Co je elektrický oblouk a jak vzniká

Tvorba oblouku, jeho struktura a vlastnosti

Představte si, že provádíme experiment v laboratoři. Máme dva vodiče, například kovové hřebíky. Nasměrujeme je k sobě na krátkou vzdálenost a připojíme terminály nastavitelného zdroje napětí k hřebíkům. Pokud postupně zvyšujete napětí zdroje energie, pak na určité hodnotě uvidíme jiskry, po kterých se vytvoří stabilní záře podobná blesku.

Lze tedy pozorovat proces jeho formování. Záře, která se tvoří mezi elektrodami, je plazma. Ve skutečnosti se jedná o elektrický oblouk nebo tok elektrického proudu plynným médiem mezi elektrodami. Na obrázku níže vidíte jeho strukturu a charakteristiku proudového napětí:

A zde jsou přibližné teploty:

Proč dochází k elektrickému oblouku

Všechno je velmi jednoduché, zkoumali jsme v článku o elektrické polestejně jako v článku o distribuce náboje ve vodičiže pokud je do elektrického pole zavedeno nějaké vodivé těleso (například ocelový hřebík), začnou se na jeho povrchu hromadit náboje. Navíc čím menší je poloměr ohybu povrchu, tím více se hromadí. Jednoduše řečeno, náboje se hromadí na špičce nehtu.

Mezi našimi elektrodami je vzduch plyn. Pod vlivem elektrického pole dochází k jeho ionizaci. Výsledkem toho všeho jsou podmínky pro vytvoření elektrického oblouku.

Napětí, při kterém se oblouk vyskytuje, závisí na konkrétním médiu a jeho stavu: tlak, teplota a další faktory.

Zajímavé: podle jedné verze je tento jev nazýván kvůli svému tvaru. Faktem je, že v procesu spalování výboje se vzduch nebo jiný plyn, který ho obklopuje, zahřívá a stoupá, což má za následek zkreslení přímočarého tvaru a vidíme oblouk nebo oblouk.

K zapálení oblouku musíte překonat průrazné napětí média mezi elektrodami nebo přerušit elektrický obvod. Pokud je v obvodu velká indukčnost, pak podle zákonů přepínání nelze proud v něm okamžitě přerušit, bude pokračovat v toku. V tomto ohledu se napětí mezi rozpojenými kontakty zvýší a oblouk bude hořet, dokud napětí nezmizí a energie nahromaděná v magnetickém poli induktoru nebude rozptýlena.

Zvažte podmínky zapálení a spalování:

Mezi elektrodami by měl být vzduch nebo jiný plyn. K překonání poruchového napětí média bude zapotřebí vysoké napětí desítek tisíc voltů - to závisí na vzdálenosti mezi elektrodami a dalšími faktory. K udržení hoření elektrickým obloukem postačuje 50-60 V a proud 10 ampérů nebo více. Konkrétní hodnoty závisí na prostředí, tvaru elektrod a vzdálenosti mezi nimi.

Harm a bojovat s ní

Zkoumali jsme příčiny výskytu elektrického oblouku, nyní se podívejme na to, jak velkou škodu způsobuje a jak ji uhasit. Elektrický oblouk poškozuje spínací zařízení. Všimli jste si, že pokud zapnete výkonné elektrické zařízení v síti a po nějaké době vytáhnete zástrčku ze zásuvky, objeví se malý záblesk. Tento oblouk je vytvořen mezi kontakty zástrčky a vývodu v důsledku otevřeného obvodu.

Důležité! Během hoření elektrického oblouku se vytváří velké množství tepla, jeho teplota hoří dosahuje hodnot více než 3000 stupňů Celsia. V obvodech vysokého napětí dosahuje délka oblouku metr nebo více. Hrozí nebezpečí poškození lidského zdraví a stavu zařízení.

Totéž se děje u světelných spínačů, mezi nimiž jsou další spínací zařízení:

• vypínače;
• magnetické spouštěče;
• stykače a tak.

V zařízeních, která se používají v sítích 0,4 kV, včetně obvyklých 220 V, používají speciální ochranné prostředky - obloukovité komory. Jsou potřeba ke snížení poškození kontaktů.

Oblouková komora je obecně sadou vodivých příček zvláštní konfigurace a tvaru, upevněných stěnami dielektrického materiálu.

Když jsou kontakty otevřeny, vytvořená plazma se ohne směrem k obloukové komoře, kde je rozpojena do malých sekcí. Výsledkem je ochlazení a navlhčení.

Ve vysokonapěťových sítích používejte spínače oleje, vakua, plynu. V olejovém spínači dochází k potlačení spínáním kontaktů v olejové lázni. Při spalování elektrického oblouku v oleji se rozkládá na vodík a plyny. Kolem kontaktů se vytvoří plynná bublina, která má tendenci se uvolňovat z komory vysokou rychlostí a oblouk se ochlazuje, protože vodík má dobrou tepelnou vodivost.

Ve vakuových vypínačích nejsou plyny ionizované a neexistují žádné podmínky pro hoření oblouku. Existují také spínače naplněné vysokotlakým plynem. Když se vytvoří elektrický oblouk, teplota v nich se nezvyšuje, tlak stoupá, a proto se ionizace plynů snižuje nebo dochází k deionizaci. Jsou zvažovány nadějné oblasti Jističe SF6.

Je také možné přepínat při nulové AC.

Užitečná aplikace

Uvažovaný jev našel řadu užitečných aplikací, například:

1. Osvětlovací zařízení. Například výbojky (DRL, xenon a další typy). Pokud do elektrod přidáte soli určitých kovů, změní se barva elektrického oblouku.
2. Elektrické obloukové svařování. Když se elektroda dotkne povrchu kovu, proudí vysoký proud, který kov zahřívá. Když odtrhnete elektrodu, proud nelze přerušit, vyhřívané povrchy emitují elektrody a vzniká oblouk. Při tavení kovových svařovaných povrchů a tavení samotné elektrody je možné spojit dvě části nebo je rozřezat. Existují různé typy svařování, například pomocí elektrod nebo plynu - oxidu uhličitého nebo argonu. Používá se všude a významně přispěl k bytové a průmyslové výstavbě.
3. Tavení oblouku. Elektrický oblouk závisí na elektrických parametrech zdrojů energie, takže můžete řídit jeho vypalování. Vzhledem k vysoké teplotě je možné roztavit velké množství kovů.

Nakonec doporučujeme sledovat užitečné video k tématu článku:

Nyní víte, co je elektrický oblouk, jaké jsou příčiny tohoto jevu a možné oblasti použití. Doufáme, že poskytnuté informace byly pro vás srozumitelné a užitečné!

Související materiály:

• Příčiny zkratu
• Svařovací kabel
• Svařovací krabice