Busur listrik: penyebab dan metode aplikasi

Saat mengganti perangkat listrik atau tegangan lebih di sirkuit antara bagian aktif, busur listrik mungkin muncul. Ini dapat digunakan untuk tujuan teknologi yang berguna dan pada saat yang sama berbahaya bagi peralatan. Saat ini, para insinyur telah mengembangkan sejumlah metode untuk memerangi dan menggunakan busur listrik untuk tujuan yang bermanfaat. Pada artikel ini, kita akan melihat bagaimana hal itu muncul, implikasinya, dan ruang lingkupnya.

Formasi busur, struktur dan sifatnya

Mari kita bayangkan bahwa kita sedang melakukan percobaan di laboratorium. Kami memiliki dua konduktor, misalnya paku logam. Kami menempatkannya dengan ujung satu sama lain pada jarak pendek dan menghubungkan ujung sumber tegangan yang dapat disesuaikan ke paku. Jika kita secara bertahap meningkatkan tegangan sumber daya, maka pada nilai tertentu kita akan melihat percikan api, setelah itu terbentuk cahaya stabil yang mirip dengan kilat.

Dengan demikian, Anda bisa mengamati proses pembentukannya. Cahaya yang terbentuk di antara elektroda adalah plasma. Sebenarnya, ini adalah busur listrik atau aliran arus listrik melalui media gas di antara elektroda. Pada gambar di bawah ini Anda dapat melihat struktur dan karakteristik tegangan arusnya:

Dan inilah perkiraan nilai suhu:

Mengapa busur listrik terjadi?

Semuanya sangat sederhana, kami pertimbangkan dalam artikel tentang Medan listrikdan juga dalam artikel tentang distribusi muatan dalam konduktorbahwa jika ada benda konduktor (paku baja, misalnya) dimasukkan ke dalam medan listrik, muatan akan mulai menumpuk di permukaannya. Selain itu, semakin kecil jari-jari lentur permukaan, semakin banyak mereka menumpuk. Secara sederhana, muatan menumpuk di ujung kuku.

Udara adalah gas di antara elektroda kita. Di bawah pengaruh medan listrik, itu terionisasi. Sebagai hasil dari semua ini, muncul kondisi untuk pembentukan busur listrik.

Tegangan di mana busur terjadi tergantung pada lingkungan spesifik dan keadaannya: tekanan, suhu, dan faktor lainnya.

Menarik: menurut salah satu versi, fenomena ini disebut demikian karena bentuknya. Faktanya adalah bahwa dalam proses pembakaran pelepasan, udara atau gas lain di sekitarnya memanas dan naik, akibatnya terjadi distorsi bentuk bujursangkar dan kita melihat busur atau lengkungan.

Untuk menyalakan busur, perlu untuk mengatasi tegangan tembus media antara elektroda, atau memutus sirkuit listrik. Jika ada induktansi besar di sirkuit, maka, menurut hukum pergantian, arus di dalamnya tidak dapat terputus secara instan, ia akan terus mengalir. Dalam hal ini, tegangan antara kontak yang terputus akan meningkat, dan busur akan menyala sampai tegangan hilang dan energi yang terkumpul di medan magnet induktor hilang.

Pertimbangkan kondisi pengapian dan pembakaran:

Harus ada udara atau gas lain di antara elektroda. Untuk mengatasi tegangan tembus medium, diperlukan tegangan tinggi puluhan ribu volt - ini tergantung pada jarak antara elektroda dan faktor lainnya. Untuk mempertahankan pembakaran busur, 50-60 Volt dan arus 10 atau lebih Ampere sudah cukup. Nilai spesifik tergantung pada lingkungan, bentuk elektroda dan jarak di antara mereka.

Merugikan dan melawannya

Kami telah mempertimbangkan penyebab terjadinya busur listrik, sekarang mari kita cari tahu apa bahayanya dan bagaimana cara memadamkannya. Busur listrik merusak switchgear. Pernahkah Anda memperhatikan bahwa jika Anda menghidupkan alat listrik yang kuat ke jaringan dan setelah beberapa saat mencabut steker dari stopkontak, kilatan kecil terjadi. Busur ini dibuat antara pin steker dan soket sebagai akibat dari gangguan pada sirkuit listrik.

Penting! Selama pembakaran busur listrik, banyak panas dilepaskan, suhu pembakarannya mencapai nilai lebih dari 3000 derajat Celcius. Di sirkuit tegangan tinggi, panjang busur mencapai satu meter atau lebih. Ada bahaya membahayakan kesehatan manusia dan kondisi peralatan.

Hal yang sama terjadi pada saklar lampu, peralatan switching lainnya, antara lain:

• sakelar otomatis;
• starter magnetik;
• kontaktor dan lainnya.

Dalam perangkat yang digunakan dalam jaringan 0,4 kV, termasuk 220 V biasa, alat perlindungan khusus digunakan - ruang pemadam busur. Mereka diperlukan untuk mengurangi kerusakan yang terjadi pada kontak.

Secara umum, ruang pemadam busur adalah seperangkat partisi konduktif dengan konfigurasi dan bentuk khusus, diikat oleh dinding bahan dielektrik.

Ketika kontak dibuka, plasma yang terbentuk membungkuk ke arah ruang pemadam busur, di mana ia dipisahkan menjadi bagian-bagian kecil. Akibatnya, itu didinginkan dan padam.

Dalam jaringan tegangan tinggi, oli, vakum, sakelar gas digunakan. Di pemutus sirkuit oli, redaman terjadi dengan mengganti kontak di penangas oli. Ketika busur listrik terbakar dalam minyak, ia terurai menjadi hidrogen dan gas. Gelembung gas terbentuk di sekitar kontak, yang cenderung keluar dari ruang dengan kecepatan tinggi dan busur mendingin, karena hidrogen memiliki konduktivitas termal yang baik.

Gas tidak terionisasi dalam pemutus sirkuit vakum dan tidak ada kondisi untuk lengkung. Ada juga sakelar berisi gas bertekanan tinggi. Ketika busur listrik terbentuk, suhu di dalamnya tidak meningkat, tekanan naik, dan karena ini, ionisasi gas berkurang atau terjadi deionisasi. Area yang menjanjikan dianggap Pemutus sirkuit SF6.

Peralihan nol AC juga dimungkinkan.

Aplikasi yang berguna

Fenomena yang dipertimbangkan telah menemukan sejumlah aplikasi yang berguna, misalnya:

1. Petir. Misalnya, lampu pelepasan busur (DRL, xenon, dan jenis lainnya). Jika Anda menambahkan garam dari logam tertentu ke elektroda, warna busur listrik akan berubah.
2. Pengelasan busur. Ketika elektroda menyentuh permukaan logam, arus tinggi mengalir, yang memanaskan logam. Ketika Anda memutuskan elektroda, arus tidak dapat diganggu, permukaan yang dipanaskan memancarkan elektroda dan busur terjadi. Ketika permukaan logam yang akan dilas meleleh dan elektroda itu sendiri meleleh, dimungkinkan untuk menghubungkan dua bagian atau memotongnya. Ada berbagai jenis pengelasan, misalnya, menggunakan elektroda atau gas - karbon dioksida atau argon. Ini digunakan secara universal dan telah memberikan kontribusi besar untuk konstruksi perumahan dan industri.
3. Pencairan busur. Busur listrik tergantung pada parameter listrik dari sumber daya, sehingga dimungkinkan untuk mengatur pembakarannya. Karena suhu tinggi, dimungkinkan untuk melelehkan sejumlah besar logam.

Akhirnya, kami sarankan menonton video yang bermanfaat tentang topik artikel:

Sekarang Anda tahu apa itu busur listrik, apa penyebab fenomena ini dan kemungkinan penerapannya. Kami harap informasi yang diberikan jelas dan bermanfaat untuk Anda!

Bahan terkait:

• Penyebab korsleting
• Kabel las
• Kabel las di kotak persimpangan