מהי קשת חשמלית ואיך היא מתעוררת

היווצרות קשת, מבנה ותכונותיה

תאר לעצמך שאנחנו עורכים ניסוי במעבדה. יש לנו שני מוליכים, למשל, מסמרים מתכתיים. אנו מכוונים אותם זה לזה במרחק קצר ומחברים את המסופי של מקור המתח המווסת לציפורניים. אם מגדילים בהדרגה את המתח של מקור הכוח, אז בערך מסוים, נראה ניצוצות שלאחריהם נוצר זוהר יציב כמו ברק.

כך ניתן להתבונן בתהליך היווצרותו. הזוהר שנוצר בין האלקטרודות הוא פלזמה. למעשה, מדובר בקשת החשמלית או בזרימת הזרם החשמלי דרך מדיום הגז שבין האלקטרודות. באיור שלמטה רואים את המבנה שלה ואת מאפיין המתח הנוכחי:

והנה הטמפרטורות המשוערות:

מדוע קשת חשמלית מתרחשת

הכל פשוט מאוד, בחנו במאמר אודות שדה חשמליכמו גם במאמר בנושא חלוקת טעינה במוליךשאם כל גוף מוליך (מסמר פלדה למשל) יוכנס לשדה חשמלי, המטענים יתחילו להצטבר על פני השטח שלו. יתר על כן, ככל שרדיוס הכיפוף של המשטח קטן יותר, כך הם מצטברים יותר. במילים פשוטות, מטענים מצטברים על קצה הציפורן.

בין האלקטרודות שלנו, האוויר הוא גז. בהשפעת שדה חשמלי מתרחשת היינון שלו. כתוצאה מכל זה, נוצרים תנאים להיווצרות קשת חשמלית.

המתח בו מתרחשת הקשת תלוי במדיום הספציפי ובמצבו: לחץ, טמפרטורה וגורמים אחרים.

מעניין: על פי גרסה אחת, תופעה זו נקראת כך בגלל צורתה. העובדה היא שבתהליך שריפת פריקה האוויר או הגז האחר המקיפים אותו מתחמם ועולה, וכתוצאה מכך עיוות של צורה ישראלית ואנחנו רואים קשת או קשת.

כדי להצית את הקשת, עליכם להתגבר על מתח הפירוק של המדיום בין האלקטרודות, או לשבור את המעגל החשמלי. אם יש השראות גדולות במעגל, אז על פי חוקי המיתוג, לא ניתן להפריע מייד את הזרם בו, הוא ימשיך לזרום. בהקשר זה, המתח בין המגעים המנותקים יגדל, והקשת תישרף עד שהמתח ייעלם והאנרגיה שנצברה בשדה המגנטי של המשרן מתפוגגת.

קחו בחשבון את תנאי ההצתה והבעירה:

צריך להיות אוויר או גז אחר בין האלקטרודות. כדי להתגבר על מתח הפירוק של המדיום, יהיה צורך במתח גבוה של עשרות אלפי וולט - הדבר תלוי במרחק בין האלקטרודות לגורמים אחרים. כדי לשמור על שריפת קשת, מספיקים 50-60 וולט וזרם של 10 אמפר ומעלה. ערכים ספציפיים תלויים בסביבה, בצורת האלקטרודות ובמרחק ביניהם.

להזיק ולהילחם איתה

בדקנו את הגורמים להופעת קשת חשמלית, בואו נסתכל כמה נזק הוא עושה ואיך לכבות אותו. קשת חשמלית פוגעת בציוד המיתוג. שמתם לב שאם אתם מפעילים מכשיר חשמלי רב עוצמה ברשת ואחרי זמן מה שולפים את התקע מהשקע, מתרחש הבזק קטן. קשת זו נוצרת בין אנשי הקשר של התקע לשקע כתוצאה ממעגל פתוח.

חשוב! במהלך שריפת קשת חשמלית נוצר חום רב, טמפרטורת שריפתו מגיעה לערכים של יותר מ- 3000 מעלות צלזיוס. במעגלי מתח גבוה אורך הקשת מגיע למטר ומעלה. יש סכנה של פגיעה בבריאות האדם וגם במצב הציוד.

אותו דבר קורה במתגי האור, ציוד מיתוג אחר שביניהם:

• מפסקי חשמל;
• מתחילים מגנטיים;
• אנשי קשר וכאלה.

במכשירים המשמשים ברשתות של 0.4 קילוואט, כולל 220 וולט הרגילים, הם משתמשים בציוד מגן מיוחד - תאי קשתות. הם נדרשים כדי להפחית את הנזק שנגרם למגעים.

באופן כללי, תא הקשתות הוא קבוצה של מחיצות מוליכות בתצורה וצורה מיוחדות, המהודקות זו לזו על ידי קירות מחומר דיאלקטרי.

עם פתיחת המגעים, הפלזמה הנוצרת מתכופפת לעבר תא הקשת, שם היא מנותקת לחלקים קטנים. כתוצאה מכך הוא מתקרר ומתרוקן.

ברשתות מתח גבוה משתמשים במתגי נפט, ואקום, גז. במתג השמן הדיכוי מתרחש על ידי החלפת אנשי קשר באמבט השמן. כאשר שורפים קשת חשמלית בשמן, הוא מתפרק למימן וגזים. סביב המגעים נוצרת בועת גז, הנוטה לפרוץ החדר במהירות גבוהה והקשת מתקררת, מכיוון שמימן מוליכות תרמית טובה.

במפסקי ואקום גזים אינם מיוננים ואין תנאים לשריפת קשת. ישנם גם מתגים שמלאים בגז בלחץ גבוה. עם היווצרות קשת חשמלית הטמפרטורה בהן לא עולה, הלחץ עולה ובגלל זה היינון של הגזים יורד או מתרחשת פיוניזציה. נחשב אזורים מבטיחים מפסקי SF6.

אפשר גם לעבור באפס AC.

יישום שימושי

התופעה שנחשבה מצאה מספר יישומים שימושיים, למשל:

1. מכשירי תאורה. לדוגמה, מנורות פריקה (DRL, קסנון וסוגים אחרים). אם תוסיף מלחים של מתכות מסוימות לאלקטרודות, צבע הקשת החשמלית ישתנה.
2. ריתוך קשת חשמלי. כאשר האלקטרודה נוגעת במשטח המתכת, זורם זרם גבוה המחמם את המתכת. כשקורעים את האלקטרודה, אי אפשר להפריע לזרם, המשטחים המחוממים פולטים את האלקטרודות וקשת מתעוררת. כשממיסים משטחים מרותכים מתכתיים וממיסים את האלקטרודה עצמה, ניתן לחבר לשני חלקים או לחתוך אותם. ישנם סוגים שונים של ריתוך, למשל באמצעות אלקטרודות או גז - פחמן דו חמצני או ארגון. הוא משמש בכל מקום ותרם תרומה אדירה לבנייה למגורים ותעשייה.
3. נמס קשת. הקשת החשמלית תלויה בפרמטרים החשמליים של מקורות הכוח, כך שתוכלו לשלוט על שריפתה. בשל הטמפרטורה הגבוהה ניתן להמיס מספר רב של מתכות.

לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון וידאו שימושי בנושא המאמר:

עכשיו אתה יודע מה זה קשת חשמלית, מהם הגורמים לתופעה ושדות יישום אפשריים. אנו מקווים כי המידע שנמסר היה מובן ושימושי עבורך!

חומרים קשורים:

• הגורמים לקצר
• כבל ריתוך
• ריתוך תיבה לצומת