Elektrisk ljusbåge: orsaker och appliceringsmetoder

Vid byte av elektriska apparater eller överspänningar i kretsen mellan spänningsförande delar kan en elektrisk ljusbåge uppstå. Det kan användas för användbara tekniska ändamål och samtidigt vara skadligt för utrustning. För närvarande har ingenjörer utvecklat ett antal metoder för att bekämpa och använda ljusbågen för användbara ändamål. I den här artikeln kommer vi att titta på hur det uppstår, dess konsekvenser och omfattning.

Bågbildning, dess struktur och egenskaper

Låt oss föreställa oss att vi genomför ett experiment i ett laboratorium. Vi har två ledare, till exempel metallspik. Vi placerar dem med en spets till varandra på kort avstånd och ansluter ledningarna till en justerbar spänningskälla till naglarna. Om vi ​​gradvis ökar spänningen på strömkällan, kommer vi vid ett visst värde av den att se gnistor, varefter en stadig glöd som liknar blixten bildas.

Således kan du observera processen för dess bildande. Glödet som bildas mellan elektroderna är plasma. I själva verket är detta en elektrisk ljusbåge eller flödet av en elektrisk ström genom ett gasmedium mellan elektroderna. I figuren nedan kan du se dess struktur och ström-spänningsegenskaper:

Och här är de ungefärliga värdena för temperaturerna:

Varför uppstår en elektrisk ljusbåge?

Allt är väldigt enkelt, ansåg vi i artikeln om elektriskt fältoch även i artikeln om fördelning av avgifter i konduktörenatt om någon ledande kropp (t.ex. en stålspik) förs in i ett elektriskt fält, kommer laddningar att börja samlas på dess yta. Ju mindre ytans böjningsradie är, desto mer ackumuleras de. Enkelt uttryckt samlas laddningar på spetsen av nageln.

Luft är gas mellan våra elektroder. Under påverkan av ett elektriskt fält joniseras det. Som ett resultat av allt detta uppstår förutsättningar för bildandet av en elektrisk båge.

Spänningen vid vilken ljusbågen uppstår beror på den specifika miljön och dess tillstånd: tryck, temperatur och andra faktorer.

Intressant: enligt en version kallas detta fenomen så på grund av sin form. Faktum är att i processen att bränna urladdningen värms luft eller annan gas som omger den upp och stiger, som ett resultat av vilket en förvrängning av den rätlinjiga formen uppstår och vi ser en båge eller en båge.

För att tända bågen är det nödvändigt att antingen övervinna nedbrytningsspänningen hos mediet mellan elektroderna eller att bryta den elektriska kretsen. Om det finns en stor induktans i kretsen, kan strömmen i den, enligt kommuteringslagarna, inte avbrytas omedelbart, den kommer att fortsätta att flyta. I detta avseende kommer spänningen mellan de frånkopplade kontakterna att öka, och bågen kommer att brinna tills spänningen försvinner och energin som ackumulerats i induktorns magnetfält försvinner.

Tänk på antändnings- och förbränningsförhållandena:

Det måste finnas luft eller annan gas mellan elektroderna. För att övervinna mediets genombrottsspänning krävs en högspänning på tiotusentals volt - detta beror på avståndet mellan elektroderna och andra faktorer. För att bibehålla förbränningen av ljusbågen räcker det med 50-60 Volt och en ström på 10 eller mer Ampere. De specifika värdena beror på miljön, formen på elektroderna och avståndet mellan dem.

Skada och kämpa mot det

Vi har övervägt orsakerna till uppkomsten av en elektrisk båge, låt oss nu ta reda på vilken skada den gör och hur man släcker den. En ljusbåge skadar ställverket. Har du märkt att om du sätter på en kraftfull elektrisk apparat till nätverket och efter ett tag drar ut kontakten ur uttaget så uppstår en liten blixt. Denna ljusbåge skapas mellan stiften på kontakten och uttaget som ett resultat av ett avbrott i den elektriska kretsen.

Viktig! Under förbränning av en ljusbåge frigörs mycket värme, temperaturen för dess förbränning når värden på mer än 3000 grader Celsius. I högspänningskretsar når båglängden en meter eller mer. Det finns risk för skador på människors hälsa och utrustningens tillstånd.

Samma sak händer i ljusströmbrytare, annan kopplingsutrustning, inklusive:

• automatiska omkopplare;
• magnetiska starter;
• kontaktorer med mera.

I enheter som används i 0,4 kV-nätverk, inklusive de vanliga 220 V, används speciella skyddsmedel - ljusbågssläckningskammare. De behövs för att minska skadorna på kontakter.

I allmänhet är en bågsläckningskammare en uppsättning ledande skiljeväggar av en speciell konfiguration och form, fästa av väggar av ett dielektriskt material.

När kontakterna öppnas böjs den bildade plasman mot ljusbågssläckningskammaren, där den delas upp i små sektioner. Som ett resultat kyls den och släcks.

I högspänningsnät används olja, vakuum, gasbrytare. I oljebrytaren sker dämpningen genom att kontakterna i oljebadet kopplas om. När en ljusbåge brinner i olja bryts den ner till väte och gaser. En gasbubbla bildas runt kontakterna, som tenderar att komma ut ur kammaren med hög hastighet och ljusbågen kyls ned, eftersom väte har god värmeledningsförmåga.

Gaser joniseras inte i vakuumbrytare och det finns inga villkor för ljusbågsbildning. Det finns även högtrycksgasfyllda strömbrytare. När en elektrisk båge bildas ökar inte temperaturen i dem, trycket stiger, och på grund av detta minskar joniseringen av gaser eller avjonisering sker. Ett lovande område övervägs SF6 effektbrytare.

Noll AC-växling är också möjlig.

Användbar applikation

Det övervägda fenomenet har hittat ett antal användbara tillämpningar, till exempel:

1. Belysning. Till exempel ljusbågsurladdningslampor (DRL, xenon och andra typer). Om du tillsätter salter av vissa metaller till elektroderna kommer färgen på ljusbågen att ändras.
2. Bågsvetsning. När elektroden nuddar metallytan flyter en hög ström som värmer upp metallen. När du bryter av elektroden kan strömmen inte avbrytas, de uppvärmda ytorna avger elektroderna och en ljusbåge uppstår. När metallytorna som ska svetsas smälts och själva elektroden smälts är det möjligt att koppla ihop två delar eller skära dem. Det finns olika typer av svetsning, till exempel med hjälp av elektroder eller gas - koldioxid eller argon. Det används universellt och har gjort ett stort bidrag till bostads- och industribyggen.
3. Bågsmältning. Den elektriska ljusbågen beror på strömkällornas elektriska parametrar, så det är möjligt att reglera dess förbränning. På grund av den höga temperaturen kan ett stort antal metaller smältas.

Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en användbar video om ämnet för artikeln:

Nu vet du vad en elektrisk ljusbåge är, vad är orsakerna till detta fenomen och möjliga tillämpningar. Vi hoppas att informationen var tydlig och användbar för dig!

Relaterat material:

• Orsaker till kortslutning
• Svetskabel
• Svetsning av trådar i en kopplingsdosa