Aptomat điện áp cao
Điện áp hồ quang trong cầu chì khí
Trong cầu chì khí, điện áp hồ quang là tham số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình ngắt và hiệu suất tổng thể của cầu chì. Điện áp hồ quang có thể dao động từ vài trăm volt đến vài kilovolt, tùy thuộc vào nhiều yếu tố. Dưới đây là giải thích chi tiết về các yếu tố chính ảnh hưởng đến điện áp hồ quang:
1. Chiều dài hồ quang
Nguyên lý: Điện áp rơi qua hồ quang tỷ lệ thuận với chiều dài hồ quang. Khi chiều dài hồ quang tăng, điện áp cần thiết để duy trì hồ quang cũng tăng.
Giải thích: Khi các tiếp điểm trong cầu chì khí tách ra, một hồ quang hình thành giữa chúng. Chiều dài hồ quang có thể dài hơn nhiều so với khoảng cách ban đầu giữa các tiếp điểm do sự di chuyển của hồ quang (kéo dài hồ quang) dưới tác động của từ trường hoặc dòng khí. Hồ quang càng dài, điện áp rơi qua nó càng cao, giúp dễ dàng dập tắt hồ quang vì cần nhiều năng lượng hơn để duy trì nó.
2. Loại khí
Nguyên lý: Điện áp hồ quang phụ thuộc vào các tính chất vật lý của môi trường khí xung quanh, như áp suất, nhiệt độ và trạng thái ion hóa.
Giải thích: Các loại khí khác nhau có các cường độ điện介质属性和热导率不同，这会影响电弧的持续性。例如，六氟化硫（SF₆）因其优异的绝缘性能和在电流过零后快速去离子化的能力而常用于高压断路器中。具有较高介电强度的气体需要更高的电压来维持电弧，这有助于熄灭电弧。 对不起，我似乎不小心混入了中文。以下是完整的越南语翻译：
2. Loại khí
Nguyên lý: Điện áp hồ quang phụ thuộc vào các tính chất vật lý của môi trường khí xung quanh, như áp suất, nhiệt độ và trạng thái ion hóa.
Giải thích: Các loại khí khác nhau có các cường độ điện môi và dẫn nhiệt khác nhau, điều này ảnh hưởng đến khả năng duy trì hồ quang. Ví dụ, hexafluorua lưu huỳnh (SF₆) thường được sử dụng trong các cầu chì điện áp cao do tính chất cách điện xuất sắc và khả năng nhanh chóng đi ion hóa sau khi dòng điện qua không. Các khí có cường độ điện môi cao yêu cầu điện áp cao hơn để duy trì hồ quang, điều này giúp dập tắt hồ quang.
3. Chất liệu tiếp điểm
Nguyên lý: Chất liệu của tiếp điểm hồ quang có ảnh hưởng nhỏ đến điện áp hồ quang, chủ yếu ảnh hưởng đến điện áp rơi ở vùng anôt và catôt.
Giải thích: Điện áp rơi chính trong hồ quang khí xảy ra trên thân hồ quang, không phải ở bề mặt tiếp điểm. Tuy nhiên, chất liệu tiếp điểm có thể ảnh hưởng đến điện áp rơi cục bộ gần anôt và catôt, gọi là điện áp rơi catôt và anôt. Chất liệu có hàm công thấp (ví dụ: đồng, bạc) thường có điện áp rơi catôt thấp hơn, nhưng hiệu ứng này tương đối nhỏ so với điện áp hồ quang tổng thể. Do đó, lựa chọn chất liệu tiếp điểm có tác động ít đến điện áp hồ quang tổng thể.
4. Làm mát hồ quang
Nguyên lý: Công suất nội bộ của hồ quang là tích của dòng điện và điện áp hồ quang. Nếu hồ quang mất nhiều nhiệt do làm mát, nó sẽ tăng công suất bằng cách tăng điện áp hồ quang.
Giải thích: Làm mát hồ quang có thể xảy ra thông qua dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Trong cầu chì khí, dòng khí (thường được tạo ra bởi cơ chế phun hoặc cuộn dây thổi từ) giúp làm mát hồ quang và giảm nhiệt độ của nó. Khi hồ quang làm mát, nó trở nên ít dẫn điện hơn, dẫn đến tăng điện áp hồ quang. Điện áp tăng này khiến hồ quang khó duy trì, hỗ trợ việc dập tắt nó.
5. Dòng điện qua hồ quang
Nguyên lý: Hồ quang khí có đặc tính volt-ampere âm, nghĩa là điện áp hồ quang tăng khi dòng điện giảm và ngược lại.
Giải thích: Khi dòng điện tiến gần đến không trong quá trình qua không, điện áp hồ quang có xu hướng tăng mạnh. Điều này là do hồ quang trở nên kém ổn định ở dòng điện thấp, và số lượng hạt mang điện giảm dẫn đến điện trở cao hơn, kết quả là điện áp rơi lớn hơn. Ngược lại, ở dòng điện cao, hồ quang ổn định hơn và điện áp rơi thấp hơn. Đặc tính này quan trọng để hiểu cách hồ quang hoạt động gần dòng điện qua không, nơi việc ngắt thành công là quan trọng.
6. Các biến đổi ngẫu nhiên và sụp đổ của điện áp hồ quang gần dòng điện qua không
Nguyên lý: Gần dòng điện qua không, điện áp hồ quang biểu hiện các biến đổi ngẫu nhiên và sụp đổ, điều này quan trọng cho việc dập tắt hồ quang.
Giải thích: Khi dòng điện tiến gần đến không, hồ quang trở nên ngày càng bất ổn. Điện áp hồ quang có thể biến đổi ngẫu nhiên do những thay đổi nhanh chóng trong trạng thái vật lý của hồ quang, như mật độ của các hạt mang điện và nhiệt độ. Những biến đổi này có thể gây ra sự tăng đột ngột của điện áp hồ quang, dẫn đến sụp đổ của hồ quang. Nếu điện áp hồ quang tăng đủ, nó có thể vượt quá điện áp phục hồi của hệ thống, gây ra sự dập tắt hồ quang. Hiện tượng này rất quan trọng để đảm bảo hồ quang được ngắt thành công tại dòng điện qua không.
Tóm tắt
Điện áp hồ quang trong cầu chì khí bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm chiều dài hồ quang, loại khí, chất liệu tiếp điểm, hiệu ứng làm mát và dòng điện qua hồ quang. Điện áp hồ quang đóng vai trò quan trọng trong quá trình ngắt, đặc biệt là gần dòng điện qua không, nơi các biến đổi ngẫu nhiên và sụp đổ có thể quyết định xem hồ quang có được dập tắt thành công hay không. Hiểu rõ các yếu tố này là cần thiết để thiết kế và vận hành các cầu chì khí hiệu quả và đáng tin cậy.
