Bài giảng Khí cụ điện: Chương 4 - Hồ quang điện

Bài giảng "Khí cụ điện: Chương 4 - Hồ quang điện" được biên soạn với các nội dung chính sau: Hồ quang điện một chiều; Tác hại của hồ quang điện; Bản chất của hồ quang điện; Các biện pháp dập hồ quang;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Khí cụ điện: Chương 4 - Hồ quang điệnHồ quang điệnCấu trúc chương trình phần I• KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN• NAM CHÂM ĐIỆN• SỰ PHÁT NÓNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN• HỒ QUANG ĐIỆN• LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN• TIẾP XÚC ĐIỆNCreated by Hoang Anh 2 Khái niệm• Hồ quang điện: là hiện tượng xảy ra khi khả năng cách điện của các chất khí và tạo ra các dòng plasma, dẫn đến việc có một dòng diện chạy qua các chất bình thường không dẫn điện như không khí• Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí: • Mật độ dòng điện lớn (102 đến 103 A/mm2) • Điện áp rơi trên catốt bé (10 đến 20V) • Nhiệt độ hồ quang cao (6000 đến 180000K) • Kèm theo hiệu ứng ánh sáng Created by Hoang Anh 3Created by Hoang Anh 4Đặc tính Vôn-Ampe tĩnh của quá trình phóng điện• Vùng I: Vùng phóng điện tối• Vùng II:Vùng phóng điện quá độ phóng điện vầng quang• Vùng III: Vùng phóng điện vầng quang• Vùng IV: Vùng phóng điện vầng quang không bình thường• Vùng V: Vùng quá độ vầng quang sang phóng điện hồ quang• Vùng VI: Vùng phóng điện hồ quang Created by Hoang Anh 5 Phân bố điện áp, cường độ điện trường h UAC = UA + UC + Uthq• Vùng catốt có chiều dài ngắn (10-3mm) với UC = 8÷20V. Cường độ điện trường khá lớn 20.103 V/mm• Vùng anốt với điện áp rơi thấp UA = 1÷12 V và chiều dài dài hơn (10-2mm) nên cường độ điện trường cũng nhỏ hơn nhiều• Vùng thân hồ quang có cường độ điện trường không đổi cỡ 1÷20 V/mm Created by Hoang Anh 6Ứng dụng• Hàn cắt kim loại • Hàn hồ quang • Cắt kim loại bằng plasmaCreated by Hoang Anh 7Ứng dụng• Chiếu sáng • Đèn hồ quang áp suất thấp • Đèn flash máy ảnh• Nấu chảy, nhiệt luyện • Lò hồ quangCreated by Hoang Anh 8Tác hại của hồ quang điện• Đối với các khí cụ điện, xét đến hồ quang điện chỉ là xét đến các ảnh hưởng không mong muốn và cần phải giảm hồ quang đến mức tối thiểu • Phá hủy tiếp xúc điện của các mối nối thanh dẫn • Tiếp điểm công tắc, rơle, máy cắt -->hàn dính, làm nóng chảy và phá hỏng tiếp điểm • Nóng chảy các thanh dẫn • Phá hủy cách điện • Gây hỏa hoạn cũng như các tổn hại cho người và thiết bị điệnCreated by Hoang Anh 9Quá trình ion hóa & phản ion hóa• Quá trình ion hóa • Quá trình tạo ra các điện tử tự do và các ion trong chất khí được gọi là quá trình ion hóa. Quá trình này có thể xảy ra dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, điện trường v.v… • Tự phát xạ điện tử • Phát xạ nhiệt điện tử • Ion hóa do va chạm • Ion hóa do nhiệt độ caoCreated by Hoang Anh 10Quá trình ion hóa (1)• Tự phát xạ điện tử (phát xạ nguội): Dưới điện trường đủ mạnh, điện tử tự do được cấp thêm năng lượng để tách khỏi điện cực, tạo thành các dòng điện trong chất khí • Phụ thuộc điện trường • Phụ thuộc vật liệu Jae = 120.E².e(-b/E)Jae - mật độ dòng điện tự phát xạ điện tử sinh raB - Thông số phụ thuộc vào vật liệu catốtE - Cường độ điện trường ở catốtCreated by Hoang Anh 11Quá trình ion hóa (2)• Phát xạ nhiệt điện tử: Khi điện cực catốt bị nung nóng, điện tử tự do có động năng lớn -->tách khỏi điện cực tạo ra dòng điện trong chất khí • Phụ thuộc nhiệt độ • Phụ thuộc vật liệu • Đèn sợi đốt chân không : sợi đốt đóng vai trò phát xạ nhiệt • Ở các thiết bị đóng cắt : tại tiếp điểm khi tách nhau ra -->mật độ dòng điện tăng làm phát nóng quá mức cục bộ. JTe = 120.T².e(-b/T)JTe - Mật độ dòng điện do phát xạ nhiệt điện tử sinh raT - Nhiệt độ tuyệt đối của catốtb - Thông số phụ thuộc vào vật liệu làm tiếp điểmCreated by Hoang Anh 12Quá trình ion hóa (3)• Ion hóa do va chạm: là quá trình các điện tử tự do chuyển động với vận tốc lớn, đủ để bắn phá các phân tử trung hòa, tạo ra các ion dương và ion âm mới (thường dưới tác dụng của điện trường mạnh cỡ 103V/mm) • Cường độ điện trường • Mật độ các phân tử trong vùng điện cực • Lực liên kết phân tử, khối lượng của phân tửCreated by Hoang Anh 13Quá trình ion hóa (4)• Ion hóa do nhiệt độ cao: • Nhiệt độ vùng hồ quang • Mật độ và đặc tính của các chất khí ...