Stiskněte "Enter" pro přeskočení obsahu

1 – Vznik elektrického oblouku, vliv prostředí …

0

Vznik elektrického oblouku, vliv prostředí a elektrické zátěže na jeho trvání, graf rozložení úbytku napětí na oblouku a využití tohoto poznatku v konstrukci spínačů.

Elektrický oblouk je elektrický výboj válcového tvaru soustředěný do tenkého sloupce, jehož jádro tvoří ionizovaný plyn (plazma).

Elektrický proud v plynech se za normálních podmínek nevyskytuje, ale může se vyskytovat za zvláštních podmínek. Tyto podmínky musí v plynu způsobit vznik volných částic (typicky elektronů) s elektrickým nábojem.

Aby mezi dvěma kontakty mohl vzniknout oblouk, musí být mezi nimi jisté minimální napětí, které závisí na jejich materiálu a okolí. Při mezním, nebo menším napětí můžeme vypínat i velmi značné proudy bez jiskření s minimálním zdvihem kontaktů. Při použití měděných kontaktů vzniká elektrický oblouk již při přerušení stejnosměrného proudu 0,5A s napětím vyšším než 15V

Elektrický oblouk vzniká oddálením kontaktů, jimiž prochází proud. V okamžiku vypínání se postupně kontaktní tlak zmenšuje, zmenšují se stykové plochy (zvětšuje se proudová hustota v místě styku), až se kovový styk přeruší. V posledních okamžicích spojení se zvýší teplota kovu ve stykových bodech tak, že se kov odpařuje. Energie nahromaděná v indukčnostech a kapacitách obvodu způsobí přepětí, které prorazí vzdálenost mezi kontakty a vznikne oblouk.

Výpočet proudové hustoty
Hustota elektrického proudu je definována jako podíl elektrického proudu procházejícího daným průřezem vodiče.

  • J=I/S [A/m2; A, m2]

Řez elektrickým obloukem

 

  • Teplota el. oblouku od 6000 do 16 000K
  • Teplota závisí na prostředí hoření oblouku a na intenzitě jeho chlazení

 

Rozložení úbytků napětí na elektrickém oblouku

K – katoda, A – anoda, IOB – proud oblouku, UK – katodový úbytek (přechod katoda-plazma), UT – úbytek na těle oblouku (plazma), UA – anodový úbytek (přechod anoda-plazma)

 

Napětí mezi kontakty je dáno především napětím při přechodu z kontaktu do plazmy (UK a UA). Samotné tělo oblouku je ionizováno a stává se značně vodivým. Na kladném kontaktu vznikají důlky a na záporném kuličky.

Elektrický oblouk je tvořen elektrony a ionty. Vedení proudu způsobují především elektrony vzhledem k své nízké hmotnosti 9,109 * 10-31 kg.

Kontakty vypínačů, stykačů, jističů, … musí přerušovat v krátkých časech proudy od několika mA do tisíců Ampér. Na sepnutých kontaktech by měl být co nejmenší přechodový odpor (především kvůli zahřívání). Při spínání a hlavně rozpínání kontaktů pod proudem vznikají jiskry, nebo elektrický oblouk o značné teplotě, který způsobuje tavení a odpařování kontaktového materiálu. Při sepnutí kontaktů nesmí dojít k jejich spečení, které by zabránilo jejich rozepnutí!

Požadavky na kontakty:

  • Dobrá elektrická vodivost
  • Odolnost proti opalování
  • Stálost vůči prostředí (např. odolnost proti oxidaci)
  • Mechanická stálost (např. přiměřená tvrdost)

Nejčastěji jsou používány ryzí kovy (zlato, stříbro, měď, molybden), nebo jejich slitiny.

U spínačů pro velké proudy bývají kontakty provedeny tak, že je splněn požadavek na dobrou vodivost i odolnost proti opalování. Kontakt je tak rozdělen na dva dílčí kontakty.

Hlavní kontakty jsou z dobře vodivého materiálu (nižší odolnost proti opalování).
Opalovací kontakty jsou z materiálu odolnému proti opalování (nižší vodivost).

Mechanicky je docíleno toho, že při zapínání jsou nejdříve sepnuty opalovací kontakty a teprve poté hlavní kontakty. Při rozpínání jsou nejdříve rozepnuty hlavní kontakty a poté kontakty opalovací.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.