Podczas przełączania urządzeń elektrycznych lub przepięć w obwodzie między częściami przewodzącymi prąd może pojawić się łuk elektryczny. Może być używany do użytecznych celów technologicznych, a jednocześnie może być szkodliwy dla sprzętu. Obecnie inżynierowie opracowali szereg metod zwalczania i wykorzystywania łuku elektrycznego do celów użytkowych. W tym artykule przyjrzymy się, jak to się dzieje, jakie są konsekwencje i jaki ma zakres.

Powstawanie łuku, jego budowa i właściwości

Wyobraź sobie, że przeprowadzamy eksperyment w laboratorium. Mamy dwa przewodniki, na przykład metalowe gwoździe. Umieszczamy je końcówką względem siebie w niewielkiej odległości i podłączamy do gwoździ wyprowadzenia regulowanego źródła napięcia. Jeśli stopniowo zwiększysz napięcie źródła zasilania, to przy określonej wartości zobaczymy iskry, po których powstanie stały blask podobny do błyskawicy.

W ten sposób można obserwować proces jego powstawania. Blask, który tworzy się między elektrodami, to plazma. W rzeczywistości jest to łuk elektryczny lub przepływ prąd elektryczny przez ośrodek gazowy między elektrodami. Na poniższym rysunku widać jego strukturę i charakterystykę prądowo-napięciową:

A oto przybliżone temperatury:

Dlaczego powstaje łuk elektryczny?

Wszystko jest bardzo proste, rozważaliśmy w artykule, a także w artykule o tym, że jeśli jakiekolwiek ciało przewodzące (na przykład stalowy gwóźdź) zostanie wprowadzone do pola elektrycznego, ładunki zaczną gromadzić się na jego powierzchni. Co więcej, im mniejszy promień gięcia powierzchni, tym więcej ich się gromadzi. rozmawiając zwykły język- ładunki gromadzą się na czubku paznokcia.

Pomiędzy naszymi elektrodami powietrze jest gazem. Pod wpływem pola elektrycznego jonizuje. W wyniku tego powstają warunki do powstania łuku elektrycznego.

Napięcie, przy którym powstaje łuk, zależy od konkretnego medium i jego stanu: ciśnienia, temperatury i innych czynników.

Ciekawy: według jednej wersji zjawisko to nazywa się tak ze względu na swój kształt. Faktem jest, że w procesie spalania wyładowania powietrze lub inny otaczający go gaz nagrzewa się i unosi, w wyniku czego kształt prostoliniowy zostaje zniekształcony i widzimy łuk lub łuk.

Aby zapalić łuk, konieczne jest albo pokonanie napięcia przebicia medium między elektrodami, albo przerwanie obwodu elektrycznego. Jeśli w obwodzie występuje duża indukcyjność, to zgodnie z prawami komutacji prąd w nim nie może zostać natychmiast przerwany, będzie nadal płynął. W związku z tym napięcie między rozłączonymi stykami wzrośnie, a łuk będzie się palił, aż napięcie zniknie, a energia zgromadzona w polu magnetycznym cewki indukcyjnej rozproszy się.

Rozważ warunki zapłonu i spalania:

Pomiędzy elektrodami musi znajdować się powietrze lub inny gaz. Aby pokonać napięcie przebicia medium, wymagane jest wysokie napięcie dziesiątek tysięcy woltów - zależy to od odległości między elektrodami i innych czynników. Aby utrzymać łuk, wystarczy 50-60 woltów i prąd o natężeniu 10 lub więcej amperów. Konkretne wartości zależą od środowiska, kształtu elektrod i odległości między nimi.

Krzywdzić i walczyć z tym

Zbadaliśmy przyczyny wystąpienia łuku elektrycznego, teraz zastanówmy się, jakie szkody wyrządza i jak go ugasić. Łuk elektryczny uszkadza urządzenia przełączające. Czy zauważyłeś, że jeśli włączysz urządzenie elektryczne o dużej mocy w sieci i po chwili wyciągniesz wtyczkę z gniazdka, pojawi się mały błysk. Łuk ten powstaje między stykami wtyczki i gniazda w wyniku zerwania obwód elektryczny.

Ważny! Podczas spalania łuku elektrycznego wydziela się dużo ciepła, temperatura jego spalania osiąga wartości ponad 3000 stopni Celsjusza. W obwodach wysokiego napięcia długość łuku sięga metra lub więcej. Istnieje niebezpieczeństwo zarówno uszczerbku na zdrowiu ludzi, jak i stanu sprzętu.

To samo dzieje się w przełącznikach światła, innych urządzeniach przełączających, w tym:

• automatyczne przełączniki;
• rozruszniki magnetyczne;
• styczniki i nie tylko.

W urządzeniach używanych w sieciach 0,4 kV, w tym w zwykłym 220 V, używają specjalne środki zabezpieczenia - komory łukowe. Są potrzebne, aby zmniejszyć szkody wyrządzane kontaktom.

W ogólna perspektywa komora łukowa to zespół przewodzących przegród o specjalnej konfiguracji i kształcie, mocowanych ściankami z materiału dielektrycznego.

Gdy styki są otwarte, uformowana plazma wygina się w kierunku komory gaszenia łuku, gdzie jest rozdzielana na małe sekcje. W rezultacie ochładza się i gaśnie.

W sieciach wysokiego napięcia stosuje się wyłączniki olejowe, próżniowe, gazowe. W wyłączniku olejowym tłumienie następuje poprzez przełączanie styków w kąpieli olejowej. Gdy łuk elektryczny pali się w oleju, rozkłada się on na wodór i gazy. Wokół styków tworzy się pęcherzyk gazu, który ma tendencję do wydostawania się z komory z dużą prędkością, a łuk stygnie, ponieważ wodór ma dobrą przewodność cieplną.

Wyłączniki próżniowe nie jonizują gazów i nie występują warunki do powstawania łuków. Są też przełączniki wypełnione gazem pod wysokim ciśnieniem. Kiedy tworzy się łuk elektryczny, temperatura w nich nie wzrasta, ciśnienie wzrasta, przez co jonizacja gazów maleje lub następuje dejonizacja. Obiecujący kierunek są rozważane.

Możliwe jest również przełączanie przy wartości zerowej prąd przemienny.

Przydatna aplikacja

Rozważane zjawisko znalazło również szereg przydatnych zastosowań, np.:

Teraz już wiesz, czym jest łuk elektryczny, co powoduje to zjawisko i możliwe zastosowania. Mamy nadzieję, że podane informacje były dla Ciebie jasne i przydatne!

materiały

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Łuk elektryczny (łuk galwaniczny, wyładowanie łukowe) jest zjawiskiem fizycznym, jednym z rodzajów wyładowań elektrycznych w gazach.

Struktura łuku

Łuk elektryczny składa się z obszarów katody i anody, kolumny łuku, obszarów przejściowych. Grubość obszaru anody wynosi 0,001 mm, obszaru katody około 0,0001 mm.

Temperatura w obszarze anody podczas spawania elektrodą topliwą wynosi około 2500 ... 4000 ° C, temperatura w kolumnie łukowej wynosi od 7000 do 18 000 ° C, w obszarze katody - 9000 - 12000 ° C.

Kolumna łuku jest elektrycznie obojętna. W każdej z jego sekcji są ten sam numer cząstki naładowane o przeciwnych znakach. Spadek napięcia w kolumnie łuku jest proporcjonalny do jej długości.

Łuki spawalnicze są klasyfikowane według:

• Materiały elektrodowe - z elektrodą zużywalną i nie zużywającą się;
• Stopnie ściśnięcia kolumny - łuk swobodny i ściśnięty;
• Zgodnie z zastosowanym prądem - łuk prądu stałego i łuk prądu przemiennego;
• Zgodnie z polaryzacją stałego prądu elektrycznego - polaryzacja bezpośrednia („-” na elektrodzie, „+” - na produkcie) i odwrotna polaryzacja;
• Podczas korzystania z prądu przemiennego - łuki jednofazowe i trójfazowe.

Samoregulujący się łuk

W przypadku wystąpienia kompensacji zewnętrznej - zmiany napięcia sieciowego, prędkości podawania drutu itp. następuje naruszenie ustalonej równowagi między szybkością podawania a szybkością topienia. Wraz ze wzrostem długości łuku w obwodzie zmniejsza się prąd spawania i szybkość topienia drutu elektrodowego, a prędkość posuwu, pozostając stała, staje się większa niż szybkość topienia, co prowadzi do przywrócenia długości łuku. Wraz ze spadkiem długości łuku szybkość topienia drutu staje się większa niż szybkość podawania, co prowadzi do przywrócenia normalnej długości łuku.

Na efektywność procesu samoregulacji łuku istotny wpływ ma kształt charakterystyki prądowo-napięciowej źródła prądu. Wysoka prędkość oscylacji długości łuku jest obliczana automatycznie przy sztywnej charakterystyce prądowo-napięciowej obwodu.

Walka łukiem elektrycznym

W wielu urządzeniach zjawisko łuku elektrycznego jest szkodliwe. Są to przede wszystkim łączniki stykowe stosowane w zasilaniu i napędach elektrycznych: łączniki wysokiego napięcia, wyłączniki automatyczne, styczniki, izolatory sekcyjne na sieci stykowej zelektryfikowanych szyny kolejowe i miejskiego transportu elektrycznego. Gdy obciążenia są odłączane przez powyższe urządzenia, między stykami przerywającymi powstaje łuk elektryczny.

Mechanizm powstawania łuku w tym przypadku jest następujący:

• Zmniejszenie nacisku styku - zmniejsza się liczba punktów styku, wzrasta rezystancja w węźle styku;
• Początek rozbieżności styków - tworzenie się „mostków” z roztopionego metalu styków (w miejscach ostatnich punktów styku);
• Pęknięcie i odparowanie „mostków” ze stopionego metalu;
• Powstawanie łuku elektrycznego w parach metali (co przyczynia się do większej jonizacji szczeliny stykowej i trudności w gaszeniu łuku);
• Stabilne wyładowanie łukowe z szybkim wypalaniem styków.

Aby zminimalizować uszkodzenia styków, konieczne jest wygaszenie łuku w jak najkrótszym czasie, dokładając wszelkich starań, aby łuk nie zalegał w jednym miejscu (gdy łuk się porusza, wydzielające się w nim ciepło będzie równomiernie rozprowadzane po korpusie styku ).

Aby spełnić powyższe wymagania obowiązują następujące metody kontrola łuku:

• chłodzenie łuku przepływem czynnika chłodzącego - cieczy (wyłącznik olejowy); gazowy - (wyłącznik powietrza, wyłącznik autogazu, wyłącznik oleju, wyłącznik SF6), a przepływ czynnika chłodzącego może przebiegać zarówno wzdłuż wału łuku (tłumienie wzdłużne), jak i w poprzek (tłumienie poprzeczne); czasami stosuje się tłumienie wzdłużno-poprzeczne;
• wykorzystanie zdolności gaszenia łuku próżniowego - wiadomo, że gdy ciśnienie gazów otaczających przełączane styki spadnie do określonej wartości, wyłącznik próżniowy doprowadza do skutecznego wygaszenia łuku (ze względu na brak nośników do powstawania łuku).
• użycie bardziej odpornego na łuk materiału stykowego;
• zastosowanie materiału kontaktowego o wyższym potencjale jonizacji;
• stosowanie siatek łukowych (przełącznik automatyczny, wyłącznik elektromagnetyczny). Zasada stosowania gaszenia łuku na kratach opiera się na zastosowaniu efektu opadania łuku przy katodzie ( większość spadek napięcia w łuku jest spadkiem napięcia na katodzie; komora łukowa - w rzeczywistości seria styków szeregowych dla łuku, który się tam dostał).
• stosowanie komór łukowych - dostając się do komory wykonanej z materiału łukoodpornego, takiego jak tworzywo mikowe, z wąskimi, czasem zygzakowatymi kanałami, łuk rozciąga się, kurczy i intensywnie stygnie od kontaktu ze ściankami komory.
• użycie „podmuchu magnetycznego” - ponieważ łuk jest silnie zjonizowany, to w pierwszym przybliżeniu można go uznać za elastyczny przewodnik z prądem; Tworząc specjalne elektromagnesy (połączone szeregowo z łukiem), pole magnetyczne może wywołać ruch łuku, aby równomiernie rozprowadzić ciepło po styku i skierować je do komory łukowej lub rusztu. Niektóre konstrukcje wyłączników wytwarzają promieniowe pole magnetyczne, które nadaje moment obrotowy łukowi.
• zwarcie styków w momencie otwarcia klucza półprzewodnikowego mocy z tyrystorem lub triakiem połączonym równolegle ze stykami, po rozwarciu styków klucz półprzewodnikowy zostaje wyłączony w momencie przejścia napięcia przez zero (stycznik hybrydowy, tyrikon).

Zobacz też

Napisz recenzję artykułu „Łuk elektryczny”

Literatura

• Łuk elektryczny- artykuł z .
• wyładowanie iskrowe- artykuł z Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej.
• Reiser Yu.P. Fizyka wyładowań gazowych. - 2 wyd. - M .: Nauka, 1992. - 536 s. - ISBN 5-02014615-3.
• Rodshtein LA Urządzenia elektryczne, L 1981
• Klerycy, Matteo; Hu, Yi; Lassonde, Philippe; Milian, Carles; Couairon, Arnaud; Christodoulides, Demetrios N.; Chen, Zhigang; Razzari, Luca; Vidal, Francois (2015-06-01). „Wspomagane laserowo prowadzenie wyładowań elektrycznych wokół obiektów”. Postępy naukowe 1(5): e1400111. Bibcode: 2015SciA....1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN 2375-2548.

Spinki do mankietów

Notatki

Terminologia Łuk elektryczny zgrzewanie ciśnieniowe spawanie kontaktowe Inne rodzaje spawania Sprzęt i sprzęt Choroby zawodowe Profesjonalna organizacja

Fragment charakteryzujący łuk elektryczny

- On 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 pays tout de meme. Au revoir, Beauche; je te Reserve le plus beau palais de Moscou. Au revoir! Dobra szansa… L” jak tu vu, l „Empereur? Vive l” Imperator!.. Preur! Si on me fait gouverneur aux Indes, Gerard, je te fais ministre du Cachemire, c "est arrete. Vive l" Empereur! Żyj! żyj! żyj! Les gredins de Cosaques, comme ils filent. Vive l "Empereur! 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! Oto one, azjatyckie stepy… Ale zły kraj. Do widzenia, Boche. Zostawię cię najlepszy pałac w Moskwie. Do widzenia, życzę powodzenia. Widziałeś cesarza? Brawo! Jeśli uczynią mnie gubernatorem w Indiach, mianuję cię ministrem Kaszmiru... Hurra! Oto jest cesarz! Widzisz go? Ja widziałem go dwa razy jak ty. Mały kapralu... Widziałem, jak zawiesił krzyż na jednym ze starców... Hurra, cesarzu!] - mówiły głosy ludzi starych i młodych, o najróżniejszych charakterach i pozycjach w wszystkie twarze tych ludzi miały wspólny wyraz radości z początku długo oczekiwanej kampanii oraz zachwytu i oddania stojącemu na górze mężczyźnie w szarym surducie.
13 czerwca Napoleon otrzymał małego konia czystej krwi arabskiej, usiadł i pogalopował na jeden z mostów przez Niemen, nieustannie ogłuszony entuzjastycznymi okrzykami, które najwyraźniej znosił tylko dlatego, że nie można było im zabronić wyrażania miłości dla niego z tymi okrzykami; ale te krzyki, które towarzyszyły mu wszędzie, przygniatały go i odwracały uwagę od wojskowej troski, która towarzyszyła mu od chwili wstąpienia do wojska. Przeszedł przez jeden z kołyszących się na łodziach mostów na drugą stronę, skręcił ostro w lewo i pogalopował w stronę Kowna, poprzedzony rozentuzjazmowanymi chasseurami gwardii, którzy umierali ze szczęścia, torując drogę galopującym przed nim oddziałom. Zbliżywszy się do szerokiej rzeki Wilii, zatrzymał się w pobliżu stojącego na brzegu pułku polskich ułanów.
- Wiwat! - krzyczeli entuzjastycznie Polacy, wywracając front i miażdżąc się, żeby go zobaczyć. Napoleon zbadał rzekę, zsiadł z konia i usiadł na kłodzie leżącej na brzegu. Na bezsłowny znak dali mu trąbkę, położył ją na odwrocie szczęśliwej strony, która wbiegła i zaczął patrzeć na drugą stronę. Potem zagłębił się w badanie arkusza mapy rozłożonego między kłodami. Nie podnosząc głowy, powiedział coś i dwóch jego adiutantów pogalopowało do polskich ułanów.
- Co? Co on powiedział? - słychać było w szeregach polskich ułanów, gdy podgalopował do nich jeden adiutant.
Po znalezieniu brodu kazano przejść na drugą stronę. Polski ułan pułkownik, przystojny stary mężczyzna zarumieniony i zmieszany w słowach z podniecenia, zapytał adiutanta, czy pozwoli mu przepłynąć rzekę ze swoimi lansjerami bez szukania brodu. On, z wyraźnym lękiem przed odrzuceniem, niczym chłopiec, który prosi o pozwolenie na wsiadanie na konia, prosił w oczach cesarza o pozwolenie na przepłynięcie rzeki. Adiutant powiedział, że prawdopodobnie cesarz nie byłby niezadowolony z tej nadmiernej gorliwości.
Gdy tylko adiutant to powiedział, stary wąsaty oficer o szczęśliwej twarzy i błyszczących oczach, podnosząc szablę, krzyknął: „Vivat! - i wydawszy rozkaz lansjerom, by za nim podążali, dał koniowi ostrogi i pogalopował ku rzece. Brutalnie popchnął konia, który się zawahał pod nim, i wskoczył do wody, kierując się głębiej w rwący nurt. Setki lansjerów galopowało za nim. W środku i przy bystrzach było zimno i niesamowicie. Lansjerzy przylgnęli do siebie, spadli z koni, część koni utonęła, ludzie utonęli, reszta próbowała pływać, część na siodle, część trzymając się grzywy. Próbowali przepłynąć na drugi brzeg i mimo że pół wiorsty dalej była przeprawa, byli dumni, że płyną i toną w tej rzece pod okiem człowieka siedzącego na kłodzie i nawet nie patrzącego przy tym, co robili. Kiedy powracający adiutant, wybierając dogodny moment, pozwolił sobie zwrócić uwagę cesarza na nabożeństwo Polaków do jego osoby, Mały człowiek w szarym surducie wstał i przywołując Bertiera, zaczął spacerować z nim po brzegu, wydając mu rozkazy i od czasu do czasu spoglądając z niezadowoleniem na tonących ułanów, którzy zabawiali jego uwagę.
Nie było dla niego nowością przekonanie, że jego obecność na wszystkich krańcach świata, od Afryki po stepy moskiewskie, równie zadziwia i pogrąża w szaleństwie zapomnienia o sobie. Kazał przyprowadzić konia i pojechał do jego obozu.
Około czterdziestu ułanów utonęło w rzece, pomimo łodzi wysłanych na pomoc. Większość wyrzucona z powrotem na ten brzeg. Pułkownik i kilku ludzi przepłynęli rzekę i z trudem przedostali się na drugą stronę. Ale gdy tylko wyszli w mokrej sukience, spoliczkowani na nich, płynąc strumieniami, krzyknęli: „Vivat!”, Entuzjastycznie patrząc na miejsce, w którym stał Napoleon, ale gdzie już go nie było, i w tym momencie uważali się za siebie szczęśliwy.
Wieczorem Napoleon między dwoma rozkazami – jednym o jak najszybszym dostarczeniu przygotowanych fałszywych rosyjskich banknotów do importu do Rosji, a drugim o zastrzeleniu Sasa, w którego przechwyconym liście znaleziono informację o rozkazach dla armii francuskiej – wydał trzeci rozkaz - o rozliczeniu polskiego pułkownika, który niepotrzebnie rzucił się do rzeki przed kohortą honorową (Legion d'honneur), której szefem był Napoleon.
Qnos vult perdere - dementat. [Kogo chce zniszczyć - pozbawić rozumu (łac.)]

Tymczasem rosyjski cesarz mieszkał już w Wilnie od ponad miesiąca, robiąc przeglądy i manewry. Nic nie było gotowe do wojny, której wszyscy się spodziewali iw ramach której cesarz przybył z Petersburga. Nie było ogólnego planu działania. Wahania, który z proponowanych planów przyjąć, nasiliły się dopiero po miesięcznym pobycie cesarza w główne mieszkanie. W każdej z trzech armii był oddzielny wódz naczelny, ale nie było wspólnego wodza nad wszystkimi armiami, a cesarz nie przyjął tego tytułu.
Jak żył dłużej cesarza w Wilnie, coraz mniej przygotowywali się do wojny, zmęczeni czekaniem na nią. Wydawało się, że wszystkie aspiracje otaczających władcę ludzi zmierzały tylko do tego, aby władca, bawiąc się, zapomniał o nadchodzącej wojnie.
Po wielu balach i świętach z magnatami polskimi, z dworzanami i z samym władcą, w miesiącu czerwcu jeden z polskich jenerałów przybocznych władcy wpadł na pomysł, aby wydać władcy obiad i bal w imieniu swoich adiutantów generałów. Pomysł ten spotkał się z uznaniem wszystkich. Cesarz zgodził się. Adiutant generalny zbierał pieniądze z abonamentu. Osoba, która mogła najbardziej podobać się władcy, została zaproszona na gospodynię balu. Hrabia Benigsen, ziemianin w guberni wileńskiej, ofiarował na te święta swój dworek, a na 13 czerwca zaplanowano obiad, bal, pływanie łódką i fajerwerki w Zakrzewie, Chatka Hrabia Benigsen.
Tego samego dnia, w którym Napoleon wydał rozkaz przekroczenia Niemna, a jego wysunięte wojska, wypierając Kozaków, przekroczyły granicę rosyjską, Aleksander spędził wieczór w daczy Benigsena - na balu wydanym przez adiutantów generała.
To były radosne, wspaniałe wakacje; eksperci w branży powiedzieli, że tak wiele piękności rzadko gromadzi się w jednym miejscu. Hrabina Bezuchowa, wśród innych rosyjskich dam, które przyjechały po władcę z Petersburga do Wilna, była na tym balu, zasłaniając wyrafinowane polskie damy swoją ciężką, tzw. rosyjską urodą. Została zauważona, a władca uhonorował ją tańcem.
Boris Drubetskoy, en garcon (kawaler), jak powiedział, zostawiwszy żonę w Moskwie, był również na tym balu i chociaż nie był adiutantem generalnym, był dużym uczestnikiem składki na bal. Boris był teraz bogatym człowiekiem, który zaszedł daleko w zaszczytach, nie szukając już patronatu, ale stojąc na równej stopie z najwyższymi ze swoich rówieśników.
O dwunastej rano wciąż tańczyli. Helena, która nie miała godnego pana, sama ofiarowała mazurka Borysowi. Usiedli w trzeciej parze. Borys, patrząc chłodno na lśniące nagie ramiona Heleny, wystające spod ciemnej gazy ze złoceniami, opowiadał o dawnych znajomościach i jednocześnie, niezauważalnie dla siebie i innych, ani na sekundę nie przestawał obserwować władcy, który był w tym samym hala. Władca nie tańczył; stał w drzwiach i zatrzymywał jednego lub drugiego tymi miłymi słowami, które tylko on potrafił wypowiedzieć.
Na początku mazurka Borys zauważył, że adiutant generalny Bałaszew, jedna z najbliższych władcy osób, podszedł do niego i zatrzymał się dworsko przy władczyni, która rozmawiała z Polką. Po rozmowie z panią cesarz spojrzał pytająco i najwyraźniej zdając sobie sprawę, że Bałaszew zrobił to tylko z ważnych powodów, skinął lekko pani i zwrócił się do Bałaszewa. Balashev właśnie zaczął mówić, gdy na twarzy władcy malowało się zdziwienie. Wziął Bałaszewa pod ramię i przeszedł z nim przez salę, nieświadomie oczyszczając sazheny po obu stronach trzech szerokich dróg, które stały przed nim na uboczu. Borys zauważył wzburzoną twarz Arakcheeva, podczas gdy władca poszedł z Balashevem. Arakcheev, patrząc ze zmarszczonym czołem na władcę i wąchając jego czerwony nos, wyszedł z tłumu, jakby spodziewał się, że władca zwróci się do niego. (Borys zdał sobie sprawę, że Arakcheev był zazdrosny o Bałaszewa i był niezadowolony z faktu, że niektóre, oczywiście ważne, wiadomości nie zostały przez niego przekazane władcy).
Ale władca z Balashevem przeszli, nie zauważając Arakcheeva, przez drzwi wyjściowe do oświetlonego ogrodu. Arakcheev, trzymając miecz i rozglądając się ze złością, szedł za nimi dwadzieścia kroków.

22 sierpnia 2012 o godzinie 10:00

Kiedy obwód elektryczny jest otwarty, następuje wyładowanie elektryczne w postaci łuku elektrycznego. Do pojawienia się łuku elektrycznego wystarczy, aby napięcie na stykach było powyżej 10 V przy prądzie w obwodzie rzędu 0,1 A lub większym. Przy znacznych napięciach i prądach temperatura wewnątrz łuku może osiągnąć 10 ... 15 tysięcy ° C, w wyniku czego topią się styki i części przewodzące prąd.

Przy napięciu 110 kV i wyższym długość łuku może sięgać kilku metrów. Dlatego łuk elektryczny, zwłaszcza w obwodach elektroenergetycznych dużej mocy, przy napięciach powyżej 1 kV jest dużym zagrożeniem, chociaż poważne konsekwencje mogą być w instalacjach przy napięciach poniżej 1 kV. W związku z tym w obwodach o napięciach zarówno powyżej, jak i poniżej 1 kV należy maksymalnie ograniczyć i szybko wygasić łuk elektryczny.

Przyczyny łuku elektrycznego

Proces powstawania łuku elektrycznego można uprościć jako w następujący sposób. Gdy styki rozchodzą się, najpierw zmniejsza się nacisk styku, a tym samym powierzchnia styku, rezystancja styku wzrasta (gęstość prądu i temperatura - rozpoczynają się lokalne (w niektórych częściach obszaru styku) przegrzania, które dodatkowo przyczyniają się do emisji termionowej, gdy, pod wpływem wysokiej temperatury prędkość elektronów wzrasta i wybuchają one z powierzchni elektrody.

W momencie rozbieżności styków, czyli przerwy w obwodzie, napięcie w szczelinie stykowej jest szybko przywracane. Ponieważ odległość między stykami jest w tym przypadku niewielka, powstaje pole elektryczne o dużej sile, pod wpływem którego elektrony uciekają z powierzchni elektrody. Przyspieszają do pole elektryczne a kiedy uderzają w neutralny atom, przekazują mu swoją energię kinetyczną. Jeśli ta energia jest wystarczająca do oderwania przynajmniej jednego elektronu z powłoki obojętnego atomu, wówczas zachodzi proces jonizacji.

Powstałe wolne elektrony i jony tworzą plazmę trzonu łuku, czyli zjonizowany kanał, w którym łuk się pali i zapewniony jest ciągły ruch cząstek. W tym przypadku cząstki naładowane ujemnie, głównie elektrony, poruszają się w jednym kierunku (w kierunku anody), a atomy i cząsteczki gazu, pozbawione jednego lub więcej elektronów - cząstki naładowane dodatnio - w kierunku przeciwnym (w kierunku katody). Przewodność plazmy jest zbliżona do przewodnictwa metali.

W trzonie łuku płynie duży prąd i generowana jest wysoka temperatura. Taka temperatura trzonu łuku prowadzi do jonizacji termicznej - procesu powstawania jonów w wyniku zderzenia cząsteczek i atomów, które mają dużą energię kinetyczną przy dużych prędkościach ich ruchu (cząsteczki i atomy ośrodka, w którym płonie łuk, rozpadają się na elektrony i dodatnio naładowane jony). Intensywna jonizacja termiczna utrzymuje wysoką przewodność plazmy. Dlatego spadek napięcia wzdłuż długości łuku jest niewielki.

W łuku elektrycznym w sposób ciągły zachodzą dwa procesy: oprócz jonizacji zachodzi również dejonizacja atomów i cząsteczek. To ostatnie zachodzi głównie przez dyfuzję, czyli przenoszenie naładowanych cząstek do środowisko, oraz rekombinacja elektronów i dodatnio naładowanych jonów, które są rekombinowane w neutralne cząstki ze zwrotem energii zużytej na ich rozpad. W takim przypadku ciepło jest odprowadzane do otoczenia.

Można zatem wyróżnić trzy etapy rozpatrywanego procesu: zajarzenie łuku, gdy w wyniku jonizacji udarowej i emisji elektronów z katody rozpoczyna się wyładowanie łukowe, a intensywność jonizacji jest większa niż dejonizacji, trwałe spalaniełuk wspomagany jonizacją termiczną w trzonie łuku, gdy intensywność jonizacji i dejonizacji jest taka sama, wygaszanie łuku, gdy intensywność dejonizacji jest większa niż jonizacji.

Metody gaszenia łuku elektrycznego w elektrycznych urządzeniach łączeniowych

Aby rozłączyć elementy obwodu elektrycznego, a tym samym wykluczyć uszkodzenie urządzenia przełączającego, konieczne jest nie tylko rozwarcie jego styków, ale także zgaszenie łuku, który pojawia się między nimi. Procesy gaszenia łuku, a także spalania, z naprzemiennym i DC różny. Decyduje o tym fakt, że w pierwszym przypadku prąd w łuku przechodzi przez zero co pół cyklu. W tych momentach uwalnianie energii w łuku zatrzymuje się i łuk za każdym razem spontanicznie gaśnie, a następnie zapala się ponownie.

W praktyce prąd w łuku zbliża się do zera nieco wcześniej niż przejście przez zero, ponieważ gdy prąd maleje, energia dostarczana do łuku maleje, temperatura łuku odpowiednio spada, a jonizacja termiczna ustaje. W tym przypadku w szczelinie łuku intensywne istnieje proces dejonizacja. jeśli w ten moment rozewrzeć i szybko rozłączyć styki, wtedy może nie dojść do późniejszego przebicia elektrycznego i obwód zostanie rozłączony bez łuku elektrycznego. Jednak w praktyce jest to niezwykle trudne, dlatego podejmuje się specjalne środki w celu przyspieszenia wygaszania łuku, które zapewniają chłodzenie przestrzeni łuku i zmniejszenie liczby naładowanych cząstek.

W wyniku dejonizacji stopniowo zwiększa się wytrzymałość dielektryczna szczeliny i jednocześnie wzrasta napięcie powrotne w poprzek szczeliny. Od stosunku tych wartości zależy, czy łuk zaświeci się przez następną połowę okresu, czy nie. Jeśli wytrzymałość dielektryczna szczeliny rośnie szybciej i jest większa niż napięcie powrotne, łuk nie będzie już się zapalał, w przeciwnym razie łuk będzie stabilny. Pierwszy warunek definiuje problem gaszenia łuku.

Używanie urządzeń przełączających różne drogi gaszenie łuku.

Przedłużenie łuku

Kiedy styki rozchodzą się podczas wyłączania obwodu elektrycznego, powstały łuk jest rozciągany. W tym przypadku poprawiają się warunki chłodzenia łuku, ponieważ zwiększa się jego powierzchnia i do spalania potrzebne jest większe napięcie.

Dzielenie długiego łuku na serię krótkich łuków

Jeśli łuk powstały podczas otwierania styków zostanie podzielony na K krótkich łuków, na przykład poprzez zaciśnięcie go w metalowej siatce, to zgaśnie. Łuk jest zwykle wciągany w metalową siatkę pod wpływem prądu elektrycznego pole magnetyczne indukowane w płytach kratowych przez prądy wirowe. Ten sposób gaszenia łuku jest szeroko stosowany w urządzeniach łączeniowych na napięcia poniżej 1 kV, w szczególności w automatycznych wyłącznikach powietrznych.

Chłodzenie łuku w wąskich szczelinach

Ułatwione jest gaszenie łuku w małej objętości. Dlatego komory łukowe ze szczelinami podłużnymi są szeroko stosowane w urządzeniach przełączających (oś takiej szczeliny pokrywa się w kierunku z osią wału łukowego). Szczelina taka powstaje zwykle w komorach wykonanych z materiałów izolacyjnych łukoodpornych. Ze względu na kontakt łuku z zimnymi powierzchniami następuje jego intensywne chłodzenie, dyfuzja naładowanych cząstek do otoczenia i odpowiednio szybka dejonizacja.

Oprócz szczelin o ścianach równoległych stosuje się również szczeliny z żebrami, występami i przedłużeniami (kieszonkami). Wszystko to prowadzi do deformacji trzonu łuku i przyczynia się do zwiększenia obszaru jego kontaktu z zimnymi ścianami komory.

Wciąganie łuku w wąskie szczeliny następuje zwykle pod wpływem pola magnetycznego oddziałującego z łukiem, który można uznać za przewodnik przewodzący prąd.

Zewnętrzne pole magnetyczne do przemieszczania łuku jest najczęściej zapewniane przez cewkę połączoną szeregowo ze stykami, między którymi występuje łuk. Gaszenie łuku w wąskich szczelinach stosowane jest w urządzeniach na wszystkie napięcia.

Gaszenie łuku pod wysokim ciśnieniem

W stałej temperaturze stopień jonizacji gazu maleje wraz ze wzrostem ciśnienia, podczas gdy przewodność cieplna gazu wzrasta. Przy niezmiennych innych parametrach prowadzi to do zwiększonego chłodzenia łuku. Gaszenie łuku za pomocą wysokiego ciśnienia wytwarzanego przez sam łuk w ciasnym miejscu komórki zamknięte, jest szeroko stosowany w bezpiecznikach i wielu innych urządzeniach.

Gaszenie łuku w oleju

Jeżeli styki wyłącznika są zanurzone w oleju, wówczas łuk powstający przy ich otwieraniu prowadzi do intensywnego parowania oleju. W rezultacie wokół łuku tworzy się pęcherzyk gazu (powłoka), składający się głównie z wodoru (70 ... 80%), a także oparów oleju. Emitowane gazy z dużą prędkością wnikają bezpośrednio w strefę trzonu łuku, powodują mieszanie się zimnego i gorącego gazu w bańce, zapewniają intensywne chłodzenie i odpowiednio dejonizację szczeliny łukowej. Ponadto zdolność gazów do dejonizacji zwiększa ciśnienie powstające podczas gwałtownego rozkładu oleju wewnątrz bańki.

Intensywność procesu gaszenia łuku w oleju jest tym większa, im bliżej łuk styka się z olejem i tym szybciej olej porusza się względem łuku. Biorąc to pod uwagę, przerwa łukowa jest ograniczona przez zamknięte urządzenie izolujące - komorę łukową. W komorach tych powstaje bliższy kontakt oleju z łukiem, a za pomocą płyt izolacyjnych i otworów wylotowych powstają kanały robocze, przez które przemieszczają się olej i gazy, zapewniając intensywne przedmuchanie (przedmuchanie) łuku.

Komory łukowe dzielą się na trzy główne grupy według zasady działania: z automatycznym nadmuchem, kiedy wysokie ciśnienie i prędkość ruchu gazu w strefie łuku powstają dzięki energii uwalnianej w łuku, z wymuszonym podmuchem oleju za pomocą specjalnych pompujących mechanizmów hydraulicznych, z magnetycznym tłumieniem w oleju, gdy łuk wpada w wąskie szczeliny pod działaniem magnesu pole.

Najbardziej wydajne i proste komory łukowe z automatycznym nadmuchem. W zależności od usytuowania kanałów i otworów wylotowych wyróżnia się komory, w których zapewnione jest intensywne wdmuchiwanie mieszaniny gazowo-parowej i oleju wzdłuż łuku (dmuchanie wzdłużne) lub w poprzek łuku (dmuchanie poprzeczne). Rozważane metody gaszenia łuku są szeroko stosowane w wyłącznikach na napięcia powyżej 1 kV.

Inne sposoby gaszenia łuku w urządzeniach na napięcia powyżej 1 kV

Poza powyższymi metodami gaszenia łuku wykorzystują również: sprężone powietrze, którego przepływ rozdmuchuje łuk wzdłuż lub w poprzek, zapewniając jego intensywne chłodzenie (zamiast powietrza stosuje się również inne gazy, często otrzymywane z gazu stałego- materiały generujące – włókno, plastik winylowy itp. – ze względu na ich rozkład przez sam płonący łuk), gaz SF6 (sześciofluorek siarki), który ma wyższą wytrzymałość elektryczną niż powietrze i wodór, w wyniku czego łuk palący się w gaz ten, nawet pod ciśnieniem atmosferycznym, jest szybko gaszony, silnie rozrzedzony (próżnia), przy rozwarciu styków, w których łuk nie zapala się ponownie (gaśnie) po pierwszym przejściu prądu przez zero.

Najnowsze publikacje

Z artykułu dowiesz się, czym jest łuk elektryczny, błysk, jak się objawia, historia jego powstania, a także jakie jest niebezpieczeństwo, co dzieje się podczas łuku elektrycznego i jak się przed nim chronić.

Bezpieczeństwo elektryczne ma kluczowe znaczenie dla utrzymania wydajnego i produktywnego obiektu, a jednym z największych zagrożeń dla bezpieczeństwa pracowników jest łuk elektryczny i łuku elektrycznego. Polecamy artykuł.

Pożary elektryczne powodują katastrofalne szkody, a w środowisko przemysłowe często są one powodowane przez różnego rodzaju łuki elektryczne. Podczas gdy niektóre rodzaje łuków elektrycznych są trudne do przeoczenia, „błysk łuku jest głośny i następuje po nim duża, jasna eksplozja”, niektóre łuki elektryczne, takie jak wyładowanie łukowe, są bardziej subtelne, ale mogą być równie destrukcyjne. Zwarcia łukowe są często przyczyną pożarów instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych i komercyjnych.

Mówiąc najprościej, łuk elektryczny to prąd elektryczny, który jest celowo lub nieumyślnie rozładowywany przez szczelinę między dwiema elektrodami przez gaz, parę lub powietrze i wytwarza stosunkowo niskie napięcie na przewodach. Ciepło i światło wytwarzane przez ten łuk są zwykle intensywne i można się do tego przyzwyczaić aplikacje specjalne, Jak na przykład spawanie łukowe lub oświetlenie. Niezamierzone łuki mogą mieć katastrofalne skutki, takie jak pożary, zagrożenia elektryczne i uszkodzenia mienia.

Łuk elektryczny

Historia powstania łuku elektrycznego

W 1801 roku brytyjski chemik i wynalazca Sir Humphry Davy zademonstrował łuk elektryczny swoim kolegom z Royal Society of London i zaproponował nazwę łuk elektryczny. Te łuki elektryczne wyglądają jak postrzępione uderzenia pioruna. Po tej demonstracji nastąpiły dalsze badania łuku elektrycznego, które rosyjski naukowiec Wasilij Pietrow wykazał w 1802 roku. Dalsze postępy we wczesnych badaniach nad łukiem elektrycznym doprowadziły do ​​ważnych wynalazków w branży, takich jak spawanie łukowe.

W porównaniu z iskrą, która jest tylko chwilowa, wyładowanie łukowe jest ciągłym prądem elektrycznym, który uwalnia tyle ciepła z jonów lub elektronów przenoszących ładunek, że może odparować lub stopić wszystko w zasięgu łuku. Łuk może być podtrzymywany w obwodach elektrycznych prądu stałego lub przemiennego i musi zawierać pewną rezystancję, aby zwiększony prąd nie pozostał niekontrolowany i całkowicie zniszczył rzeczywiste źródło obwodu wraz z jego zużyciem ciepła i energii.

Praktyczne użycie

Na prawidłowe użyciełuki elektryczne mogą mieć użyteczne cele. Tak naprawdę każdy z nas wykonuje szereg codziennych czynności dzięki ograniczonemu wykorzystaniu łuków elektrycznych.

Łuki elektryczne są stosowane w:

• miga aparat
• reflektory do oświetlenia scenicznego
• oświetlenie fluorescencyjne
• spawanie łukowe
• piece łukowe (do produkcji stali i substancji takich jak węglik wapnia)
• przecinarki plazmowe (w których sprężone powietrze łączy się z potężnym łukiem i zamienia na plazmę, która ma zdolność błyskawicznego cięcia stali).

Zagrożenie łukiem elektrycznym

Łuki elektryczne mogą być również bardzo niebezpieczne, jeśli nie zostaną użyte celowo. Sytuacje, w których łuk elektryczny powstaje w niekontrolowanym środowisku, takie jak wyładowanie łukowe, mogą spowodować obrażenia ciała, śmierć, pożar, uszkodzenie sprzętu i utratę mienia.

Aby chronić pracowników przed łukami elektrycznymi, firmy powinny stosować następujące produkty z łukiem elektrycznym, aby zmniejszyć możliwość wystąpienia łuków elektrycznych i zmniejszyć szkody, jeśli wystąpią, lepiej jest użyć

Rękawice z ochronnym wyładowaniem łukowym Rękawice te zostały zaprojektowane w celu ochrony rąk przed porażeniem prądem elektrycznym i zminimalizowania obrażeń w razie wypadku elektrycznego.

Definicja wyładowania łukowego

Definicja wyładowania łukowego to niepożądane wyładowanie elektryczne, które przemieszcza się w powietrzu między przewodami lub od przewodu do uziemienia. Wyładowanie łukowe jest częścią wyładowania łukowego, które jest przykładem eksplozji elektrycznej spowodowanej połączeniem o niskiej impedancji, które przechodzi przez powietrze do ziemi.

Kiedy pojawia się wyładowanie łukowe, wytwarza bardzo jasne światło i intensywne ciepło. Ponadto może stworzyć łuk, który może wywołać traumatyczną siłę, która może poważnie zranić kogoś w okolicy lub uszkodzić wszystko w pobliżu.

Co się dzieje podczas wyładowania łukowego

Łuk rozpoczyna się, gdy elektryczność opuszcza zamierzoną ścieżkę i zaczyna rozprzestrzeniać się w powietrzu w kierunku uziemionego obszaru. Kiedy to nastąpi, jonizuje powietrze, co dodatkowo zmniejsza ogólny opór wzdłuż ścieżki łuku. Pomaga to przyciągnąć dodatkową energię elektryczną.

Łuk będzie się poruszał w taki sposób, aby znaleźć jak najbliższą odległość od podłoża. Dokładna odległość, jaką może pokonać wyładowanie łukowe, nazywa się granica wyładowania łukowego. Decyduje o tym energia potencjalna i wiele innych czynników, takich jak temperatura i wilgotność powietrza.

Podczas pracy nad poprawą bezpieczeństwa wyładowania łukowego maszyna często zaznacza krawędź wyładowania łukowego taśma klejąca dla podłogi. Każda osoba pracująca w tym obszarze będzie zobowiązana do noszenia środków ochrony indywidualnej (PPE).

Potencjalna temperatura łuku elektrycznego

Jednym z największych zagrożeń związanych z łukiem elektrycznym jest bardzo wysoka temperatura, jaką może wytworzyć. W zależności od sytuacji mogą dosięgnąć wysokie temperatury w temperaturze 35000 stopni Fahrenheita lub 19426,667 stopni Celsjusza. To jedna z najwyższych temperatur na świecie, około 4 razy wyższa niż na powierzchni Słońca.

Nawet jeśli rzeczywista elektryczność nie dotknie osoby, jej ciało dozna ogromnych szkód, jeśli znajdzie się w jej pobliżu. Oprócz bezpośrednich oparzeń, te temperatury mogą spowodować pożar w okolicy.

Jak wygląda łuk elektryczny?

Poniższy film pokazuje, jak szybkie i wybuchowe może być wyładowanie łukowe. Ten film pokazuje kontrolowany wyładowanie łukowe z „manekinem testowym”:

Jak długo trwa błysk łuku elektrycznego

Wyładowanie łukowe może trwać od ułamka sekundy do kilku sekund, w zależności od wielu czynników. Większość wyładowań łukowych nie trwa zbyt długo, ponieważ źródło prądu jest szybko odcinane przez wyłączniki automatyczne lub inne urządzenia zabezpieczające.

Bardzo nowoczesne systemy Obecnie stosowane są urządzenia zwane eliminatorami łuku, które wykrywają i gaszą łuk w zaledwie kilka milisekund.

Jeśli jednak system nie ma jakiegoś rodzaju ochrony, wyładowanie łukowe będzie trwało do momentu fizycznego zatrzymania przepływu prądu. Może się to zdarzyć, gdy pracownik fizycznie odłączy zasilanie od danego obszaru lub gdy szkody spowodowane przez wyładowanie łukowe staną się na tyle poważne, że w jakiś sposób zatrzymają przepływ prądu.

Patrzeć na prawdziwy przykład błysk łuku, który trwa przez długi czas w następnym filmie. Na szczęście osoby na filmie miały na sobie środki ochrony osobistej i pozostały bez obrażeń. potężna eksplozja, głośny hałas, jasne światło i ogromna temperatura - to wszystko jest niezwykle niebezpieczne.

Potencjalne uszkodzenia spowodowane wyładowaniem łukowym

Ze względu na wysokie temperatury, intensywne eksplozje i inne skutki wyładowania łukowego, wyładowania łukowe mogą bardzo szybko wyrządzić szkody. wielkie szkody. Zrozumienie różnych rodzajów szkód, które mogą wystąpić, może pomóc firmom zaplanować ich obowiązki w zakresie bezpieczeństwa.

Potencjalne szkody majątkowe

• Ciepły Ciepło z wyładowania łukowego może łatwo stopić metal, co może uszkodzić drogie maszyny i inny sprzęt.
• Ogień Ciepło z tych błysków może szybko wywołać pożar, który może rozprzestrzenić się na obiekt, jeśli nie zostanie powstrzymany.
• Wybuchy- Wybuch łuku, który może powstać w wyniku wyładowania łukowego, może rozbić okna, rozłupać drewno w okolicy, wygiąć metal i nie tylko. Wszystko, co znajduje się w promieniu wybuchu łuku, może zostać uszkodzone lub zniszczone w ciągu kilku sekund.

Potencjalne obrażenia ciała spowodowane wyładowaniem łuku elektrycznego

• oparzenia- Oparzenia drugiego i trzeciego stopnia mogą wystąpić w ułamku sekundy, gdy ktoś znajdzie się blisko łuku elektrycznego.
• wstrząs elektryczny- jeśli wyładowanie łukowe przejdzie przez osobę, otrzyma wstrząs, jak na krześle elektrycznym. W zależności od siły prądu ten cios może być śmiertelny.
• Uszkodzenie słuchu Wyładowania łukowe mogą generować bardzo głośne dźwięki, które mogą spowodować trwałe uszkodzenie słuchu osób znajdujących się w pobliżu.
• uszkodzenie wzroku— Błyski łuku mogą być bardzo jasne i powodować tymczasowe lub nawet trwałe uszkodzenie oczu.
• Obrażenia od wybuchu łuku„Eksplozja łuku może wytworzyć siłę, która wynosi tysiące funtów na metr. Może to powalić człowieka na kilka metrów. Może również powodować złamania kości, zapadnięcie się płuc, wstrząs mózgu i wiele innych.

Noszenie osobistego wyposażenia ochronnego może zapewnić znaczny stopień ochrony, ale nie może wyeliminować wszystkich zagrożeń. Pracownicy, którzy są obecni w momencie wystąpienia wyładowania łukowego, są zawsze narażeni na ryzyko, bez względu na to, jakie środki ochrony indywidualnej noszą.

Potencjalne przyczyny łuku elektrycznego

Wyładowania łukowe mogą wystąpić z różnych powodów. W większości przypadków pierwotną przyczyną będzie uszkodzony element wyposażenia, taki jak przewód. Może to również wynikać z tego, że ktoś pracuje przy sprzęcie, który pozwala elektryczności zejść z drogi, do której jest normalnie podłączony.

Nawet jeśli istnieje potencjalna ścieżka poza okablowaniem, energia elektryczna będzie podążać ścieżką o najmniejszym oporze. Dlatego wyładowanie łukowe niekoniecznie musi wystąpić, gdy tylko coś ulegnie uszkodzeniu lub pojawi się alternatywna ścieżka. Zamiast tego energia elektryczna będzie nadal podążać zamierzoną ścieżką, dopóki nie pojawi się inna opcja o mniejszym oporze.

Oto kilka rzeczy, które mogą stworzyć ścieżkę z mniejszym oporem, a tym samym wyładowaniem łukowym:

• Pył- W zakurzonych miejscach prąd elektryczny może zacząć przenikać przez okablowanie lub inny sprzęt przez kurz.
• Upuszczone narzędzia- na przykład, jeśli narzędzie zostanie upuszczone na drut, może go uszkodzić i spowodować przepływ prądu do narzędzia. Stamtąd musi znaleźć inną ścieżkę, aby kontynuować swoją podróż.
• przypadkowy dotyk- jeśli osoba dotknie uszkodzonego obszaru, prąd elektryczny może rozprzestrzenić się po jej ciele.
• Kondensacja- gdy tworzy się kondensacja, prąd elektryczny może wydostać się z przewodów przez wodę, co spowoduje powstanie łuku elektrycznego.
• Awaria materiału- Jeśli przewód jest uszkodzony do tego stopnia, że ​​występują problemy z przepływem prądu, ścieżka może być bardziej stabilna niż wyjście poza przewód.
• Korozja— Korozja może utworzyć ścieżkę na zewnątrz drutu, po której następuje wyładowanie łukowe.
• Niewłaściwa instalacja— Jeśli sprzęt jest zainstalowany nieprawidłowo, może utrudnić lub uniemożliwić prądowi podążanie zamierzoną drogą, co może spowodować wyładowanie łukowe.

Zapobieganie wyładowaniom łukowym

Pierwszym krokiem w zakresie bezpieczeństwa łuku elektrycznego jest zminimalizowanie ryzyka wystąpienia. Można to zrobić, przeprowadzając ocenę ryzyka elektrycznego, która może pomóc określić, gdzie znajdują się największe zagrożenia w miejscu pracy. IEEE 1584 jest dobra opcja dla większości obiektów i pomoże zidentyfikować typowe problemy.

Regularne kontrole wszystkich urządzeń wysokiego napięcia i całego okablowania to kolejny ważny krok. Jeśli występują oznaki korozji, pęknięte przewody lub inne problemy, należy je jak najszybciej naprawić. Pomoże to bezpiecznie przechowywać prądy elektryczne wewnątrz maszyn i przewodów.

Niektóre konkretne obszary, które należy sprawdzić, obejmują tablice rozdzielcze, panele sterowania, panele sterowania, obudowy gniazd i centra sterowania silnikami.

Właściwe oznakowanie

Każde miejsce w obiekcie, w którym mogą występować wysokie prądy elektryczne, powinno być odpowiednio oznaczone etykietami ostrzegającymi przed łukiem elektrycznym. W razie potrzeby można je kupić w postaci gotowej lub wydrukować na dowolnej przemysłowej drukarce etykiet. Artykuł 110.16 Krajowego Kodeksu Elektrycznego wyraźnie stanowi, że tego typu sprzęt musi być oznakowany w celu ostrzeżenia ludzi o zagrożeniach.

Odłączanie zasilania urządzeń podczas konserwacji

Zawsze, gdy maszyna wymaga jakiejkolwiek pracy, musi być całkowicie odłączona od zasilania. Odłączenie zasilania maszyny to coś więcej niż tylko jej wyłączenie. Wszystkie maszyny muszą być wyłączone i fizycznie odłączone od jakiegokolwiek źródła zasilania. Po odłączeniu należy również sprawdzić napięcie, aby upewnić się, że nie nagromadziła się energia utajona.

Idealnie byłoby, gdyby istniała polityka blokowania, która ustanowi fizyczną blokadę zasilacza, aby nie można go było przypadkowo podłączyć ponownie, gdy ktoś pracuje na maszynie.

Wyłączniki automatyczne

Jeśli to możliwe, na wszystkich maszynach należy zainstalować wyłączniki automatyczne. Te wyłączniki automatyczne szybko wykryją nagły wzrost napięcia i natychmiast zatrzymają przepływ. Nawet w przypadku wyłączników automatycznych może wystąpić wyładowanie łukowe, ale będzie ono trwało tylko przez ułamek czasu, ponieważ prąd elektryczny zostanie odcięty.

Jednak nawet bardzo krótki łuk elektryczny może spowodować śmiertelny wynik, więc wyłączniki automatyczne nie powinny być uważane za wystarczający program ochrony przed łukiem elektrycznym.

Standardy bezpieczeństwa

Wszystkie obiekty muszą uwzględniać różne normy bezpieczeństwa związane z łukiem elektrycznym, które zostały ustalone przez instytucje publiczne i prywatne. Określenie, które normy muszą być przestrzegane, może pomóc zapewnić zgodność obiektu z lokalnymi przepisami i regulacjami, a także bezpieczeństwo obiektu.

Poniżej przedstawiono najczęstsze normy bezpieczeństwa związane z łukiem elektrycznym:

• OSHA - OSHA ma kilka norm, w tym 29 CFR Parts 1910 i 1926. Normy te obejmują wymagania dotyczące wytwarzania, przesyłania i dystrybucji energii elektrycznej.
• stowarzyszenie narodowe ochrona przeciwpożarowa(NFPA) — norma NFPA 70-2014, National Electrical Code (NEC) odnosi się do bezpiecznego instalacja elektryczna i ćwiczyć. NFPA 70E, Norma dotycząca bezpieczeństwa elektrycznego w miejscu pracy, wyszczególnia różne wymagania dotyczące etykiet ostrzegawczych, w tym etykiety ostrzegawcze dotyczące wyładowań łukowych i wyładowań łukowych. Zawiera również zalecenia dotyczące wdrażania najlepsze praktyki w miejscu pracy, aby zapewnić bezpieczeństwo pracownikom pracującym przy urządzeniach wysokiego napięcia.
• Canadian Standards Association Z462 — jest bardzo podobny do standardów NFPA 70E, ale ma zastosowanie do firm kanadyjskich.
• Insurers Laboratories of Canada — ten zestaw norm został opracowany dla każdej sytuacji, w której energia elektryczna jest wytwarzana, przesyłana lub dystrybuowana i obejmuje wymogi bezpieczeństwa. Podobne do standardów OSHA, ale dla Kanady.
• IEEE 1584 to zestaw wytycznych dla dokładne obliczenie zagrożenia łukiem elektrycznym.

W książce „Wiadomości o eksperymentach galwaniczno-woltaicznych za pomocą ogromnej baterii, czasami składającej się z 4200 miedzianych i cynkowych kręgów” (St. Petersburg, 1803). Łuk elektryczny jest szczególnym przypadkiem czwartej formy stanu skupienia – plazmy – i składa się ze zjonizowanego, elektrycznie quasi-obojętnego gazu. Obecność swobodnych ładunków elektrycznych zapewnia przewodnictwo łuku elektrycznego.

zjawiska fizyczne

Łuk elektryczny między dwiema elektrodami w powietrzu pod ciśnieniem atmosferycznym powstaje w następujący sposób:

Kiedy napięcie między dwiema elektrodami wzrasta do pewnego poziomu w powietrzu, następuje przebicie elektryczne między elektrodami. Napięcie przebicia elektrycznego zależy od odległości między elektrodami i innych czynników. Potencjał jonizacji pierwszego elektronu atomów metalu wynosi około 4,5 - 5 V, a napięcie łuku jest dwa razy większe (9 - 10 V). Konieczne jest wydatkowanie energii na wyjście elektronu z atomu metalu jednej elektrody i na jonizację atomu drugiej elektrody. Proces prowadzi do powstania plazmy między elektrodami i zapalenia łuku (dla porównania: minimalne napięcie do powstania wyładowania iskrowego nieznacznie przekracza potencjał wyjściowy elektronów - do 6 V).

Aby zainicjować przebicie przy dostępnym napięciu, elektrody są zbliżane do siebie. Podczas awarii zwykle dochodzi do wyładowania iskrowego między elektrodami, które powoduje impulsowe zamknięcie obwodu elektrycznego. Elektrony w wyładowaniach iskrowych jonizują cząsteczki w szczelinie powietrznej między elektrodami. Przy wystarczającej mocy źródła napięcia w szczelinie powietrznej powstaje wystarczająca ilość plazmy dla znacznego spadku napięcia przebicia lub rezystancji szczeliny powietrznej. W tym przypadku wyładowania iskrowe zamieniają się w wyładowanie łukowe - przewód plazmowy między elektrodami, który jest tunelem plazmowym. Powstały łuk jest w rzeczywistości przewodnikiem i zamyka obwód elektryczny między elektrodami. W rezultacie średni prąd wzrasta jeszcze bardziej, podgrzewając łuk do 5000-50000. W takim przypadku uważa się, że zajarzenie łuku zostało zakończone. Po zapłonie stabilne palenie łuku zapewnia emisja termojonowa z katody nagrzanej prądem i bombardowaniem jonowym.

Po zapłonie łuk może pozostać stabilny, gdy styki elektryczne są rozdzielone na pewną odległość.

Oddziaływanie elektrod z plazmą łukową prowadzi do ich nagrzania, częściowego stopienia, odparowania, utlenienia i innych rodzajów korozji.

Podczas pracy instalacji elektrycznych wysokiego napięcia, w których pojawienie się łuku elektrycznego jest nieuniknione podczas przełączania obwodu elektrycznego, walka z nim prowadzona jest za pomocą cewek elektromagnetycznych połączonych z komorami łukowymi. Wśród innych sposobów znane jest stosowanie wyłączników próżniowych, powietrznych, SF6 i olejowych, a także sposoby kierowania prądu do obciążenia pod napięciem, które niezależnie przerywa obwód elektryczny.

Struktura łuku

Łuk elektryczny składa się z obszarów katody i anody, kolumny łuku, obszarów przejściowych. Grubość obszaru anody wynosi 0,001 mm, obszaru katody około 0,0001 mm.

Temperatura w obszarze anody podczas spawania elektrodą topliwą wynosi około 2500 ... 4000 ° C, temperatura w kolumnie łukowej wynosi od 7000 do 18 000 ° C, w obszarze katody - 9000 - 12000 ° C.

Kolumna łuku jest elektrycznie obojętna. W każdej z jego sekcji znajduje się taka sama liczba naładowanych cząstek o przeciwnych znakach. Spadek napięcia w kolumnie łuku jest proporcjonalny do jej długości.

Łuki spawalnicze są klasyfikowane według:

• Materiały elektrodowe - z elektrodą zużywalną i nie zużywającą się;
• Stopnie ściśnięcia kolumny - łuk swobodny i ściśnięty;
• Zgodnie z zastosowanym prądem - łuk prądu stałego i łuk prądu przemiennego;
• Zgodnie z polaryzacją stałego prądu elektrycznego - polaryzacja bezpośrednia („-” na elektrodzie, „+” - na produkcie) i odwrotna polaryzacja;
• Podczas korzystania z prądu przemiennego - łuki jednofazowe i trójfazowe.

Samoregulujący się łuk

W przypadku wystąpienia zakłócenia zewnętrznego - zmiany napięcia sieciowego, prędkości podawania drutu itp. - dochodzi do naruszenia ustalonej równowagi między szybkością podawania a szybkością topienia. Wraz ze wzrostem długości łuku w obwodzie zmniejsza się prąd spawania i szybkość topienia drutu elektrodowego, a prędkość posuwu, pozostając stała, staje się większa niż szybkość topienia, co prowadzi do przywrócenia długości łuku. Wraz ze spadkiem długości łuku szybkość topienia drutu staje się większa niż szybkość podawania, co prowadzi do przywrócenia normalnej długości łuku.

Na efektywność procesu samoregulacji łuku istotny wpływ ma kształt charakterystyki prądowo-napięciowej źródła prądu. Wysoka prędkość oscylacji długości łuku jest obliczana automatycznie przy sztywnej charakterystyce prądowo-napięciowej obwodu.

Przydatna aplikacja

Spawanie elektryczne

Łuk elektryczny jest używany do elektrycznego spawania metali, do wytapiania stali (stalowy piec łukowy) oraz w oświetleniu (w lampach łukowych). Czasami wykorzystywana jest właściwość nieliniowej woltamperowej charakterystyki łuku (patrz Maszyna gaśnicza w terenie).

Źródła światła

Walka łukiem elektrycznym

W wielu urządzeniach zjawisko łuku elektrycznego jest szkodliwe. Są to przede wszystkim łączniki stykowe stosowane w zasilaniu i napędzie elektrycznym: rozłączniki wysokiego napięcia, rozłączniki automatyczne, styczniki, izolatory sekcyjne w sieci trakcyjnej kolei zelektryfikowanych i miejskiego transportu elektrycznego. Gdy obciążenia są odłączane przez powyższe urządzenia, między stykami przerywającymi powstaje łuk elektryczny.

Mechanizm powstawania łuku w tym przypadku jest następujący:

• Zmniejszenie nacisku styku - zmniejsza się liczba punktów styku, wzrasta rezystancja w węźle styku;
• Początek rozbieżności styków - tworzenie się „mostków” z roztopionego metalu styków (w miejscach ostatnich punktów styku);
• Pęknięcie i odparowanie „mostków” ze stopionego metalu;
• Powstawanie łuku elektrycznego w parach metali (co przyczynia się do większej jonizacji szczeliny stykowej i trudności w gaszeniu łuku);
• Stabilne wyładowanie łukowe z szybkim wypalaniem styków.

Aby zminimalizować uszkodzenia styków, konieczne jest wygaszenie łuku w jak najkrótszym czasie, dokładając wszelkich starań, aby łuk nie zalegał w jednym miejscu (gdy łuk się porusza, wydzielające się w nim ciepło będzie równomiernie rozprowadzane po korpusie styku ).

Aby spełnić powyższe wymagania, stosuje się następujące metody gaszenia łuku:

• chłodzenie łuku przepływem czynnika chłodzącego - cieczy (wyłącznik olejowy); gazowy - (wyłącznik powietrza, wyłącznik autogazu, wyłącznik oleju, wyłącznik SF6), a przepływ czynnika chłodzącego może przebiegać zarówno wzdłuż wału łuku (tłumienie wzdłużne), jak i w poprzek (tłumienie poprzeczne); czasami stosuje się tłumienie wzdłużno-poprzeczne;
• wykorzystanie zdolności gaszenia łuku próżniowego - wiadomo, że gdy ciśnienie gazów otaczających przełączane styki spadnie do określonej wartości, wyłącznik próżniowy doprowadza do skutecznego wygaszenia łuku (ze względu na brak nośników do powstawania łuku).
• użycie bardziej odpornego na łuk materiału stykowego;
• zastosowanie materiału kontaktowego o wyższym potencjale jonizacji;
• stosowanie siatek łukowych (przełącznik automatyczny, wyłącznik elektromagnetyczny). Zasada stosowania gaszenia łuku na siatkach polega na zastosowaniu efektu spadku napięcia w łuku w pobliżu katody (większość spadku napięcia w łuku to spadek napięcia na katodzie; komora łukowa to właściwie szereg szeregowych styków do łuk, który się tam dostał).
• stosowanie komór łukowych - dostając się do komory wykonanej z materiału łukoodpornego, takiego jak tworzywo mikowe, z wąskimi, czasem zygzakowatymi kanałami, łuk rozciąga się, kurczy i intensywnie stygnie od kontaktu ze ściankami komory.
• użycie „podmuchu magnetycznego” - ponieważ łuk jest silnie zjonizowany, to w pierwszym przybliżeniu można go uznać za elastyczny przewodnik z prądem; Tworząc specjalne elektromagnesy (połączone szeregowo z łukiem), pole magnetyczne może wywołać ruch łuku, aby równomiernie rozprowadzić ciepło po styku i skierować je do komory łukowej lub rusztu. Niektóre konstrukcje wyłączników wytwarzają promieniowe pole magnetyczne, które nadaje moment obrotowy łukowi.
• zwarcie styków w momencie otwarcia klucza półprzewodnikowego mocy z tyrystorem lub triakiem połączonym równolegle ze stykami, po rozwarciu styków klucz półprzewodnikowy zostaje wyłączony w momencie przejścia napięcia przez zero (stycznik hybrydowy, tyrikon).
.
• wyładowanie iskrowe- artykuł z Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej.
• Reiser Yu.P. Fizyka wyładowań gazowych. - 2 wyd. - M.: Nauka, 1992. - 536 s. - ISBN 5-02014615-3.
• Rodshtein LA Urządzenia elektryczne, L 1981
• Klerycy, Matteo; Hu, Yi; Lassonde, Philippe; Milian, Carles; Couairon, Arnaud; Christodoulides, Demetrios N.; Chen, Zhigang; Razzari, Luca; Vidal, Francois (2015-06-01). „Wspomagane laserowo prowadzenie wyładowań elektrycznych wokół obiektów”. Postępy naukowe 1(5): e1400111. Bibcode: 2015SciA….1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN 2375-2548.