Che cos'è un arco elettrico e come si presenta

Formazione dell'arco, sua struttura e proprietà

Immagina di condurre un esperimento in un laboratorio. Abbiamo due conduttori, ad esempio chiodi di metallo. Li puntiamo l'un l'altro a breve distanza e colleghiamo i terminali di una sorgente di tensione regolabile ai chiodi. Se aumenti gradualmente la tensione della fonte di alimentazione, quindi ad un certo valore, vedremo scintille, dopo di che si formerà un bagliore stabile simile al fulmine.

Pertanto, si può osservare il processo della sua formazione. Il bagliore che si forma tra gli elettrodi è il plasma. In realtà, questo è l'arco elettrico o il flusso di corrente elettrica attraverso il fluido gassoso tra gli elettrodi. Nella figura sotto vedi la sua struttura e la caratteristica corrente-tensione:

E qui ci sono le temperature approssimative:

Perché si verifica un arco elettrico

Tutto è molto semplice, abbiamo esaminato in un articolo su campo elettricocosì come nell'articolo su distribuzione della carica nel conduttoreche se un corpo conduttivo (unghia d'acciaio, ad 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. In termini semplici, le cariche si accumulano sulla punta di un chiodo.

Tra i nostri elettrodi, l'aria è gas. Sotto l'influenza di un campo elettrico, si verifica la sua ionizzazione. Come risultato di tutto ciò, sorgono le condizioni per la formazione di un arco elettrico.

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

meraviglia I: secondo una versione, questo fenomeno è così chiamato per la sua forma. Il fatto è che nel processo di combustione di una scarica, l'aria o altri gas che la circondano si riscaldano e si alzano, provocando una distorsione di una forma rettilinea e vediamo un arco o un arco.

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

Considerare le condizioni di accensione e combustione:

Dovrebbero esserci aria o altri gas tra gli elettrodi. Per superare la tensione di rottura del mezzo, sarà necessaria un'alta tensione di decine di migliaia di volt - questo dipende dalla distanza tra gli elettrodi e altri fattori. Per mantenere la combustione dell'arco, sono sufficienti 50-60 volt e una corrente di 10 ampere o più. I valori specifici dipendono dall'ambiente, dalla forma degli elettrodi e dalla distanza tra di essi.

Fai del male e combatti con lei

Abbiamo esaminato le cause del verificarsi di un arco elettrico, ora diamo un'occhiata a quanti danni fa e come estinguerlo. Un arco elettrico danneggia l'apparecchiatura di commutazione. Hai notato che se accendi un potente dispositivo elettrico nella rete e dopo qualche tempo scolleghi la spina dalla presa, si verifica un piccolo flash. Questo arco si forma tra i contatti della spina e della presa a seguito di un circuito aperto.

! importante Durante la combustione di un arco elettrico viene generato molto calore, la sua temperatura di 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 danneggiare la salute umana sia delle condizioni dell'attrezzatura.

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

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

Nei dispositivi utilizzati in reti da 0,4 kV, compresi i soliti 220 V, usano speciali dispositivi di protezione - camere ad arco. Sono necessari per ridurre il danno arrecato ai contatti.

In generale, la camera ad arco è un insieme di partizioni conduttive di una speciale configurazione e forma, fissate insieme da pareti di materiale dielettrico.

Quando i contatti sono aperti, il plasma formato si piega verso la camera dell'arco, dove viene scollegato in piccole sezioni. Di conseguenza, si raffredda e si inumidisce.

Nelle reti ad alta tensione utilizzare interruttori per olio, vuoto, gas. Nell'interruttore dell'olio, la soppressione avviene commutando i contatti nel bagno d'olio. Quando brucia un arco elettrico in olio, si decompone in idrogeno e gas. Una bolla di gas si forma attorno ai contatti, che tende a fuoriuscire dalla camera ad alta velocità e l'arco si raffredda, poiché l'idrogeno ha una buona conduttività termica.

Negli interruttori automatici sotto vuoto, i gas non sono ionizzati e non vi sono condizioni per la combustione dell'arco. Ci sono anche interruttori riempiti con gas ad alta pressione. Con la formazione di un arco elettrico, la temperatura in essi non aumenta, la pressione aumenta e, di conseguenza, la ionizzazione dei gas diminuisce o si verifica la deionizzazione. Sono considerate aree promettenti Interruttori SF6.

È anche possibile commutare a zero CA.

Applicazione utile

Il fenomeno considerato ha trovato una serie di applicazioni utili, ad esempio:

1. Dispositivi di illuminazione. Ad esempio, lampade a scarica (DRL, xeno e altri tipi). Se si aggiungono sali di determinati metalli agli elettrodi, il colore dell'arco elettrico cambierà.
2. Saldatura ad arco elettrico. Quando l'elettrodo tocca la superficie del metallo, scorre una corrente elevata che riscalda il metallo. Quando si strappa l'elettrodo, la corrente non può essere interrotta, le superfici riscaldate emettono gli elettrodi e sorge un arco. Quando si fondono superfici saldate in metallo e si fonde l'elettrodo stesso, è possibile unire due parti o tagliarle. Esistono vari tipi di saldatura, ad esempio con elettrodi o gas - anidride carbonica o argon. È usato ovunque e ha dato un enorme contributo all'edilizia residenziale e industriale.
3. Fusione dell'arco. L'arco elettrico dipende dai parametri elettrici delle fonti di energia, quindi puoi controllarne la combustione. A causa dell'alta temperatura, è possibile fondere un gran numero di metalli.

Infine, ti consigliamo di guardare un utile video sull'argomento dell'articolo:

Ora sai cos'è un arco elettrico, quali sono le cause di questo fenomeno e i possibili campi di applicazione. Speriamo che le informazioni fornite siano comprensibili e utili per te!

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