Elektromos ív: okok és alkalmazási módok

Elektromos eszközök kapcsolásakor vagy túlfeszültség az áramkörben a feszültség alatt álló részek között elektromos ív jelenhet meg. Hasznos technológiai célokra használható, és egyben káros is lehet a berendezésekre. Jelenleg a mérnökök számos módszert fejlesztettek ki az elektromos ív leküzdésére és hasznos célokra történő felhasználására. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, hogyan keletkezik, milyen következményekkel jár és hatóköre.

Ívképződés, szerkezete és tulajdonságai

Képzeljük el, hogy egy kísérletet végzünk egy laboratóriumban. Két vezetőnk van, például fémszögek. Heggyel kis távolságra egymáshoz helyezzük, és egy állítható feszültségforrás vezetékeit a szögekre kötjük. Ha fokozatosan növeljük az áramforrás feszültségét, akkor annak egy bizonyos értékénél szikrákat fogunk látni, ami után a villámhoz hasonló folyamatos izzás alakul ki.

Így megfigyelheti a kialakulásának folyamatát. Az elektródák között kialakuló izzás plazma. Valójában ez egy elektromos ív vagy egy elektromos áram áramlása az elektródák közötti gázközegen keresztül. Az alábbi ábrán látható a szerkezete és az áram-feszültség karakterisztikája:

És itt vannak a hőmérsékletek hozzávetőleges értékei:

Miért keletkezik elektromos ív?

Minden nagyon egyszerű, a cikkben figyelembe vettük elektromos mezőés az arról szóló cikkben is töltések eloszlása ​​a vezetőbenhogy ha bármilyen vezető testet (például acélszeget) elektromos térbe vezetünk, annak felületén töltések kezdenek felhalmozódni. Sőt, minél kisebb a felület hajlítási sugara, annál jobban felhalmozódnak. Egyszerűen fogalmazva, töltések halmozódnak fel a köröm hegyén.

A levegő gáz az elektródáink között. Elektromos tér hatására ionizálódik. Mindezek következtében az elektromos ív kialakulásának feltételei adottak.

Az ív feszültsége az adott környezettől és állapotától függ: nyomás, hőmérséklet és egyéb tényezők.

Érdekes: az egyik változat szerint ezt a jelenséget alakja miatt nevezik így. A helyzet az, hogy a kisülés elégetése során a körülötte lévő levegő vagy más gáz felmelegszik és felemelkedik, aminek következtében az egyenes alak torzul, és ívet vagy ívet látunk.

Az ív meggyújtásához vagy az elektródák közötti közeg áttörési feszültségének leküzdésére, vagy az elektromos áramkör megszakítására van szükség. Ha nagy az induktivitás az áramkörben, akkor a kommutáció törvényei szerint a benne lévő áram nem szakítható meg azonnal, tovább folyik. Ebben a tekintetben a szétkapcsolt érintkezők közötti feszültség nő, és az ív addig ég, amíg a feszültség el nem tűnik, és az induktor mágneses mezőjében felhalmozódott energia el nem oszlik.

Vegye figyelembe a gyújtási és égési feltételeket:

Levegőnek vagy más gáznak kell lennie az elektródák között. A közeg áttörési feszültségének leküzdéséhez több tízezer voltos nagyfeszültségre van szükség - ez az elektródák közötti távolságtól és más tényezőktől függ. Az ív égésének fenntartásához 50-60 Volt és 10 Amperes vagy annál nagyobb áram elegendő. A konkrét értékek a környezettől, az elektródák alakjától és a köztük lévő távolságtól függenek.

Károsítani és harcolni ellene

Megvizsgáltuk az elektromos ív előfordulásának okait, most nézzük meg, milyen károkat okoz, és hogyan lehet eloltani. Az elektromos ív károsítja a kapcsolóberendezést. Észrevette, hogy ha egy nagy teljesítményű elektromos készüléket bekapcsol a hálózatba, és egy idő után kihúzza a dugót a konnektorból, kis villanás következik be. Ez az ív az elektromos áramkör megszakadása következtében jön létre a dugó érintkezői és az aljzat között.

Fontos! Az elektromos ív égése során sok hő szabadul fel, égési hőmérséklete eléri a 3000 Celsius-fok feletti értéket. A nagyfeszültségű áramkörökben az ív hossza eléri a métert vagy többet. Fennáll az emberi egészség és a berendezés állapotának károsodásának veszélye.

Ugyanez történik a villanykapcsolókban, más kapcsolóberendezésekben, beleértve:

• automata kapcsolók;
• mágneses indítók;
• kontaktorok és így tovább.

A 0,4 kV-os hálózatokban használt eszközökben, beleértve a szokásos 220 V-ot is, speciális védelmi eszközöket használnak - ívoltó kamrákat. Ezekre azért van szükség, hogy csökkentsék a kapcsolatokban okozott károkat.

Általában az ívoltó kamra speciális konfigurációjú és alakú vezető válaszfalak halmaza, amelyet dielektromos anyag falai rögzítenek.

Az érintkezők kinyitásakor a kialakult plazma az ívoltó kamra felé hajlik, ahol kis részekre oszlik. Ennek eredményeként lehűl és kialszik.

A nagyfeszültségű hálózatokban olaj-, vákuum-, gázkapcsolókat használnak. Az olajmegszakítóban a csillapítás az olajfürdő érintkezőinek átkapcsolásával történik. Amikor egy elektromos ív ég az olajban, az hidrogénre és gázokra bomlik. Az érintkezők körül gázbuborék képződik, amely nagy sebességgel hajlamos kiszökni a kamrából, és az ív lehűl, mivel a hidrogén jó hővezető képességgel rendelkezik.

A vákuum-megszakítókban a gázok nem ionizálódnak, és nincsenek íves ív kialakulásának feltételei. Vannak nagynyomású gázzal töltött kapcsolók is. Elektromos ív képződésekor a hőmérséklet nem növekszik bennük, a nyomás emelkedik, és emiatt a gázok ionizációja csökken, vagy ionmentesülés következik be. Ígéretes területnek tekinthető SF6 megszakítók.

Nulla AC kapcsolás is lehetséges.

Hasznos alkalmazás

A vizsgált jelenség számos hasznos alkalmazást talált, például:

1. Világítás. Például ívkisüléses lámpák (DRL, xenon és más típusok). Ha bizonyos fémek sóit adjuk az elektródákhoz, az elektromos ív színe megváltozik.
2. Ívhegesztő. Amikor az elektróda hozzáér a fém felületéhez, nagy áram folyik, ami felmelegíti a fémet. Az elektróda letörése esetén az áram nem szakad meg, a felmelegedett felületek kibocsátják az elektródákat és ív keletkezik. Amikor a hegesztendő fémfelületek megolvadnak, és maga az elektróda is megolvadt, lehetőség van két alkatrész összekapcsolására vagy vágására. Különféle hegesztési módok léteznek, például elektródákkal vagy gázzal - szén-dioxid vagy argon. Univerzálisan használják, és óriási mértékben hozzájárult a lakó- és ipari építkezésekhez.
3. Ív olvadás. Az elektromos ív az áramforrások elektromos paramétereitől függ, így szabályozható az égés. A magas hőmérséklet miatt nagyszámú fém megolvadhat.

Végül javasoljuk, hogy nézzen meg egy hasznos videót a cikk témájában:

Most már tudja, mi az elektromos ív, mik ennek a jelenségnek az okai és a lehetséges alkalmazások. Reméljük, hogy a megadott információk egyértelműek és hasznosak voltak az Ön számára!

Kapcsolódó anyagok:

• A rövidzárlat okai
• Hegesztő kábel
• Hegesztőhuzalok csatlakozódobozban