CHƯƠNG 5 HỒ QUANG ĐIỆN Chương 5: HỒ QUANG ĐIỆN 5.1. Khái niệm chung về HQĐ. 5.2. Quá trính phát sinh và dập tắt hồ quang điện. 5.3. Hồ quang điện một chiều. 5.4. Hồ quang điện xoay chiều. 5.5. Các biện pháp và trang bị dập hồ quang. 5.1. KHI NIM CHUNG B n chất của hồ quang iện l hiện t ợng phóng iện trong ả đ à đ chất khí với mật ộ dòng iện rất lớn ( tới kho ng 10đ đ ả 2 ến 10đ 3 A/mm 2 ) có nhiệt ộ rất cao (tới kho ng 5000 ến 6000đ ả đ 0 C) v th à ờng kèm theo hiện t ợng phát sáng. Hồ quang iện có ích :đ Hồ quang iện thực sự có ích khi ợc sử đ đ dụng trong c c lĩnh vực nh h n iện, luyện thép, những lúc n y á à đ à hồ quang cần ợc duy trì ch y ổn ịnh.đ á đ 5.1. KHI NIM CHUNG Hồ quang điện có hại : Khi đóng cắt các thiết bị điện nh contắctơ, cầu dao, máy cắt, hồ quang sẽ xuất hiện giữa các cặp tiếp điểm. Hồ quang cháy này lâu sau khi thiết bị điện đã đóng cắt sẽ làm h hại các tiếp điểm và bản thân thiết bị điện. Trong tr ờng hợp này để đảm bảo độ làm việc tin cậy của thiết bị điện yêu cầu phải tiến hành dập tắt hồ quang càng nhanh càng tốt. 5.1. KHÁI NIỆM CHUNG K A E [V] E K Vïng K Vïng AVïng th©n U A U Th U K E th E A E K I hq [m] H×nh 5.1: §Æc tÝnh hå quang ®iÖn 5.1. KHÁI NIỆM CHUNG Muốn tìm hiểu kỹ HQĐ, ta phải khảo sát nguyên nhân phát sinh và dập tắt hồ quang: đó là quá trình ion hóa và quá trình phản ion trong vùng hồ quang. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH VÀ DẬP TẮT HỒ QUANG ĐIỆN. [...]... kớnh thõn h quang KL: Ta thy, mc Ktỏn tng khi bkớnh r ca thõn HQ gim, s lng ion trong vựng h quang tng v vn tc trung bỡnh ca nú tng 5.3 H QUANG IN MT CHIU H QUANG IN MT CHIU Với U0 là điện áp nguồn, mạch có điện trở R, mạch có điện cảm mạch L và rhq đặc tr ng cho điện trở hồ quang với điện áp hồ quang là uhq trên các cặp tiếp điểm khi ta đóng hoặc ngắt - U0 + R i L rth Hình 5.2: Hồ quang điện mạch... cỏc ion cựng du trong vựng thõn h quang ( ch xỏc lp n + = n ) 5.2 QU TRèNH DP TT H QUANG 2) HIN TNG KHUCH TN Hiện tợng các hạt tích điện di chuyển từ vùng có mật độ điện tích cao (vùng hồ quang) ra vùng xung quanh có mật độ điện tích thấp, làm giảm số lợng ion trong vùng hồ quang gọi là hiện tợng khuếch tán Các điện tử và ion dơng khuếch tán dọc theo thân hồ quang, điện tử khuếch tán nhanh hơn ion... 5.2: Hồ quang điện mạch một chiều H QUANG IN MT CHIU Theo định luật Kiếchốp II, ta có phơng trình cân bằng điện áp trong mạch khi mở tiếp điểm và hồ quang bắt đầu cháy nh sau : di U = i.R + iR + L dt di U = U +U +L dt 0 0 hq R hq Với UR : là điện áp rơi trên điện trở Với Uhq : là điện áp trên hồ quang (5.3) (5.4) H QUANG IN MT CHIU Khi hồ quang cháy ổn định thì dòng điện không đổi di i = I = const L... 5.2 QU TRèNH DP TT H QUANG Hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi môi trờng giữa các điện cực không còn dẫn điện hay nói cách khác hồ quang điện sẽ tắt khi có quá trình phản ion hóa xảy ra mạnh hơn quá trình ion hóa Tc l quỏ trỡnh suy gim s lng ion trong vựng HQ Nguyờn nhõn chớnh ca quá trình phản ion l do hai hiện t ợng sau: 1 Hiện tợng tái hợp 2 Hiện tợng khuếch tán 5.2 QU TRèNH DP TT H QUANG 1) HIN TNG TI... độ điện cực, vật liệu làm điện cực 5.2 QU TRèNH PHT SINH H QUANG 2) S PHT X IN T Khi tiếp điểm hay điện cực vừa mở ra lúc đầu khoảng cách còn rất bé Nếu có một điện trờng đủ lớn đặt lên điện cực (nhất là vùng cực âm có khoảng cách nhỏ có thể tới hàng triệu V/cm), với cờng độ điện trờng lớn ở cực âm các điện tử tự do đợc cung cấp thêm năng lợng sẽ bị kéo bật ra khỏi bề mặt catốt để trở thành các điện. .. 5.2 QU TRèNH PHT SINH H QUANG Trong thực tế quá trình phát sinh hồ quang điện có những dạng ion hóa sau : 1) Quá trình phát xạ nhiệt điện tử 2) Quá trình tự phát xạ điện tử 3) Quá trình ion hóa do va chạm 4) Quá trình ion hóa do nhiệt 5.2 QU TRèNH PHT SINH H QUANG 1) S PHT X NHIT IN T Điện cực và tiếp điểm đợc chế tạo từ kim loại, mà trong cấu trúc kim loại luôn luôn tồn tại các điện tử tự do chuyển... chuyển động các hạt mang điện trái dấu va chạm nhau, tạo thành các hạt trung hòa Trong lí thuyết đã chứng minh tốc độ tái hợp : Tỉ lệ nghịch với bình phơng đờng kính HQ Hồ quang tiếp xúc với môi trờng điện môi thì hiện tợng tái hợp sẽ tăng lên Nhiệt độ hồ quang càng thấp tốc độ tái hợp càng tăng 5.2 QU TRèNH DP TT H QUANG 1) HIN TNG TI HP - Mc tỏi hp cú th biu din bng cụng thc: dn dt Trong ú:... và phân tử khí sẽ làm bật ra các điện tử và các ion dơng 5.2 QU TRèNH PHT SINH H QUANG 3) ION HểA DO VA CHM Các phần tử mang điện này lại tiếp tục tham gia chuyển động và va chạm để làm xuất hiện các phần tử mang điện khác Do vậy mà số lợng các phần tử mang điện tăng lên không ngừng, làm mật độ điện tích trong khoảng không gian giữa các tiếp điểm rất lớn Quá trình này phụ thuộc vào cờng độ điện trờng,... càng nhanh hồ quang càng nhanh bị tắt Để tăng quá trình khuếch tán ngời ta thờng tìm cách kéo dài ngọn lửa hồ quang 5.2 QU TRèNH DP TT H QUANG 2) HIN TNG KHUCH TN - Mc khuch tỏn c bin din qua cụng thc: dn Trong ú: dt dn dt d d 2.D.n = r2 (5.2) l tc suy gim cỏc ion do khuch tỏn D : h s tỏi hp ( vo khong cỏch t do ca ion v vn tc trung bỡnh ca chỳng n l s lng cỏc ion cựng du trong vựng thõn h quang r... khiến điện trở tiếp xúc tăng lên chỗ tiếp xúc, dòng điện bị thắt lại dẫn đến mật độ dòng điện tăng rất lớn làm nóng các điện cực (nhất là ở cực âm có nhiều electron) 5.2 QU TRèNH PHT SINH H QUANG 1) S PHT X NHIT IN T Khi bị đốt nóng, động năng của các điện tử tăng nhanh đến khi năng lợng nhận Wđn đợc lớn hơn công thoát At liên kết hạt nhân thì điện tử sẽ thoát ra khỏi bề mặt cực âm trở thành điện tự . CHƯƠNG 5 HỒ QUANG ĐIỆN Chương 5: HỒ QUANG ĐIỆN 5.1. Khái niệm chung về HQĐ. 5.2. Quá trính phát sinh và dập tắt hồ quang điện. 5.3. Hồ quang điện một chiều. 5.4. Hồ quang điện xoay. NIM CHUNG Hồ quang điện có hại : Khi đóng cắt các thiết bị điện nh contắctơ, cầu dao, máy cắt, hồ quang sẽ xuất hiện giữa các cặp tiếp điểm. Hồ quang cháy này lâu sau khi thiết bị điện đã đóng. trình nhiệt. 5.2. QU TRèNH DP TT H QUANG Hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi môi tr ờng giữa các điện cực không còn dẫn điện hay nói cách khác hồ quang điện sẽ tắt khi có quá trình phản ion