Saat mengganti peralatan listrik atau lonjakan di sirkuit antara bagian yang membawa arus, 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 terjadi, konsekuensinya, dan ruang lingkupnya.

Formasi busur, struktur dan sifatnya

Bayangkan kita sedang melakukan eksperimen 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 Anda secara bertahap meningkatkan tegangan sumber daya, maka pada nilai tertentu kita akan melihat percikan api, setelah itu cahaya stabil yang mirip dengan kilat terbentuk.

Dengan demikian, proses pembentukannya dapat diamati. 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 melihat struktur dan karakteristik tegangan arusnya:

Dan inilah perkiraan suhu:

Mengapa busur listrik terjadi?

Semuanya sangat sederhana, kami mempertimbangkan dalam artikel tentang, serta dalam artikel tentang, bahwa jika ada benda konduktif (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.

Di antara elektroda kami, udara adalah gas. Di bawah aksi medan listrik, ia terionisasi. Sebagai hasil dari semua ini, muncul kondisi untuk pembentukan busur listrik.

Tegangan di mana busur terjadi tergantung pada media tertentu dan kondisinya: 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 bentuk bujursangkar terdistorsi 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 menghilang.

Pertimbangkan kondisi penyalaan 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 busur, 50-60 volt dan arus 10 ampere atau lebih sudah cukup. Nilai spesifik tergantung pada lingkungan, bentuk elektroda dan jarak di antara mereka.

Merugikan dan melawannya

Kami memeriksa penyebab terjadinya busur listrik, sekarang mari kita cari tahu apa bahayanya dan bagaimana cara memadamkannya. Busur listrik merusak peralatan switching. Pernahkah Anda memperhatikan bahwa jika Anda menyalakan alat listrik yang kuat di jaringan dan setelah beberapa saat mencabut steker dari stopkontak, kilatan kecil terjadi. Busur ini terbentuk antara kontak steker dan soket akibat putusnya rangkaian listrik.

Penting! Selama pembakaran busur listrik, banyak panas dilepaskan, suhu pembakarannya mencapai nilai lebih dari 3000 derajat Celcius. Dalam rangkaian 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 magnet;
• kontaktor dan lainnya.

Dalam perangkat yang digunakan dalam jaringan 0,4 kV, termasuk 220 V biasa, peralatan pelindung khusus digunakan - peluncuran busur. Mereka diperlukan untuk mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh kontak.

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

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

Dalam jaringan tegangan tinggi, oli, vakum, pemutus sirkuit gas digunakan. Dalam 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.

Pemutus sirkuit vakum tidak mengionisasi gas dan tidak ada kondisi untuk lengkung. Ada juga sakelar yang diisi dengan gas bertekanan tinggi. Ketika busur listrik terbentuk, suhu di dalamnya tidak naik, tekanannya naik, dan karena ini, ionisasi gas berkurang atau terjadi deionisasi. Mereka dianggap sebagai arah yang menjanjikan.

Beralih pada nol AC juga dimungkinkan.

Aplikasi yang berguna

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

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

bahan

Busur las listrik- ini adalah pelepasan listrik jangka panjang dalam plasma, yang merupakan campuran gas dan uap terionisasi dari komponen atmosfer pelindung, pengisi dan logam dasar.

Busur mengambil namanya dari bentuk karakteristik yang diambilnya saat terbakar di antara dua elektroda yang ditempatkan secara horizontal; gas yang dipanaskan cenderung naik dan pelepasan listrik ini dibengkokkan, mengambil bentuk lengkungan atau busur.

Dari sudut pandang praktis, busur dapat dianggap sebagai konduktor gas yang mengubah energi listrik menjadi energi panas. Ini memberikan intensitas pemanasan yang tinggi dan mudah dikendalikan oleh parameter listrik.

Karakteristik umum dari gas adalah bahwa dalam kondisi normal mereka bukan penghantar arus listrik. Namun, dalam kondisi yang menguntungkan (suhu tinggi dan adanya medan listrik eksternal berkekuatan tinggi), gas dapat terionisasi, mis. atom atau molekulnya dapat melepaskan atau, untuk elemen elektronegatif, sebaliknya, menangkap elektron, masing-masing berubah menjadi ion positif atau negatif. Karena perubahan ini, gas masuk ke materi keempat yang disebut plasma, yang konduktif secara elektrik.

Eksitasi busur las terjadi dalam beberapa tahap. Misalnya, saat mengelas MIG / MAG, ketika ujung elektroda dan benda kerja bersentuhan, ada kontak antara tonjolan mikro permukaannya. Kepadatan arus yang tinggi berkontribusi pada pencairan cepat tonjolan ini dan pembentukan lapisan logam cair, yang terus meningkat ke arah elektroda, dan akhirnya pecah.

Pada saat jumper pecah, terjadi penguapan logam yang cepat, dan celah pelepasan diisi dengan ion dan elektron yang timbul dalam kasus ini. Karena kenyataan bahwa tegangan diterapkan ke elektroda dan benda kerja, elektron dan ion mulai bergerak: elektron dan ion bermuatan negatif ke anoda, dan ion bermuatan positif ke katoda, dan dengan demikian busur pengelasan tereksitasi. Setelah busur tereksitasi, konsentrasi elektron bebas dan ion positif dalam celah busur terus meningkat, karena elektron bertabrakan dengan atom dan molekul dalam perjalanannya dan "merobohkan" lebih banyak elektron dari mereka (dalam hal ini, atom yang kehilangan satu atau lebih elektron menjadi ion bermuatan positif). Ada ionisasi intens gas dari celah busur dan busur memperoleh karakter pelepasan busur yang stabil.

Beberapa fraksi detik setelah busur dimulai, kolam las mulai terbentuk pada logam dasar, dan setetes logam mulai terbentuk di ujung elektroda. Dan setelah sekitar 50 - 100 milidetik, transfer logam yang stabil dari ujung kawat elektroda ke kolam las dibuat. Ini dapat dilakukan baik dengan tetesan yang terbang bebas di atas celah busur, atau dengan tetesan yang pertama-tama membentuk korsleting dan kemudian mengalir ke kolam las.

Sifat listrik busur ditentukan oleh proses yang terjadi di tiga zona karakteristiknya - kolom, serta di daerah dekat elektroda busur (katoda dan anoda), yang terletak di antara kolom busur di satu sisi dan elektroda dan produk di sisi lain.

Untuk mempertahankan plasma busur selama pengelasan elektroda habis pakai, cukup untuk memberikan arus 10 hingga 1000 ampere dan menerapkan tegangan listrik sekitar 15–40 volt antara elektroda dan benda kerja. Dalam hal ini, penurunan tegangan pada kolom busur itu sendiri tidak akan melebihi beberapa volt. Sisa tegangan turun pada daerah katoda dan anoda busur. Panjang kolom busur rata-rata mencapai 10 mm, yang setara dengan sekitar 99% dari panjang busur. Dengan demikian, kuat medan listrik di kolom busur berada dalam kisaran 0,1 hingga 1,0 V/mm. Daerah katoda dan anoda, sebaliknya, dicirikan oleh jarak yang sangat pendek (sekitar 0,0001 mm untuk daerah katoda, yang sesuai dengan jalur bebas rata-rata ion, dan 0,001 mm untuk daerah anoda, yang sesuai dengan rata-rata). jalur bebas elektron). Dengan demikian, daerah ini memiliki kuat medan listrik yang sangat tinggi (sampai 104 V/mm untuk daerah katoda dan sampai 103 V/mm untuk daerah anoda).

Secara eksperimental telah ditetapkan bahwa untuk kasus pengelasan elektroda habis pakai, penurunan tegangan di daerah katoda melebihi penurunan tegangan di daerah anoda: masing-masing 12-20 V dan 2-8 V. Mempertimbangkan bahwa pelepasan panas pada objek rangkaian listrik tergantung pada arus dan tegangan, menjadi jelas bahwa ketika pengelasan dengan elektroda habis pakai, lebih banyak panas dilepaskan di area di mana lebih banyak tegangan turun, mis. di katoda. Oleh karena itu, ketika pengelasan dengan elektroda habis pakai, polaritas terbalik dari sambungan arus pengelasan digunakan, ketika produk berfungsi sebagai katoda untuk memastikan penetrasi yang dalam dari logam dasar (dalam hal ini, kutub positif dari sumber listrik terhubung ke elektroda). Polaritas langsung kadang-kadang digunakan saat melakukan pelapisan (ketika penetrasi logam dasar, sebaliknya, diinginkan menjadi minimal).

Dalam kondisi pengelasan TIG (pengelasan elektroda yang tidak dapat dikonsumsi), penurunan tegangan katoda, sebaliknya, jauh lebih rendah daripada penurunan tegangan anoda dan, oleh karena itu, dalam kondisi ini, lebih banyak panas telah dihasilkan di anoda. Oleh karena itu, ketika mengelas dengan elektroda yang tidak dapat dikonsumsi, untuk memastikan penetrasi logam dasar yang dalam, benda kerja terhubung ke terminal positif dari sumber listrik (dan menjadi anoda), dan elektroda terhubung ke negatif. terminal (sehingga juga memberikan perlindungan elektroda dari panas berlebih).

Dalam hal ini, terlepas dari jenis elektroda (habis atau tidak habis pakai), panas dilepaskan terutama di area aktif busur (katoda dan anoda), dan bukan di kolom busur. Sifat busur ini digunakan untuk melelehkan hanya area logam tidak mulia yang menjadi tujuan busur.

Bagian elektroda yang dilalui arus busur disebut titik aktif (pada elektroda positif, tempat anoda, dan pada elektroda negatif, tempat katoda). Bintik katoda adalah sumber elektron bebas, yang berkontribusi pada ionisasi celah busur. Pada saat yang sama, aliran ion positif mengalir ke katoda, yang membombardirnya dan mentransfer energi kinetiknya ke sana. Temperatur pada permukaan katoda di daerah titik aktif selama pengelasan elektroda habis pakai mencapai 2500 ... 3000 °C.

Lk - daerah katoda; Daerah La - anoda (La = Lk = 10 -5 -10 -3 cm); Lst - kolom busur; Ld - panjang busur; Ld \u003d Lk + La + Lst

Aliran elektron dan ion bermuatan negatif mengalir ke tempat anoda, yang mentransfer energi kinetiknya ke sana. Temperatur permukaan anoda di daerah titik aktif selama pengelasan elektroda habis pakai mencapai 2500 ... 4000 °C. Suhu kolom busur dalam pengelasan elektroda habis pakai berkisar antara 7.000 hingga 18.000°C (sebagai perbandingan: suhu leleh baja kira-kira 15000°C).

Pengaruh pada busur medan magnet

Saat pengelasan dengan arus searah, fenomena seperti magnet sering diamati. Ini ditandai dengan fitur-fitur berikut:

Kolom busur las menyimpang tajam dari posisi normalnya;
- busur terbakar tidak stabil, sering pecah;
- suara busur terbakar berubah - muncul pop.

Hembusan magnet mengganggu pembentukan jahitan dan dapat menyebabkan munculnya cacat pada jahitan seperti kurangnya fusi dan kurangnya fusi. Alasan terjadinya ledakan magnet adalah interaksi medan magnet busur las dengan medan magnet atau massa feromagnetik terdekat lainnya.

Kolom busur dapat dianggap sebagai bagian dari rangkaian pengelasan dalam bentuk konduktor fleksibel yang di sekitarnya terdapat medan magnet.

Sebagai hasil interaksi medan magnet busur dan medan magnet yang terjadi pada bagian yang dilas selama aliran arus, busur las menyimpang ke arah yang berlawanan dengan tempat di mana konduktor terhubung.

Pengaruh massa feromagnetik pada pembelokan busur disebabkan oleh fakta bahwa karena perbedaan besar dalam resistensi terhadap lintasan garis medan magnet medan busur melalui udara dan melalui bahan feromagnetik (besi dan paduannya), Medan magnet lebih terkonsentrasi pada sisi yang berlawanan dengan letak massa, sehingga kolom busur digeser ke sisi badan feromagnetik.

Medan magnet busur las meningkat dengan meningkatnya arus pengelasan. Oleh karena itu, efek ledakan magnet lebih sering dimanifestasikan selama pengelasan pada mode tinggi.

Untuk mengurangi efek ledakan magnet pada proses pengelasan, Anda dapat:

Melakukan pengelasan busur pendek;
- dengan memiringkan elektroda sehingga ujungnya diarahkan ke aksi ledakan magnet;
- membawa arus lebih dekat ke busur.

Efek hembusan magnet juga dapat dikurangi dengan mengganti arus pengelasan langsung dengan arus bolak-balik, di mana hembusan magnet jauh lebih sedikit diucapkan. Namun, harus diingat bahwa busur AC kurang stabil, karena karena perubahan polaritas, ia padam dan menyala kembali 100 kali per detik. Agar busur AC terbakar secara stabil, perlu menggunakan stabilisator busur (elemen yang dapat terionisasi ringan), yang dimasukkan, misalnya, ke dalam lapisan elektroda atau fluks.

Ketika rangkaian listrik dibuka, terjadi pelepasan muatan listrik dalam bentuk: busur listrik. Untuk munculnya busur listrik, cukup tegangan pada kontak di atas 10 V pada arus di rangkaian urutan 0,1A atau lebih. Pada tegangan dan arus yang signifikan, suhu di dalam busur dapat mencapai 3 - 15 ribu ° C, akibatnya kontak dan bagian pembawa arus meleleh.

Pada tegangan 110 kV ke atas, panjang busur dapat mencapai beberapa meter. Oleh karena itu, busur listrik, terutama di sirkuit daya daya tinggi, pada tegangan di atas 1 kV adalah bahaya besar, meskipun konsekuensi serius dapat terjadi pada instalasi pada tegangan di bawah 1 kV. Akibatnya, busur listrik harus dibatasi semaksimal mungkin dan dipadamkan dengan cepat pada rangkaian untuk tegangan baik di atas maupun di bawah 1 kV.

Proses pembentukan busur listrik dapat disederhanakan sebagai berikut. Ketika kontak menyimpang, tekanan kontak pertama-tama berkurang dan, karenanya, permukaan kontak meningkat (kerapatan arus dan suhu - panas berlebih lokal (di bagian tertentu dari area kontak), yang selanjutnya berkontribusi pada emisi termionik, ketika di bawah pengaruh tinggi suhu kecepatan elektron meningkat dan mereka melarikan diri dari permukaan elektroda.

Pada saat divergensi kontak, yaitu pemutusan sirkuit, tegangan dengan cepat dipulihkan pada celah kontak. Karena jarak antara kontak kecil dalam hal ini, tegangan tinggi muncul, di bawah pengaruh elektron yang lepas dari permukaan elektroda. Mereka berakselerasi dalam medan listrik dan, ketika mereka menabrak atom netral, berikan energi kinetiknya. Jika energi ini cukup untuk merobek setidaknya satu elektron dari kulit atom netral, maka proses ionisasi terjadi.

Elektron dan ion bebas yang dihasilkan membentuk plasma poros busur, yaitu saluran terionisasi di mana busur terbakar dan gerakan partikel yang berkelanjutan dipastikan. Dalam hal ini, partikel bermuatan negatif, terutama elektron, bergerak dalam satu arah (menuju anoda), dan atom dan molekul gas, tanpa satu atau lebih elektron - partikel bermuatan positif - dalam arah yang berlawanan (menuju katoda). Konduktivitas plasma dekat dengan logam.

Arus besar mengalir di poros busur dan suhu tinggi dihasilkan. Suhu poros busur seperti itu menyebabkan ionisasi termal - proses pembentukan ion karena tumbukan molekul dan atom yang memiliki energi kinetik tinggi pada kecepatan tinggi gerakannya (molekul dan atom medium tempat busur terbakar membusuk menjadi elektron dan ion bermuatan positif). Ionisasi termal yang intens mempertahankan konduktivitas plasma yang tinggi. Oleh karena itu, jatuh tegangan sepanjang panjang busur kecil.

Dalam busur listrik, dua proses terus berlanjut: selain ionisasi, ada juga deionisasi atom dan molekul. Yang terakhir terjadi terutama melalui difusi, yaitu transfer partikel bermuatan ke lingkungan, dan rekombinasi elektron dan ion bermuatan positif, yang digabungkan kembali menjadi partikel netral dengan kembalinya energi yang dihabiskan untuk peluruhannya. Dalam hal ini, panas dipindahkan ke lingkungan.

Dengan demikian, tiga tahap proses yang dipertimbangkan dapat dibedakan: pengapian busur, ketika, karena dampak ionisasi dan emisi elektron dari katoda, pelepasan busur dimulai dan intensitas ionisasi lebih tinggi dari deionisasi, pembakaran busur stabil, didukung oleh ionisasi termal di poros busur, ketika intensitas ionisasi dan deionisasi sama, pemadaman busur ketika intensitas deionisasi lebih tinggi dari ionisasi.

Metode untuk memadamkan busur pada perangkat sakelar listrik

Untuk memutuskan elemen sirkuit listrik dan dengan demikian mengecualikan kerusakan pada perangkat switching, perlu tidak hanya untuk membuka kontaknya, tetapi juga untuk memadamkan busur yang muncul di antara mereka. Proses pemadaman busur, serta pembakaran, berbeda untuk arus bolak-balik dan searah. Ini ditentukan oleh fakta bahwa dalam kasus pertama, arus dalam busur melewati nol setiap setengah siklus. Pada saat-saat ini, pelepasan energi di busur berhenti dan busur secara spontan padam setiap kali, dan kemudian menyala lagi.

Dalam praktiknya, arus dalam busur menjadi mendekati nol sedikit lebih awal dari persimpangan nol, karena ketika arus berkurang, energi yang disuplai ke busur berkurang, suhu busur menurun, dan ionisasi termal berhenti. Dalam hal ini, proses deionisasi berlangsung secara intensif di celah busur. Jika saat ini membuka dan dengan cepat memisahkan kontak, maka kerusakan listrik berikutnya mungkin tidak terjadi dan sirkuit akan dimatikan tanpa busur. Namun, dalam praktiknya sangat sulit untuk melakukan ini, dan oleh karena itu, tindakan khusus diambil untuk mempercepat pemadaman busur, yang memastikan pendinginan ruang busur dan penurunan jumlah partikel bermuatan.

Sebagai hasil dari deionisasi, kekuatan dielektrik celah secara bertahap meningkat dan, pada saat yang sama, tegangan pemulihan di celah itu meningkat. Itu tergantung pada rasio nilai-nilai ini apakah busur akan menyala untuk paruh berikutnya periode atau tidak. Jika kekuatan dielektrik celah meningkat lebih cepat dan lebih besar dari tegangan pemulihan, busur tidak akan lagi menyala, jika tidak busur akan stabil. Kondisi pertama mendefinisikan masalah pemadaman busur api.

Dalam perangkat switching, berbagai metode pendinginan busur digunakan.

Ekstensi busur

Ketika kontak menyimpang dalam proses mematikan sirkuit listrik, busur yang muncul diregangkan. Dalam hal ini, kondisi untuk mendinginkan busur ditingkatkan, karena permukaannya meningkat dan lebih banyak tegangan diperlukan untuk pembakaran.

Membagi busur panjang menjadi rangkaian busur pendek

Jika busur yang terbentuk ketika kontak dibuka dibagi menjadi K busur pendek, misalnya dengan mengencangkannya menjadi kisi-kisi logam, maka akan padam. Busur biasanya ditarik ke dalam kisi logam di bawah pengaruh medan elektromagnetik yang diinduksi di pelat kisi oleh arus eddy. Metode pemadaman busur ini banyak digunakan dalam perangkat switching untuk tegangan di bawah 1 kV, khususnya pada pemutus sirkuit udara otomatis.

Pendinginan busur di slot sempit

Pemadaman busur dalam volume kecil difasilitasi. Oleh karena itu, peluncuran busur dengan slot memanjang banyak digunakan (sumbu slot tersebut bertepatan dengan sumbu poros busur). Celah seperti itu biasanya terbentuk di ruang yang terbuat dari bahan isolasi tahan busur. Karena kontak busur dengan permukaan dingin, pendinginan intensif, difusi partikel bermuatan ke lingkungan dan, karenanya, deionisasi cepat terjadi.

Selain slot dengan dinding sejajar bidang, slot dengan rusuk, tonjolan, dan ekstensi (kantong) juga digunakan. Semua ini mengarah pada deformasi poros busur dan berkontribusi pada peningkatan area kontaknya dengan dinding dingin ruangan.

Penarikan busur ke dalam celah sempit biasanya terjadi di bawah pengaruh medan magnet yang berinteraksi dengan busur, yang dapat dianggap sebagai konduktor pembawa arus.

Eksternal untuk memindahkan busur paling sering disediakan oleh kumparan yang dihubungkan secara seri dengan kontak di mana busur terjadi. Pemadaman busur di slot sempit digunakan di perangkat untuk semua voltase.

Pemadaman busur tekanan tinggi

Pada suhu konstan, derajat ionisasi gas menurun dengan meningkatnya tekanan, sedangkan konduktivitas termal gas meningkat. Hal-hal lain dianggap sama, ini mengarah pada peningkatan pendinginan busur. Pendinginan busur melalui tekanan tinggi yang dibuat oleh busur itu sendiri di ruang tertutup rapat banyak digunakan dalam sekering dan sejumlah perangkat lainnya.

Busur pemadam dalam minyak

Jika ditempatkan dalam minyak, busur yang terjadi saat terbuka menyebabkan penguapan minyak yang intens. Akibatnya, gelembung gas (kulit) terbentuk di sekitar busur, terutama terdiri dari hidrogen (70 ... 80%), serta uap minyak. Gas yang dipancarkan dengan kecepatan tinggi menembus langsung ke zona poros busur, menyebabkan pencampuran gas dingin dan panas dalam gelembung, memberikan pendinginan intensif dan, karenanya, deionisasi celah busur. Selain itu, kemampuan deionisasi gas meningkatkan tekanan yang diciptakan selama dekomposisi minyak yang cepat di dalam gelembung.

Intensitas proses pemadaman busur dalam minyak semakin tinggi, semakin dekat busur kontak dengan minyak dan semakin cepat minyak bergerak relatif terhadap busur. Mengingat ini, celah busur dibatasi oleh perangkat isolasi tertutup - peluncuran busur. Di kamar-kamar ini, kontak oli yang lebih dekat dengan busur dibuat, dan dengan bantuan pelat isolasi dan lubang pembuangan, saluran kerja terbentuk di mana minyak dan gas bergerak, memberikan hembusan (peniupan) busur yang intensif.

peluncuran busur sesuai dengan prinsip operasi, mereka dibagi menjadi tiga kelompok utama: dengan peniupan otomatis, ketika tekanan tinggi dan kecepatan pergerakan gas di zona busur dibuat karena energi yang dilepaskan di busur, dengan peniupan minyak paksa menggunakan pemompaan khusus mekanisme hidrolik, dengan pendinginan magnetik dalam minyak, ketika busur berada di bawah aksi medan magnet bergerak ke slot sempit.

Yang paling efisien dan sederhana peluncuran busur dengan autoblast. Tergantung pada lokasi saluran dan lubang pembuangan, ruang dibedakan di mana hembusan intensif campuran gas-uap dan minyak mengalir di sepanjang busur (ledakan memanjang) atau melintasi busur (ledakan melintang) disediakan. Metode yang dipertimbangkan untuk memadamkan busur banyak digunakan dalam pemutus sirkuit untuk tegangan di atas 1 kV.

Cara lain untuk memadamkan busur pada perangkat untuk tegangan di atas 1 kV

Selain metode pemadaman busur di atas, mereka juga menggunakan: udara terkompresi, aliran yang meniup busur di sepanjang atau di seberang, memberikan pendinginan intensif (bukan udara, gas lain juga digunakan, sering diperoleh dari gas padat- bahan pembangkit - serat, plastik vinil, dll. - karena penguraiannya oleh busur pembakaran itu sendiri), yang memiliki kekuatan listrik lebih tinggi daripada udara dan hidrogen, akibatnya busur yang terbakar dalam gas ini dengan cepat padam bahkan pada tekanan atmosfer, gas yang sangat langka (vakum), ketika kontak dibuka di mana busur tidak menyala lagi (padam) setelah aliran pertama arus melalui nol.

Busur listrik adalah jenis pelepasan yang ditandai dengan rapat arus tinggi, suhu tinggi, peningkatan tekanan gas, dan penurunan tegangan kecil melintasi celah busur. Dalam hal ini, pemanasan intens elektroda (kontak) terjadi, di mana apa yang disebut bintik-bintik katoda dan anoda terbentuk. Cahaya katoda terkonsentrasi di titik terang kecil, bagian panas dari elektroda yang berlawanan membentuk titik anoda.

Tiga area dapat dicatat di busur, yang sangat berbeda dalam sifat proses yang terjadi di dalamnya. Langsung ke elektroda negatif (katoda) busur, daerah penurunan tegangan katoda berdekatan. Berikutnya adalah laras busur plasma. Langsung ke elektroda positif (anoda) berbatasan dengan daerah penurunan tegangan anoda. Daerah ini secara skematis ditunjukkan pada Gambar. satu.

Beras. 1. Struktur busur listrik

Dimensi penurunan tegangan katoda dan anoda pada gambar sangat dilebih-lebihkan. Padahal, panjangnya sangat kecil, misalnya panjang jatuh tegangan katoda memiliki nilai orde lintasan gerak bebas elektron (kurang dari 1 mikron). Panjang daerah jatuh tegangan anoda biasanya agak lebih besar dari nilai ini.

Dalam kondisi normal, udara merupakan isolator yang baik. Jadi, tegangan yang diperlukan untuk mendobrak celah udara 1 cm adalah 30 kV. Agar celah udara menjadi konduktor, perlu untuk membuat konsentrasi tertentu partikel bermuatan (elektron dan ion) di dalamnya.

Bagaimana busur listrik terjadi

Busur listrik, yang merupakan aliran partikel bermuatan, pada saat awal divergensi kontak terjadi sebagai akibat dari adanya elektron bebas dalam gas celah busur dan elektron yang dipancarkan dari permukaan katoda. Elektron bebas yang terletak di celah antara kontak bergerak dengan kecepatan tinggi ke arah dari katoda ke anoda di bawah aksi gaya medan listrik.

Kekuatan medan pada awal divergensi kontak dapat mencapai beberapa ribu kilovolt per sentimeter. Di bawah aksi gaya medan ini, elektron lepas dari permukaan katoda dan pindah ke anoda, merobohkan elektron darinya, yang membentuk awan elektron. Aliran awal elektron yang dibuat dengan cara ini selanjutnya membentuk ionisasi intens dari celah busur.

Seiring dengan proses ionisasi, proses deionisasi berlangsung secara paralel dan terus menerus dalam busur. Proses deionisasi terdiri dari fakta bahwa ketika dua ion dengan tanda yang berbeda atau ion positif dan elektron saling mendekati, mereka tertarik dan, bertabrakan, dinetralkan, di samping itu, partikel bermuatan bergerak dari area jiwa yang terbakar dengan konsentrasi muatan yang lebih tinggi ke lingkungan dengan konsentrasi muatan yang lebih rendah. Semua faktor ini menyebabkan penurunan suhu busur, hingga pendinginan dan kepunahannya.

Beras. 2. Busur listrik

Busur setelah pengapian

Dalam keadaan stabil pembakaran, proses ionisasi dan deionisasi berada dalam kesetimbangan di dalamnya. Poros busur dengan jumlah muatan positif dan negatif bebas yang sama dicirikan oleh tingkat ionisasi gas yang tinggi.

Suatu zat yang derajat ionisasinya mendekati satu, mis. di mana tidak ada atom dan molekul netral disebut plasma.

Busur listrik dicirikan oleh fitur-fitur berikut:

1. Batas yang jelas antara poros busur dan lingkungan.

2. Suhu tinggi di dalam laras busur, mencapai 6000 - 25000K.

3. Kepadatan arus tinggi dan poros busur (100 - 1000 A/mm2).

4. Nilai kecil tegangan anoda dan katoda turun dan praktis tidak bergantung pada arus (10 – 20 V).

Karakteristik volt-ampere busur listrik

Karakteristik utama busur DC adalah ketergantungan tegangan busur pada arus, yang disebut karakteristik tegangan-arus (VAC).

Busur terjadi antara kontak pada tegangan tertentu (Gbr. 3), yang disebut tegangan pengapian Uz, dan tergantung pada jarak antara kontak, pada suhu dan tekanan medium, dan pada tingkat divergensi kontak. Tegangan pendinginan busur Ug selalu lebih kecil dari tegangan U c.

Beras. 3. Karakteristik volt-ampere busur DC (a) dan rangkaian ekivalennya (b)

Kurva 1 mewakili karakteristik statis busur, yaitu. diperoleh dengan mengubah arus secara perlahan. Karakteristik memiliki karakter jatuh. Dengan meningkatnya arus, tegangan busur berkurang. Ini berarti resistansi celah busur berkurang lebih cepat yang arusnya meningkat.

Jika kita mengurangi arus pada busur dari I1 menjadi nol pada laju tertentu dan pada saat yang sama memperbaiki jatuh tegangan pada busur, maka akan diperoleh kurva 2 dan 3. Kurva ini disebut karakteristik dinamis.

Semakin cepat arus berkurang, semakin rendah karakteristik dinamis I-V. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa ketika arus berkurang, parameter busur seperti penampang poros, suhu, tidak punya waktu untuk dengan cepat berubah dan memperoleh nilai yang sesuai dengan nilai arus yang lebih rendah dalam kondisi tunak.

Penurunan tegangan melintasi celah busur:

Ud \u003d U s + EdId,

di mana U c \u003d U k + U a - penurunan tegangan dekat elektroda, Ed - gradien tegangan longitudinal pada busur, Id - panjang busur.

Ini mengikuti dari rumus bahwa dengan bertambahnya panjang busur, jatuh tegangan pada busur akan meningkat, dan karakteristik I–V akan lebih tinggi.

Mereka bertarung dengan busur listrik dalam desain switching perangkat listrik. Sifat-sifat busur listrik digunakan di dalam dan di dalam.

Halo semua pengunjung blog saya. Topik artikel hari ini adalah busur listrik dan perlindungan terhadap busur listrik. Topiknya bukan kebetulan, saya menulis dari Rumah Sakit Sklifosovsky. Tebak kenapa?

Apa itu busur listrik?

Ini adalah salah satu jenis pelepasan listrik dalam gas (fenomena fisik). Ini juga disebut - Pelepasan busur atau busur volta. Terdiri dari gas quasi-netral yang terionisasi (plasma).

Ini dapat terjadi antara dua elektroda ketika tegangan di antara mereka meningkat, atau ketika mereka saling mendekat.

Secara singkat tentang properti: suhu busur listrik, dari 2500 hingga 7000 °C. Bukan suhu yang kecil, namun. Interaksi logam dengan plasma menyebabkan pemanasan, oksidasi, peleburan, penguapan, dan jenis korosi lainnya. Disertai dengan radiasi cahaya, ledakan dan gelombang kejut, suhu sangat tinggi, api, ozon, dan pelepasan karbon dioksida.

Ada banyak informasi di Internet tentang apa itu busur listrik, apa sifat-sifatnya, jika Anda tertarik lebih detail, lihat. Misalnya, di en.wikipedia.org.

Sekarang tentang kecelakaan saya. Sulit dipercaya, tapi 2 hari yang lalu saya langsung menjumpai fenomena ini, dan tidak berhasil. Itu seperti ini: pada 21 November, di tempat kerja, saya diperintahkan untuk membuat kabel lampu di kotak persimpangan, dan kemudian menghubungkannya ke jaringan. Tidak ada masalah dengan kabel, tetapi ketika saya masuk ke pelindung, beberapa kesulitan muncul. Sayang androyd lupa rumahnya, tidak foto panel listriknya, kalau tidak akan lebih jelas. Mungkin saya akan melakukan lebih banyak ketika saya mulai bekerja. Jadi, perisai itu sangat tua - 3 fase, nol bus (alias pembumian), 6 automata, dan sakelar paket (tampaknya semuanya sederhana), kondisi awalnya tidak kredibel. Saya berjuang dengan ban nol untuk waktu yang lama, karena semua baut berkarat, setelah itu saya dengan mudah meletakkan fase pada mesin. Semuanya baik-baik saja, saya memeriksa lampu, mereka bekerja.

Setelah itu, dia kembali ke perisai untuk meletakkan kabel dengan hati-hati dan menutupnya. Saya ingin mencatat bahwa panel listrik berada pada ketinggian ~ 2 meter, di lorong sempit, dan untuk sampai ke sana, saya menggunakan tangga (tangga). Saat meletakkan kabel, saya menemukan percikan api pada kontak mesin lain, yang menyebabkan lampu berkedip. Oleh karena itu, saya memperpanjang semua kontak dan terus memeriksa kabel yang tersisa (untuk melakukannya sekali dan tidak kembali lagi). Setelah mengetahui bahwa satu kontak pada tas memiliki suhu tinggi, saya memutuskan untuk memperpanjangnya juga. Saya mengambil obeng, menyandarkannya ke sekrup, memutarnya, bang! Ada ledakan, kilat, saya terlempar ke belakang, menabrak dinding, saya jatuh ke lantai, tidak ada yang terlihat (buta), perisai tidak berhenti meledak dan berdengung. Mengapa perlindungan tidak bekerja saya tidak tahu. Merasakan percikan yang jatuh pada saya, saya menyadari bahwa saya harus keluar. Aku keluar dengan sentuhan, merangkak. Setelah keluar dari lorong sempit ini, dia mulai memanggil rekannya. Sudah pada saat itu saya merasa ada yang salah dengan tangan kanan saya (saya memegang obeng dengannya), rasa sakit yang luar biasa terasa.

Bersama dengan rekan saya, kami memutuskan bahwa kami harus lari ke pos pertolongan pertama. Apa yang terjadi selanjutnya, saya pikir itu tidak layak diceritakan, mereka hanya menyengat dan pergi ke rumah sakit. Saya tidak akan pernah melupakan suara korsleting panjang yang mengerikan itu - gatal karena dengung.

Sekarang saya di rumah sakit, lutut saya lecet, dokter mengira saya kaget, ini jalan keluarnya, jadi mereka memantau jantung saya. Saya percaya bahwa arus tidak mengalahkan saya, tetapi luka bakar di lengan saya disebabkan oleh busur listrik yang muncul selama korsleting.

Apa yang terjadi di sana, mengapa korsleting terjadi, saya belum tahu, saya pikir, ketika sekrup diputar, kontak itu sendiri bergerak dan terjadi korsleting fase-ke-fase, atau ada kabel telanjang di belakang paket beralih dan ketika sekrup mendekat busur listrik. Saya akan mencari tahu nanti jika mereka mengetahuinya.

Sial, saya pergi untuk berpakaian, mereka membungkus tangan saya begitu banyak sehingga saya menulis dengan satu yang tersisa sekarang)))

Saya tidak mengambil foto tanpa perban, itu bukan pemandangan yang sangat menyenangkan. Saya tidak ingin menakut-nakuti tukang listrik pemula ....

Apa tindakan perlindungan busur listrik yang dapat melindungi saya? Setelah menganalisis Internet, saya melihat bahwa cara paling populer untuk melindungi orang di instalasi listrik dari busur listrik adalah setelan tahan panas. Di Amerika Utara, mesin otomatis khusus dari Siemens sangat populer, yang melindungi dari busur listrik dan arus maksimum. Di Rusia, saat ini, mesin seperti itu hanya digunakan di gardu tegangan tinggi. Dalam kasus saya, sarung tangan dielektrik sudah cukup untuk saya, tetapi pikirkan sendiri bagaimana cara menghubungkan lampu di dalamnya? Hal ini sangat tidak nyaman. Saya juga merekomendasikan menggunakan kacamata untuk melindungi mata Anda.

Dalam instalasi listrik, perang melawan busur listrik dilakukan dengan menggunakan pemutus sirkuit vakum dan minyak, serta menggunakan kumparan elektromagnetik bersama dengan peluncuran busur.

Itu semua? Bukan! Cara paling andal untuk melindungi diri Anda dari busur listrik, menurut saya, adalah pekerjaan menghilangkan stres . Saya tidak tahu tentang Anda, tetapi saya tidak akan bekerja di bawah tekanan lagi ...

Ini artikel saya busur listrik dan perlindungan busur berakhir. Apakah ada yang ingin ditambahkan? Tinggalkan komentar.