Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

При превключване на електрически уреди или пренапрежения в електрическата верига между частите под напрежение може да се появи електрическа дъга. Може да се използва за полезни технологични цели и в същото време да бъде вредно за оборудването. В момента инженерите са разработили редица методи за контролиране и използване на електрическата дъга за полезни цели. В тази статия ще разгледаме как тя възниква, нейните последствия и обхват.

Образуване на дъгата, неговата структура и свойства

Представете си, че провеждаме експеримент в лаборатория. Имаме два проводника, например метални пирони. Поставете ги на малко разстояние един от друг и свържете изходите на регулируем източник на напрежение към ноктите. Ако постепенно увеличаваме напрежението на източника на енергия, то при определена стойност от него ще видим искри, след което се формира постоянна светкавица като мълния.

По този начин може да се наблюдава процесът на неговото формиране. Светлината, която се образува между електродите, е плазма. В действителност, това е електрическата дъга или потока на електрически ток през газовата среда между електродите. На фигурата по-долу можете да видите нейната структура и характеристика на токовото напрежение:

А тук - приблизителните стойности на температурата:

Защо се появява електрическа дъга?

Всичко е много просто, разгледахме в статията за електрическото поле, както и в статията за разпределението на зарядите в проводник, че ако някое проводимо тяло (стоманен пирон например) бъде въведено в електрическо поле, зарядите ще започнат да се натрупват по повърхността му. Освен това, колкото по-малък е радиусът на огъване на повърхността, толкова повече те се натрупват. Казано с прости думи - таксите се натрупват на върха на нокътя.

Въздухът е газ между нашите електроди. Под действието на електрическо поле настъпва нейната йонизация. В резултат на всичко това възникват условия за образуване на електрическа дъга.

Напрежението, при което възниква дъга, зависи от специфичната среда и нейното състояние: налягане, температура и други фактори.

Интересно: според една от версиите, това явление се нарича така, заради формата си. Факт е, че в процеса на изгаряне на разряда въздухът или друг газ, който го заобикаля, се нагрява и се издига нагоре, в резултат на което праволинейната форма е изкривена и виждаме дъга или арка.

За да запалите дъгата, трябва или да преодолеете напрежението на разрушаване на средата между електродите или да прекъснете електрическата верига. Ако има голяма индуктивност във веригата, тогава, според законите на комутацията, токът в него не може да бъде прекъснат мигновено, той ще продължи да тече. В тази връзка, напрежението между отделените контакти ще се увеличи и дъгата ще изгори, докато напрежението изчезне и енергията, акумулирана в магнитното поле на индуктора, ще се разсее.

Обмислете условията на запалване и горене:

Между електродите трябва да има въздух или друг газ. За да се преодолее пробивното напрежение на средата, е необходимо високо напрежение от десетки хиляди волта - това зависи от разстоянието между електродите и други фактори. 50-60 волта и 10 ампера или повече ампери са достатъчни за поддържане на запалването на дъгата. Специфичните стойности зависят от околната среда, формата на електродите и разстоянието между тях.

Вредят и се борят с него

Разгледахме причините за електрическата дъга, сега да видим какви щети го причиняват и как да го потушат. Оборудване за превключване на електрически дъги. Забелязахте, че ако включите мощен електрически уред в мрежата и след известно време издърпате щепсела от контакта - настъпва малка светкавица. Тази дъга се образува между щифтовете на щепсела и контакта в резултат на счупване на електрическата верига.

Важно е! При изгаряне на електрическа дъга се отделя много топлина, температурата на изгаряне достига стойности над 3000 градуса по Целзий. При вериги с високо напрежение дължината на дъгата достига един метър или повече. Съществува опасност едновременно да се увреди здравето на хората и състоянието на оборудването.

Същото се случва и при превключвателите на светлината, други превключващи устройства, сред които:

  • автоматични прекъсвачи;
  • магнитни стартери;
  • контактори и други неща.

В устройства, които се използват в 0, 4 kV мрежи, включително обичайните 220 V, се използват специални средства за защита - камери за потискане на дъга. Те са необходими, за да се намали увреждането на контактите.

По принцип дъговата камера е комплект от проводящи прегради със специална конфигурация и форма, закрепени със стени от диелектричен материал.

Когато контактите се отворят, получената плазма се огъва към камерата за задържане на дъгата, където се разделя на малки участъци. В резултат се охлажда и гаси.

В мрежите за високо напрежение се използват масло, вакуум, газови ключове. В превключвателя на маслото се извършва охлаждане чрез превключване на контактите в маслената баня. Когато електрическа дъга гори в масло, тя се разлага на водород и газове. Около контактите се образува газово мехурче, което има тенденция да излиза от камерата при висока скорост и дъгата се охлажда, тъй като водородът има добра топлопроводимост.

Вакуумните прекъсвачи не йонизират газове и няма условия за изгаряне на дъгата. Има и газови превключватели с високо налягане. Когато се образува електрическа дъга, температурата в тях не се увеличава, налягането се повишава и поради това йонизацията на газовете намалява или настъпва дейонизация. Газоизолираните ключове се считат за обещаваща посока.

Превключването е възможно и при нула AC.

Полезно приложение

Разглежданото явление е намерило редица полезни приложения, например:

  1. Осветление. Например, дъгови газоразрядни лампи (DRL, ксенон и други видове). Ако добавите соли на определени метали върху електродите, цветът на електрическата дъга ще се промени.
  2. Електрическа дъгова заварка. Когато електродът докосне металната повърхност, тече силен ток, който загрява метала. Когато откъснете електрода, токът не може да бъде прекъснат, нагретите повърхности излъчват електродите и възниква дъга. Когато заварените метални повърхности се разтопят и самият електрод се разтопи, е възможно да се свържат две части или да се отрежат. Има различни видове заваряване, например използване на електроди или въглероден диоксид или газ аргон. Той се използва навсякъде и има огромен принос за жилищното и промишлено строителство.
  3. Разтопяване на дъгата Електрическата дъга зависи от електрическите параметри на източниците на енергия, като по този начин е възможно да се регулира неговото изгаряне. Поради високата температура е възможно да се стопи голям брой метали.

Накрая Ви препоръчваме да гледате полезен видеоклип по темата на статията:

Сега знаете какво е електрическа дъга, какво причинява това явление и възможни области на приложение. Надяваме се, че предоставената информация е ясна и полезна за вас!

Материали по темата:

  • Причини за късо съединение
  • Заваръчен кабел
  • Заваръчни проводници в разпределителната кутия

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Знание