Kalbant apie įtampos lanko charakteristikas, verta paminėti, kad jis turi mažesnę įtampą nei švytėjimo išlydis ir priklauso nuo lanką palaikančių elektrodų elektronų spinduliavimo. Angliškai kalbančiose šalyse šis terminas laikomas archajišku ir pasenusiu.

Lanko slopinimo būdai gali būti naudojami lanko trukmei arba lanko susidarymo tikimybei sumažinti.

1800-ųjų pabaigoje voltinis lankas buvo plačiai naudojamas viešajam apšvietimui. Kai kurie žemo slėgio elektros lankai naudojami daugelyje programų. Pavyzdžiui, apšvietimui naudojamos liuminescencinės lempos, gyvsidabrio, natrio ir metalų halogenų lempos. Ksenoninės lankinės lempos buvo naudojamos kino projektoriams.

Voltinio lanko atidarymas

Manoma, kad šį reiškinį pirmasis aprašė seras Humphry'is Davy'is 1801 m. straipsnyje, paskelbtame Williamo Nicholsono gamtos filosofijos, chemijos ir menų žurnale. Tačiau Davy aprašytas reiškinys buvo ne elektros lankas, o tik kibirkštis. Vėliau tyrinėtojai rašė: „Tai akivaizdžiai apibūdina ne lanką, o kibirkštį. Pirmosios esmė ta, kad ji turi būti ištisinė, o iškilus jos poliai neturi liestis. Sero Humphry'io Davy'io sukurta kibirkštis akivaizdžiai nebuvo ištisinė ir nors po kontakto su anglies atomais kurį laiką išliko įkrauta, greičiausiai nebuvo lanko jungties, o tai būtina norint jį priskirti voltiniam.

Tais pačiais metais Davy viešai pademonstravo poveikį Karališkajai draugijai, leisdamas elektros srovę per du besiliečiančius anglies strypus ir atitraukdamas juos nedideliu atstumu vienas nuo kito. Demonstracijoje tarp anglies taškų buvo matyti „silpnas“ lankas, sunkiai atskiriamas nuo nuolatinės kibirkšties. Mokslo bendruomenė aprūpino jį galingesne 1000 plokščių baterija, o 1808 metais jis pademonstravo didelio masto voltinio lanko atsiradimą. Jam taip pat priskiriamas jo pavadinimas anglų kalba (elektros lankas). Jis pavadino tai lanku, nes jis įgauna į viršų nukreipto lanko formą, kai atstumas tarp elektrodų tampa artimas. Taip yra dėl karštų dujų laidumo savybių.

Kaip atsirado voltinis lankas? Pirmasis ištisinis lankas buvo nepriklausomai užregistruotas 1802 m. ir 1803 m. apibūdintas kaip „specialus skystis, turintis elektrinių savybių“ rusų mokslininko Vasilijaus Petrovo, kuris eksperimentavo su vario-cinko baterija, susidedančia iš 4200 diskų.

Tolesnis tyrimas

Devynioliktojo amžiaus pabaigoje voltinis lankas buvo plačiai naudojamas viešajam apšvietimui. Elektros lankų polinkis mirgėti ir šnypšti buvo pagrindinė problema. 1895 m. Hertha Marx Ayrton parašė keletą straipsnių apie elektrą, paaiškindamas, kad voltinis lankas atsirado dėl deguonies sąlyčio su anglies strypais, naudojamais lankui sukurti.

1899 m. ji buvo pirmoji moteris, pateikusi savo darbą Elektros inžinierių institute (IEE). Jos pranešimas vadinosi „Elektros lanko mechanizmas“. Netrukus po to Ayrton buvo išrinkta pirmąja Elektros inžinierių instituto nare moterimi. Kita moteris į institutą buvo priimta jau 1958 m. Ayrton paprašė perskaityti pranešimą Karališkajai draugijai, tačiau jai nebuvo leista to daryti dėl jos lyties, o „Elektros lanko mechanizmą“ 1901 m. jos vietoje perskaitė Johnas Perry.

apibūdinimas

Elektros lankas yra didžiausias srovės tankio tipas. Maksimalią srovę, traukiamą per lanką, riboja tik aplinka, o ne pats lankas.

Lankas tarp dviejų elektrodų gali būti inicijuotas jonizacijos ir švytėjimo išlydžio būdu, kai padidėja srovė per elektrodus. Elektrodų tarpo gedimo įtampa yra kombinuota slėgio, atstumo tarp elektrodų ir elektrodus supančių dujų tipo funkcija. Kai prasideda lankas, jo gnybtų įtampa yra daug mažesnė nei švytėjimo išlydžio, o srovė yra didesnė. Arti atmosferos slėgio esantis lankas dujose pasižymi matoma šviesa, dideliu srovės tankiu ir aukšta temperatūra. Jis skiriasi nuo švytėjimo išlydžio tuo, kad tiek elektronų, tiek teigiamų jonų efektyvioji temperatūra yra maždaug vienoda, o švytėjimo išlydžio metu jonų šiluminė energija yra daug mažesnė nei elektronų.

Suvirinant

Išplėstinį lanką galima inicijuoti dviem elektrodais, kurie iš pradžių liečiasi ir eksperimento metu yra atskirti. Šis veiksmas gali sukelti lanką be aukštos įtampos švytėjimo išlydžio. Tokiu būdu suvirintojas pradeda suvirinti jungtį, akimirksniu paliesdamas suvirinimo elektrodą prie objekto.

Kitas pavyzdys yra elektros kontaktų atskyrimas ant jungiklių, relių ar grandinės pertraukiklių. Didelės energijos grandinėse gali prireikti lanko slopinimo, kad būtų išvengta kontaktų pažeidimo.

Volto lankas: charakteristikos

Elektrinė varža išilgai ištisinio lanko sukuria šilumą, kuri jonizuoja daugiau dujų molekulių (kur jonizacijos laipsnį lemia temperatūra), ir pagal šią seką dujos palaipsniui virsta termine plazma, kuri yra šiluminėje pusiausvyroje, nes temperatūra santykinai tolygiai pasiskirstę po visus atomus, molekules, jonus ir elektronus. Elektronų perduodama energija dėl didelio judrumo ir didelio skaičiaus elastinių susidūrimų metu greitai pasiskirsto su sunkesnėmis dalelėmis.

Srovę lanke palaiko termoninė ir lauko elektronų emisija prie katodo. Srovė gali būti sutelkta labai mažame karštame katodo taške – maždaug milijono amperų kvadratiniam centimetrui. Priešingai nei švytėjimo išlydžio, lanko struktūra sunkiai išsiskiria, nes teigiamas stulpelis yra gana ryškus ir tęsiasi beveik iki elektrodų abiejuose galuose. Katodo kritimas ir kelių voltų anodo kritimas įvyksta kiekvieno elektrodo milimetro dalyje. Teigiamas stulpelis turi mažesnį įtampos gradientą ir gali nebūti labai trumpuose lankuose.

žemo dažnio lankas

Žemo dažnio (mažiau nei 100 Hz) kintamosios srovės lankas primena nuolatinės srovės lanką. Kiekviename cikle lankas inicijuojamas dėl gedimo, o elektrodai keičia vaidmenis, kai srovė keičia kryptį. Didėjant srovės dažniui, kiekvienos pusės ciklo metu nepakako laiko jonizacijai esant divergencijai, o lankui palaikyti nebereikia irimo – įtampos ir srovės charakteristika tampa omiškesnė.

Vieta tarp kitų fizinių reiškinių

Įvairios elektros lankų formos yra netiesinių srovės ir elektrinio lauko modelių savybės. Lankas susidaro dujomis užpildytoje erdvėje tarp dviejų laidžių elektrodų (dažnai volframo arba anglies), todėl susidaro labai aukšta temperatūra, galinti ištirpti arba išgaruoti dauguma medžiagų. Elektros lankas yra nuolatinis iškrovimas, o panašus elektros kibirkšties išlydis yra momentinis. Įtampos lankas gali atsirasti nuolatinės srovės arba kintamosios srovės grandinėse. Pastaruoju atveju jis gali pakartotinai nukentėti per kiekvieną srovės įvykio pusę ciklo. Elektros lankas skiriasi nuo švytėjimo išlydžio tuo, kad srovės tankis yra gana didelis, o įtampos kritimas lanke yra mažas. Prie katodo srovės tankis gali siekti vieną megaamperą kvadratiniame centimetre.

Destruktyvus potencialas

Elektros lankas turi netiesinį ryšį tarp srovės ir įtampos. Sukūrus lanką (arba progresuojant nuo švytėjimo išlydžio, arba akimirksniu paliečiant elektrodus ir tada juos atskiriant), srovės padidėjimas lemia mažesnę įtampą tarp lanko gnybtų. Dėl šio neigiamo pasipriešinimo poveikio grandinėje reikia įdėti tam tikrą teigiamą varžą (pvz., Elektrinį balastą), kad būtų išlaikytas stabilus lankas. Dėl šios savybės nevaldomi elektros lankai aparate tampa tokie destruktyvūs, nes atsiradus lankui jis ims vis daugiau srovės iš nuolatinės srovės įtampos šaltinio, kol įrenginys bus sunaikintas.

Praktinis naudojimas

Pramoniniu mastu elektros lankai naudojami suvirinimui, plazminiam pjovimui, elektros išlydžio apdirbimui, kaip lankinė lempa kino projektoriuose ir apšvietime. Elektrinės lankinės krosnys naudojamos plienui ir kitoms medžiagoms gaminti. Tokiu būdu gaunamas kalcio karbidas, nes norint pasiekti endoterminę reakciją (2500 ° C temperatūroje) reikia daug energijos.

Anglies lankiniai žibintai buvo pirmieji elektriniai žibintai. Jie buvo naudojami gatvių šviestuvams XIX amžiuje ir specializuotiems prietaisams, tokiems kaip prožektoriai, iki Antrojo pasaulinio karo. Šiandien žemo slėgio elektros lankai naudojami daugelyje sričių. Pavyzdžiui, apšvietimui naudojamos fluorescencinės, gyvsidabrio, natrio, metalų halogenų lempos, o ksenono lankinės – kino projektoriams.

Intensyvaus elektros lanko susidarymas, kaip ir nedidelio masto lanko blyksnis, yra sprogstamųjų detonatorių pagrindas. Kai mokslininkai sužinojo, kas yra voltinis lankas ir kaip jį galima panaudoti, pasaulio ginklų įvairovė pasipildė efektyviais sprogmenimis.

Pagrindinė likusi taikymo sritis yra perdavimo tinklų aukštos įtampos skirstomieji įrenginiai. Šiuolaikiniuose įrenginiuose taip pat naudojamas aukšto slėgio sieros heksafluoridas.

Išvada

Nepaisant įtampos lanko nudegimų dažnio, jis laikomas labai naudingu fiziniu reiškiniu, kuris vis dar plačiai naudojamas pramonėje, gamyboje ir dekoratyvinių objektų kūrime. Ji turi savo estetiką ir dažnai rodoma mokslinės fantastikos filmuose. Voltinio lanko pralaimėjimas nėra mirtinas.

5 PASKAITA

ELEKTROS LANKAS

Atsiradimas ir fizikiniai procesai elektros lanke. Elektros grandinės atidarymas esant didelėms srovėms ir įtampai yra kartu su elektros iškrova tarp skirtingų kontaktų. Oro tarpas tarp kontaktų jonizuojasi ir tampa laidus, jame dega lankas. Atjungimo procesas susideda iš oro tarpo tarp kontaktų dejonizavimo, t.y. elektros iškrovos sustabdymo ir dielektrinių savybių atkūrimo. Esant ypatingoms sąlygoms: esant mažoms srovėms ir įtampai, kintamosios srovės grandinės pertrūkis tuo metu, kai srovė teka per nulį, gali įvykti be elektros iškrovos. Šis išjungimas vadinamas kibirkščių nesukeliančia pertrauka.

Įtampos kritimo per išlydžio tarpą priklausomybė nuo elektros išlydžio srovės dujose parodyta pav. vienas.

Elektros lanką lydi aukšta temperatūra. Todėl lankas yra ne tik elektrinis, bet ir terminis reiškinys. Normaliomis sąlygomis oras yra geras izoliatorius. 1 cm oro tarpo suskaidymui reikalinga 30 kV įtampa. Kad oro tarpas taptų laidininku, jame reikia sukurti tam tikrą įkrautų dalelių koncentraciją: laisvųjų elektronų ir teigiamų jonų. Elektronų atskyrimo nuo neutralios dalelės ir laisvųjų elektronų bei teigiamai įkrautų jonų susidarymo procesas vadinamas jonizacija. Dujų jonizacija vyksta veikiant aukštai temperatūrai ir elektriniam laukui. Elektros aparatų lanko procesams didžiausią reikšmę turi procesai prie elektrodų (termoelektroninė ir lauko emisija) ir procesai lanko tarpelyje (terminė ir smūginė jonizacija).

Termioninė emisija vadinama elektronų emisija nuo įkaitinto paviršiaus. Kai kontaktai skiriasi, kontakto varža ir srovės tankis kontakto srityje smarkiai padidėja. Platforma įkaista, išsilydo ir iš išlydyto metalo susidaro kontaktinė sąsmauka. Kontaktams toliau besiskiriant sąsmauka nutrūksta, o kontaktų metalas išgaruoja. Ant neigiamo elektrodo susidaro karšta sritis (katodo taškas), kuris tarnauja kaip lanko pagrindas ir elektronų spinduliuotės šaltinis. Termioninė emisija yra elektros lanko atsiradimo priežastis atidarius kontaktus. Termioninės emisijos srovės tankis priklauso nuo temperatūros ir elektrodo medžiagos.

Autoelektroninė emisija vadinamas elektronų emisijos iš katodo reiškiniu, veikiant stipriam elektriniam laukui. Kai kontaktai yra atidaryti, jiems tiekiama tinklo įtampa. Uždarius kontaktus, judančiam kontaktui artėjant prie fiksuoto, elektrinio lauko stipris tarp kontaktų didėja. Esant kritiniam atstumui tarp kontaktų lauko stipris siekia 1000 kV/mm. Tokio elektrinio lauko stiprumo pakanka elektronams išstumti iš šaltojo katodo. Lauko emisijos srovė yra maža ir naudojama tik kaip lankinio iškrovimo pradžia.

Taigi, lanko iškrovos atsiradimas ant skirtingų kontaktų paaiškinamas terminių ir autoelektroninių emisijų buvimu. Elektros lanko atsiradimas uždarius kontaktus atsiranda dėl autoelektroninės emisijos.

smūginė jonizacija vadinamas laisvųjų elektronų ir teigiamų jonų atsiradimu elektronams susidūrus su neutralia dalele. Laisvas elektronas suskaido neutralią dalelę. Rezultatas yra naujas laisvas elektronas ir teigiamas jonas. Naujasis elektronas savo ruožtu jonizuoja kitą dalelę. Kad elektronas galėtų jonizuoti dujų dalelę, jis turi judėti tam tikru greičiu. Elektrono greitis priklauso nuo potencialų skirtumo vidutiniame laisvajame kelyje. Todėl dažniausiai nurodomas ne elektrono greitis, o minimalus potencialų skirtumas per laisvo kelio ilgį, kad elektronas įgytų reikiamą greitį. Šis potencialų skirtumas vadinamas jonizacijos potencialu. Dujų mišinio jonizacijos potencialą lemia mažiausias iš dujų mišinyje esančių komponentų jonizacijos potencialų ir mažai priklauso nuo komponentų koncentracijos. Dujų jonizacijos potencialas yra 13 ÷ 16 V (azotas, deguonis, vandenilis), metalo garams jis yra maždaug du kartus mažesnis: 7,7 V vario garams.

Šiluminė jonizacija atsiranda veikiant aukštai temperatūrai. Lanko veleno temperatūra siekia 4000÷7000 K, o kartais ir 15000 K. Esant tokiai temperatūrai, judančių dujų dalelių skaičius ir greitis smarkiai padidėja. Susidūrimo metu atomai ir molekulės sunaikinamos, susidaro įkrautos dalelės. Pagrindinė terminės jonizacijos charakteristika yra jonizacijos laipsnis, tai yra jonizuotų atomų skaičiaus ir bendro atomų skaičiaus lanko tarpelyje santykis. Susidariusio lankinio išlydžio palaikymas pakankamu nemokamų įkrovimų skaičiumi užtikrinamas termine jonizacija.

Kartu su jonizacijos procesais lanke vyksta atvirkštiniai procesai dejonizacija– įkrautų dalelių susijungimai ir neutralių molekulių susidarymas. Kai atsiranda lankas, vyrauja jonizacijos procesai, pastoviai degančiame lanke jonizacijos ir dejonizacijos procesai yra vienodai intensyvūs, vyraujant dejonizacijos procesams, lankas užgęsta.

Dejonizacija vyksta daugiausia dėl rekombinacijos ir difuzijos. rekombinacija yra procesas, kurio metu skirtingai įkrautos dalelės, susiliečiančios, sudaro neutralias daleles. Difuzija įkrautų dalelių įkrovimas yra procesas, kai įkrautos dalelės iš lanko tarpo patenka į aplinkinę erdvę, o tai sumažina lanko laidumą. Difuziją lemia ir elektriniai, ir šiluminiai veiksniai. Krūvio tankis lanko velene didėja nuo periferijos iki centro. Atsižvelgiant į tai, sukuriamas elektrinis laukas, verčiantis jonus judėti iš centro į periferiją ir palikti lanko sritį. Temperatūros skirtumas tarp lanko veleno ir aplinkinės erdvės taip pat veikia ta pačia kryptimi. Stabilizuotame ir laisvai degančiame lanke difuzija atlieka nereikšmingą vaidmenį. Suslėgtu oru pučiamame lanke, taip pat greitai judančiame atvirame lanke, dejonizacija dėl difuzijos gali būti artima rekombinacijai. Lanke, degančiame siauroje plyšyje arba uždaroje kameroje, dejonizacija vyksta dėl rekombinacijos.

ĮTAMPOS KREPIMAS ELEKTROS LANKOJE

Įtampos kritimas išilgai nejudančio lanko pasiskirsto netolygiai. Įtampos kritimo modelis U d ir išilginis įtampos gradientas (įtampos kritimas lanko ilgio vienetui) E d išilgai lanko parodyta fig. 2.

Veiklos progresas U d ir E d artimųjų elektrodų srityse smarkiai skiriasi nuo charakteristikų elgesio likusioje lanko dalyje. Prie elektrodų, artimo katodo ir artimo anodo srityse, maždaug 10–3 mm intervalu, pastebimas staigus įtampos kritimas, vadinamas beveik katodu. U Į ir anodas U a . V katodas regione dėl didelio jų mobilumo susidaro elektronų deficitas. Šioje srityje susidaro tūrinis teigiamas krūvis, kuris sukelia potencialų skirtumą U Į, apie 10÷20V. Lauko stipris artimojo katodo srityje siekia 10 5 V/cm ir užtikrina elektronų išsiskyrimą iš katodo dėl lauko emisijos. Be to, įtampa prie katodo užtikrina reikiamos energijos išsiskyrimą katodui šildyti ir šilumos emisijai.

Ryžiai. 2. Įtampos paskirstymas skersai stacionarus nuolatinės srovės lankas

V anodas regione susidaro neigiamas erdvės krūvis, sukeliantis potencialų skirtumą U a. Elektronai, einantys link anodo, yra pagreitinami ir išmuša antrinius elektronus iš anodo, esančio šalia anodo.

Bendra anodo ir katodo įtampos kritimo vertė vadinama artimo elektrodo įtampos kritimu:
ir yra 20-30V.

Likusioje lanko dalyje, vadinamoje lanko stiebu, įtampos kritimas U d tiesiogiai proporcingas lanko ilgiui:

,

kur E ST yra išilginis įtempių gradientas lanko velene, l ST yra lanko veleno ilgis.

Gradientas čia yra pastovus išilgai stiebo. Tai priklauso nuo daugelio veiksnių ir gali labai skirtis, siekdama 100÷200 V/cm.

Taigi, įtampos kritimas per lanko tarpą:

DC ELEKTROS LANKO STABILUMAS

Norint užgesinti nuolatinės srovės elektros lanką, būtina sudaryti sąlygas, kurioms esant dejonizacijos procesai lanko tarpelyje viršytų jonizacijos procesus esant visoms srovėms.

Grandinei (3 pav.), kurioje yra varža R, induktyvumas L, lanko tarpas su įtampos kritimu U d, DC įtampos šaltinis U, pereinamuoju režimu ( ) galioja Kirchhoffo lygtis: , (1) kur - įtampos kritimas per induktyvumą keičiantis srovei. Su nuolat degančiu lanku (stacionari būsena ) išraiška (1) yra tokia: . (2) Norint užgesinti lanką, būtina, kad srovė jame visą laiką mažėtų. Tai reiškia kad :

Kai atidaroma elektros grandinė, formoje atsiranda elektros iškrova elektros lankas. Kad atsirastų elektros lankas, pakanka, kad įtampa prie kontaktų būtų didesnė nei 10 V, kai srovė grandinėje yra 0,1 A ar daugiau. Esant didelėms įtampoms ir srovėms, temperatūra lanko viduje gali siekti 3–15 tūkstančių ° C, dėl to kontaktai ir srovės nešančios dalys išsilydo.

Esant 110 kV ir aukštesnei įtampai, lanko ilgis gali siekti kelis metrus. Todėl elektros lankas, ypač didelės galios maitinimo grandinėse, esant aukštesnei nei 1 kV įtampai, yra didelis pavojus, nors įrenginiuose, kurių įtampa mažesnė nei 1 kV, gali kilti rimtų padarinių. Dėl to elektros lankas turi būti kiek įmanoma apribotas ir greitai užgesintas grandinėse, kurių įtampa yra didesnė nei 1 kV.

Elektros lanko susidarymo procesą galima supaprastinti taip. Kai kontaktai skiriasi, pirmiausia sumažėja kontaktinis slėgis ir atitinkamai padidėja kontaktinis paviršius (srovės tankis ir temperatūra - prasideda vietinis (tam tikrose kontakto zonos vietose) perkaitimas, kuris dar labiau prisideda prie termoizoliacijos, kai yra veikiamas didelis. Temperatūra didėja elektronų greitis ir jie išeina iš elektrodo paviršiaus.

Kontaktų nukrypimo momentu, ty grandinės pertraukimu, įtampa greitai atkuriama kontaktų tarpelyje. Kadangi atstumas tarp kontaktų šiuo atveju yra mažas, atsiranda didelė įtampa, kurios įtakoje elektronai išeina iš elektrodo paviršiaus. Jie įsibėgėja elektriniame lauke ir, atsitrenkę į neutralų atomą, suteikia jam savo kinetinę energiją. Jei šios energijos pakanka bent vienam elektronui atplėšti nuo neutralaus atomo apvalkalo, tada vyksta jonizacijos procesas.

Gauti laisvieji elektronai ir jonai sudaro lanko veleno plazmą, tai yra jonizuotą kanalą, kuriame dega lankas ir užtikrinamas nuolatinis dalelių judėjimas. Šiuo atveju neigiamo krūvio dalelės, pirmiausia elektronai, juda viena kryptimi (link anodo), o atomai ir dujų molekulės, neturinčios vieno ar daugiau elektronų – teigiamai įkrautos dalelės – priešinga kryptimi (katodo link). Plazmos laidumas artimas metalų laidumui.

Lanko velenu teka didelė srovė ir susidaro aukšta temperatūra. Tokia lanko veleno temperatūra sukelia šiluminę jonizaciją - jonų susidarymo procesą dėl molekulių ir atomų, turinčių didelę kinetinę energiją, susidūrimo esant dideliam judėjimo greičiui (terpės, kurioje lankas dega, molekulės ir atomai suyra į elektronai ir teigiamai įkrauti jonai). Intensyvi terminė jonizacija palaiko aukštą plazmos laidumą. Todėl įtampos kritimas išilgai lanko ilgio yra mažas.

Elektriniame lanke nuolat vyksta du procesai: be jonizacijos, taip pat vyksta atomų ir molekulių dejonizacija. Pastaroji daugiausia vyksta difuzijos būdu, tai yra, įkrautų dalelių perkėlimas į aplinką ir elektronų bei teigiamai įkrautų jonų rekombinacija, kurie rekombinuojami į neutralias daleles, grąžinant energiją, sunaudotą jų skilimui. Tokiu atveju šiluma pašalinama į aplinką.

Taigi galima išskirti tris nagrinėjamo proceso etapus: lanko uždegimas, kai dėl smūginės jonizacijos ir elektronų emisijos iš katodo prasideda lanko išlydis ir jonizacijos intensyvumas yra didesnis nei dejonizacija, stabilus lanko degimas, palaikomas terminės jonizacijos. lanko velene, kai jonizacijos ir dejonizacijos intensyvumas yra vienodas, lanko išnykimas, kai dejonizacijos intensyvumas yra didesnis nei jonizacijos.

Elektros perjungimo prietaisų lanko gesinimo būdai

Norint atjungti elektros grandinės elementus ir taip nepažeisti perjungimo įrenginio, reikia ne tik atidaryti jo kontaktus, bet ir užgesinti tarp jų atsirandantį lanką. Lanko išnykimo, taip pat degimo procesai skiriasi kintamos ir nuolatinės srovės atveju. Tai lemia tai, kad pirmuoju atveju srovė lanke kas pusę ciklo eina per nulį. Šiais momentais energijos išsiskyrimas lanke sustoja ir lankas kiekvieną kartą savaime užgęsta, o tada vėl užsidega.

Praktiškai srovė lanke tampa artima nuliui šiek tiek anksčiau nei nulio kirtimas, nes mažėjant srovei mažėja į lanką tiekiama energija, atitinkamai sumažėja lanko temperatūra ir nutrūksta terminė jonizacija. Šiuo atveju dejonizacijos procesas intensyviai vyksta lanko tarpelyje. Jei šiuo metu atidaromi ir greitai atskiriami kontaktai, vėlesnis elektros gedimas gali neįvykti ir grandinė bus atjungta be lanko. Tačiau praktikoje tai padaryti itin sunku, todėl lanko išnykimui paspartinti imamasi specialių priemonių, kurios užtikrina lanko erdvės vėsinimą ir įelektrintų dalelių skaičiaus mažėjimą.

Dėl dejonizacijos palaipsniui didėja tarpo dielektrinė stipris ir tuo pačiu didėja atsigavimo įtampa. Nuo šių verčių santykio priklauso, ar lankas užsidegs kitą laikotarpio pusę, ar ne. Jei tarpo dielektrinė stipris didėja greičiau ir yra didesnė už atkūrimo įtampą, lankas nebeužsilieps, kitaip lankas bus stabilus. Pirmoji sąlyga apibrėžia lanko gesinimo problemą.

Perjungimo įrenginiuose naudojami įvairūs lanko gesinimo būdai.

Lanko pratęsimas

Kai išjungiant elektros grandinę kontaktai skiriasi, atsiradęs lankas ištempiamas. Tokiu atveju pagerėja lanko aušinimo sąlygos, nes padidėja jo paviršius ir degimui reikia daugiau įtampos.

Ilgo lanko padalijimas į trumpų lankų seriją

Jei atidarius kontaktus susidaręs lankas padalinamas į K trumpus lankus, pavyzdžiui, suveržiant į metalinį tinklelį, tada jis užges. Lankas dažniausiai įtraukiamas į metalines groteles veikiamas elektromagnetinio lauko, kurį grotelėse sukelia sūkurinės srovės. Šis lanko gesinimo būdas plačiai naudojamas perjungimo įrenginiuose, kurių įtampa mažesnė nei 1 kV, ypač automatiniuose oro grandinės pertraukikliuose.

Lanko aušinimas siaurose plyšiuose

Palengvinamas lanko gesinimas nedideliu tūriu. Todėl plačiai naudojami lankiniai latakai su išilginiais plyšiais (tokio plyšio ašis sutampa su lanko veleno ašimi). Toks tarpas dažniausiai susidaro kamerose, pagamintose iš izoliuojančių lankui atsparių medžiagų. Dėl lanko kontakto su šaltais paviršiais vyksta intensyvus jo aušinimas, įkrautų dalelių difuzija į aplinką ir atitinkamai greita dejonizacija.

Be plyšių su plokštumos lygiagrečiomis sienelėmis, taip pat naudojami plyšiai su briaunomis, išsikišimais ir prailginimais (kišenėmis). Visa tai veda prie lanko veleno deformacijos ir prisideda prie jo sąlyčio su šaltomis kameros sienelėmis ploto padidėjimo.

Lanko traukimas į siaurus plyšius dažniausiai vyksta veikiant magnetiniam laukui, sąveikaujančiam su lanku, kuris gali būti laikomas srovės laidininku.

Išorinis lanko judėjimas dažniausiai yra ritė, nuosekliai sujungta su kontaktais, tarp kurių atsiranda lankas. Lanko gesinimas siauruose plyšiuose naudojamas visų įtampų įrenginiuose.

Aukšto slėgio lanko gesinimas

Esant pastoviai temperatūrai, didėjant slėgiui mažėja dujų jonizacijos laipsnis, o didėja dujų šilumos laidumas. Jei kiti dalykai yra vienodi, tai padidina lanko aušinimą. Lanko gesinimas naudojant aukštą slėgį, kurį sukuria pats lankas sandariai uždarytose kamerose, plačiai naudojamas saugikliuose ir daugelyje kitų įrenginių.

Lanko gesinimas alyvoje

Jei jie dedami į aliejų, lankas, atsirandantis jiems atsidarius, intensyviai išgaruoja alyva. Dėl to aplink lanką susidaro dujų burbulas (apvalkalas), kurį daugiausia sudaro vandenilis (70 ... 80%), taip pat alyvos garai. Dideliu greičiu išsiskiriančios dujos prasiskverbia tiesiai į lanko veleno zoną, sukelia šaltų ir karštų dujų maišymąsi burbule, užtikrina intensyvų aušinimą ir atitinkamai lanko tarpo dejonizaciją. Be to, dujų dejonizuojantis gebėjimas padidina slėgį, susidarantį greito aliejaus irimo metu burbulo viduje.

Lanko gesinimo alyvoje proceso intensyvumas yra didesnis, kuo arčiau lankas liečiasi su alyva ir tuo greičiau alyva juda lanko atžvilgiu. Atsižvelgiant į tai, lanko tarpą riboja uždaras izoliacinis įtaisas - lankinis latakas. Šiose kamerose sukuriamas glaudesnis alyvos kontaktas su lanku, o izoliacinių plokščių ir išmetimo angų pagalba suformuojami darbiniai kanalai, kuriais juda alyva ir dujos, užtikrinantys intensyvų lanko pūtimą (pūtimą).

Arkiniai latakai pagal veikimo principą skirstomi į tris pagrindines grupes: su automatiniu pūtimu, kai dėl lanke išsiskiriančios energijos susidaro didelis slėgis ir dujų judėjimo greitis lanko zonoje, su priverstiniu alyvos pūtimu naudojant specialų siurbimą. hidrauliniai mechanizmai su magnetiniu gesinimu alyvoje, kai lankas veikiamas magnetinio lauko juda į siauras plyšius.

Veiksmingiausias ir paprasčiausias lankiniai latakai su autoblastu. Priklausomai nuo kanalų ir išmetimo angų vietos, išskiriamos kameros, kuriose numatomas intensyvus dujų-garų mišinio ir alyvos pūtimas išilgai lanko (išilginis pūtimas) arba skersai lanko (skersinis pūtimas). Nagrinėjami lanko gesinimo būdai plačiai naudojami grandinės pertraukikliuose, kurių įtampa viršija 1 kV.

Kiti lanko gesinimo būdai įrenginiuose, kurių įtampa viršija 1 kV

Be minėtų lanko gesinimo būdų, jie taip pat naudoja: suslėgtą orą, kurio srautas pučia lanką išilgai arba skersai, užtikrindamas jo intensyvų aušinimą (vietoj oro naudojamos ir kitos dujos, dažnai gaunamos iš kietųjų dujų). generuojančios medžiagos – pluoštas, vinilo plastikas ir kt. – dėl jų skaidymosi pačiam degančio lanko), kurių elektrinis stiprumas didesnis nei oro ir vandenilio, dėl ko šiose dujose degantis lankas greitai užgęsta net atmosferos slėgis, labai išretintos dujos (vakuumas), kai atidaromi kontaktai, kuriuose lankas vėl neužsidega (užgęsta) po pirmo srovės pratekėjimo per nulį.

1. Lanko uždegimo ir užsidegimo sąlygos

Elektros grandinės atidarymas, esant srovei, yra kartu su elektros iškrova tarp kontaktų. Jei atjungtoje grandinėje srovė ir įtampa tarp kontaktų yra didesnės nei kritinės šioms sąlygoms, tada a lankas, kurio degimo laikas priklauso nuo grandinės parametrų ir lanko tarpo dejonizacijos sąlygų. Lanko susidarymas atidarant varinius kontaktus galimas jau esant 0,4-0,5 A srovei ir 15 V įtampai.

Ryžiai. vienas. Vieta stacionariame nuolatinės srovės lanko įtampa U(a) ir intensyvumasE(b).

Lanke išskiriama artimojo katodo erdvė, lanko velenas ir artimoji anodo erdvė (1 pav.). Visas stresas paskirstomas tarp šių sričių Uį, U sd, U a. Katodo įtampos kritimas nuolatinės srovės lanke yra 10–20 V, o šios atkarpos ilgis – 10–4–10–5 cm, todėl šalia katodo stebimas didelis elektrinio lauko stiprumas (105–106 V/cm). . Esant tokiam dideliam intensyvumui, vyksta smūginė jonizacija. Jo esmė slypi tame, kad elektronai, išplėšti iš katodo veikiant elektrinio lauko jėgoms (lauko emisija) arba dėl katodo įkaitimo (termioninė emisija), pagreitėja elektriniame lauke ir atsitrenkus į neutralų atomą. , suteikia jiems kinetinę energiją. Jei šios energijos pakanka nuplėšti vieną elektroną nuo neutralaus atomo apvalkalo, tada įvyks jonizacija. Gauti laisvieji elektronai ir jonai sudaro lanko veleno plazmą.

Ryžiai. 2. .

Plazmos laidumas artėja prie metalų [ adresu\u003d 2500 1 / (Ohm × cm)] / Lanko velenu teka didelė srovė ir susidaro aukšta temperatūra. Srovės tankis gali siekti 10 000 A/cm2 ar daugiau, o temperatūra gali svyruoti nuo 6 000 K esant atmosferos slėgiui iki 18 000 K ar daugiau esant padidintam slėgiui.

Aukšta temperatūra lanko velene sukelia intensyvią šiluminę jonizaciją, kuri palaiko aukštą plazmos laidumą.

Terminė jonizacija – tai jonų susidarymo procesas dėl molekulių ir atomų, turinčių didelę kinetinę energiją, susidūrimo esant dideliam jų judėjimo greičiui.

Kuo didesnė srovė lanke, tuo mažesnė jo varža, todėl lankui degti reikia mažesnės įtampos, t.y., esant didelei srovei lanką užgesinti sunkiau.

Esant kintamajai srovei, maitinimo įtampa u cd kinta sinusiškai, kinta ir srovė grandinėje i(2 pav.), o srovė nuo įtampos atsilieka apie 90°. Lanko įtampa u e, dega tarp jungiklio kontaktų, su pertraukomis. Esant mažoms srovėms, įtampa padidėja iki vertės u h (uždegimo įtampa), tada didėjant srovei lanke ir didėjant terminei jonizacijai, įtampa krenta. Pusės ciklo pabaigoje, kai srovė artėja prie nulio, lankas užgęsta esant gesinimo įtampai u d) Per kitą pusę ciklo reiškinys kartojasi, jei nesiimama priemonių tarpai dejonizuoti.

Jei lankas vienaip ar kitaip užgęsta, įtampa tarp jungiklio kontaktų turi būti grąžinta į tinklo įtampą - u vz (2 pav., taškas A). Tačiau kadangi grandinėje yra indukcinės, aktyviosios ir talpinės varžos, vyksta pereinamasis procesas, atsiranda įtampos svyravimai (2 pav.), kurių amplitudė U c,max gali žymiai viršyti įprastą įtampą. Įrangos atjungimui svarbu, kokiu greičiu AB ruože atkuriama įtampa. Apibendrinant galima pastebėti, kad lanko iškrova prasideda dėl smūginės jonizacijos ir elektronų emisijos iš katodo, o po uždegimo lankas palaikomas termine jonizacija lanko velene.

Perjungimo įrenginiuose būtina ne tik atidaryti kontaktus, bet ir užgesinti tarp jų atsiradusį lanką.

Kintamosios srovės grandinėse srovė lanke kas pusę ciklo eina per nulį (2 pav.), šiais momentais lankas savaime užgęsta, tačiau kitame pusciklyje jis gali vėl atsirasti. Kaip rodo oscilogramos, srovė lanke tampa artima nuliui šiek tiek anksčiau nei natūralus nulio kirtimas (3 pav. a). Tai paaiškinama tuo, kad mažėjant srovei mažėja į lanką tiekiama energija, todėl mažėja lanko temperatūra ir sustoja terminė jonizacija. Negyvos laiko trukmė t n yra mažas (nuo dešimčių iki kelių šimtų mikrosekundžių), bet atlieka svarbų vaidmenį gesinant lanką. Jei kontaktus atidarysite negyvos metu ir pakankamai dideliu greičiu atskirsite iki tokio atstumo, kad neįvyktų elektros gedimas, grandinė labai greitai atsijungs.

Be srovės pauzės metu jonizacijos intensyvumas smarkiai sumažėja, nes šiluminė jonizacija nevyksta. Perjungimo įrenginiuose, be to, imamasi dirbtinių priemonių lanko erdvei vėsinti ir įkrautų dalelių skaičiui sumažinti. Šie dejonizacijos procesai veda prie laipsniško tarpo dielektrinio stiprumo didėjimo u pr (3 pav., b).

Staigus tarpo elektrinio stiprumo padidėjimas po to, kai srovė praeina per nulį, daugiausia atsiranda dėl to, kad padidėja artimojo katodo erdvės stiprumas (kintamosios srovės grandinėse 150–250 V). Tuo pačiu metu didėja atkūrimo įtampa u v. Jei kurią nors akimirką u pr > u tarpas nebus pramuštas, srovei perėjus per nulį lankas vėl neužsidegs. Jei tam tikru momentu u pr = u c, tada tarpelyje lankas vėl užsidega.

Ryžiai. 3. :

a- lanko išnykimas natūralaus srovės perėjimo per nulį metu; b– lanko tarpo elektrinio stiprumo padidėjimas, kai srovė teka per nulį

Taigi lanko gesinimo užduotis sumažinama iki tokių sąlygų sudarymo, kad tarpo tarp kontaktų dielektrinis stiprumas u pr tarp jų buvo didesnė įtampa u v.

Įtampos kilimo procesas tarp išjungiamo įrenginio kontaktų gali būti skirtingo pobūdžio, priklausomai nuo įjungiamos grandinės parametrų. Jei grandinė, kurioje vyrauja aktyvioji varža, yra išjungta, įtampa atkuriama pagal periodinį dėsnį; jei grandinėje vyrauja indukcinė varža, tai atsiranda svyravimai, kurių dažniai priklauso nuo grandinės talpos ir induktyvumo santykio. Virpesių procesas lemia didelį įtampos atkūrimo greitį ir tuo didesnį greitį du v/ dt, tuo didesnė tikimybė, kad tarpas nutrūks ir lankas vėl užsidegs. Lanko gesinimo sąlygoms palengvinti į išjungtos srovės grandinę įvedamos aktyvios varžos, tada įtampos atsistatymo pobūdis bus periodiškas (3 pav. b).

3. Lanko gesinimo būdai perjungimo įrenginiuose iki 1000V

Perjungimo įrenginiuose iki 1 kV plačiai naudojami šie lanko gesinimo būdai:

Lanko pailgėjimas esant greitam kontaktų nukrypimui.

Kuo ilgesnis lankas, tuo didesnė jo egzistavimui reikalinga įtampa. Jei maitinimo šaltinio įtampa mažesnė, lankas užgęsta.

Ilgo lanko padalijimas į trumpų eilę (4 pav., a).
Kaip parodyta pav. 1, lanko įtampa yra katodo suma U prie ir anodas U ir įtampos kritimai bei lanko veleno įtampa U sd:

U d= U k+ U a+ U sd= U e+ U sd.

Jei ilgas lankas, atsiradęs atidarius kontaktus, įtraukiamas į metalinių plokščių lanko gesinimo tinklelį, jis bus padalintas į N trumpi lankai. Kiekvienas trumpasis lankas turės savo katodo ir anodo įtampos kritimus. U e. Lankas užgęsta, jei:

U n U ai,

kur U- tinklo įtampa; U e - katodo ir anodo įtampos kritimų suma (20-25 V nuolatinės srovės lanke).

Kintamosios srovės lanką taip pat galima suskirstyti į N trumpi lankai. Šiuo metu srovė praeina per nulį, beveik katodo erdvė akimirksniu įgyja 150–250 V elektrinę įtampą.

Lankas užgęsta, jei

Lanko gesinimas siauruose tarpeliuose.

Jei lankas dega siaurame plyšyje, suformuotame iš lankui atsparios medžiagos, tai dėl sąlyčio su šaltais paviršiais vyksta intensyvus aušinimas ir įelektrintų dalelių difuzija į aplinką. Tai lemia greitą dejonizaciją ir lanko gesinimą.

Ryžiai. 4.

a- ilgo lanko padalijimas į trumpus; b– lanko įbrėžimas į siaurą lanko latako plyšį; v– lanko sukimasis magnetiniame lauke; G- lanko gesinimas alyvoje: 1 - fiksuotas kontaktas; 2 - lanko kamienas; 3 – vandenilio apvalkalas; 4 – dujų zona; 5 – alyvos garų zona; 6 - judantis kontaktas

Lanko judėjimas magnetiniame lauke.

Elektros lankas gali būti laikomas srovės laidininku. Jei lankas yra magnetiniame lauke, tai jį veikia jėgos, kurią nustato kairiosios rankos taisyklė. Jei sukursite magnetinį lauką, nukreiptą statmenai lanko ašiai, jis gaus transliacinį judesį ir bus įtrauktas į lanko latako angą (4 pav., b).

Radialiniame magnetiniame lauke lankas gaus sukamąjį judesį (4 pav., v). Magnetinį lauką gali sukurti nuolatiniai magnetai, specialios ritės arba pati srovę nešanti grandinė. Greitas lanko sukimasis ir judėjimas prisideda prie jo aušinimo ir dejonizacijos.

Paskutiniai du lanko gesinimo būdai (siaurose plyšiuose ir magnetiniame lauke) taip pat naudojami perjungimo įrenginiuose, kurių įtampa viršija 1 kV.

4. Pagrindiniai lanko gesinimo būdai įrenginiuose, didesniuose nei 1kV.

Perjungimo įrenginiuose, kurių įtampa viršija 1 kV, 2 ir 3 būdai aprašyti p.p. 1.3. ir plačiai naudojami šie lanko gesinimo būdai:

1. Lanko gesinimas alyvoje .

Jei atjungimo įtaiso kontaktai patalpinti alyvoje, atidarant atsirandantis lankas sukelia intensyvų dujų susidarymą ir alyvos išgaravimą (4 pav. G). Aplink lanką susidaro dujų burbulas, daugiausia susidedantis iš vandenilio (70-80%); dėl greito aliejaus skilimo burbule padidėja slėgis, o tai prisideda prie geresnio jo aušinimo ir dejonizacijos. Vandenilis turi aukštas lanko gesinimo savybes. Tiesiogiai kontaktuodamas su lanko velenu, jis prisideda prie jo dejonizacijos. Dujų burbulo viduje nuolat juda dujų ir naftos garai. Lanko gesinimas alyvoje plačiai naudojamas grandinės pertraukikliuose.

2. Dujos-oras sprogimas .

Lanko aušinimas pagerėja, jei sukuriamas kryptingas dujų judėjimas – sprogimas. Pūtimas išilgai arba skersai lanko (5 pav.) prisideda prie dujų dalelių prasiskverbimo į jo veleną, intensyvios difuzijos ir lanko aušinimo. Dujos susidaro, kai nafta skaidoma lanku (alyvos jungikliai) arba kietosiomis dujas generuojančiomis medžiagomis (autodujų sprogimas). Efektyviau pūsti šaltu, nejonizuotu oru, sklindančiu iš specialių suslėgto oro cilindrų (oro jungiklių).

3. Daugkartinis srovės grandinės pertraukimas .

Sunku išjungti didelę srovę esant aukštai įtampai. Tai paaiškinama tuo, kad esant didelėms įvesties energijos ir atsikuriančios įtampos vertėms, lanko tarpo dejonizacija tampa sudėtingesnė. Todėl aukštos įtampos grandinės pertraukikliuose kiekvienoje fazėje naudojami keli lankiniai pertraukikliai (6 pav.). Tokie automatiniai jungikliai turi keletą gesinimo įtaisų, skirtų daliai vardinės srovės. verpalai. Pertraukų skaičius vienoje fazėje priklauso nuo grandinės pertraukiklio tipo ir jo įtampos. 500-750 kV grandinės pertraukikliuose gali būti 12 ir daugiau pertraukų. Siekiant palengvinti lanko gesinimą, atkuriamoji įtampa turi būti tolygiai paskirstyta tarp pertraukų. Ant pav. 6 schematiškai parodytas alyvos grandinės pertraukiklis su dviem pertraukomis vienoje fazėje.

Kai vienfazis trumpasis jungimas išjungiamas, atsigavimo įtampa tarp pertraukų bus paskirstyta taip:

U 1/U 2 = (C 1+C 2)/C 1

kur U 1 ,U 2 - įtempiai, taikomi pirmajam ir antrajam netolygumui; SU 1 - talpa tarp šių tarpų kontaktų; C 2 - kontaktinės sistemos talpa žemės atžvilgiu.

Ryžiai. 6. Įtampos paskirstymas per pertraukas grandinės pertraukiklyje: a - įtampos pasiskirstymas per pertraukas alyvos grandinės pertraukiklyje; b - talpiniai įtampos dalikliai; c - aktyvieji įtampos dalikliai.

Nes SU 2 žymiai daugiau C 1, tada įtampa U 1 > U 2, todėl gesinimo prietaisai veiks skirtingomis sąlygomis. Įtampai išlyginti lygiagrečiai su pagrindiniais jungiklio (GK) kontaktais jungiami kondensatoriai arba aktyviosios varžos (16 pav. b, v). Talpos ir aktyviųjų šunto varžų reikšmės parenkamos taip, kad įtampa per pertraukas būtų paskirstyta tolygiai. Automatiniuose jungikliuose su šunto varžomis, užgesinus lanką tarp GC, lydinčiąją srovę, kurią riboja varžos, nutraukia pagalbiniai kontaktai (AC).

Šunto rezistoriai sumažina atsikuriančios įtampos kilimo greitį, todėl lanką lengviau užgesinti.

4. Lanko gesinimas vakuume .

Labai išretintų dujų (10-6-10-8 N/cm2) elektrinis stiprumas yra dešimt kartų didesnis nei dujų esant atmosferos slėgiui. Jei kontaktai atsidaro vakuume, tada iš karto po pirmo srovės pratekėjimo lanku per nulį, tarpo stiprumas atstatomas ir lankas daugiau neužsidega.

5. Lanko gesinimas aukšto slėgio dujose .

2 MPa ar didesnio slėgio oras turi didelį elektrinį stiprumą. Tai leidžia sukurti gana kompaktiškus lanko gesinimo įrenginius suspausto oro atmosferoje. Dar efektyvesnis yra didelio stiprumo dujų, tokių kaip sieros heksafluoridas SF6 (SF6), naudojimas. SF6 turi ne tik didesnį elektrinį stiprumą nei oras ir vandenilis, bet ir geresnes lanko gesinimo savybes net esant atmosferos slėgiui.

Perjungiant elektros prietaisus arba viršįtampius grandinėje tarp srovę nešančių dalių, gali atsirasti elektros lankas. Jis gali būti naudojamas naudingais technologiniais tikslais ir tuo pačiu kenkti įrangai. Šiuo metu inžinieriai sukūrė daugybę metodų, kaip kovoti su elektros lanku ir jį panaudoti naudingais tikslais. Šiame straipsnyje mes apžvelgsime, kaip tai atsitinka, jo pasekmes ir taikymo sritį.

Lanko susidarymas, jo struktūra ir savybės

Įsivaizduokite, kad atliekame eksperimentą laboratorijoje. Turime du laidininkus, pavyzdžiui, metalines vinis. Dedame juos antgaliu vienas prie kito nedideliu atstumu ir sujungiame reguliuojamo įtampos šaltinio laidus prie vinių. Jei palaipsniui didinsite maitinimo šaltinio įtampą, tada prie tam tikros vertės pamatysime kibirkštis, po kurių susidaro nuolatinis švytėjimas, panašus į žaibą.

Taigi galima stebėti jo formavimosi procesą. Švytėjimas, kuris susidaro tarp elektrodų, yra plazma. Tiesą sakant, tai yra elektros lankas arba elektros srovės srautas per dujinę terpę tarp elektrodų. Žemiau esančiame paveikslėlyje matote jo struktūrą ir srovės-įtampos charakteristikas:

O štai apytikslės temperatūros:

Kodėl susidaro elektros lankas?

Viskas labai paprasta, mes svarstėme straipsnyje apie, taip pat straipsnyje apie tai, kad jei į elektrinį lauką įvedamas bet koks laidus kūnas (pavyzdžiui, plieninė vinis), jo paviršiuje pradės kauptis krūviai. Be to, kuo mažesnis paviršiaus lenkimo spindulys, tuo daugiau jų kaupiasi. Paprastais žodžiais tariant, krūviai kaupiasi ant nago galiuko.

Tarp mūsų elektrodų oras yra dujos. Veikiant elektriniam laukui, jis jonizuojasi. Dėl viso to susidaro sąlygos elektros lankui susidaryti.

Įtampa, kuriai esant susidaro lankas, priklauso nuo konkrečios terpės ir jos būklės: slėgio, temperatūros ir kitų veiksnių.

Įdomus: pagal vieną versiją šis reiškinys taip vadinamas dėl savo formos. Faktas yra tas, kad deginant iškrovą oras ar kitos jį supančios dujos įkaista ir pakyla, dėl to iškreipiama tiesi forma ir matome lanką ar arką.

Norint uždegti lanką, reikia arba įveikti terpės gedimo įtampą tarp elektrodų, arba nutraukti elektros grandinę. Jei grandinėje yra didelis induktyvumas, tai pagal komutavimo dėsnius srovė joje negali būti akimirksniu nutraukta, ji tekės toliau. Šiuo atžvilgiu padidės įtampa tarp atjungtų kontaktų, o lankas degs tol, kol įtampa išnyks ir induktoriaus magnetiniame lauke sukaupta energija išsisklaidys.

Atsižvelkite į užsidegimo ir degimo sąlygas:

Tarp elektrodų turi būti oro ar kitų dujų. Norint įveikti terpės gedimo įtampą, reikalinga aukšta dešimčių tūkstančių voltų įtampa - tai priklauso nuo atstumo tarp elektrodų ir kitų veiksnių. Lankui palaikyti pakanka 50-60 voltų ir 10 ar daugiau amperų srovės. Konkrečios vertės priklauso nuo aplinkos, elektrodų formos ir atstumo tarp jų.

Kenkti ir kovoti su ja

Išnagrinėjome elektros lanko atsiradimo priežastis, dabar išsiaiškinkime, kokią žalą jis daro ir kaip jį užgesinti. Elektros lankas pažeidžia perjungimo įrangą. Ar pastebėjote, kad įjungus galingą elektros prietaisą tinkle ir po kurio laiko ištraukus kištuką iš rozetės įvyksta nedidelis blykstelėjimas. Šis lankas susidaro tarp kištuko ir lizdo kontaktų dėl elektros grandinės pertraukos.

Svarbu! Degiant elektros lankui išsiskiria daug šilumos, jo degimo temperatūra siekia daugiau nei 3000 laipsnių Celsijaus. Aukštos įtampos grandinėse lanko ilgis siekia metrą ar daugiau. Kyla pavojus tiek žmonių sveikatai, tiek įrangos būklei.

Tas pats atsitinka su šviesos jungikliais, kita perjungimo įranga, įskaitant:

• automatiniai jungikliai;
• magnetiniai starteriai;
• kontaktoriai ir kt.

Įrenginiuose, kurie naudojami 0,4 kV tinkluose, įskaitant įprastus 220 V, naudojama speciali apsauginė įranga - lankiniai latakai. Jie reikalingi siekiant sumažinti kontaktams daromą žalą.

Apskritai lankinis latakas yra specialios konfigūracijos ir formos laidžių pertvarų rinkinys, tvirtinamas dielektrinės medžiagos sienelėmis.

Atidarius kontaktus, susidariusi plazma pasilenkia lanko gesinimo kameros link, kur suskaidoma į mažas dalis. Dėl to jis atšąla ir užgęsta.

Aukštos įtampos tinkluose naudojami alyvos, vakuuminiai, dujiniai automatiniai jungikliai. Alyvos grandinės pertraukiklyje slopinimas vyksta perjungiant kontaktus alyvos vonioje. Kai elektros lankas dega alyvoje, jis skyla į vandenilį ir dujas. Aplink kontaktus susidaro dujų burbulas, kuris dideliu greičiu linkęs išeiti iš kameros ir lankas atvėsta, nes vandenilis turi gerą šilumos laidumą.

Vakuuminiai automatiniai jungikliai nejonizuoja dujų ir nėra sąlygų susidaryti lankui. Taip pat yra jungikliai, užpildyti aukšto slėgio dujomis. Susidarius elektros lankui, temperatūra juose nekyla, pakyla slėgis ir dėl to mažėja dujų jonizacija arba vyksta dejonizacija. Jie laikomi perspektyvia kryptimi.

Taip pat galimas perjungimas esant nulinei AC.

Naudinga programa

Nagrinėjamas reiškinys taip pat rado daugybę naudingų pritaikymų, pavyzdžiui:

Dabar žinote, kas yra elektros lankas, kas sukelia šį reiškinį ir galimus pritaikymus. Tikimės, kad pateikta informacija jums buvo aiški ir naudinga!

medžiagų