Kaedah prinsip dan pemadaman generasi arka dalam peranti elektronik seperti fius

Apakah arka elektrik?

Apabila fius dalam litar ditiup, apabila voltan dan arus mencapai nilai tertentu, pautan fius hanya cair dan terputus, dan arka akan berlaku di antara pautan fius yang dipisahkan, yang dipanggil arka. Ia disebabkan oleh medan elektrik yang kuat, yang mengionkan gas dan menyebabkan arus melewati medium yang biasanya penebat. Penggunaan arka elektrik boleh mempunyai banyak aplikasi, seperti kimpalan, relau arka elektrik dalam loji keluli, dan sebagainya. Tetapi jika arka dihasilkan dalam keadaan yang tidak terkawal, ia akan menyebabkan kerosakan pada penghantaran kuasa, pengedaran, dan peralatan elektronik. Oleh itu, kita mesti memahami dan mengawal arka.

Komposisi arka elektrik

1. Zon lajur arka

Kawasan lajur arka adalah neutral elektrik dan terdiri daripada molekul, atom, atom teruja, ion positif, ion negatif, dan elektron. Antaranya, ion yang dikenakan secara positif hampir sama dengan ion yang dikenakan negatif, jadi ia juga dipanggil plasma. Zarah -zarah yang dikenakan bergerak ke arah plasma tanpa memakan banyak tenaga, oleh itu mereka boleh menghantar arus tinggi di bawah keadaan voltan rendah. Zarah -zarah yang dikenakan utama yang menghantar arus adalah elektron, menyumbang kira -kira 99.9% daripada jumlah zarah yang dikenakan, dengan selebihnya adalah ion positif. Oleh kerana panjang katod dan anod yang sangat pendek, panjang rantau lajur arka boleh dianggap sebagai panjang arka. Kekuatan medan elektrik di rantau lajur ARC agak rendah, biasanya hanya 5-10V/cm.

2. Kawasan katod

Katod dianggap sebagai sumber elektron. Ia menyediakan 99.9% zarah yang dikenakan (elektron) ke lajur ARC. Keupayaan katod untuk memancarkan elektron mempunyai kesan yang signifikan terhadap kestabilan arka. Panjang kawasan katod adalah 10-5-10-6cm. Jika penurunan voltan katod adalah 10V, kekuatan medan elektrik kawasan katod adalah 106-107V/cm.

3. Kawasan anod

Rantau anod terutamanya bertanggungjawab untuk menerima elektron, tetapi ia juga harus menyediakan 0.1% zarah yang dikenakan (ion positif) ke lajur arka. Panjang rantau anod biasanya 10-2-10-3cm, jadi kekuatan medan elektrik rantau anod adalah 103-104V/cm. Oleh kerana kesan ketara bahan anod dan arus kimpalan pada penurunan voltan di rantau anod, ia boleh berubah antara 0 dan 10V. Sebagai contoh, apabila ketumpatan semasa tinggi dan suhu anod tinggi, menyebabkan bahan anod menguap, penurunan voltan anod akan berkurangan, walaupun kepada 0V.

Ciri -ciri arka elektrik

1. Voltan arka yang diperlukan untuk mengekalkan pembakaran stabil arka sangat rendah, dan voltan lajur arka 1cm DC di atmosfera hanya 10-50V.

2. Arus besar boleh melalui arka, mulai dari beberapa amperes hingga beberapa ribu amperes.

3. Arka mempunyai suhu yang tinggi, dan suhu lajur arka tidak sekata. Suhu pusat adalah yang tertinggi, mencapai 6000-10000 darjah, sementara suhu menurun dari pusat.

4. Arka elektrik boleh memancarkan cahaya yang kuat. Panjang gelombang radiasi cahaya dari arka adalah (1.7-50) × 10-7m. Ia merangkumi tiga bahagian: cahaya inframerah, cahaya, dan ultraviolet

Klasifikasi arka elektrik

1. Menurut jenis arus, ia boleh dibahagikan kepada arka AC, arka DC, dan arka nadi.

2. Menurut keadaan arka, ia boleh dibahagikan kepada arka bebas dan arka termampat (seperti arka plasma).

3. Menurut bahan elektrod, ia boleh dibahagikan kepada: arka elektrod lebur dan arka elektrod bukan lebur.

Bahaya arka elektrik

1. Kehadiran arka memanjangkan masa untuk suis untuk memutuskan sambungan litar yang rosak dan meningkatkan kebarangkalian litar pintas dalam sistem kuasa.

2. Suhu tinggi yang dihasilkan oleh arka mencairkan dan menguap permukaan sentuhan, membakar bahan penebat. Peralatan elektrik yang diisi minyak juga boleh menimbulkan risiko seperti kebakaran dan letupan.

3. Oleh kerana arka elektrik boleh bergerak di bawah tindakan daya elektrik dan terma. Adalah mudah untuk menyebabkan litar dan kecederaan pendek, yang membawa kepada peningkatan kemalangan.

Prinsip enam arka pemadam

1. Suhu arka

Arka dikekalkan oleh pengionan haba, dan menurunkan suhu arka dapat melemahkan pengionan haba dan mengurangkan penjanaan ion yang dikenakan baru. Pada masa yang sama, ia juga mengurangkan halaju zarah yang dikenakan dan meningkatkan kesan komposit. Dengan cepat memanjangkan arka, meniup arka dengan gas atau minyak, atau membawa arka ke dalam sentuhan dengan permukaan medium pepejal, suhu arka dapat dikurangkan.

2. Ciri -ciri medium

Ciri -ciri medium di mana arka terbakar sebahagian besarnya menentukan kekuatan pemisahan dalam arka. Termasuk kekonduksian terma, kapasiti haba, suhu bebas haba, kekuatan dielektrik, dll.

3. Tekanan medium gas

Tekanan medium gas mempunyai kesan yang signifikan terhadap pemisahan arka. Kerana semakin tinggi tekanan gas, semakin tinggi kepekatan zarah di arka, semakin kecil jarak antara zarah, semakin kuat kesan komposit, dan lebih mudah untuk arka untuk memadamkan. Dalam persekitaran vakum yang tinggi, kebarangkalian perlanggaran dikurangkan, yang menindas pemisahan perlanggaran, sementara kesan penyebarannya kuat.

4. Bahan kenalan

Bahan hubungan juga mempengaruhi proses detasmen. Apabila menggunakan logam tahan suhu tinggi dengan titik lebur yang tinggi, kekonduksian terma yang baik, dan kapasiti haba yang besar sebagai kenalan, ia mengurangkan pelepasan elektron panas dan wap logam di arka, yang bermanfaat untuk pemadaman arka.

Kaedah memadamkan arka

1. Gunakan medium untuk memadamkan arka

Detasmen jurang arka sebahagian besarnya bergantung kepada ciri -ciri medium pemadam di sekitar arka. Gas sulfur hexafluoride adalah medium pemadam arka yang sangat baik dengan elektronegativiti yang kuat. Ia dapat dengan cepat menyerap elektron dan membentuk ion negatif yang stabil, yang kondusif untuk rekombinasi dan pengionan. Keupayaan pemadam arka adalah kira -kira 100 kali lebih kuat daripada udara; Vakum (tekanan di bawah 0.013PA) juga merupakan medium yang baik untuk pemadaman arka. Oleh kerana bilangan kecil zarah neutral dalam vakum, ia tidak mudah untuk bertembung dan memisahkan, dan vakum adalah kondusif untuk penyebaran dan pemisahan. Keupayaan pemadam arka adalah kira -kira 15 kali lebih kuat daripada udara.

2. Gunakan gas atau minyak untuk meniup arka

Meniup arka menyebabkan penyebaran dan penyejukan rekombinasi zarah yang dikenakan dalam jurang arka. Dalam pemutus litar voltan tinggi, pelbagai bentuk struktur ruang pemadam arka digunakan untuk menghasilkan tekanan besar dari gas atau minyak dan dengan kuat meniupnya ke jurang arka. Terdapat dua cara utama untuk meniup arka: meniup menegak dan meniup mendatar. Meniup menegak adalah arah meniup selari dengan arka, yang menyebabkan arka menjadi lebih kurus; Meniup mendatar adalah arah bertiup tegak lurus ke arka, yang memanjang dan memotong arka.

3. Gunakan bahan logam khas sebagai arka pemadam kenalan

Menggunakan logam tahan suhu tinggi dengan titik lebur yang tinggi, kekonduksian terma, dan kapasiti haba yang besar sebagai bahan sentuhan dapat mengurangkan pelepasan elektron panas dan wap logam dalam arka elektrik, dengan itu mencapai kesan pengionan penindasan; Bahan hubungan yang digunakan secara serentak juga memerlukan rintangan yang tinggi terhadap arka dan kimpalan. Bahan hubungan biasa termasuk aloi tungsten tembaga, aloi tungsten perak, dll.

4. Arka Elektromagnet bertiup

Fenomena arka elektrik yang bergerak di bawah tindakan daya elektromagnet dipanggil arka meniup elektromagnet. Oleh kerana pergerakan arka dalam medium sekitarnya, ia mempunyai kesan yang sama seperti bertiup udara, dengan itu mencapai tujuan memadamkan arka. Kaedah pemadaman arka ini lebih banyak digunakan dalam suis voltan rendah.

5. Buat arka bergerak di celah sempit medium pepejal

Kaedah pemadam arka jenis ini juga dikenali sebagai pemadam arka celah. Oleh kerana pergerakan arka di celah sempit medium, di satu pihak, ia disejukkan, yang meningkatkan kesan pengionan; Sebaliknya, arka dipanjangkan, diameter arka dikurangkan, rintangan arka meningkat, dan arka dipadamkan.

6. Pisahkan arka panjang ke dalam arka pendek

Apabila arka melepasi deretan grid logam berserenjang dengannya, arka panjang dibahagikan kepada beberapa arka pendek; Penurunan voltan arka pendek terutamanya jatuh di kawasan anod dan katod. Jika bilangan grid cukup untuk memastikan bahawa jumlah voltan minimum yang diperlukan untuk mengekalkan pembakaran arka dalam setiap segmen adalah lebih besar daripada voltan yang digunakan, arka akan memadamkannya sendiri. Di samping itu, selepas arus AC melintasi sifar, disebabkan oleh kesan katod berhampiran, kekuatan dielektrik setiap jurang arka tiba-tiba meningkat kepada 150-250V. Dengan menggunakan jurang arka berganda dalam siri, kekuatan dielektrik yang lebih tinggi dapat diperolehi, supaya arka tidak akan menjadi reignite setelah dipadamkan pada sifar sifar.

7. Mengamalkan pemadaman arka pelbagai patah

Setiap fasa pemutus litar voltan tinggi disambungkan secara siri dengan dua atau lebih rehat, yang mengurangkan voltan yang ditanggung oleh setiap rehat dan menggandakan kelajuan pemecahan hubungan, menyebabkan arka dengan cepat memanjang dan memberi manfaat kepada pemadaman arka.

8. Meningkatkan kelajuan pemisahan kenalan pemutus litar

Meningkatkan kelajuan memanjang arka, yang bermanfaat untuk penyejukan arka, rekombinasi, dan penyebaran.