Wat is 'n Boog? | Boog in Skakelaar

Voordat ons die besonderhede van boog blus of boog uitdooi tegnologieë in skakelaars deurgee, moet ons eers weet wat 'n boog werklik is.

Wat is 'n Boog?

Wanneer die kontakte van 'n skakelaar oopgemaak word, word die medium tussen die oopgaande kontakte hoogs geïoniseer, waardoor die onderbreekstroom 'n laagweerstandspad kry en selfs voortgaan om te vloei selfs al is die kontakte fisies geskei. Tussen die vloei van stroom van een kontak na die ander word die pad so warm dat dit gloei. Dit noem jy 'n boog.

Boog in Skakelaar

Wanneer die belastingstroomkontakte van 'n skakelaar oopgemaak word, is daar 'n boog in die skakelaar, wat tussen die skeide kontakte vestig.

Solang hierdie boog tussen die kontakte volgehou word, sal die stroom deur die skakelaar nie uiteindelik onderbreek word nie, omdat die boog self 'n geleidende pad van elektrisiteit is. Vir totale onderbreking van die stroom is dit noodsaaklik om die boog so gou as moontlik te blus. Die hoofontwerp-kriteria van 'n skakelaar is om gepaste tegnologie van boog blus in die skakelaar te verskaf om vinnige en veilige stroomonderbreking te verseker. Dus voordat ons verskillende boog blustegnieke in die skakelaar deurgee, moet ons probeer om te verstaan wat 'n boog is en die basiese teorie van 'n boog in die skakelaar te verstaan, laat ons bespreek.

Termiese Ionisering van Gas

Daar is 'n aantal vry elektrone en ionne teen kamertemperatuur in 'n gas as gevolg van ultraviolette strale, kosmiese strale en radioaktiviteit van die aarde. Hierdie vry elektrone en ionne is so min in getal dat hulle onvoldoende is om elektrisiteit te geleider. Die gasmolekules beweeg ewekansig by kamertemperatuur. Dit word gevind dat 'n lugmolekuul by 'n temperatuur van 300oK (Kamertemperatuur) ewekansig met 'n gemiddelde snelheid van 500 meter/sekonde beweeg en met 'n koers van 1010 keer/sekonde met ander molekules bots.

Hierdie ewekansig bewegende molekules bots baie gereeld met mekaar, maar die kinetiese energie van die molekules is nie voldoende om 'n elektron uit die atome van die molekules te haal nie. As die temperatuur verhoog word, sal die lug verhit word en as gevolg daarvan sal die snelheid van die molekules verhoog. 'n Hoër snelheid beteken 'n hoër impak tydens intermolekulêre botsings. Tydens hierdie situasie word sommige van die molekules in atome opgesplitst. As die temperatuur van die lug verder verhoog word, word baie atome beroof van valenselektrone en maak die gas geïoniseerd. Dan kan hierdie geïoniseerde gas elektrisiteit geleider omdat daar voldoende vry elektrone is. Hierdie toestand van enige gas of lug word plasma genoem. Hierdie verskynsel word termiese ionisering van gas genoem.

Ionisering as Gevolg van Elektronbotsing

Soos ons bespreek het, is daar altyd 'n aantal vry elektrone en ionne teenwoordig in die lug of gas, maar hulle is onvoldoende om elektrisiteit te geleider. Wanneer hierdie vry elektrone 'n sterke elektriese veld vind, word hulle na hoër potensiaalpunte in die veld gestuur en verkry voldoende hoë snelheid. Met ander woorde, die elektrone word langs die rigting van die elektriese veld as gevolg van 'n hoë potensiaalgradiënt versnel. Tydens hul reis bots hierdie elektrone met ander atome en molekules van die lug of gas en haal valenselektrone uit hul banne.

Na aflewing van die oueratome, sal die elektrone ook langs die rigting van dieselfde elektriese veld as gevolg van die potensiaalgradiënt hardloop. Hierdie elektrone sal op dieselfde manier met ander atome bots en meer vry elektrone skep wat ook langs die elektriese veld gedireksioneer sal word. As gevolg van hierdie saamwerkende aksie, sal die nommer van vry elektrone in die gas so hoog word dat die gas begin om elektrisiteit te geleider. Hierdie verskynsel staan bekend as ionisering van gas as gevolg van elektronbotsing.

Deionisering van Gas

As alle oorsake van ionisering van gas uit 'n geïoniseerde gas verwyder word, keer dit vinnig terug na sy neutrale toestand deur hervereniging van die positiewe en negatiewe ladinge. Die proses van hervereniging van positiewe en negatiewe ladinge staan bekend as deioniseringproses. By deionisering deur diffusie, beweeg die negatiewe ionne of elektrone en positiewe ionne na die wande onder die invloed van koncentrasiegradiënte en voltooi dus die proses van hervereniging.

Rol van Boog in Skakelaar

Wanneer twee stroomkontakte net oopgemaak word, brug 'n boog die kontakgap deur waardeur die stroom 'n laagweerstandspad kry om te vloei, sodat daar geen plotselinge onderbreking van stroom sal wees nie. Aangesien daar geen plotselinge en drastiese verandering in stroom tydens die oopmaak van die kontakte is, sal daar geen abnormal swaaroversetting van spanning in die stelsel wees nie. As i die stroom is wat deur die kontakte vloei net voor hulle oopgemaak word, L is die stelsel selfinduktion, swaaroverspanning tydens die oopmaak van kontakte, mag uitgedruk word as V = L.(di/dt) waar di/dt die tempo van verandering van stroom met betrekking tot tyd tydens die oopmaak van die kontakte is. In die geval van wisselstroom is die boog tijdelik uitgedooi by elke stroom nul. Na elke stroom nul word die medium tussen geskeide kontakte weer geïoniseer tydens die volgende siklus van stroom en die boog in die skakelaar herstel. Om die onderbreking volledig en suksesvol te maak, moet hierdie her-ionisering tussen geskeide kontakte na 'n stroom nul voorkom word.

As die boog in die skakelaar afwesig is tydens die oopmaak van stroomdraende kontakte, sou daar 'n plotselinge en drastiese onderbreking van stroom wees wat 'n enorme swaaroverspanning veroorsaak genoeg om die isolasie van die stelsel ernstig te belas. Aan die ander kant, verskaf die boog 'n geleidelike maar vinnige, oorgang van die stroomdraende na die stroom onderbreek toestande van die kontakte.

Boog Onderbreking of Boog Blus of Boog Uitdooi Teorie

Boogkolomkenmerke

By hoë temperatuur beweeg die gelade deeltjies in 'n gas vinnig en ewekansig, maar in die afwesigheid van 'n elektriese veld, kom daar geen netbeweging voor nie. Wanneer 'n elektriese veld in die gas toegepas word, verkry die gelade deeltjies 'n driftsnelheid wat op hul ewekanse termiese beweging gevoeg word. Die driftsnelheid is eweredig aan die spanningsgradiënt van die veld en deeltjie mobieliteit. Die deeltjie mobieliteit hang af van die massa van die deeltjie, hoe swaar die deeltjie is, hoe laer die mobieliteit. Die mobieliteit hang ook af van die gemiddelde vrye paaie beskikbaar in die gas vir ewekanse beweging van die deeltjies. Aangesien 'n deeltjie elke keer wat dit bots, sy gerigte snelheid verloor en weer in die rigting van die elektriese veld versnel moet word, word die netmobieliteit van die deeltjies verminder. As die gas onder hoë druk is, word dit digter en die gasmolekules kom dichter by mekaar, waardoor botsings meer gereeld plaasvind wat die mobieliteit van die deeltjies verminder. Die totale stroom deur gelade deeltjies is direk eweredig aan hul mobieliteit. Dus hang die mobieliteit van gelade deeltjies af van die temperatuur, druk van die gas sowel as die aard van die gas. Weereens bepaal die mobieliteit van gasdeeltjies die graad van ionisering van die gas.

Dus uit die bo-uitleg kan ons sê dat die ioniseringproses van gas afhang van die aard van gas (swaar of lig gasdeeltjies), druk van gas en temperatuur van gas. Soos ons vroeër gesê het, hang die intensiteit van die boogkolom af van die teenwoordigheid van geïoniseerde medium tussen geskeide elektriese kontakte, dus, spesiale aandag moet daaraan gegee word om ionisering te verminder of deionisering van medium tussen kontakte te verhoog. Daarom is die hoofontwerpeienskap van 'n skakelaar om verskillende drukbeheermetodes, afkoelmetodes vir verskillende boogmedia tussen skakelaarkontakte te verskaf.

Hitteverlies van 'n Boog

Hitteverlies van 'n boog in 'n skakelaar vind plaas deur geleiding, konveksie sowel as straling. In 'n skakelaar met 'n gladde onderbreek boog in olie, boog in gootse of smalle gleufse, is nabyna al die hitteverlies as gevolg van geleiding. In 'n lugblousskakelaar of in 'n skakelaar waar 'n gasvloei tussen die elektriese kontakte teenwoordig is, vind die hitteverlies van boogplasma as gevolg van konveksieprosesse plaas. By normale druk is straling nie 'n beduidende faktor nie, maar by hoër druk kan straling 'n baie belangrike faktor van hitte-afgifte van boogplasma wees. Tydens die oopmaak van elektriese kontakte, word die boog in die skakelaar geproduseer en word dit uitgedooi by elke stroom nul en dan word dit weer herstel tydens die volgende siklus. Die finale booguitdooi of boog blus in die skakelaar word bereik deur 'n vinnige verhoging van die dielektriese sterkte in die medium tussen die kontakte, sodat herstel van die boog na stroom nul nie moontlik is nie. Hierdie vinnige verhoging van die dielektriese sterkte tussen skakelaarkontakte word bereik óf deur deionisering van gas in die boogmedia óf deur die vervanging van geïoniseerde gas met koel en vars gas.
Daar is verskeie deioniseringsprosesse toegepas vir booguitdooi in skakelaars, laat ons kort bespreek.

Deionisering van Gas as Gevolg van Toename in Druk

As die druk van die boogpad verhoog word, word die digtheid van die geïoniseerde gas verhoog, wat beteken dat die deeltjies in die gas nader aan mekaar kom en as gevolg daarvan word die gemiddelde vrye pad van die deeltjies verminder. Dit verhoog die botsingtempo en soos ons vroeër bespreek het, verloor die gelade deeltjies hul gerigte snelheid langs die elektriese veld by elke botsing en word hulle weer in die rigting van die veld versnel. Dit kan gesê word dat die algehele mobieliteit van die gelade deeltjies verminder is, sodat die spanning wat nodig is om die boog te handhaaf, verhoog word. 'n Ander effek van die verhoogde digtheid van deeltjies is 'n hoër tempo van deionisering van gas as gevolg van die hervereniging van teenoorgestelde gelade deeltjies.

Deionisering van Gas as Gevolg van Vermindering in Temperatuur

Die tempo van ionisering van gas hang af van die intensiteit van impak tydens botsing van gasdeeltjies. Die intensiteit van impak tydens botsing van deeltjies hang weer af van die snelheid van ewekanse beweg