Quando si cambia elettrodomestici o sovratensioni nel circuito tra le parti che trasportano corrente, potrebbe formarsi un arco elettrico. Può essere utilizzato per utili scopi tecnologici e allo stesso tempo essere dannoso per le apparecchiature. Attualmente, gli ingegneri hanno sviluppato una serie di metodi per combattere e utilizzare in scopi utili arco elettrico. In questo articolo, esamineremo come si verifica, le sue conseguenze e la sua portata.

Formazione dell'arco, sua struttura e proprietà

Immagina di fare un esperimento in un laboratorio. Abbiamo due conduttori, ad esempio chiodi di metallo. Li posizioniamo con una punta l'uno verso l'altro a breve distanza e colleghiamo i cavi di una fonte di tensione regolabile ai chiodi. Se aumenti gradualmente la tensione della fonte di alimentazione, a un certo valore vedremo scintille, dopo di che si forma un bagliore costante simile al fulmine.

Pertanto, è possibile osservare il processo della sua formazione. Il bagliore che si forma tra gli elettrodi è plasma. In realtà, questo è un arco elettrico o flusso corrente elettrica attraverso il mezzo gassoso tra gli elettrodi. Nella figura seguente ne vedete la struttura e le caratteristiche corrente-tensione:

Ed ecco le temperature approssimative:

Perché si verifica un arco elettrico?

Tutto è molto semplice, abbiamo considerato nell'articolo su, oltre che nell'articolo su, che se un corpo conduttivo (un chiodo d'acciaio, per esempio) viene introdotto in un campo elettrico, le cariche inizieranno ad accumularsi sulla sua superficie. Inoltre, minore è il raggio di curvatura della superficie, più si accumulano. parlando linguaggio semplice- le cariche si accumulano sulla punta dell'unghia.

Tra i nostri elettrodi, l'aria è un gas. Sotto l'influenza campo elettricoè ionizzato. Di conseguenza, sorgono le condizioni per la formazione di un arco elettrico.

La tensione alla quale si verifica un arco dipende dal mezzo specifico e dalle sue condizioni: pressione, temperatura e altri fattori.

Interessante: secondo una versione, questo fenomeno è così chiamato per la sua forma. Il fatto è che nel processo di combustione dello scarico, l'aria o altro gas che lo circonda si riscalda e sale, a seguito della quale una forma rettilinea viene distorta e vediamo un arco o arco.

Per accendere l'arco, è necessario superare la tensione di rottura del mezzo tra gli elettrodi o interrompere il circuito elettrico. Se c'è una grande induttanza nel circuito, quindi, secondo le leggi della commutazione, la corrente in esso non può essere interrotta istantaneamente, continuerà a fluire. A questo proposito, la tensione tra i contatti scollegati aumenterà e l'arco brucerà fino a quando la tensione non scompare e l'energia accumulata nel campo magnetico dell'induttore si dissipa.

Considera le condizioni di accensione e combustione:

Ci deve essere aria o altro gas tra gli elettrodi. Per superare la tensione di rottura del mezzo, è necessaria un'alta tensione di decine di migliaia di volt, che dipende dalla distanza tra gli elettrodi e altri fattori. Per mantenere l'arco sono sufficienti 50-60 volt e una corrente di 10 o più ampere. I valori specifici dipendono dall'ambiente, dalla forma degli elettrodi e dalla distanza tra loro.

Danneggia e combatti contro di essa

Abbiamo esaminato le cause del verificarsi di un arco elettrico, ora scopriamo che danno fa e come estinguerlo. Danni da arco elettrico apparecchiature di commutazione. Hai notato che se accendi un potente elettrodomestico in rete e dopo un po' stacca la spina dalla presa, si verifica un piccolo lampeggio. Questo arco si forma tra i contatti della spina e della presa a seguito di un'interruzione circuito elettrico.

Importante! Durante la combustione di un arco elettrico viene rilasciato molto calore, la temperatura della sua combustione raggiunge valori di oltre 3000 gradi Celsius. Nei circuiti ad alta tensione, la lunghezza dell'arco raggiunge un metro o più. Esiste il pericolo sia di danni alla salute umana che delle condizioni dell'apparecchiatura.

La stessa cosa accade negli interruttori della luce, in altre apparecchiature di commutazione, tra cui:

• interruttori automatici;
• avviatori magnetici;
• contattori e altro.

Nei dispositivi utilizzati nelle reti da 0,4 kV, incluso il solito 220 V, usano mezzi speciali protezione - scivoli ad arco. Sono necessari per ridurre i danni causati ai contatti.

A vista generale lo scivolo ad arco è un insieme di partizioni conduttive di una configurazione e forma speciali, fissate con pareti di materiale dielettrico.

Quando i contatti si aprono, il plasma risultante si piega verso la camera di estinzione dell'arco, dove viene separato piccole aree. Di conseguenza, si raffredda e si spegne.

A reti ad alta tensione utilizzare interruttori olio, vuoto, gas. In un interruttore automatico dell'olio, lo smorzamento avviene commutando i contatti in un bagno d'olio. Quando un arco elettrico brucia in olio, si decompone in idrogeno e gas. Intorno ai contatti si forma una bolla di gas, che tende a fuoriuscire dalla camera ad alta velocità e l'arco si raffredda, poiché l'idrogeno ha una buona conduttività termica.

Gli interruttori automatici in vuoto non ionizzano i gas e non ci sono condizioni per la formazione di archi. Ci sono anche interruttori riempiti con gas ad alta pressione. Quando si forma un arco elettrico, la temperatura al loro interno non aumenta, la pressione aumenta e, per questo motivo, la ionizzazione dei gas diminuisce o si verifica la deionizzazione. Direzione promettente sono considerati.

È possibile anche la commutazione a valore zero corrente alternata.

Applicazione utile

Il fenomeno considerato ha riscontrato anche un certo numero di applicazioni utili, Per esempio:

Ora sai cos'è un arco elettrico, cosa causa questo fenomeno e le possibili applicazioni. Ci auguriamo che le informazioni fornite siano state chiare e utili per te!

materiali

Arco di saldatura elettrico- questa è una scarica elettrica a lungo termine nel plasma, che è una miscela di gas e vapori ionizzati dei componenti dell'atmosfera protettiva, riempitivo e metallo di base.

L'arco prende il nome dalla caratteristica forma che assume quando brucia tra due elettrodi posti orizzontalmente; i gas riscaldati tendono a salire e questa scarica elettrica si piega, assumendo la forma di un arco o arco.

DA punto pratico di vista, l'arco può essere considerato come un conduttore di gas che converte energia elettrica in termica. Fornisce un'elevata intensità di riscaldamento ed è facilmente controllabile da parametri elettrici.

Una caratteristica comune dei gas è che in condizioni normali non sono conduttori di corrente elettrica. Tuttavia, a condizioni favorevoli(alta temperatura e presenza di un campo elettrico esterno di elevata intensità) i gas possono essere ionizzati, cioè i loro atomi o molecole possono rilasciare o, per gli elementi elettronegativi, al contrario, catturare elettroni, trasformandosi rispettivamente in ioni positivi o negativi. A causa di questi cambiamenti, i gas passano nel quarto stato della materia chiamato plasma, che è elettricamente conduttivo.

Eccitazione arco di saldatura avviene in più fasi. Ad esempio, durante la saldatura MIG/MAG, quando l'estremità dell'elettrodo e il pezzo entrano in contatto, si ha un contatto tra le micro sporgenze delle loro superfici. L'elevata densità di corrente contribuisce alla rapida fusione di queste sporgenze e alla formazione di uno strato di metallo liquido, che aumenta costantemente verso l'elettrodo, e alla fine si rompe.

Al momento della rottura del ponticello, si verifica una rapida evaporazione del metallo e in questo caso lo spazio di scarica viene riempito con ioni ed elettroni. A causa del fatto che viene applicata una tensione all'elettrodo e al pezzo, elettroni e ioni iniziano a muoversi: elettroni e ioni caricati negativamente - all'anodo e ioni caricati positivamente - al catodo, e quindi l'arco di saldatura viene eccitato. Dopo che l'arco è stato eccitato, la concentrazione di elettroni liberi e ioni positivi nel gap dell'arco continua ad aumentare, poiché gli elettroni entrano in collisione con atomi e molecole lungo il loro percorso e "buttano fuori" ancora più elettroni da essi (in questo caso, atomi che hanno perso uno o più elettroni diventano ioni caricati positivamente). C'è un'intensa ionizzazione del gas del gap dell'arco e l'arco acquisisce il carattere di una scarica d'arco stabile.

Poche frazioni di secondo dopo l'avvio dell'arco, inizia a formarsi un bagno di saldatura sul metallo di base e una goccia di metallo inizia a formarsi sull'estremità dell'elettrodo. E dopo circa altri 50 - 100 millisecondi, viene stabilito un trasferimento stabile di metallo dall'estremità del filo dell'elettrodo al bagno di saldatura. Può essere effettuato sia da gocce che volano liberamente sopra la fessura dell'arco, sia da gocce che prima formano un cortocircuito e poi defluiscono nel bagno di saldatura.

Le proprietà elettriche dell'arco sono determinate dai processi che si verificano nelle sue tre zone caratteristiche: la colonna, nonché nelle regioni dell'arco vicino all'elettrodo (catodo e anodo), che si trovano tra la colonna dell'arco su un lato e l'elettrodo e il prodotto dall'altro.

Per mantenere il plasma dell'arco durante la saldatura con elettrodo di consumo, è sufficiente fornire una corrente da 10 a 1000 ampere e applicare una tensione elettrica dell'ordine di 15–40 volt tra l'elettrodo e il pezzo. In questo caso, la caduta di tensione sulla colonna dell'arco stessa non supererà alcuni volt. Il resto della tensione scende sulle regioni del catodo e dell'anodo dell'arco. La lunghezza della colonna dell'arco raggiunge in media 10 mm, che corrisponde a circa il 99% della lunghezza dell'arco. Pertanto, l'intensità del campo elettrico nella colonna dell'arco è compresa tra 0,1 e 1,0 V/mm. Le regioni del catodo e dell'anodo, invece, sono caratterizzate da un'estensione molto breve (circa 0,0001 mm per la regione del catodo, che corrisponde al cammino libero medio di uno ione, e 0,001 mm per la regione dell'anodo, che corrisponde alla media percorso libero di un elettrone). Di conseguenza, queste regioni hanno un'intensità del campo elettrico molto elevata (fino a 104 V/mm per la regione del catodo e fino a 103 V/mm per la regione dell'anodo).

È stato stabilito sperimentalmente che nel caso della saldatura ad elettrodo di consumo, la caduta di tensione nella regione del catodo supera la caduta di tensione nella regione dell'anodo: rispettivamente 12–20 V e 2–8 V. Dato che il rilascio di calore sugli oggetti del circuito elettrico dipende dalla corrente e dalla tensione, diventa chiaro che durante la saldatura con un elettrodo di consumo, viene rilasciato più calore nell'area in cui scende più tensione, ad es. nel catodo. Pertanto, quando si salda con un elettrodo consumabile, viene utilizzata la polarità inversa della connessione della corrente di saldatura, quando il prodotto funge da catodo per garantire una profonda penetrazione del metallo di base (in questo caso, il polo positivo del generatore è collegato all'elettrodo). La polarità diretta viene talvolta utilizzata durante l'esecuzione di superfici (quando la penetrazione del metallo di base, al contrario, è desiderabile essere minima).

In condizioni di saldatura TIG (saldatura ad elettrodo non consumabile), la caduta di tensione del catodo, invece, è molto inferiore alla caduta di tensione dell'anodo e, di conseguenza, in queste condizioni si genera già più calore all'anodo. Pertanto, quando si salda con un elettrodo non consumabile, al fine di garantire una profonda penetrazione del metallo base, il pezzo è collegato al terminale positivo del generatore (e diventa l'anodo) e l'elettrodo è collegato al negativo terminale (fornendo così anche la protezione degli elettrodi dal surriscaldamento).

In questo caso, indipendentemente dal tipo di elettrodo (consumabile o non), il calore viene rilasciato principalmente nelle aree attive dell'arco (catodo e anodo), e non nella colonna dell'arco. Questa proprietà dell'arco viene utilizzata per fondere solo quelle aree del metallo di base a cui è diretto l'arco.

Quelle parti degli elettrodi attraverso le quali passa la corrente dell'arco sono chiamate punti attivi (sull'elettrodo positivo, il punto dell'anodo e sull'elettrodo negativo, il punto del catodo). Il punto catodico è una fonte di elettroni liberi, che contribuiscono alla ionizzazione del gap dell'arco. Allo stesso tempo, flussi di ioni positivi si precipitano al catodo, che lo bombarda e gli trasferisce la propria energia cinetica. La temperatura sulla superficie del catodo nella regione del punto attivo durante la saldatura con elettrodo di consumo raggiunge 2500 ... 3000 °C.

Lk - regione del catodo; La - regione anodica (La = Lk = 10 -5 -10 -3 cm); Lst - colonna ad arco; Ld - lunghezza dell'arco; Ld \u003d Lk + La + Lst

Flussi di elettroni e ioni caricati negativamente corrono verso il punto dell'anodo, che trasferiscono ad esso la loro energia cinetica. La temperatura sulla superficie dell'anodo nella regione del punto attivo durante la saldatura con elettrodo di consumo raggiunge 2500 ... 4000°C. La temperatura della colonna ad arco nella saldatura ad elettrodo di consumo varia da 7.000 a 18.000°C (per confronto: la temperatura di fusione dell'acciaio è di circa 1500°C).

Influenza sull'arco dei campi magnetici

Quando si salda con corrente continua, si osserva spesso un fenomeno come il magnetico. È caratterizzato dalle seguenti caratteristiche:

La colonna dell'arco di saldatura devia bruscamente dalla sua posizione normale;
- l'arco brucia instabile, spesso si rompe;
- il suono dell'arco che brucia cambia - appaiono dei pop.

Il soffio magnetico interrompe la formazione della cucitura e può contribuire alla comparsa di difetti nella cucitura come mancanza di fusione e mancanza di fusione. La causa del soffio magnetico è l'interazione campo magnetico arco di saldatura con altri campi magnetici vicini o masse ferromagnetiche.

La colonna ad arco può essere considerata come parte del circuito di saldatura sotto forma di un conduttore flessibile attorno al quale è presente un campo magnetico.

A causa dell'interazione del campo magnetico dell'arco e del campo magnetico che si verifica nella parte saldata durante il passaggio della corrente, l'arco di saldatura devia nella direzione opposta al punto in cui è collegato il conduttore.

L'influenza delle masse ferromagnetiche sulla deflessione dell'arco è dovuta al fatto che a causa della grande differenza di resistenza al passaggio di linee di forza campi d'arco attraverso l'aria e attraverso materiali ferromagnetici (ferro e sue leghe), il campo magnetico è più concentrato sul lato opposto alla posizione della massa, quindi la colonna dell'arco è spostata verso il corpo ferromagnetico.

Il campo magnetico dell'arco di saldatura aumenta all'aumentare corrente di saldatura. Pertanto, l'effetto dell'esplosione magnetica si manifesta più spesso durante la saldatura a modalità elevate.

Ridurre l'effetto dell'esplosione magnetica Processo di saldatura Potere:

Esecuzione di saldatura ad arco corto;
- inclinando l'elettrodo in modo che la sua estremità sia diretta verso l'azione del getto magnetico;
- avvicinare il cavo di corrente all'arco.

L'effetto della soffiatura magnetica può anche essere ridotto sostituendo la corrente di saldatura diretta con una alternata, in cui la soffiatura magnetica è molto meno pronunciata. Va però ricordato che l'arco AC è meno stabile, perché a causa del cambio di polarità si spegne e si riaccende 100 volte al secondo. Affinché l'arco CA possa bruciare in modo stabile, è necessario utilizzare stabilizzatori d'arco (elementi leggermente ionizzabili), che vengono introdotti, ad esempio, nel rivestimento o nel flusso dell'elettrodo.

Quando un circuito elettrico viene aperto, si verifica una scarica elettrica nella forma arco elettrico. Per la comparsa di un arco elettrico, è sufficiente che la tensione ai contatti sia superiore a 10 V con una corrente nel circuito dell'ordine di 0,1 A o più. A tensioni e correnti significative, la temperatura all'interno dell'arco può raggiungere 3 - 15 mila ° C, a seguito della quale i contatti e le parti che trasportano corrente si sciolgono.

A tensioni di 110 kV e oltre, la lunghezza dell'arco può raggiungere diversi metri. Pertanto, un arco elettrico, specialmente nei circuiti di potenza ad alta potenza, a tensioni superiori a 1 kV è un grande pericolo, sebbene gravi conseguenze possano verificarsi in installazioni a tensioni inferiori a 1 kV. Di conseguenza, l'arco elettrico deve essere limitato il più possibile e spento rapidamente nei circuiti per tensioni sia superiori che inferiori a 1 kV.

Il processo di formazione di un arco elettrico può essere semplificato come segue. Quando i contatti divergono, la pressione di contatto prima diminuisce e, di conseguenza, la superficie di contatto aumenta (densità e temperatura di corrente - iniziano quelle locali (a sezioni separate area di contatto) surriscaldamento, che contribuiscono ulteriormente all'emissione termoionica, quando sotto l'influenza dell'alta temperatura la velocità degli elettroni aumenta e fuoriescono dalla superficie dell'elettrodo.

Al momento della divergenza dei contatti, cioè un'interruzione del circuito, la tensione viene rapidamente ripristinata sulla distanza tra i contatti. Poiché in questo caso la distanza tra i contatti è piccola, si verifica un'alta tensione, sotto l'influenza della quale gli elettroni fuoriescono dalla superficie dell'elettrodo. Accelerano dentro campo elettrico e quando colpiscono un atomo neutro, gli danno la loro energia cinetica. Se questa energia è sufficiente per strappare almeno un elettrone dal guscio di un atomo neutro, si verifica il processo di ionizzazione.

Gli elettroni e gli ioni liberi risultanti costituiscono il plasma dell'albero dell'arco, ovvero il canale ionizzato in cui brucia l'arco e viene assicurato il movimento continuo delle particelle. In questo caso, particelle cariche negativamente, principalmente elettroni, si muovono in una direzione (verso l'anodo), e atomi e molecole di gas, prive di uno o più elettroni - particelle cariche positivamente - nella direzione opposta (verso il catodo). La conducibilità del plasma è vicina a quella dei metalli.

Una grande corrente scorre nell'albero dell'arco e viene generata una temperatura elevata. Una tale temperatura dell'albero dell'arco porta alla ionizzazione termica: il processo di formazione di ioni dovuto alla collisione di molecole e atomi con un grande energia cinetica a alte velocità i loro movimenti (molecole e atomi del mezzo in cui brucia l'arco si disintegrano in elettroni e ioni caricati positivamente). Supporta la ionizzazione termica intensiva alta conducibilità plasma. Pertanto, la caduta di tensione lungo la lunghezza dell'arco è piccola.

In un arco elettrico procedono continuamente due processi: oltre alla ionizzazione, c'è anche la deionizzazione di atomi e molecole. Quest'ultimo avviene principalmente per diffusione, cioè il trasferimento di particelle cariche in ambiente, e la ricombinazione di elettroni e ioni caricati positivamente, che vengono ricombinati in particelle neutre con il ritorno dell'energia spesa per il loro decadimento. In questo caso, il calore viene rimosso nell'ambiente.

Pertanto, si possono distinguere tre fasi del processo in esame: accensione dell'arco, quando, a causa della ionizzazione per impatto e dell'emissione di elettroni dal catodo, inizia una scarica d'arco e l'intensità di ionizzazione è superiore alla deionizzazione, combustione stabile dell'arco, supportata dalla ionizzazione termica nell'albero dell'arco, quando l'intensità della ionizzazione e della deionizzazione è la stessa, estinzione dell'arco quando l'intensità della deionizzazione è superiore alla ionizzazione.

Metodi per l'estinzione dell'arco nei dispositivi elettrici di commutazione

Per disconnettere gli elementi del circuito elettrico ed escludere così danni al dispositivo di commutazione, è necessario non solo aprire i suoi contatti, ma anche estinguere l'arco che si forma tra di loro. I processi di estinzione dell'arco, così come la combustione, sono diversi per corrente alternata e continua. Ciò è determinato dal fatto che nel primo caso la corrente nell'arco passa per zero ogni semiciclo. In questi momenti, il rilascio di energia nell'arco si interrompe e l'arco si spegne spontaneamente ogni volta, per poi riaccendersi.

In pratica, la corrente nell'arco si avvicina allo zero un po' prima del passaggio per lo zero, poiché quando la corrente diminuisce, l'energia fornita all'arco diminuisce, la temperatura dell'arco diminuisce di conseguenza e la ionizzazione termica si interrompe. In questo caso, nel gap dell'arco, intenso c'è un processo deionizzazione. Se dentro questo momento aprire e separare rapidamente i contatti, quindi potrebbe non verificarsi il successivo guasto elettrico e il circuito verrà disconnesso senza arco. Tuttavia, è estremamente difficile farlo in pratica, e quindi vengono prese misure speciali per accelerare l'estinzione dell'arco, che assicurano il raffreddamento dello spazio dell'arco e una diminuzione del numero di particelle cariche.

Come risultato della deionizzazione, la rigidità dielettrica del gap aumenta gradualmente e, allo stesso tempo, aumenta la tensione di recupero ai suoi capi. Dipende dal rapporto di questi valori se l'arco si accenderà per la metà successiva del periodo o meno. Se la rigidità dielettrica del gap aumenta più velocemente ed è maggiore della tensione di ripristino, l'arco non si accenderà più, altrimenti l'arco sarà stabile. La prima condizione definisce il problema dell'estinzione dell'arco.

Utilizzo dei dispositivi di commutazione vari modi estinzione dell'arco.

Estensione dell'arco

Quando i contatti divergono nel processo di spegnimento del circuito elettrico, l'arco che si è formato si allunga. In questo caso, le condizioni per il raffreddamento dell'arco sono migliorate, poiché la sua superficie aumenta e per la combustione è necessaria una maggiore tensione.

Divisione di un lungo arco in una serie archi corti

Se l'arco formato all'apertura dei contatti viene suddiviso in K archi corti, ad esempio serrandolo in griglia metallica, quindi si spegnerà. L'arco è solitamente disegnato nella griglia metallica sotto l'influenza di campo elettromagnetico indotto nelle piastre reticolari da correnti parassite. Questo metodo di spegnimento dell'arco è ampiamente utilizzato nei dispositivi di commutazione per tensioni inferiori a 1 kV, in particolare negli interruttori automatici aperti.

Raffreddamento ad arco in fessure strette

L'estinzione dell'arco in un piccolo volume è facilitata. Pertanto, gli scivoli ad arco con fessure longitudinali sono ampiamente utilizzati (l'asse di tale fenditura coincide in direzione con l'asse dell'albero dell'arco). Tale spazio è solitamente formato in camere realizzate con materiali isolanti resistenti all'arco. A causa del contatto dell'arco con superfici fredde, si verificano il suo raffreddamento intensivo, la diffusione di particelle cariche nell'ambiente e, di conseguenza, una rapida deionizzazione.

Oltre alle fessure con pareti parallele al piano, vengono utilizzate anche fessure con nervature, sporgenze ed estensioni (tasche). Tutto ciò porta alla deformazione dell'albero dell'arco e contribuisce ad aumentare l'area del suo contatto con le pareti fredde della camera.

Il disegno dell'arco in fessure strette di solito avviene sotto l'influenza di un campo magnetico che interagisce con l'arco, che può essere considerato un conduttore di corrente.

L'esterno per muovere l'arco è il più delle volte fornito da una bobina collegata in serie con i contatti tra i quali si verifica l'arco. L'estinzione dell'arco in fessure strette viene utilizzata nei dispositivi per tutte le tensioni.

Spegnimento dell'arco ad alta pressione

A temperatura costante, il grado di ionizzazione del gas diminuisce all'aumentare della pressione, mentre aumenta la conducibilità termica del gas. A parità di altre condizioni, questo porta ad un maggiore raffreddamento dell'arco. Spegnere l'arco con l'aiuto dell'alta pressione creata dall'arco stesso in stretta cellule chiuse, è ampiamente utilizzato nei fusibili e in numerosi altri dispositivi.

Spegnimento dell'arco in olio

Se poste in olio, l'arco che si forma quando si aprono porta ad un'intensa evaporazione dell'olio. Di conseguenza, attorno all'arco si forma una bolla di gas (guscio), costituita principalmente da idrogeno (70 ... 80%), oltre a vapore d'olio. I gas emessi ad alta velocità penetrano direttamente nella zona dell'albero dell'arco, provocano la miscelazione di gas freddo e caldo nella bolla, forniscono un raffreddamento intensivo e, di conseguenza, la deionizzazione dell'intervallo dell'arco. Inoltre, la capacità deionizzante dei gas aumenta la pressione creata durante la rapida decomposizione dell'olio all'interno della bolla.

L'intensità del processo di estinzione dell'arco nell'olio è maggiore, più l'arco entra in contatto con l'olio e più velocemente si muove rispetto all'arco. Detto questo, lo spazio dell'arco è limitato da un dispositivo isolante chiuso - scivolo ad arco. In queste camere viene creato un contatto più stretto dell'olio con l'arco e, con l'aiuto di piastre isolanti e fori di scarico, si formano canali di lavoro attraverso i quali si muovono olio e gas, fornendo un'intensa soffiatura (soffiaggio) dell'arco.

Scivoli ad arco secondo il principio di funzionamento, sono divisi in tre gruppi principali: con autosoffiaggio, quando alta pressione e la velocità di movimento del gas nella zona dell'arco sono create dall'energia rilasciata nell'arco, con scoppio forzato d'olio utilizzando speciali meccanismi idraulici di pompaggio, con smorzamento magnetico in olio, quando l'arco si muove in fessure strette sotto l'azione di un magnete campo.

Il più efficiente e semplice scivoli ad arco con autoblast. A seconda della posizione dei canali e delle aperture di scarico, si distinguono le camere in cui è previsto il soffiaggio intensivo della miscela gas-vapore e dell'olio lungo l'arco (soffio longitudinale) o attraverso l'arco (soffio trasversale). I metodi considerati per l'estinzione dell'arco sono ampiamente utilizzati negli interruttori automatici per tensioni superiori a 1 kV.

Altri modi per spegnere l'arco in dispositivi per tensioni superiori a 1 kV

Oltre ai metodi di cui sopra per estinguere l'arco, usano anche: aria compressa, il cui flusso soffia l'arco lungo o attraverso, fornendo il suo raffreddamento intensivo (al posto dell'aria vengono utilizzati altri gas, spesso ottenuti da materiali solidi generatori di gas - fibre, plastica vinilica, ecc. - a causa della loro decomposizione dall'arco di combustione stesso), che ha una forza elettrica maggiore dell'aria e dell'idrogeno, per cui l'arco brucia in questo gas, anche quando pressione atmosferica gas altamente rarefatto (vuoto) estinto piuttosto rapidamente, quando si aprono i contatti in cui l'arco non si riaccende (si spegne) dopo il primo passaggio della corrente per lo zero.

Un arco elettrico è un tipo di scarica caratterizzata da alta densità di corrente, alta temperatura, alta pressione sanguigna gas e una piccola caduta di tensione attraverso il gap dell'arco. In questo caso avviene un intenso riscaldamento degli elettrodi (contatti), su cui si formano i cosiddetti spot catodici e anodici. Il bagliore del catodo è concentrato in un piccolo punto luminoso, la parte calda dell'elettrodo opposto forma un punto anodico.

Si possono notare tre aree nell'arco, che sono molto diverse nella natura dei processi che si verificano in esse. Direttamente all'elettrodo negativo (catodo) dell'arco, la regione della caduta di tensione del catodo è adiacente. Poi arriva il barilotto dell'arco plasma. Direttamente all'elettrodo positivo (anodo) confina con la regione della caduta di tensione dell'anodo. Queste regioni sono schematicamente mostrate in Fig. uno.

Riso. 1. La struttura dell'arco elettrico

Le dimensioni delle cadute di tensione del catodo e dell'anodo in figura sono notevolmente esagerate. Infatti la loro lunghezza è molto piccola, ad esempio la lunghezza della caduta di tensione del catodo ha un valore dell'ordine del percorso di moto libero di un elettrone (inferiore a 1 micron). La lunghezza della regione della caduta di tensione anodica è generalmente leggermente maggiore di questo valore.

A condizioni normali l'aria è un buon isolante. Pertanto, la tensione richiesta per la rottura di un traferro di 1 cm è di 30 kV. Affinché il traferro diventi un conduttore, è necessario creare una certa concentrazione di particelle cariche (elettroni e ioni) al suo interno.

Come si forma un arco elettrico

Un arco elettrico, che è un flusso di particelle cariche, dentro momento iniziale la divergenza di contatto si verifica a causa della presenza di elettroni liberi nel gas del gap d'arco e di elettroni emessi dalla superficie del catodo. Gli elettroni liberi situati nello spazio tra i contatti si muovono ad alta velocità nella direzione dal catodo all'anodo sotto l'azione delle forze del campo elettrico.

L'intensità del campo all'inizio della divergenza dei contatti può raggiungere diverse migliaia di kilovolt per centimetro. Sotto l'azione delle forze di questo campo, gli elettroni scappano dalla superficie del catodo e si spostano verso l'anodo, eliminando gli elettroni da esso, che formano una nuvola di elettroni. Il flusso iniziale di elettroni così creato forma successivamente un'intensa ionizzazione del gap d'arco.

Insieme ai processi di ionizzazione, i processi di deionizzazione procedono in parallelo e continuamente nell'arco. I processi di deionizzazione consistono nel fatto che quando due ioni di segno diverso o uno ione positivo e un elettrone si avvicinano, vengono attratti e, scontrandosi, vengono neutralizzati, inoltre, le particelle cariche si spostano dall'area in fiamme delle anime con un maggiore concentrazione di carica nell'ambiente con una concentrazione di carica inferiore. Tutti questi fattori portano ad una diminuzione della temperatura dell'arco, al suo raffreddamento ed estinzione.

Riso. 2. Arco elettrico

Arco dopo l'accensione

Nello stato stazionario di combustione, i processi di ionizzazione e deionizzazione sono in equilibrio in esso. Tronco d'arco con uguale numero di positivi liberi e cariche negative caratterizzato un alto grado ionizzazione del gas.

Una sostanza il cui grado di ionizzazione è vicino all'unità, cioè in cui non ci sono atomi neutri e molecole si chiama plasma.

L'arco elettrico è caratterizzato dalle seguenti caratteristiche:

1. Un confine chiaramente definito tra l'albero dell'arco e l'ambiente.

2. Alta temperatura all'interno della canna dell'arco, raggiungendo 6000 - 25000 K.

3. alta densità corrente e albero dell'arco (100 - 1000 A / mm 2).

4. Piccoli valori della tensione di anodo e catodo diminuiscono e praticamente non dipendono dalla corrente (10 - 20 V).

Caratteristica Volt-Ampere di un arco elettrico

La caratteristica principale dell'arco corrente continuaè la dipendenza della tensione dell'arco dalla corrente, che viene chiamata caratteristica corrente-tensione (VAC).

L'arco si verifica tra i contatti ad una certa tensione (Fig. 3), chiamata tensione di accensione Uz, e dipende dalla distanza tra i contatti, dalla temperatura e dalla pressione del fluido e dalla velocità di divergenza dei contatti. Tensione di spegnimento dell'arco Ug sempre meno stress Uh.

Riso. 3. Caratteristica volt-ampere dell'arco CC (a) e del suo circuito equivalente (b)

La curva 1 rappresenta la caratteristica statica dell'arco, cioè ottenuto modificando lentamente la corrente. La caratteristica ha un carattere cadente. All'aumentare della corrente, la tensione dell'arco diminuisce. Ciò significa che la resistenza del gap dell'arco diminuisce più velocemente la cui corrente aumenta.

Se riduciamo la corrente nell'arco da I1 a zero ad una certa velocità e allo stesso tempo fissiamo la caduta di tensione attraverso l'arco, si otterranno le curve 2 e 3. Queste curve sono chiamate caratteristiche dinamiche.

Più velocemente viene ridotta la corrente, più basse saranno le caratteristiche I–V dinamiche. Ciò è spiegato dal fatto che quando la corrente diminuisce, parametri dell'arco come la sezione trasversale dell'albero, la temperatura, non hanno il tempo di cambiare rapidamente e acquisire valori corrispondenti a un valore inferiore della corrente nel stato stazionario.

Caduta di tensione attraverso il gap dell'arco:

Ud \u003d U s + EdId,

dove U c \u003d U k + U a - caduta di tensione vicino all'elettrodo, Ed - gradiente di tensione longitudinale nell'arco, Id - lunghezza dell'arco.

Dalla formula segue che con un aumento della lunghezza dell'arco, la caduta di tensione attraverso l'arco aumenterà e la caratteristica I–V sarà maggiore.

Combattono con un arco elettrico nella progettazione di dispositivi elettrici di commutazione. Le proprietà di un arco elettrico sono utilizzate in e in.

Ciao a tutti i visitatori del mio blog. L'argomento dell'articolo di oggi è un arco elettrico e la protezione contro un arco elettrico. L'argomento non è casuale, scrivo dall'ospedale Sklifosovsky. Indovina perchè?

Cos'è un arco elettrico

Questo è uno dei tipi scarica elettrica a gas ( fenomeno fisico). Si chiama anche - scarica ad arco o arco voltaico. È costituito da gas ionizzato elettricamente quasi neutro (plasma).

Può verificarsi tra due elettrodi quando la tensione tra di loro aumenta o quando si avvicinano l'uno all'altro.

Brevemente circa proprietà: temperatura dell'arco elettrico, da 2500 a 7000 °C. Non una piccola temperatura, tuttavia. L'interazione dei metalli con il plasma porta a riscaldamento, ossidazione, fusione, evaporazione e altri tipi di corrosione. Accompagnato da radiazioni luminose, onde d'urto e d'urto, temperature ultra elevate, rilascio di fuoco, ozono e anidride carbonica.

Ci sono molte informazioni su Internet su cos'è un arco elettrico, quali sono le sue proprietà, se sei interessato a maggiori dettagli, guarda. Ad esempio, in en.wikipedia.org.

Ora riguardo al mio incidente. È difficile da credere, ma 2 giorni fa ho incontrato direttamente questo fenomeno e senza successo. È stato così: il 21 novembre, al lavoro, mi è stato chiesto di fare il cablaggio delle lampade nella scatola di derivazione, per poi collegarle alla rete. Non ci sono stati problemi con il cablaggio, ma quando sono entrato nello scudo, sono emerse alcune difficoltà. Peccato che l'androyd si sia dimenticato di casa, non abbia fatto una foto al quadro elettrico, altrimenti sarebbe più chiaro. Forse farò di più quando andrò al lavoro. Quindi, lo scudo era molto vecchio: 3 fasi, bus zero (ovvero messa a terra), 6 automi e un interruttore di pacchetto (sembra che tutto sia semplice), la condizione inizialmente non era credibile. Ho lottato a lungo con una gomma zero, dato che tutti i bulloni erano arrugginiti, dopodiché ho messo facilmente la fase sulla macchina. Va tutto bene, ho controllato le lampade, funzionano.

Dopodiché, tornò allo scudo per posare con cura i fili e chiuderlo. Voglio notare che il quadro elettrico era ad un'altezza di ~ 2 metri, in un passaggio stretto, e per arrivarci ho usato una scala a pioli (scala). Posando i fili, ho trovato scintille sui contatti di altre macchine, che hanno fatto lampeggiare le lampade. Di conseguenza, ho esteso tutti i contatti e ho continuato a ispezionare i fili rimanenti (per farlo una volta e non tornarci più). Trovare quel contatto sulla borsa ha alta temperatura, ho deciso di allungarlo anche io. Ho preso un cacciavite, l'ho appoggiato alla vite, l'ho girato, botto! C'è stata un'esplosione, un lampo, sono stato rigettato all'indietro, colpendo il muro, sono caduto a terra, non si vedeva nulla (accecato), lo scudo non smetteva di esplodere e ronzare. Perché la protezione non ha funzionato non lo so. Sentendo le scintille che cadevano su di me, ho capito che dovevo uscire. Sono uscito al tatto, strisciando. Uscito da questo stretto passaggio, cominciò a chiamare il suo compagno. Già in quel momento lo sentivo con il mio mano destra(Le tenni un cacciavite) qualcosa non andava, si sentiva un dolore terribile.

Insieme al mio compagno, abbiamo deciso che dovevamo correre al posto di pronto soccorso. Quello che è successo dopo, penso che non valga la pena dirlo, hanno appena punto e sono andati in ospedale. Non dimenticherò mai quel terribile suono di un lungo cortocircuito - prurito con ronzio.

Ora sono in ospedale, ho un'abrasione al ginocchio, i dottori pensano che fossi scioccato, questa è una via d'uscita, quindi controllano il mio cuore. Credo che la corrente non mi abbia battuto, ma l'ustione al braccio è stata causata da un arco elettrico che si è generato durante il cortocircuito.

Cosa è successo lì, perché si è verificato il cortocircuito, non lo so ancora, penso che quando la vite è stata girata, il contatto stesso si è spostato e si è verificato un cortocircuito fase-fase, oppure c'era un filo scoperto dietro il pacchetto interruttore e quando la vite si è avvicinata arco elettrico. Lo scoprirò più tardi se lo risolvono.

Accidenti, sono andato a vestirmi, mi hanno avvolto così tanto la mano che ora scrivo con una rimasta)))

Non ho fatto una foto senza bende, non è uno spettacolo molto piacevole. Non voglio spaventare gli elettricisti principianti ....

Quali sono le misure di protezione dall'arco elettrico che potrebbero proteggermi? Dopo aver analizzato Internet, ho visto che il mezzo più popolare per proteggere le persone negli impianti elettrici da un arco elettrico è una tuta resistente al calore. A Nord America le macchine speciali di Siemens sono molto popolari, che proteggono sia da un arco elettrico che dalla corrente massima. In Russia, al momento, tali macchine vengono utilizzate solo nelle sottostazioni ad alta tensione. Nel mio caso mi basterebbe un guanto dielettrico, ma pensa tu stesso come collegare le lampade al loro interno? È molto scomodo. Consiglio anche l'uso di occhiali per proteggere gli occhi.

Negli impianti elettrici, la lotta contro un arco elettrico viene effettuata con l'aiuto di interruttori automatici del vuoto e dell'olio, nonché con l'aiuto di bobine elettromagnetiche insieme a scivoli ad arco.

È tutto? Non! Il modo più affidabile per proteggersi da un arco elettrico, secondo me, è lavoro di sollievo dallo stress . Non so voi, ma non lavorerò più sotto stress...

Questo è il mio articolo arco elettrico e protezione dall'arco voltaico finisce. C'è qualcosa da aggiungere? Lascia un commento.