Elektros lankas: priežastys ir taikymo būdai

Perjungiant elektros prietaisus arba viršįtampius grandinėje tarp įtampingųjų dalių, gali atsirasti elektros lankas. Jis gali būti naudojamas naudingais technologiniais tikslais ir tuo pačiu kenkti įrangai. Šiuo metu inžinieriai sukūrė daugybę metodų, kaip kovoti su elektros lanku ir panaudoti jį naudingais tikslais. Šiame straipsnyje apžvelgsime, kaip tai atsiranda, kokias pasekmes ir apimsime.

Lanko susidarymas, jo struktūra ir savybės

Įsivaizduokime, kad atliekame eksperimentą laboratorijoje. Turime du laidininkus, pavyzdžiui, metalines vinis. Dedame juos antgaliu vienas prie kito nedideliu atstumu ir sujungiame reguliuojamo įtampos šaltinio laidus prie vinių. Jei palaipsniui didinsime maitinimo šaltinio įtampą, tada prie tam tikros jo vertės pamatysime kibirkštis, po kurių susidaro tolygus švytėjimas, panašus į žaibą.

Taigi galite stebėti jo formavimosi procesą. Švytėjimas, kuris susidaro tarp elektrodų, yra plazma. Tiesą sakant, tai yra elektros lankas arba elektros srovės srautas per dujų terpę tarp elektrodų. Žemiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti jo struktūrą ir srovės įtampos charakteristiką:

Ir čia yra apytikslės temperatūrų reikšmės:

Kodėl susidaro elektros lankas?

Viskas yra labai paprasta, mes svarstėme straipsnyje apie elektrinis laukasir taip pat straipsnyje apie krūvių pasiskirstymas laidininkekad į elektrinį lauką įvedant bet kurį laidus kūną (pvz., plieninę vinį), jo paviršiuje ims kauptis krūviai. Be to, kuo mažesnis paviršiaus lenkimo spindulys, tuo daugiau jų kaupiasi. Paprastais žodžiais tariant, ant nago galiuko kaupiasi krūviai.

Oras yra dujos tarp mūsų elektrodų. Veikiamas elektrinio lauko jis jonizuojasi. Dėl viso to susidaro sąlygos elektros lankui susidaryti.

Įtampa, kurioje atsiranda lankas, priklauso nuo konkrečios aplinkos ir jos būsenos: slėgio, temperatūros ir kitų veiksnių.

Įdomus: pagal vieną versiją šis reiškinys taip vadinamas dėl savo formos. Faktas yra tas, kad deginant iškrovą oras ar kitos jį supančios dujos įkaista ir pakyla, dėl to iškreipiama tiesinė forma ir matome lanką ar arką.

Norint uždegti lanką, reikia arba įveikti terpės tarp elektrodų gedimo įtampą, arba nutraukti elektros grandinę. Jei grandinėje yra didelis induktyvumas, tai pagal komutavimo dėsnius srovė joje negali būti nutraukta akimirksniu, ji toliau tekės. Šiuo atžvilgiu padidės įtampa tarp atjungtų kontaktų, o lankas degs tol, kol įtampa išnyks ir energija, sukaupta induktoriaus magnetiniame lauke, bus išsklaidyta.

Atsižvelkite į uždegimo ir degimo sąlygas:

Tarp elektrodų turi būti oro ar kitų dujų. Norint įveikti terpės gedimo įtampą, reikalinga aukšta dešimčių tūkstančių voltų įtampa - tai priklauso nuo atstumo tarp elektrodų ir kitų veiksnių. Norint išlaikyti lanko degimą, pakanka 50–60 voltų ir 10 ar daugiau amperų srovės. Konkrečios vertės priklauso nuo aplinkos, elektrodų formos ir atstumo tarp jų.

Kenkti ir kovoti su ja

Mes apsvarstėme elektros lanko atsiradimo priežastis, dabar išsiaiškinkime, kokią žalą jis daro ir kaip jį užgesinti. Elektros lankas pažeidžia skirstomąjį įrenginį. Ar pastebėjote, kad įjungus galingą elektros prietaisą į tinklą ir po kurio laiko ištraukus kištuką iš lizdo, įvyksta nedidelis blyksnis. Šis lankas susidaro tarp kištuko kaiščių ir lizdo dėl elektros grandinės pertrūkio.

Svarbu! Deginant elektros lankui, išsiskiria daug šilumos, jos degimo temperatūra siekia daugiau nei 3000 laipsnių Celsijaus. Aukštos įtampos grandinėse lanko ilgis siekia metrą ar daugiau. Kyla pavojus žmonių sveikatai ir įrangos būklei.

Tas pats atsitinka su šviesos jungikliais, kita perjungimo įranga, įskaitant:

• automatiniai jungikliai;
• magnetiniai starteriai;
• kontaktoriai ir kt.

Įrenginiuose, kurie naudojami 0,4 kV tinkluose, įskaitant įprastus 220 V, naudojamos specialios apsaugos priemonės - lanko gesinimo kameros. Jie reikalingi siekiant sumažinti kontaktams daromą žalą.

Apskritai, lanko gesinimo kamera yra specialios konfigūracijos ir formos laidžių pertvarų rinkinys, pritvirtintas prie dielektrinės medžiagos sienelių.

Atidarius kontaktus, susidariusi plazma pasilenkia link lanko gesinimo kameros, kur suskaidoma į mažas dalis. Dėl to jis atšaldomas ir užgęsta.

Aukštos įtampos tinkluose naudojami alyvos, vakuuminiai, dujų jungikliai. Alyvos grandinės pertraukiklyje slopinimas vyksta perjungiant kontaktus alyvos vonioje. Kai elektros lankas dega alyvoje, jis skyla į vandenilį ir dujas. Aplink kontaktus susidaro dujų burbulas, kuris dideliu greičiu linkęs išeiti iš kameros ir lankas atvėsta, nes vandenilis turi gerą šilumos laidumą.

Dujos nejonizuojamos vakuuminiuose grandinės pertraukikliuose ir nėra sąlygų susidaryti lankui. Taip pat yra aukšto slėgio dujų pripildytų jungiklių. Susidarius elektros lankui, temperatūra juose nekyla, pakyla slėgis ir dėl to mažėja dujų jonizacija arba vyksta dejonizacija. Svarstoma perspektyvi sritis SF6 grandinės pertraukikliai.

Taip pat galimas nulinis kintamosios srovės perjungimas.

Naudinga programa

Nagrinėjamas reiškinys rado daugybę naudingų pritaikymų, pavyzdžiui:

1. Apšvietimas. Pavyzdžiui, lankinės išlydžio lempos (DRL, ksenono ir kitų tipų). Jei į elektrodus įpilsite tam tikrų metalų druskų, elektros lanko spalva pasikeis.
2. Lankinio suvirinimo. Kai elektrodas liečia metalinį paviršių, teka didelė srovė, kuri įkaitina metalą. Nulaužus elektrodą srovė nenutrūksta, įkaitę paviršiai išskiria elektrodus ir susidaro lankas. Išlydžius suvirintus metalinius paviršius ir išlydžius patį elektrodą, galima sujungti dvi dalis arba jas nupjauti. Yra įvairių suvirinimo tipų, pavyzdžiui, naudojant elektrodus arba dujas – anglies dioksidą arba argoną. Jis naudojamas visuotinai ir labai prisidėjo prie gyvenamųjų ir pramoninių pastatų.
3. Lanko tirpimas. Elektros lankas priklauso nuo elektros energijos šaltinių elektrinių parametrų, todėl galima reguliuoti jo degimą. Dėl aukštos temperatūros gali išsilydyti daug metalų.

Galiausiai rekomenduojame žiūrėti naudingą vaizdo įrašą straipsnio tema:

Dabar jūs žinote, kas yra elektros lankas, kokios yra šio reiškinio priežastys ir galimi pritaikymai. Tikimės, kad pateikta informacija jums buvo aiški ir naudinga!

Susijusios medžiagos:

• Trumpojo jungimo priežastys
• Suvirinimo kabelis
• Suvirinimo laidai jungiamojoje dėžutėje