Bij het schakelen van elektrische apparaten of bij overspanningen in het circuit tussen delen die onder spanning staan, kan er een elektrische boog ontstaan. Het kan worden gebruikt voor nuttige technologische doeleinden en tegelijkertijd schade toebrengen aan apparatuur. Momenteel hebben ingenieurs een aantal methoden ontwikkeld om elektrische vlambogen te bestrijden en voor nuttige doeleinden te gebruiken. In dit artikel zullen we bekijken hoe het ontstaat, de gevolgen ervan en de reikwijdte van de toepassing.

Boogvorming, de structuur en eigenschappen ervan

Laten we ons voorstellen dat we een experiment in het laboratorium uitvoeren. We hebben twee geleiders, bijvoorbeeld metalen spijkers. Laten we ze met de punten naar elkaar toe op korte afstand plaatsen en de draden van de instelbare spanningsbron op de spijkers aansluiten. Als we de spanning van de stroombron geleidelijk verhogen, zullen we bij een bepaalde waarde vonken zien, waarna zich een stabiele gloed zal vormen die lijkt op bliksem.

Op deze manier kun je het proces van zijn vorming observeren. De gloed die tussen de elektroden ontstaat, is plasma. In feite is dit een elektrische boog of lekkage elektrische stroom door een gasvormig medium tussen de elektroden. In de onderstaande figuur zie je de structuur en stroom-spanningskarakteristieken:

En hier zijn de geschatte temperaturen:

Waarom ontstaat er een elektrische boog?

Alles is heel eenvoudig, we hebben het er in het artikel over gehad, en ook in het artikel over, dat als een geleidend lichaam (bijvoorbeeld een stalen spijker) in een elektrisch veld wordt gebracht, de ladingen zich op het oppervlak zullen gaan ophopen. Bovendien, hoe kleiner de kromtestraal van het oppervlak, hoe meer ervan zich ophopen. Spreken in eenvoudige taal- Ladingen hopen zich op op de punt van de nagel.

Tussen onze elektroden is de lucht een gas. Onder invloed van een elektrisch veld vindt de ionisatie ervan plaats. Als gevolg van dit alles ontstaan ​​er omstandigheden voor de vorming van een elektrische boog.

De spanning waarbij een boog ontstaat, hangt af van het specifieke medium en de toestand ervan: druk, temperatuur en andere factoren.

Interessant: Volgens één versie wordt dit fenomeen zo genoemd vanwege zijn vorm. Feit is dat tijdens de verbranding van de ontlading de lucht of ander gas eromheen opwarmt en opstijgt, waardoor de rechtlijnige vorm wordt vervormd en we een boog of boog zien.

Om een ​​boog te ontsteken, moet u ofwel de doorslagspanning van het medium tussen de elektroden overwinnen, ofwel het elektrische circuit onderbreken. Als er een grote inductantie in het circuit is, kan de stroom daarin volgens de commutatiewetten niet onmiddellijk worden onderbroken, maar zal deze blijven stromen. In dit opzicht zal de spanning tussen de losgekoppelde contacten toenemen en zal de boog branden totdat de spanning verdwijnt en de energie die zich in het magnetische veld van de inductor heeft geaccumuleerd, is gedissipeerd.

Overweeg de omstandigheden van ontsteking en verbranding:

Er moet lucht of een ander gas tussen de elektroden zitten. Om de doorslagspanning van het medium te overwinnen is een hoge spanning van tienduizenden volt nodig - dit hangt af van de afstand tussen de elektroden en andere factoren. Om de boog in stand te houden zijn 50-60 volt en een stroomsterkte van 10 ampère of meer voldoende. Specifieke waarden zijn afhankelijk van de omgeving, de vorm van de elektroden en de afstand daartussen.

Schade en de strijd ertegen

We hebben gekeken naar de oorzaken van een elektrische boog, laten we nu eens kijken welke schade deze veroorzaakt en hoe deze kan worden gedoofd. Een elektrische boog veroorzaakt schade aan schakelapparatuur. Is het u opgevallen dat als u een krachtig elektrisch apparaat aansluit en na enige tijd de stekker uit het stopcontact haalt, er een kleine flits ontstaat. Dit is een boog die ontstaat tussen de contacten van een stekker en stopcontact als gevolg van een breuk electronisch circuit.

Belangrijk! Wanneer een elektrische boog brandt, komt er veel warmte vrij; de verbrandingstemperatuur bereikt waarden van meer dan 3000 graden Celsius. In hoogspanningscircuits bereikt de booglengte een meter of meer. Er bestaat gevaar voor zowel schade aan de menselijke gezondheid als de toestand van de apparatuur.

Hetzelfde gebeurt bij lichtschakelaars en andere schakelapparatuur, waaronder:

• stroomonderbrekers;
• magnetische starters;
• contactors enzovoort.

In apparaten die worden gebruikt in 0,4 kV-netwerken, inclusief de gebruikelijke 220 V, gebruiken ze speciale middelen bescherming – boogbluskamers. Ze zijn nodig om de schade aan contacten te verminderen.

IN algemeen beeld De booggoot is een reeks geleidende scheidingswanden met een speciale configuratie en vorm, beveiligd door wanden gemaakt van diëlektrisch materiaal.

Wanneer de contacten worden geopend, buigt het resulterende plasma naar de boogdovende kamer, waar het in kleine secties wordt gescheiden. Als gevolg hiervan koelt het af en dooft het.

Olie-, vacuüm- en gasstroomonderbrekers worden gebruikt in hoogspanningsnetwerken. Bij een oliewissel vindt het doven plaats door het schakelen van contacten in een oliebad. Wanneer een elektrische boog in olie brandt, valt deze uiteen in waterstof en gassen. Rond de contacten vormt zich een gasbel, die de neiging heeft met hoge snelheid uit de kamer te ontsnappen en de boog afkoelt, omdat waterstof een goede thermische geleidbaarheid heeft.

In vacuümstroomonderbrekers worden de gassen niet geïoniseerd en zijn er geen voorwaarden voor vonkontlading. Er zijn ook schakelaars gevuld met hogedrukgas. Wanneer een elektrische boog wordt gevormd, neemt de temperatuur daarin niet toe, neemt de druk toe en hierdoor neemt de ionisatie van gassen af ​​of vindt deïonisatie plaats. Een veelbelovende richting worden beschouwd .

Schakelen op nulwaarde is ook mogelijk wisselstroom.

Nuttige toepassing

Dit fenomeen heeft een aantal nuttige toepassingen gevonden, bijvoorbeeld:

Nu weet je wat een elektrische boog is, wat de oorzaak is van dit fenomeen en mogelijke toepassingsgebieden. Wij hopen dat de verstrekte informatie duidelijk en nuttig voor u was!

Materialen

Materiaal van Wikipedia - de gratis encyclopedie

Elektrische boog (voltaïsche boog, boogontlading) - een fysisch fenomeen, een van de soorten elektrische ontladingen in een gas.

Boogstructuur

De elektrische boog bestaat uit kathode- en anodegebieden, boogkolommen en overgangsgebieden. De dikte van het anodegebied is 0,001 mm, het kathodegebied ongeveer 0,0001 mm.

De temperatuur in het anodische gebied bij het lassen met een afsmeltende elektrode is ongeveer 2500 ... 4000 ° C, de temperatuur in de boogkolom is van 7.000 tot 18.000 ° C, in het kathodegebied - 9.000 - 12.000 ° C.

De boogkolom is elektrisch neutraal. In elke sectie zijn er hetzelfde nummer geladen deeltjes met tegengestelde tekens. De spanningsval in de boogkolom is evenredig met de lengte ervan.

Lasbogen worden geclassificeerd volgens:

• Elektrodematerialen - met verbruikbare en niet-verbruikbare elektrode;
• Graden van kolomcompressie - vrije en gecomprimeerde boog;
• Volgens de gebruikte stroom - DC-boog en AC-boog;
• Volgens de polariteit van gelijkstroom - directe polariteit ("-" op de elektrode, "+" - op het product) en omgekeerde polariteit;
• Bij gebruik van wisselstroom - eenfasige en driefasige bogen.

Zelfregulering van de boog

Wanneer externe compensatie optreedt - veranderingen in netwerkspanning, draadaanvoersnelheid, enz., treedt er een verstoring op in het gevestigde evenwicht tussen de aanvoersnelheid en de smeltsnelheid. Naarmate de lengte van de boog in het circuit toeneemt, nemen de lasstroom en de smeltsnelheid van de elektrodedraad af en wordt de voedingssnelheid, hoewel constant, groter dan de smeltsnelheid, wat leidt tot het herstel van de booglengte. Naarmate de booglengte afneemt, wordt de draadsmeltsnelheid groter dan de aanvoersnelheid, wat leidt tot het herstel van de normale booglengte.

De efficiëntie van het zelfreguleringsproces van de boog wordt aanzienlijk beïnvloed door de vorm van de stroom-spanningskarakteristiek van de stroombron. De hoge snelheid van booglengteschommelingen wordt automatisch verwerkt met rigide I-V-karakteristieken van het circuit.

Vechten tegen een elektrische boog

Bij een aantal apparaten is het fenomeen van een elektrische boog schadelijk. Dit zijn voornamelijk contactschakelapparaten die worden gebruikt in de stroomvoorziening en elektrische aandrijvingen: hoogspanningsstroomonderbrekers, stroomonderbrekers, contactors, sectionele isolatoren op het contactnetwerk van geëlektrificeerde spoorwegen en stedelijk elektrisch vervoer. Wanneer de belastingen worden losgekoppeld door de bovengenoemde apparaten, ontstaat er een boog tussen de openingscontacten.

Het mechanisme voor het optreden van een boog is in dit geval als volgt:

• Contactdruk verminderen - het aantal contactpunten neemt af, de weerstand in de contacteenheid neemt toe;
• Het begin van contactdivergentie - de vorming van "bruggen" uit het gesmolten metaal van de contacten (op de laatste contactpunten);
• Breuk en verdamping van “bruggen” uit gesmolten metaal;
• Vorming van een elektrische boog in metaaldamp (wat bijdraagt ​​aan een grotere ionisatie van de contactopening en moeilijkheden bij het doven van de boog);
• Stabiele boogverbranding met snelle doorbranding van de contacten.

Om schade aan de contacten tot een minimum te beperken, is het noodzakelijk om de boog in een minimale tijd te doven, waarbij alles in het werk wordt gesteld om te voorkomen dat de boog op één plaats blijft (terwijl de boog beweegt, wordt de warmte die daarin vrijkomt gelijkmatig verdeeld over het contactlichaam ).

Solliciteer om aan de bovenstaande vereisten te voldoen volgende methoden boogcontrole:

• boogkoeling door een stroom koelmedium-vloeistof (olieschakelaar); gas - (luchtstroomonderbreker, autogas-stroomonderbreker, olie-stroomonderbreker, SF6-gasstroomonderbreker) en de stroom van het koelmedium kan zowel langs het boogvat (longitudinale afschrikking) als over (dwarsafschrikking) passeren; soms wordt longitudinale-transversale demping gebruikt;
• gebruik van het boogdovende vermogen van vacuüm - het is bekend dat wanneer de druk van de gassen rond de geschakelde contacten wordt verlaagd tot een bepaalde waarde, een vacuümstroomonderbreker leidt tot effectief doven van de boog (vanwege de afwezigheid van dragers voor boogvorming).
• gebruik van meer boogbestendig contactmateriaal;
• gebruik van contactmateriaal met een hoger ionisatiepotentieel;
• gebruik van boogblusroosters (stroomonderbreker, elektromagnetische schakelaar). Het principe van het gebruik van boogdoving op roosters is gebaseerd op het gebruik van het effect van inval nabij de kathode in de boog ( de meeste De spanningsval in de boog is de spanningsval over de kathode; Het boogblusrooster is eigenlijk een reeks seriële contacten voor de boog die daar komt).
• gebruik van boogonderdrukkingskamers - bij het betreden van een kamer gemaakt van boogbestendig materiaal, zoals mica-plastic, met smalle, soms zigzagkanalen, strekt de boog zich uit, trekt samen en wordt intensief gekoeld door contact met de wanden van de kamer.
• het gebruik van "magnetische explosie" - aangezien de boog sterk geïoniseerd is, kan deze als een eerste benadering worden beschouwd als een flexibele geleider met stroom; Door een magnetisch veld te creëren met speciale elektromagneten (in serie verbonden met de boog), is het mogelijk om boogbewegingen te creëren om de warmte gelijkmatig over het contact te verdelen en deze in de boogdovende kamer of het rooster te drijven. Sommige schakelaarontwerpen creëren een radiaal magnetisch veld dat koppel aan de boog verleent.
• het omzeilen van contacten op het moment van opening door een vermogenshalfgeleiderschakelaar met een thyristor of triac parallel geschakeld aan de contacten; na het openen van de contacten wordt de halfgeleiderschakelaar uitgeschakeld op het moment dat de spanning door nul gaat (hybride contactor, thyricon) .

zie ook

Schrijf een recensie over het artikel "Elektrische boog"

Literatuur

• Elektrische boog- artikel uit.
• Vonkenontlading- artikel uit de Grote Sovjet-encyclopedie.
• Raiser Yu.P. Fysica van gasontlading. - 2e druk. - M.: Nauka, 1992. - 536 p. - ISBN 5-02014615-3.
• Rodshtein L.A. Elektrische apparaten, L 1981
• Clerici, Matteo; Hu, Yi; Lassonde, Philippe; Milian, Carles; Couairon, Arnaud; Christodoulides, Demetrios N.; Chen, Zhigang; Razzari, Luca; Vidal, François (01-06-2015). "Laserondersteunde geleiding van elektrische ontladingen rond objecten". Wetenschappelijke vooruitgang 1(5):e1400111. Bibcode:2015SciA....1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN2375-2548.

Koppelingen

Opmerkingen

Terminologie Elektrische boog Druklassen contactlassen Andere soorten lassen Uitrusting en uitrusting Beroepsziekten Professionele organisaties

Een fragment dat de elektrische boog karakteriseert

– Op fera du chemin cette fois ci. Oh! quand il s"en mele lui meme ca chauffe... Nom de Dieu... Le voila!.. Vive l"Empereur! Les voila donc les Steppes de l'Asie! Vilain betaalt tout de meme. Au revoir, Beauche; je te reserve le plus beau palais de Moskou. Au revoir! Bonne kans... L'as tu vu, l'Empereur? Vive l" Empereur!.. preur! Als ik een gouverneur aux Indes ben, Gerard, je bent de minister van Cachemire, dan is hij de baas. Leef de keizer! Leef! leef! leef! Les gredins de Cosaques, als het gaat om bestanden. Leve de keizer! Le voila! Le vois tu? Je l'ai vu deux fois comme jete vois. Le petit caporal... Je l"ai vu donner la croix a l"un des vieux... Vive l"Empereur!... [Laten we nu gaan! Oh! zodra hij de leiding neemt, zullen de dingen koken. Bij God. ... Hier is hij... Hoera, keizer! Dus hier zijn ze, de Aziatische steppen... Maar een slecht land. Tot ziens, Bose. Ik laat je het beste paleis van Moskou achter. Tot ziens, ik wens je succes. Heb je de keizer gezien? Hoera! Als ik gouverneur van India word, zal ik jou minister van Kasjmir maken... Hoera! Keizer Hier is hij! Zie je hem? Ik heb hem twee keer gezien zoals jij. Kleine korporaal... Ik zag hoe hij een kruis aan een van de oude mannen hing... Hoera, keizer!] - zeiden de stemmen van oude en jonge mensen, van de meest uiteenlopende karakters en posities in de samenleving. Alle gezichten van deze mensen hadden één gemeenschappelijk uitdrukking van vreugde aan het begin van de langverwachte campagne en verrukking en toewijding aan de man in een grijze geklede jas die op de berg staat.
Op 13 juni kreeg Napoleon een klein raszuiver Arabisch paard, en hij ging zitten en galoppeerde naar een van de bruggen over de Neman, voortdurend verdoofd door enthousiaste kreten, die hij kennelijk alleen verdroeg omdat het onmogelijk was hen te verbieden hun liefde te uiten. voor hem met deze kreten; maar dit geschreeuw, dat hem overal vergezelde, woog op hem en leidde hem af van de militaire zorgen die hem in zijn greep hadden sinds de tijd dat hij zich bij het leger had aangesloten. Hij reed over een van de bruggen die op boten naar de andere kant slingerden, maakte een scherpe bocht naar links en galoppeerde richting Kovno, voorafgegaan door enthousiaste paardenwachters van de Guards die aan de grond genageld waren van geluk, en de weg vrijmaakten voor de troepen die voor hem uit galoppeerden. Aangekomen bij de brede rivier de Viliya stopte hij naast een Pools Uhlan-regiment dat op de oever was gestationeerd.
- Levend! – schreeuwden de Polen ook enthousiast, waardoor het front werd verstoord en elkaar werden geduwd om hem te zien. Napoleon onderzocht de rivier, stapte van zijn paard en ging op een boomstam op de oever zitten. Bij een woordeloos teken werd hem een ​​pijp overhandigd, hij plaatste die op de achterkant van een vrolijke bladzijde die naar boven rende en naar de andere kant begon te kijken. Toen verdiepte hij zich diep in het bestuderen van een kaartblad dat tussen de boomstammen lag. Zonder zijn hoofd op te heffen zei hij iets, en twee van zijn adjudanten galoppeerden richting de Poolse lansiers.
- Wat? Wat zei hij? - werd gehoord in de gelederen van de Poolse lansiers toen een adjudant naar hen toe galoppeerde.
Het kreeg de opdracht een doorwaadbare plaats te vinden en naar de andere kant over te steken. Poolse Lancer-kolonel, knap een oude man, rood en verward in woorden van opwinding, vroeg de adjudant of hij met zijn lansiers de rivier over mocht zwemmen zonder een doorwaadbare plaats te zoeken. Hij, met duidelijke angst voor weigering, vroeg, net als een jongen die toestemming vraagt ​​om op een paard te klimmen, in de ogen van de keizer om over de rivier te mogen zwemmen. De adjudant zei dat de keizer waarschijnlijk niet ontevreden zou zijn over deze buitensporige ijver.
Zodra de adjudant dit zei, riep een oude, besnorde officier met een blij gezicht en sprankelende ogen, zijn sabel opheffend: 'Vivat! - en terwijl hij de lansiers beval hem te volgen, gaf hij zijn paard de sporen en galoppeerde naar de rivier. Hij duwde boos het paard dat had geaarzeld onder zich en viel in het water, dieper de stroomversnellingen in. Honderden lansiers galoppeerden achter hem aan. Het was koud en verschrikkelijk in het midden en bij de stroomversnellingen van de stroming. De lansiers klampten zich aan elkaar vast, vielen van hun paarden, sommige paarden verdronken, ook mensen verdronken, de rest probeerde te zwemmen, sommigen zaten op het zadel, sommigen hielden de manen vast. Ze probeerden naar de andere kant te zwemmen en ondanks het feit dat er een halve mijl verderop een oversteekplaats was, waren ze er trots op dat ze in deze rivier zwommen en verdronken onder de blik van een man die op een boomstam zat en niet eens keek. bij wat ze aan het doen waren. Toen de terugkerende adjudant, een geschikt moment uitkiezend, zichzelf toestond de aandacht van de keizer te vestigen op de toewijding van de Polen aan zijn persoon, kleine man in een grijze geklede jas stond hij op, riep Berthier bij zich, begon met hem heen en weer te lopen langs de kust, gaf hem bevelen en keek af en toe ontevreden naar de verdrinkende lansiers die zijn aandacht trokken.
Het was niet nieuw voor hem om te geloven dat zijn aanwezigheid aan alle uiteinden van de wereld, van Afrika tot de steppen van Muscovy, mensen evenzeer verbaast en onderdompelt in de waanzin van zelfvergetelheid. Hij gaf opdracht een paard naar hem toe te brengen en reed naar zijn kamp.
Ongeveer veertig lansiers verdronken in de rivier, ondanks de boten die waren gestuurd om te helpen. De meeste spoelden terug naar deze kust. De kolonel en een aantal mensen zwommen de rivier over en klommen met moeite naar de andere oever. Maar zodra ze uitstapten met hun natte jurk om zich heen floppend en in beekjes druipend, riepen ze: “Vivat!”, enthousiast kijkend naar de plek waar Napoleon stond, maar waar hij niet meer was, en op dat moment dachten ze na over zichzelf blij.
'S Avonds gaf Napoleon, tussen twee orders door - een over het zo snel mogelijk afleveren van de voorbereide valse Russische bankbiljetten voor import in Rusland, en de andere over het neerschieten van de Sakser, in wiens onderschepte brief informatie over orders voor het Franse leger werd gevonden - een derde bevel - over de opname van de Poolse kolonel, die zichzelf onnodig in de rivier wierp, in het erecohort (Legion d'honneur), waarvan Napoleon het hoofd was.
Qnos vult perdere – dementie. [Wie hij ook wil vernietigen, hij zal hem van zijn geest beroven (lat.)]

Ondertussen woonde de Russische keizer al meer dan een maand in Vilna, waar hij beoordelingen en manoeuvres maakte. Niets was klaar voor de oorlog die iedereen verwachtte en waarvoor de keizer uit Sint-Petersburg kwam om zich voor te bereiden. Er was geen algemeen plan van aanpak. De aarzeling over welk plan, van alle voorstellen, zou worden aanvaard, werd alleen maar groter na het maandenlange verblijf van de keizer in hoofdappartement. De drie legers hadden elk een aparte opperbevelhebber, maar er was geen gemeenschappelijke commandant over alle legers, en de keizer nam deze titel niet aan.
Hoe langer geleefd De keizer in Vilna bereidde zich steeds minder voor op oorlog, hij was het wachten daarop beu. Alle aspiraties van de mensen rondom de soeverein leken er alleen op gericht te zijn de soeverein, terwijl hij een plezierige tijd had, de komende oorlog te laten vergeten.
Na vele bals en feestdagen onder de Poolse magnaten, onder de hovelingen en de soeverein zelf, kwam in juni een van de Poolse generaal-adjudanten van de soeverein op het idee om namens zijn generaal een diner en bal te geven aan de soeverein. adjudanten. Dit idee werd door iedereen met vreugde aanvaard. De keizer was het daarmee eens. De adjudanten van de generaal zamelden geld in door middel van een abonnement. De persoon die de soeverein het meest zou kunnen plezieren, werd uitgenodigd als gastvrouw van het bal. Graaf Bennigsen, een landeigenaar uit de provincie Vilna, bood zijn landhuis aan voor deze vakantie, en op 13 juni stonden een diner, een bal, varen en vuurwerk gepland in Zakret, landhuis Graaf Bennigsen.
Op de dag waarop Napoleon het bevel gaf de Neman en zijn geavanceerde troepen over te steken, de Kozakken terug te dringen en de Russische grens over te steken, bracht Alexander de avond door in de datsja van Bennigsen - op een bal gegeven door de adjudanten van de generaal.
Het was een vrolijke, schitterende vakantie; experts in de branche zeiden dat zelden zoveel schoonheden op één plek samenkwamen. Gravin Bezukhova was, samen met andere Russische dames die van Sint-Petersburg naar Vilna kwamen voor de soeverein, bij dit bal en verduisterde de verfijnde Poolse dames met haar zware, zogenaamde Russische schoonheid. Ze werd opgemerkt en de soeverein eerde haar met een dans.
Boris Drubetskoy, en garcon (een vrijgezel), zoals hij zei, nadat hij zijn vrouw in Moskou had achtergelaten, was ook bij dit bal en nam, hoewel hij geen adjudant-generaal was, voor een groot bedrag deel aan de inschrijving voor het bal. Boris was nu een rijke man, ver gevorderd in eer, die niet langer op zoek was naar bescherming, maar op gelijke voet stond met de hoogste van zijn leeftijdsgenoten.
Om twaalf uur 's avonds waren ze nog aan het dansen. Helen, die geen waardige heer had, bood zelf de mazurka aan Boris aan. Zij zaten in het derde paar. Boris, koel kijkend naar Helens glimmende blote schouders die uit haar donkere gaas- en gouden jurk staken, praatte over oude bekenden en bleef tegelijkertijd, onopgemerkt door hemzelf en anderen, geen seconde ophouden met kijken naar de soeverein, die zich in dezelfde zaal bevond. De keizer danste niet; hij stond in de deuropening en stopte als eerste met die vriendelijke woorden die alleen hij kon uitspreken.
Aan het begin van de mazurka zag Boris dat adjudant-generaal Balashev, een van de personen die het dichtst bij de soeverein stonden, hem benaderde en onhoffelijk dicht bij de soeverein stond, die met een Poolse dame sprak. Na met de dame te hebben gesproken, keek de soeverein vragend en, blijkbaar beseffend dat Balashev alleen zo handelde omdat er belangrijke redenen waren, knikte hij lichtjes naar de dame en wendde zich tot Balashev. Zodra Balashev begon te spreken, was er verbazing op het gezicht van de soeverein te lezen. Hij pakte Balashev bij de arm en liep met hem door de gang, waarbij hij onbewust drie vadem brede weg aan weerszijden vrijmaakte van degenen die voor hem opzij stonden. Boris zag het opgewonden gezicht van Arakcheev terwijl de soeverein met Balashev liep. Arakcheev, die van onder zijn wenkbrauwen naar de soeverein keek en zijn rode neus snurkte, liep de menigte uit, alsof hij verwachtte dat de soeverein zich tot hem zou wenden. (Boris realiseerde zich dat Arakcheev jaloers was op Balashev en was ontevreden over het feit dat duidelijk belangrijk nieuws niet via hem aan de soeverein werd overgebracht.)
Maar de soeverein en Balashev liepen, zonder Arakcheev op te merken, door de uitgangsdeur de verlichte tuin in. Arakcheev, die zijn zwaard vasthield en boos om zich heen keek, liep ongeveer twintig passen achter hen aan.

22 augustus 2012 om 10:00 uur

Wanneer het elektrische circuit wordt geopend, vindt er een elektrische ontlading plaats in de vorm van een elektrische boog. Om een ​​elektrische boog te laten ontstaan, is het voldoende dat de spanning op de contacten hoger is dan 10 V met een stroom in het circuit van de orde van 0,1 A of meer. Bij aanzienlijke spanningen en stromen kan de temperatuur in de boog 10...15 duizend °C bereiken, waardoor contacten en stroomvoerende delen smelten.

Bij spanningen van 110 kV en hoger kan de booglengte enkele meters bedragen. Daarom is een elektrische boog, vooral in krachtige stroomcircuits, bij spanningen boven 1 kV een groot gevaar, hoewel er ook ernstige gevolgen kunnen optreden bij installaties bij spanningen onder 1 kV. Hierdoor moet de elektrische boog zoveel mogelijk worden beperkt en snel worden gedoofd in circuits met spanningen zowel boven als onder 1 kV.

Oorzaken van elektrische vlambogen

Het proces van elektrische boogvorming kan worden vereenvoudigd op de volgende manier. Wanneer de contacten divergeren, neemt de contactdruk en dienovereenkomstig het contactoppervlak aanvankelijk af, de overgangsweerstand (stroomdichtheid en temperatuur) neemt toe - lokale (in bepaalde delen van het contactgebied) begint oververhitting, die verder bijdraagt ​​aan de thermionische emissie wanneer, onder invloed van hoge temperaturen neemt de bewegingssnelheid van elektronen toe en breken ze uit het oppervlak van de elektrode.

Op het moment dat de contacten divergeren, dat wil zeggen dat het circuit breekt, wordt de spanning snel hersteld bij de contactopening. Omdat de afstand tussen de contacten klein is, ontstaat er een elektrisch veld met hoge intensiteit, onder invloed waarvan elektronen uit het oppervlak van de elektrode worden uitgestoten. Ze versnellen in elektrisch veld en als ze een neutraal atoom raken, geven ze het hun kinetische energie. Als deze energie voldoende is om ten minste één elektron uit de schil van een neutraal atoom te verwijderen, vindt het ionisatieproces plaats.

De resulterende vrije elektronen en ionen vormen het plasma van de boogcilinder, dat wil zeggen het geïoniseerde kanaal waarin de boog brandt en een continue beweging van deeltjes is verzekerd. In dit geval bewegen negatief geladen deeltjes, voornamelijk elektronen, in één richting (naar de anode), en atomen en gasmoleculen die één of meer elektronen missen – positief geladen deeltjes – in de tegenovergestelde richting (naar de kathode). De geleidbaarheid van plasma ligt dicht bij de geleidbaarheid van metalen.

Er stroomt een grote stroom door de boogschacht en er ontstaat een hoge temperatuur. Deze temperatuur van de boogcilinder leidt tot thermische ionisatie - het proces van vorming van ionen als gevolg van de botsing van moleculen en atomen met hoge kinetische energie bij hoge bewegingssnelheden (moleculen en atomen van het medium waar de boog brandt vallen uiteen in elektronen en positief geladen ionen). Intensieve thermische ionisatie handhaaft een hoge plasmageleiding. Daarom is de spanningsval over de booglengte klein.

In een elektrische boog vinden voortdurend twee processen plaats: naast ionisatie ook deïonisatie van atomen en moleculen. Dit laatste gebeurt voornamelijk door diffusie, dat wil zeggen de overdracht van geladen deeltjes naar omgeving en de recombinatie van elektronen en positief geladen ionen, die recombineren tot neutrale deeltjes, waarbij de energie vrijkomt die bij hun verval is verbruikt. In dit geval wordt warmte afgevoerd naar de omgeving.

Het is dus mogelijk om drie fasen van het beschouwde proces te onderscheiden: boogontsteking, wanneer, als gevolg van impactionisatie en elektronenemissie uit de kathode, een boogontlading begint en de intensiteit van de ionisatie hoger is dan de deïonisatie, stabiele verbranding boog, ondersteund door thermische ionisatie in de boogcilinder, wanneer de intensiteit van ionisatie en deïonisatie hetzelfde is, uitdoving van de boog, wanneer de intensiteit van de deïonisatie hoger is dan ionisatie.

Methoden voor het doven van bogen in elektrische schakelapparaten

Om de elementen van het elektrische circuit los te koppelen en zo schade aan het schakelapparaat te voorkomen, is het niet alleen nodig om de contacten te openen, maar ook om de boog die ertussen verschijnt te doven. De processen van boogdoving, evenals verbranding, onder afwisselend en gelijkstroom zijn verschillend. Dit wordt bepaald door het feit dat in het eerste geval de stroom in de boog elke halve cyclus door nul gaat. Op deze momenten stopt het vrijkomen van energie in de boog en gaat de boog telkens spontaan uit, om vervolgens weer op te lichten.

In de praktijk wordt de stroom in de boog iets eerder dicht bij nul dan de overgang naar nul, aangezien naarmate de stroom afneemt, de aan de boog geleverde energie afneemt en de temperatuur van de boog dienovereenkomstig afneemt en de thermische ionisatie stopt. Tegelijkertijd intens in de boogopening het proces is aan de gang deïonisatie. Als binnen dit moment Als u de contacten opent en snel scheidt, is het mogelijk dat er geen elektrische storing optreedt en dat het circuit wordt losgekoppeld zonder dat er vonken ontstaan. In de praktijk is dit echter uiterst moeilijk om te doen, en daarom worden speciale maatregelen genomen om het doven van de boog te versnellen, waardoor de boogruimte wordt gekoeld en het aantal geladen deeltjes wordt verminderd.

Als gevolg van deïonisatie neemt de elektrische sterkte van de spleet geleidelijk toe en tegelijkertijd neemt de herstelspanning erover toe. De verhouding tussen deze grootheden bepaalt of de boog de komende helft van de periode zal oplichten of niet. Als de elektrische sterkte van de spleet sneller toeneemt en er meer herstelspanning is, zal de boog niet meer ontsteken, anders is een stabiele boog verzekerd. De eerste voorwaarde bepaalt de taak van het doven van de boog.

In schakelapparaten die ze gebruiken verschillende manieren boog uitsterven.

Verlenging van de boog

Wanneer de contacten divergeren tijdens het ontkoppelen van het elektrische circuit, strekt de resulterende boog zich uit. Tegelijkertijd verbeteren de koelomstandigheden voor de boog, omdat het oppervlak groter wordt en er meer spanning nodig is voor de verbranding.

Een lange boog verdelen in een aantal korte bogen

Als de boog die wordt gevormd wanneer de contacten opengaan, wordt verdeeld in K korte bogen, bijvoorbeeld door deze in een metalen rooster te trekken, dan gaat deze uit. De boog wordt gewoonlijk door elektrische actie in een metalen rooster getrokken. magnetisch veld geïnduceerd in de roosterplaten door wervelstromen. Deze boogdovende methode wordt veel gebruikt in schakelapparaten voor spanningen onder 1 kV, met name in automatische luchtstroomonderbrekers.

Boogkoeling in smalle sleuven

Het doven van de boog in een klein volume is eenvoudiger. Daarom worden in schakelinrichtingen op grote schaal boogdovende kamers met longitudinale sleuven gebruikt (de as van een dergelijke sleuf valt samen in de richting van de as van de boogschacht). Een dergelijke opening ontstaat gewoonlijk in kamers die zijn gemaakt van isolerende, boogbestendige materialen. Door het contact van de boog met koude oppervlakken vindt de intense afkoeling ervan, diffusie van geladen deeltjes in de omgeving en dienovereenkomstig snelle deïonisatie plaats.

Naast sleuven met vlakparallelle wanden worden ook sleuven met ribben, uitsteeksels en verlengingen (zakken) gebruikt. Dit alles leidt tot vervorming van de boogcilinder en helpt het contactoppervlak met de koude wanden van de kamer te vergroten.

Het trekken van een boog in nauwe sleuven gebeurt meestal onder invloed van een magnetisch veld dat in wisselwerking staat met de boog, en dat kan worden beschouwd als een geleider met stroom.

Het externe magnetische veld om de boog te verplaatsen wordt meestal geleverd door een spoel die in serie is geschakeld met de contacten waartussen de boog ontstaat. Boogdoving in smalle sleuven wordt gebruikt in apparaten voor alle spanningen.

Boogdoving onder hoge druk

Bij een constante temperatuur neemt de mate van ionisatie van het gas af bij toenemende druk, terwijl de thermische geleidbaarheid van het gas toeneemt. Als alle overige omstandigheden gelijk blijven, leidt dit tot een grotere afkoeling van de boog. Het doven van de boog met behulp van hoge druk die door de boog zelf in een strakke druk wordt gecreëerd gesloten cellen, veel gebruikt in zekeringen en een aantal andere apparaten.

Booguitdoving in olie

Als de schakelcontacten in olie worden geplaatst, leidt de boog die ontstaat wanneer ze opengaan tot een intense verdamping van de olie. Als gevolg hiervan wordt rond de boog een gasbel (omhulsel) gevormd, die voornamelijk bestaat uit waterstof (70...80%), evenals oliedamp. De vrijkomende gassen dringen met hoge snelheid rechtstreeks in het boogschachtgebied binnen, veroorzaken vermenging van koud en heet gas in de bel, zorgen voor intense koeling en dienovereenkomstig voor deïonisatie van de boogspleet. Bovendien verhoogt het deïoniserende vermogen van gassen de druk in de bel die ontstaat tijdens de snelle ontbinding van olie.

De intensiteit van het boogdovingsproces in olie is hoger, hoe dichter de boog in contact komt met de olie en hoe sneller de olie beweegt ten opzichte van de boog. Hiermee rekening houdend, wordt de boogbreuk beperkt door een gesloten isolatieapparaat - een boogdovende kamer. In deze kamers wordt een nauwer contact van de olie met de boog gecreëerd, en met behulp van isolatieplaten en uitlaatgaten worden werkkanalen gevormd waardoor de olie en gassen bewegen, waardoor de boog intens wordt geblazen.

Volgens het werkingsprincipe zijn boogkamers verdeeld in drie hoofdgroepen: met zelfblazend, wanneer hoge bloeddruk en de snelheid van de gasbeweging in de boogzone wordt gecreëerd door de energie die vrijkomt in de boog, met geforceerde oliestoot met behulp van speciale pomphydraulische mechanismen, met magnetische demping in de olie, wanneer de boog in nauwe sleuven beweegt onder invloed van een magnetisch veld.

Het meest effectief en eenvoudigst zijn booggoten met automatisch blazen. Afhankelijk van de locatie van de kanalen en uitlaatgaten worden kamers onderscheiden waarin intensief blazen van gas-stoommengsel en oliestromen langs de boog (longitudinale ontploffing) of over de boog (dwarse ontploffing) plaatsvindt. De beschouwde methoden voor boogdoving worden veel gebruikt in stroomonderbrekers voor spanningen boven 1 kV.

Andere methoden om de boog te doven in apparaten met spanningen boven 1 kV

Naast de bovengenoemde methoden om de boog te doven, gebruiken ze ook: perslucht, waarvan de stroom langs of over de boog wordt geblazen, waardoor de intensieve koeling wordt verzekerd (in plaats van lucht worden ook andere gassen gebruikt, vaak verkregen uit vast gas - genererende materialen - vezels, vinylplastic, etc. - vanwege hun ontleding door de brandende boog zelf), SF6-gas (zwavelhexafluoride), dat een hogere elektrische sterkte heeft dan lucht en waterstof, waardoor de boog brandt in dit gas wordt snel gedoofd, zelfs bij atmosferische druk, zeer ijl gas (vacuüm), met opening van contacten waarin de boog niet meer oplicht (uitgaat) na de eerste doorgang van de stroom door nul.

Laatste publicaties

In het artikel leer je wat een elektrische boog is, een flits, hoe deze verschijnt, de geschiedenis van zijn oorsprong, evenals het gevaar ervan, wat er gebeurt tijdens een elektrische boog en hoe je jezelf kunt beschermen.

Elektrische veiligheid is van het allergrootste belang voor het in stand houden van elke efficiënte en productieve faciliteit, en een van de grootste bedreigingen voor de veiligheid van werknemers is dat ook elektrische boog en boogflits. Wij raden u dit artikel aan.

Elektrische branden veroorzaken catastrofale schade, en industriële omstandigheden ze worden vaak veroorzaakt door elektrische bogen van het ene of het andere type. Hoewel sommige soorten elektrische bogen moeilijk te missen zijn, "is een boogflits luid en gaat gepaard met een grote, heldere explosie", zijn sommige elektrische bogen, zoals een boogflits, subtieler, maar kunnen ze net zo destructief zijn. Vlambogen zijn een veel voorkomende oorzaak van elektrische branden in woon- en commerciële gebouwen.

Simpel gezegd is een elektrische boog een elektrische stroom die, opzettelijk of onopzettelijk, via gas, stoom of lucht over de opening tussen twee elektroden wordt ontladen en een relatief lage spanning over de geleiders produceert. De warmte en het licht die door deze boog worden geproduceerd, zijn meestal intens en daar kan aan worden gewend speciale toepassingen, zoals booglassen of verlichting. Onbedoelde vlambogen kunnen verwoestende gevolgen hebben, zoals brand, elektrische gevaren en materiële schade.

Elektrische boog

Het verhaal over de oorsprong van de elektrische boog

In 1801 demonstreerde de Britse scheikundige en uitvinder Sir Humphry Davy de elektrische boog aan zijn kameraden bij de Royal Society of London en stelde een naam voor: elektrische boog. Deze elektrische bogen zien eruit als scherpe blikseminslagen. Deze demonstratie werd gevolgd door verder onderzoek naar de elektrische boog, aangetoond door de Russische wetenschapper Vasily Petrov in 1802. Verdere vooruitgang in het vroege onderzoek naar elektrische boogverbindingen leidde tot toonaangevende uitvindingen zoals booglassen.

Vergeleken met een vonk, die slechts ogenblikkelijk is, is een boog een continue elektrische stroom die zoveel warmte genereert uit de ladingsdragende ionen of elektronen dat alles binnen het bereik van de boog kan verdampen of smelten. De boog kan in stand worden gehouden in elektrische DC- of AC-circuits en moet enige weerstand bieden, zodat de verhoogde stroom niet ongecontroleerd blijft en de eigenlijke bron van het circuit met zijn verbruik van warmte en energie volledig vernietigt.

Praktisch gebruik

Bij correct gebruik Elektrische bogen kunnen nuttige doeleinden hebben. In feite voert ieder van ons een aantal dagelijkse taken uit dankzij het beperkte gebruik van elektrische vlambogen.

Elektrische bogen worden gebruikt in:

• camera flitst
• spotlights voor podiumverlichting
• fluorescerende verlichting
• booglassen
• boogovens (voor de productie van staal en stoffen zoals calciumcarbide)
• plasmasnijders (waarbij perslucht wordt gecombineerd met een krachtige boog en omgezet in plasma, dat de mogelijkheid heeft om onmiddellijk staal te snijden).

Gevaar voor elektrische boog

Elektrische vlambogen kunnen ook extreem gevaarlijk zijn als ze niet opzettelijk worden gebruikt. Situaties waarin een elektrische boog ontstaat in een ongecontroleerde omgeving, zoals bij een vlamboog, kunnen leiden tot persoonlijk letsel, overlijden, brand, schade aan apparatuur en verlies van eigendommen.

Om werknemers tegen elektrische vlambogen te beschermen, moeten bedrijven de volgende vlamboogproducten gebruiken om de kans op elektrische vlambogen te verkleinen en de schade te beperken als deze zich voordoen.

Boogbeschermende handschoenen- Deze handschoenen zijn ontworpen om uw handen te beschermen tegen elektrische schokken en letsel bij een elektrisch incident tot een minimum te beperken.

Definitie van boogflitsen

De definitie van boogflits is een ongewenste elektrische ontlading die zich door de lucht tussen geleiders of van een geleider naar aarde voortplant. Een boogflits maakt deel uit van een boogontlading, een voorbeeld van een elektrische explosie die wordt veroorzaakt door een verbinding met lage impedantie die door de lucht naar de aarde gaat.

Wanneer er een boogflits optreedt, ontstaat er zeer helder licht en intense hitte. Bovendien kan er een boog ontstaan ​​die een traumatische kracht kan veroorzaken die iemand in de omgeving ernstig kan verwonden of iets in de buurt kan beschadigen.

Wat gebeurt er tijdens een boogflits?

Een boogflits begint wanneer elektriciteit het beoogde pad verlaat en door de lucht naar een geaard gebied begint te reizen. Zodra dit gebeurt, ioniseert het de lucht, waardoor de algehele weerstand langs het boogpad verder wordt verminderd. Dit helpt extra elektrische energie aan te trekken.

De boog beweegt zo dat de dichtstbijzijnde afstand tot de grond wordt gevonden. De exacte afstand die een boogflits kan afleggen, wordt genoemd boogflitsgrens. Dit wordt bepaald door potentiële energie en vele andere factoren zoals luchttemperatuur en vochtigheid.

Bij het verbeteren van de vlamboogveiligheid zal het apparaat vaak de vlambooggrens markeren met behulp van duct tape voor de vloer. Iedereen die in dit gebied werkt, is verplicht persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) te dragen.

Mogelijke temperatuur van boogflits

Een van de grootste gevaren die gepaard gaan met een vlamboog is de extreem hoge temperatuur die deze kan veroorzaken. Afhankelijk van de situatie kunnen ze reiken hoge temperaturen bij 35.000 graden Fahrenheit of 19426.667 graden Celsius. Dit is een van de hoogste temperaturen ter wereld, ongeveer vier keer hoger dan het oppervlak van de zon.

Zelfs als de werkelijke elektriciteit de persoon niet raakt, zal het lichaam van de persoon enorme schade oplopen als hij in de buurt is. Naast directe brandwonden kunnen deze temperaturen ook iets in de omgeving doen ontbranden.

Hoe ziet een boogflits eruit?

De volgende video laat zien hoe snel en explosief een vlamboog kan zijn. Deze video toont een gecontroleerde vlamboog met een "testdummy":

Hoe lang duurt een boogflits?

Een boogflits kan een fractie van een seconde tot enkele seconden duren, afhankelijk van een aantal factoren. De meeste vlambogen duren niet erg lang omdat de elektriciteitsbron snel wordt afgesloten door stroomonderbrekers of andere veiligheidsapparatuur.

Het meest moderne systemen momenteel gebruik van apparaten die bekend staan ​​als boogeliminators, die de boog in slechts enkele milliseconden detecteren en doven.

Als het systeem echter niet over een of andere vorm van bescherming beschikt, zal de vlamboog doorgaan totdat de elektriciteitsstroom fysiek stopt. Dit kan gebeuren wanneer een werknemer fysiek de stroom naar een gebied afsluit of wanneer de schade veroorzaakt door een vlamboog ernstig genoeg wordt om op de een of andere manier de stroom van elektriciteit te stoppen.

Kijk naar echt voorbeeld boogflits die langere tijd aanhoudt in de volgende video. Gelukkig droegen de mensen in de video hun persoonlijke beschermingsmiddelen en waren ze niet gewond. Krachtige explosie, hard geluid, felle lichten en extreme temperaturen zijn allemaal extreem gevaarlijk.

Mogelijke schade door boogflitsen

Door hoge temperaturen, hevige explosies en andere vlamboogresultaten kunnen boogflitsen zeer snel schade aanrichten grote schade. Inzicht in de verschillende soorten schade die kunnen optreden, kan bedrijven helpen hun te plannen.

Mogelijke materiële schade

• Warm- Door de hitte van een vlamboog kan metaal gemakkelijk smelten, waardoor dure machines en andere apparatuur beschadigd kunnen raken.
• Vuur- De hitte van deze flitsen kan snel leiden tot een brand die zich door de faciliteit kan verspreiden als er niets aan wordt gedaan.
• Explosies- De boogflits die het gevolg kan zijn van een boogflits kan ramen breken, hout in het gebied splijten, metaal buigen en meer. Alles wat binnen de explosieradius van de boog wordt opgeslagen, kan binnen enkele seconden worden beschadigd of vernietigd.

Mogelijk persoonlijk letsel door vlambogen

• Brandwonden- Tweede- en derdegraadsbrandwonden kunnen in een fractie van een seconde optreden als iemand in de buurt van een boogflits is.
• Elektrische schok- als een boogflits door een persoon gaat, krijgt hij een schok, zoals in de elektrische stoel. Afhankelijk van de sterkte van de stroming kan deze klap fataal zijn.
• Gehoorbeschadiging- Boogflitsen kunnen zeer harde geluiden produceren die permanente gehoorbeschadiging kunnen veroorzaken bij mensen in de omgeving.
• Schade aan het gezichtsvermogen— Boogflitsen kunnen zeer helder zijn, wat tijdelijk of zelfs langdurig oogletsel kan veroorzaken.
• Schade door boogexplosie“De boogexplosie kan een kracht creëren die duizenden ponden per meter bedraagt. Hierdoor kan iemand enkele meters naar beneden vallen. Het kan ook gebroken botten, ingeklapte longen, hersenschuddingen en meer veroorzaken.

Het dragen van persoonlijke beschermingsmiddelen kan een aanzienlijke mate van bescherming bieden, maar kan niet alle risico's uitsluiten. Medewerkers die aanwezig zijn wanneer een vlamboog optreedt, lopen altijd risico, ongeacht welke PBM ze dragen.

Mogelijke oorzaken van vlambogen

Vlambogen kunnen om verschillende redenen voorkomen. In de meeste gevallen zal de oorzaak een beschadigd apparaat zijn, zoals een draad. Het kan ook het gevolg zijn van iemand die werkt aan apparatuur waarmee elektriciteit kan ontsnappen uit het pad waaraan deze normaal is bevestigd.

Zelfs als er een potentieel pad buiten de bedrading is, zal elektriciteit het pad van de minste weerstand volgen. Dit is de reden waarom een ​​vlamboog niet noodzakelijkerwijs optreedt zodra er iets beschadigd is of er een alternatief pad beschikbaar komt. In plaats daarvan zal de elektriciteit het beoogde pad blijven volgen totdat er een andere optie met minder weerstand beschikbaar komt.

Hier zijn enkele dingen die een pad met minder weerstand kunnen creëren en daardoor een vlamboog kunnen veroorzaken:

• Stof- In stoffige gebieden kan elektriciteit door het stof heen door bedrading of andere apparatuur gaan.
• Gelaten gereedschap- Als gereedschap bijvoorbeeld op een draad valt, kan dit het beschadigen en kan er elektriciteit in het gereedschap stromen. Van daaruit moet hij een ander pad vinden om zijn beweging voort te zetten.
• Per ongeluk aanraken- Als een persoon het beschadigde gebied aanraakt, kan elektriciteit zich door zijn lichaam verspreiden.
• condensatie- Wanneer er condensatie ontstaat, kan er elektriciteit uit de bedrading ontsnappen via het water, waardoor er een boog ontstaat.
• Materiële mislukking- Als de draad zo beschadigd is dat er een probleem is met de doorgang van elektriciteit, kan het pad stabieler zijn dan wanneer u voorbij de draad gaat.
• Corrosie— Corrosie kan een pad buiten de draad creëren, gevolgd door een vlamboog.
• Onjuiste installatie— Als apparatuur niet correct is geïnstalleerd, kan het voor elektriciteit moeilijk of onmogelijk worden om het beoogde pad te volgen, wat een vlamboog kan veroorzaken.

Voorkomen van elektrische boogflitsen

De eerste stap in vlamboogveiligheid is het minimaliseren van het risico op een voorval. Dit kan worden gedaan door een elektrische risicobeoordeling uit te voeren, die kan helpen bepalen waar de grootste gevaren zich op de locatie bevinden. IEEE 1584 wel goede optie voor de meeste objecten en helpt bij het identificeren van veelvoorkomende problemen.

Regelmatige inspecties van alle hoogspanningsapparatuur en alle bedrading is een andere belangrijke stap. Als er tekenen zijn van corrosie, beschadigde draden of andere problemen, moeten deze zo snel mogelijk worden gerepareerd. Dit zal helpen om elektrische stromen veilig binnen machines en draden te houden.

Enkele specifieke gebieden die moeten worden geïnspecteerd, zijn onder meer elektrische verdeelpanelen, bedieningspanelen, bedieningspanelen, uitlaatbehuizingen en motorcontrolecentra.

Juiste etikettering

Elke locatie op de locatie waar hoge elektrische stromen kunnen voorkomen, moet op de juiste manier worden gemarkeerd met vlamboogwaarschuwingslabels. Ze kunnen kant-en-klaar worden gekocht of indien nodig op elke industriële labelprinter worden afgedrukt. Artikel 110.16 van de National Electrical Code stelt duidelijk dat dit soort apparatuur moet worden geëtiketteerd om mensen op de gevaren te wijzen.

Het spanningsloos maken van apparatuur bij het uitvoeren van onderhoud

Wanneer er werkzaamheden aan de machine nodig zijn, moet deze volledig spanningsloos zijn. Het uitschakelen van uw auto is meer dan alleen het uitschakelen. Alle machines moeten worden uitgeschakeld en fysiek worden losgekoppeld van elke stroombron. Na het loskoppelen moet u ook de spanning controleren om er zeker van te zijn dat zich geen latente energie heeft opgehoopt.

Idealiter zou er een vergrendelingsbeleid moeten zijn dat de stroomvoorziening fysiek vergrendelt, zodat deze niet per ongeluk weer kan worden aangesloten terwijl iemand aan de machine werkt.

Stroomonderbrekers

Waar mogelijk moeten op alle machines stroomonderbrekers worden geïnstalleerd. Deze stroomonderbrekers detecteren snel een plotselinge stroomstoot en stoppen onmiddellijk de stroom. Zelfs met stroomonderbrekers kan er een vlamboog optreden, maar deze zal slechts een deel van de tijd aanhouden omdat de elektrische stroom wordt onderbroken.

Zelfs een zeer korte boogflits kan echter leiden tot vlamboogontsteking fatale afloop Daarom mogen stroomonderbrekers niet worden beschouwd als een voldoende veiligheidsprogramma voor vlambogen.

Veiligheidsnormen

Alle faciliteiten moeten voldoen aan de verschillende vlamboogveiligheidsnormen die zijn opgesteld door publieke en private instanties. Door te bepalen aan welke normen moet worden voldaan, kunt u ervoor zorgen dat een faciliteit voldoet aan de lokale codes en voorschriften en tegelijkertijd de veiligheid van de faciliteit garanderen.

Hieronder volgen de meest voorkomende veiligheidsnormen voor elektrische vlambogen:

• OSHA - OSHA heeft verschillende normen, waaronder 29 CFR-onderdelen 1910 en 1926. Deze normen hebben betrekking op vereisten voor de opwekking, transmissie en distributie van elektrische energie.
• nationale Associatie brandbescherming(NFPA) - NFPA 70-2014-norm, National Electrical Code (NEC) verwijst naar veilige elektrische installatie en oefenen. NFPA 70E, Standaard voor elektrische veiligheid op de werkplek, beschrijft verschillende vereisten voor waarschuwingslabels, waaronder waarschuwingslabels met betrekking tot vlambogen en boogexplosies. Ook worden er aanbevelingen gedaan voor de implementatie beste praktijken op de werkplek om werknemers die met hoogspanningsapparatuur werken veilig te houden.
• Canadian Standards Association Z462 - Dit lijkt sterk op de NFPA 70E-normen, maar is van toepassing op Canadese bedrijven.
• Underwriters Laboratories of Canada - Deze reeks normen is bedoeld voor elke situatie waarin elektrische energie wordt gegenereerd, verzonden of gedistribueerd en dekt veiligheidseisen. Vergelijkbaar met OSHA-normen, maar voor Canada.
• IEEE 1584 is een set richtlijnen voor nauwkeurige berekening Gevaren van boogflitsen.

In het boek “Nieuws van Galvani-Volta-experimenten met behulp van een enorme batterij, soms bestaande uit 4200 koper- en zinkcirkels” (St. Petersburg, 1803). Een elektrische boog is een speciaal geval van de vierde vorm van materie – plasma – en bestaat uit een geïoniseerd, elektrisch quasi-neutraal gas. De aanwezigheid van vrije elektrische ladingen zorgt voor de geleidbaarheid van de elektrische boog.

Fysieke verschijnselen

Een elektrische boog tussen twee elektroden in lucht bij atmosferische druk wordt als volgt gevormd:

Wanneer de spanning tussen twee elektroden tot een bepaald niveau stijgt, ontstaat er een elektrische storing in de lucht tussen de elektroden. De elektrische doorslagspanning is afhankelijk van de afstand tussen de elektroden en andere factoren. Het ionisatiepotentieel van het eerste elektron van metaalatomen is ongeveer 4,5 - 5 V, en de boogspanning is twee keer zo hoog (9 - 10 V). Het is noodzakelijk om energie te verbruiken om een ​​elektron vrij te maken van het metaalatoom van één elektrode en om het atoom van de tweede elektrode te ioniseren. Het proces leidt tot de vorming van plasma tussen de elektroden en het branden van een boog (ter vergelijking: de minimale spanning voor de vorming van een vonkontlading is iets hoger dan het elektronuitgangspotentieel - tot 6 V).

Om doorslag bij de bestaande spanning te initiëren, worden de elektroden dichter bij elkaar gebracht. Tijdens een storing vindt er gewoonlijk een vonkontlading plaats tussen de elektroden, waardoor het elektrische circuit pulssgewijs wordt gesloten. Elektronen in vonkontladingen ioniseren moleculen in de luchtspleet tussen de elektroden. Bij voldoende vermogen van de spanningsbron in de luchtspleet wordt er voldoende plasma gevormd voor een significante daling van de doorslagspanning of weerstand van de luchtspleet. In dit geval veranderen vonkontladingen in een boogontlading: een plasmakoord tussen de elektroden, dat een plasmatunnel is. De resulterende boog is in feite een geleider en sluit het elektrische circuit tussen de elektroden. Als gevolg hiervan neemt de gemiddelde stroom nog meer toe, waardoor de boog wordt verwarmd tot 5000-50000. In dit geval wordt aangenomen dat de ontsteking van de boog is voltooid. Na ontsteking wordt een stabiele boogverbranding verzekerd door thermionische emissie uit de kathode, verwarmd door stroom- en ionenbombardement.

Na ontsteking kan de boog stabiel blijven als de elektrische contacten op een bepaalde afstand gescheiden zijn.

De interactie van elektroden met boogplasma leidt tot verwarming, gedeeltelijk smelten, verdamping, oxidatie en andere soorten corrosie.

Bij het bedienen van elektrische hoogspanningsinstallaties, waarbij het verschijnen van een elektrische boog onvermijdelijk is bij het schakelen van een elektrisch circuit, wordt de bestrijding ervan uitgevoerd met behulp van elektromagnetische spoelen in combinatie met boogdovende kamers. Andere methoden zijn onder meer het gebruik van vacuüm-, lucht-, SF6- en oliestroomonderbrekers, evenals methoden om stroom om te leiden naar een tijdelijke belasting die zelfstandig het elektrische circuit verbreekt.

Boogstructuur

De elektrische boog bestaat uit kathode- en anodegebieden, boogkolommen en overgangsgebieden. De dikte van het anodegebied is 0,001 mm, het kathodegebied ongeveer 0,0001 mm.

De temperatuur in het anodische gebied bij het lassen met een afsmeltende elektrode is ongeveer 2500 ... 4000 ° C, de temperatuur in de boogkolom is van 7.000 tot 18.000 ° C, in het kathodegebied - 9.000 - 12.000 ° C.

De boogkolom is elektrisch neutraal. In elk van zijn secties bevinden zich hetzelfde aantal geladen deeltjes met tegengestelde tekens. De spanningsval in de boogkolom is evenredig met de lengte ervan.

Lasbogen worden geclassificeerd volgens:

• Elektrodematerialen - met verbruikbare en niet-verbruikbare elektrode;
• Graden van kolomcompressie - vrije en gecomprimeerde boog;
• Volgens de gebruikte stroom - DC-boog en AC-boog;
• Volgens de polariteit van gelijkstroom - directe polariteit (“-” op de elektrode, “+” op het product) en omgekeerde polariteit;
• Bij gebruik van wisselstroom - eenfasige en driefasige bogen.

Zelfregulering van de boog

Wanneer er een externe verstoring optreedt - een verandering in de netwerkspanning, draadaanvoersnelheid, etc. - ontstaat er een verstoring in het gevestigde evenwicht tussen de aanvoersnelheid en de smeltsnelheid. Naarmate de lengte van de boog in het circuit toeneemt, nemen de lasstroom en de smeltsnelheid van de elektrodedraad af en wordt de voedingssnelheid, hoewel constant, groter dan de smeltsnelheid, wat leidt tot het herstel van de booglengte. Naarmate de booglengte afneemt, wordt de draadsmeltsnelheid groter dan de aanvoersnelheid, wat leidt tot het herstel van de normale booglengte.

De efficiëntie van het zelfreguleringsproces van de boog wordt aanzienlijk beïnvloed door de vorm van de stroom-spanningskarakteristiek van de stroombron. De hoge snelheid van booglengteschommelingen wordt automatisch verwerkt met rigide I-V-karakteristieken van het circuit.

Nuttige toepassing

Elektrisch lassen

De elektrische boog wordt gebruikt bij het elektrisch lassen van metalen, voor het smelten van staal (boogstaaloven) en bij verlichting (in booglampen). Soms wordt gebruik gemaakt van de eigenschap van de niet-lineaire stroom-spanningskarakteristiek van de boog (zie Veldblusmachine).

Bronnen van licht

Vechten tegen een elektrische boog

Bij een aantal apparaten is het fenomeen van een elektrische boog schadelijk. Dit zijn in de eerste plaats contactschakelapparaten die worden gebruikt in de stroomvoorziening en elektrische aandrijvingen: hoogspanningsstroomonderbrekers, stroomonderbrekers, contactors, sectionele isolatoren op het contactnetwerk van geëlektrificeerde spoorwegen en stedelijk elektrisch vervoer. Wanneer de belastingen worden losgekoppeld door de bovengenoemde apparaten, ontstaat er een boog tussen de openingscontacten.

Het mechanisme voor het optreden van een boog is in dit geval als volgt:

• Contactdruk verminderen - het aantal contactpunten neemt af, de weerstand in de contacteenheid neemt toe;
• Het begin van contactdivergentie - de vorming van "bruggen" uit het gesmolten metaal van de contacten (op de laatste contactpunten);
• Breuk en verdamping van “bruggen” uit gesmolten metaal;
• Vorming van een elektrische boog in metaaldamp (wat bijdraagt ​​aan een grotere ionisatie van de contactopening en moeilijkheden bij het doven van de boog);
• Stabiele boogverbranding met snelle doorbranding van de contacten.

Om schade aan de contacten tot een minimum te beperken, is het noodzakelijk om de boog in een minimale tijd te doven, waarbij alles in het werk wordt gesteld om te voorkomen dat de boog op één plaats blijft (terwijl de boog beweegt, wordt de daarin gegenereerde warmte gelijkmatig over het contactlichaam verdeeld ).

Om aan de bovenstaande eisen te voldoen, worden de volgende boogcontrolemethoden gebruikt:

• boogkoeling door een stroom koelmedium-vloeistof (olieschakelaar); gas - (luchtstroomonderbreker, autogas-stroomonderbreker, olie-stroomonderbreker, SF6-gasstroomonderbreker) en de stroom van het koelmedium kan zowel langs het boogvat (longitudinale afschrikking) als over (dwarsafschrikking) passeren; soms wordt longitudinale-transversale demping gebruikt;
• gebruik van het boogdovende vermogen van vacuüm - het is bekend dat wanneer de druk van de gassen rond de geschakelde contacten wordt verlaagd tot een bepaalde waarde, een vacuümstroomonderbreker leidt tot effectief doven van de boog (vanwege de afwezigheid van dragers voor boogvorming).
• gebruik van meer boogbestendig contactmateriaal;
• gebruik van contactmateriaal met een hoger ionisatiepotentieel;
• gebruik van boogblusroosters (stroomonderbreker, elektromagnetische schakelaar). Het principe van het gebruik van boogdoving op roosters is gebaseerd op het gebruik van het effect van een val nabij de kathode in de boog (het grootste deel van de spanningsval in de boog is de spanningsval bij de kathode; het boogdovende rooster is eigenlijk een reeks van seriële contacten voor de boog die daar komt).
• gebruik van boogonderdrukkingskamers - bij het betreden van een kamer gemaakt van boogbestendig materiaal, zoals mica-plastic, met smalle, soms zigzagkanalen, strekt de boog zich uit, trekt samen en wordt intensief gekoeld door contact met de wanden van de kamer.
• het gebruik van "magnetische explosie" - aangezien de boog sterk geïoniseerd is, kan deze als een eerste benadering worden beschouwd als een flexibele geleider met stroom; Door een magnetisch veld te creëren met speciale elektromagneten (in serie verbonden met de boog), is het mogelijk om boogbewegingen te creëren om de warmte gelijkmatig over het contact te verdelen en deze in de boogdovende kamer of het rooster te drijven. Sommige schakelaarontwerpen creëren een radiaal magnetisch veld dat koppel aan de boog verleent.
• het omzeilen van contacten op het moment van opening door een vermogenshalfgeleiderschakelaar met een thyristor of triac parallel geschakeld aan de contacten; na het openen van de contacten wordt de halfgeleiderschakelaar uitgeschakeld op het moment dat de spanning door nul gaat (hybride contactor, thyricon) .
.
• Vonkenontlading- artikel uit de Grote Sovjet-encyclopedie.
• Raiser Yu.P. Fysica van gasontlading. - 2e druk. - M.: Nauka, 1992. - 536 p. - ISBN 5-02014615-3.
• Rodshtein L.A. Elektrische apparaten, L 1981
• Clerici, Matteo; Hu, Yi; Lassonde, Philippe; Milian, Carles; Couairon, Arnaud; Christodoulides, Demetrios N.; Chen, Zhigang; Razzari, Luca; Vidal, François (01-06-2015). "Laserondersteunde geleiding van elektrische ontladingen rond objecten." Wetenschappelijke vooruitgang 1(5):e1400111. Bibcode:2015SciA….1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN2375-2548.