Elektrik arkı: nedenleri ve uygulama yöntemleri

Canlı parçalar arasındaki devrede elektrikli cihazları veya aşırı gerilimleri değiştirirken bir elektrik arkı görünebilir. Yararlı teknolojik amaçlar için kullanılabilir ve aynı zamanda ekipmana zararlı olabilir. Şu anda mühendisler, elektrik arkıyla mücadele etmek ve faydalı amaçlar için kullanmak için bir dizi yöntem geliştirdiler. Bu yazıda, nasıl ortaya çıktığına, etkilerine ve kapsamına bakacağız.

Ark oluşumu, yapısı ve özellikleri

Bir laboratuvarda deney yaptığımızı düşünelim. İki iletkenimiz var, örneğin metal çiviler. Birbirlerine kısa mesafeli bir şekilde uçlarla yerleştirip, ayarlanabilir bir voltaj kaynağının uçlarını çivilere bağlarız. Güç kaynağının voltajını kademeli olarak arttırırsak, belirli bir değerde kıvılcımlar görürüz, bundan sonra yıldırımlara benzer sabit bir parıltı oluşur.

Böylece oluşum sürecini gözlemleyebilirsiniz. Elektrotlar arasında oluşan ışıma plazmadır. Aslında, bu bir elektrik arkıdır veya elektrotlar arasındaki bir gaz ortamından bir elektrik akımının akışıdır. Aşağıdaki şekilde yapısını ve akım-voltaj karakteristiğini görebilirsiniz:

Ve işte sıcaklıkların yaklaşık değerleri:

Elektrik arkı neden oluşur?

Her şey çok basit, hakkında makalede düşündük Elektrik alanıve ayrıca makalede iletkendeki yüklerin dağılımıHerhangi bir iletken cisim (örneğin çelik bir çivi) bir elektrik alanına sokulursa, yüzeyinde yükler birikmeye başlayacaktır. Ayrıca, yüzeyin bükülme yarıçapı ne kadar küçük olursa, o kadar fazla birikir. Basit bir ifadeyle, çivinin ucunda yükler birikir.

Elektrotlarımız arasındaki hava gazdır. Bir elektrik alanının etkisi altında iyonize olur. Bütün bunların bir sonucu olarak, bir elektrik arkının oluşumu için koşullar ortaya çıkar.

Arkın meydana geldiği voltaj, belirli ortama ve durumuna bağlıdır: basınç, sıcaklık ve diğer faktörler.

İlginç: bir versiyona göre, bu fenomene şekli nedeniyle böyle denir. Gerçek şu ki, deşarjı yakma sürecinde, onu çevreleyen hava veya diğer gaz ısınır ve yükselir, bunun sonucunda doğrusal şeklin bozulması meydana gelir ve bir yay veya bir yay görürüz.

Arkı tutuşturmak için ya elektrotlar arasındaki ortamın arıza gerilimini aşmak ya da elektrik devresini kırmak gerekir. Devrede büyük bir endüktans varsa, o zaman komütasyon yasalarına göre içindeki akım anında kesilemez, akmaya devam eder. Bu bağlamda, bağlantısı kesilen kontaklar arasındaki voltaj artacak ve voltaj kaybolana ve indüktörün manyetik alanında biriken enerji dağılana kadar ark yanacaktır.

Ateşleme ve yanma koşullarını göz önünde bulundurun:

Elektrotlar arasında hava veya başka bir gaz olmalıdır. Ortamın arıza voltajını aşmak için on binlerce voltluk yüksek bir voltaj gereklidir - bu, elektrotlar ve diğer faktörler arasındaki mesafeye bağlıdır. Arkın yanmasını sürdürmek için 50-60 Volt ve 10 veya daha fazla Amper akım yeterlidir. Spesifik değerler çevreye, elektrotların şekline ve aralarındaki mesafeye bağlıdır.

Zarar ver ve ona karşı savaş

Bir elektrik arkının oluşmasının nedenlerini düşündük, şimdi ne zarar verdiğini ve nasıl söndürüleceğini bulalım. Bir elektrik arkı şalt sistemine zarar verir. Ağa güçlü bir elektrikli cihaz açarsanız ve bir süre sonra fişi prizden çekerseniz, küçük bir flaş oluştuğunu fark ettiniz mi? Bu ark, elektrik devresindeki bir kesinti sonucunda fişin pinleri ile priz arasında oluşur.

Önemli! Bir elektrik arkının yanması sırasında çok fazla ısı açığa çıkar, yanma sıcaklığı 3000 santigrat dereceden fazla değerlere ulaşır. Yüksek voltajlı devrelerde ark uzunluğu bir metre veya daha fazlasına ulaşır. İnsan sağlığına ve ekipmanın durumuna zarar verme tehlikesi vardır.

Aynı şey, aşağıdakiler dahil olmak üzere, ışık anahtarlarında ve diğer anahtarlama ekipmanlarında da olur:

• otomatik anahtarlar;
• manyetik başlatıcılar;
• kontaktörler ve daha fazlası.

Normal 220 V dahil olmak üzere 0,4 kV şebekelerde kullanılan cihazlarda özel koruma araçları kullanılır - ark söndürme odaları. Temaslara verilen zararı azaltmak için gereklidirler.

Genel olarak, bir ark söndürme odası, bir dielektrik malzemeden yapılmış duvarlarla sabitlenmiş, özel bir konfigürasyon ve şekle sahip bir dizi iletken bölmedir.

Kontaklar açıldığında oluşan plazma, küçük bölümlere ayrıldığı ark söndürme odasına doğru bükülür. Sonuç olarak, soğutulur ve söndürülür.

Yüksek gerilim şebekelerinde yağ, vakum, gaz şalterleri kullanılmaktadır. Yağ devre kesicisinde, yağ banyosundaki kontaklar değiştirilerek sönümleme gerçekleşir. Bir elektrik arkı yağda yandığında hidrojen ve gazlara ayrışır. Kontakların çevresinde, odadan yüksek hızda kaçma eğiliminde olan bir gaz kabarcığı oluşur ve hidrojen iyi bir termal iletkenliğe sahip olduğundan ark soğur.

Vakumlu devre kesicilerde gazlar iyonlaşmaz ve ark oluşması için herhangi bir koşul yoktur. Ayrıca yüksek basınçlı gaz dolu şalterler de bulunmaktadır. Bir elektrik arkı oluştuğunda içlerindeki sıcaklık artmaz, basınç yükselir ve bundan dolayı gazların iyonlaşması azalır veya deiyonizasyon meydana gelir. Umut verici bir alan olarak kabul ediliyor SF6 devre kesiciler.

Sıfır AC anahtarlama da mümkündür.

Faydalı uygulama

Dikkate alınan fenomen, örneğin bir dizi yararlı uygulama bulmuştur:

1. Aydınlatma. Örneğin, ark deşarj lambaları (DRL, xenon ve diğer tipler). Elektrotlara belirli metallerin tuzlarını eklerseniz, elektrik arkının rengi değişecektir.
2. Ark kaynağı. Elektrot metal yüzeye dokunduğunda, metali ısıtan yüksek bir akım akar. Elektrodu kestiğinizde akım kesilmez, ısınan yüzeyler elektrotları yayar ve ark oluşur. Kaynak yapılacak metal yüzeyler eritilip elektrotun kendisi eritildiğinde, iki parçayı birbirine bağlamak veya kesmek mümkündür. Örneğin elektrotlar veya gaz - karbondioksit veya argon kullanarak farklı kaynak türleri vardır. Evrensel olarak kullanılmaktadır ve konut ve endüstriyel inşaata büyük katkı sağlamıştır.
3. Ark erimesi. Elektrik arkı, güç kaynaklarının elektrik parametrelerine bağlıdır, dolayısıyla yanmasını düzenlemek mümkündür. Yüksek sıcaklık nedeniyle, çok sayıda metal eritilebilir.

Son olarak, makalenin konusuyla ilgili faydalı bir video izlemenizi öneririz:

Artık bir elektrik arkının ne olduğunu, bu fenomenin nedenlerini ve olası uygulamaları biliyorsunuz. Sağlanan bilgilerin sizin için açık ve yararlı olduğunu umuyoruz!

İlgili malzemeler:

• Kısa devre nedenleri
• Kaynak kablosu
• Bir bağlantı kutusunda kaynak telleri