao derreter superfícies soldadas de metal e derreter o próprio eletrodo, é possível unir duas partes ou cortá-las. Existem vários tipos de soldagem, por exemplo, usando eletrodos ou gás - dióxido de carbono ou argônio. É usado em qualquer lugar e deu uma enorme contribuição à construção residencial e industrial.
- Arco derretendo. O arco elétrico depende dos parâmetros elétricos das fontes de energia, para que você possa controlar sua queima. Devido à alta temperatura, é possível derreter um grande número de metais.
Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o tópico do artigo:
Agora você sabe o que é um arco elétrico, quais são as causas desse fenômeno e possíveis aplicações. Esperamos que as informações fornecidas sejam compreensíveis e úteis para você!
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