Τι είναι ένα ηλεκτρικό τόξο και πώς προκύπτει

Σχηματισμός τόξου, δομή και ιδιότητες

Φανταστείτε ότι διεξάγουμε ένα πείραμα σε εργαστήριο. Έχουμε δύο αγωγούς, για παράδειγμα, μεταλλικά καρφιά. Τους δείχνουμε ο ένας στον άλλο σε μικρή απόσταση και συνδέουμε τους ακροδέκτες μιας ρυθμιζόμενης πηγής τάσης στα νύχια. Εάν αυξήσετε σταδιακά την τάση της πηγής ισχύος, τότε σε μια συγκεκριμένη τιμή, θα δούμε σπινθήρες, μετά από τις οποίες σχηματίζεται μια σταθερή λάμψη παρόμοια με την αστραπή.

Έτσι, μπορεί κανείς να παρατηρήσει τη διαδικασία του σχηματισμού του. Η λάμψη που σχηματίζεται μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι πλάσμα. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι ένα ηλεκτρικό τόξο ή η ροή ενός ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ενός μέσου αερίου μεταξύ των ηλεκτροδίων. Στο παρακάτω σχήμα βλέπετε τη δομή του και το χαρακτηριστικό της τάσης ρεύματος:

Και εδώ είναι οι κατά προσέγγιση θερμοκρασίες:

Γιατί συμβαίνει ηλεκτρικό τόξο

Όλα είναι πολύ απλά, εξετάσαμε σε ένα άρθρο σχετικά ηλεκτρικό πεδίοκαθώς και στο άρθρο σχετικά με κατανομή φορτίου στον αγωγόότι εάν εισαχθεί οποιοδήποτε αγώγιμο σώμα (χάλυβα καρφί, για παράδειγμα) σε ηλεκτρικό πεδίο, τα φορτία θα αρχίσουν να συσσωρεύονται στην επιφάνειά του. Επιπλέον, όσο μικρότερη είναι η ακτίνα κάμψης της επιφάνειας, τόσο περισσότερο συσσωρεύονται. Με απλούς όρους, οι χρεώσεις συσσωρεύονται στην άκρη ενός νυχιού.

Μεταξύ των ηλεκτροδίων μας, ο αέρας είναι αέριο. Υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, συμβαίνει ο ιονισμός του. Ως αποτέλεσμα όλων αυτών, προκύπτουν συνθήκες για το σχηματισμό ηλεκτρικού τόξου.

Η τάση στην οποία εμφανίζεται το τόξο εξαρτάται από το συγκεκριμένο μέσο και την κατάστασή του: πίεση, θερμοκρασία και άλλους παράγοντες.

Ενδιαφέρων: σύμφωνα με μια εκδοχή, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται λόγω του σχήματος του. Το γεγονός είναι ότι στη διαδικασία καύσης μιας εκφόρτισης, ο αέρας ή άλλο αέριο που το περιβάλλει θερμαίνεται και ανεβαίνει, με αποτέλεσμα μια παραμόρφωση ενός ευθύγραμμου σχήματος και βλέπουμε ένα τόξο ή καμάρα.

Για να ανάψετε το τόξο, πρέπει είτε να ξεπεράσετε την τάση διακοπής του μέσου μεταξύ των ηλεκτροδίων είτε να σπάσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα. Εάν υπάρχει μεγάλη επαγωγή στο κύκλωμα, τότε, σύμφωνα με τους νόμους μεταγωγής, το ρεύμα σε αυτό δεν μπορεί να διακοπεί άμεσα, θα συνεχίσει να ρέει. Από αυτήν την άποψη, η τάση μεταξύ των αποσυνδεδεμένων επαφών θα αυξηθεί και το τόξο θα καεί έως ότου εξαφανιστεί η τάση και η ενέργεια που συσσωρεύεται στο μαγνητικό πεδίο του επαγωγέα διαλύεται.

Εξετάστε τις συνθήκες ανάφλεξης και καύσης:

Πρέπει να υπάρχει αέρας ή άλλο αέριο μεταξύ των ηλεκτροδίων. Για να ξεπεραστεί η τάση διακοπής του μέσου, απαιτείται υψηλή τάση δεκάδων χιλιάδων βολτ - αυτό εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων και άλλων παραγόντων. Για να διατηρηθεί η καύση τόξου, αρκούν 50-60 βολτ και ρεύμα 10 αμπέρ ή περισσότερο. Οι συγκεκριμένες τιμές εξαρτώνται από το περιβάλλον, το σχήμα των ηλεκτροδίων και την απόσταση μεταξύ τους.

Βλάψτε και πολεμήστε μαζί της

Εξετάσαμε τις αιτίες της εμφάνισης ενός ηλεκτρικού τόξου, τώρα ας δούμε πόσο ζημιά κάνει και πώς να το σβήσουμε. Ένα ηλεκτρικό τόξο καταστρέφει τον εξοπλισμό εναλλαγής. Παρατηρήσατε ότι εάν ενεργοποιήσετε μια ισχυρή ηλεκτρική συσκευή στο δίκτυο και μετά από λίγο καιρό τραβήξτε το βύσμα από την πρίζα, εμφανίζεται ένα μικρό φλας. Αυτό το τόξο σχηματίζεται μεταξύ των επαφών του βύσματος και της εξόδου ως αποτέλεσμα ανοικτού κυκλώματος.

Σπουδαίος! Κατά την καύση ενός ηλεκτρικού τόξου παράγεται πολύ θερμότητα, η θερμοκρασία καύσης του φτάνει σε τιμές άνω των 3000 βαθμών Κελσίου. Σε κυκλώματα υψηλής τάσης, το μήκος του τόξου φτάνει ένα μέτρο ή περισσότερο. Υπάρχει κίνδυνος τόσο βλάβης της ανθρώπινης υγείας όσο και της κατάστασης του εξοπλισμού.

Το ίδιο συμβαίνει και με τους διακόπτες φωτός, τον άλλο εξοπλισμό μεταγωγής μεταξύ των οποίων:

• διακόπτες?
• μαγνητικοί εκκινητές
• επαφείς και άλλα.

Σε συσκευές που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα 0,4 kV, συμπεριλαμβανομένων των συνηθισμένων 220 V, χρησιμοποιούν ειδικό προστατευτικό εξοπλισμό - θαλάμους τόξου. Απαιτούνται για τη μείωση της ζημιάς που έχει γίνει στις επαφές.

Γενικά, ο θάλαμος τόξου είναι ένα σύνολο αγώγιμων χωρισμάτων ειδικής διαμόρφωσης και σχήματος, που στερεώνονται από τοιχώματα διηλεκτρικού υλικού.

Όταν ανοίγουν οι επαφές, το σχηματισμένο πλάσμα κάμπτει προς τον θάλαμο τόξου, όπου αποσυνδέεται σε μικρά τμήματα. Ως αποτέλεσμα, ψύχεται και υγραίνει.

Σε δίκτυα υψηλής τάσης χρησιμοποιήστε διακόπτες λαδιού, κενού και αερίου. Στον διακόπτη λαδιού, η καταστολή γίνεται με εναλλαγή επαφών στο λουτρό λαδιού. Κατά την καύση ενός ηλεκτρικού τόξου σε λάδι, αποσυντίθεται σε υδρογόνο και αέρια. Σχηματίζεται μια φυσαλίδα αερίου γύρω από τις επαφές, η οποία τείνει να ξεσπάσει από τον θάλαμο με υψηλή ταχύτητα και το τόξο ψύχεται, καθώς το υδρογόνο έχει καλή θερμική αγωγιμότητα.

Σε διακόπτες κενού, τα αέρια δεν ιονίζονται και δεν υπάρχουν συνθήκες για καύση τόξου. Υπάρχουν επίσης διακόπτες γεμάτοι με αέριο υψηλής πίεσης. Όταν σχηματίζεται ηλεκτρικό τόξο, η θερμοκρασία σε αυτά δεν αυξάνεται, η πίεση αυξάνεται και εξαιτίας αυτού, ο ιονισμός των αερίων μειώνεται ή συμβαίνει απιονισμός. Εξετάζονται υποσχόμενες περιοχές Διακόπτες κυκλώματος SF6.

Είναι επίσης δυνατή η εναλλαγή στο μηδέν AC.

Χρήσιμη εφαρμογή

Το εξεταζόμενο φαινόμενο έχει βρει μια σειρά χρήσιμων εφαρμογών, για παράδειγμα:

1. Φωτισμός. Για παράδειγμα, λαμπτήρες εκκένωσης (DRL, ξένον και άλλοι τύποι). Εάν προσθέσετε άλατα ορισμένων μετάλλων στα ηλεκτρόδια, το χρώμα του ηλεκτρικού τόξου θα αλλάξει.
2. Συγκόλληση με τόξο. Όταν το ηλεκτρόδιο αγγίζει την επιφάνεια του μετάλλου, ρέει ένα υψηλό ρεύμα, το οποίο θερμαίνει το μέταλλο. Όταν κόβετε το ηλεκτρόδιο, το ρεύμα δεν μπορεί να διακοπεί, οι θερμαινόμενες επιφάνειες εκπέμπουν τα ηλεκτρόδια και δημιουργείται ένα τόξο. Κατά την τήξη μεταλλικών συγκολλημένων επιφανειών και την τήξη του ίδιου του ηλεκτροδίου, είναι δυνατό να ενώσετε δύο μέρη ή να τα κόψετε. Υπάρχουν διάφοροι τύποι συγκόλλησης, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια ή αέριο - διοξείδιο του άνθρακα ή αργό. Χρησιμοποιείται παντού και έχει συμβάλει σημαντικά στην κατασκευή κατοικιών και βιομηχανικών κατασκευών.
3. Τήξη τόξου. Το ηλεκτρικό τόξο εξαρτάται από τις ηλεκτρικές παραμέτρους των πηγών ισχύος, ώστε να μπορείτε να ελέγχετε την καύση του. Λόγω της υψηλής θερμοκρασίας, είναι δυνατή η τήξη μεγάλου αριθμού μετάλλων.

Τέλος, προτείνουμε να παρακολουθήσετε ένα χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα του άρθρου:

Τώρα ξέρετε τι είναι ένα ηλεκτρικό τόξο, ποιες είναι οι αιτίες αυτού του φαινομένου και των πιθανών εφαρμογών. Ελπίζουμε ότι οι παρεχόμενες πληροφορίες ήταν κατανοητές και χρήσιμες για εσάς!

Σχετικά υλικά:

• Αιτίες βραχυκυκλώματος
• Καλώδιο συγκόλλησης
• Συγκόλληση κουτιού διακλάδωσης