Hồ quang điện trên thực tế là một dạng plasma tạo ra sự trao đổi điện tích liên tục, thường đi kèm sự toả sáng và toả nhiệt mạnh. Đây là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc ở áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thể rất lớn.
Trong đó, dòng điện chạy qua khí giữa hai cực chủ yếu là dòng electron, có cả ion âm, dòng điện đi từ cathode đến anode. Tuy nhiên, cũng có một phần là dòng ion dương đi theo chiều ngược lại. Các ion âm và electron tới và va chạm vào anode, làm anode nóng lên, khi anode nóng lên nhiệt độ có thể lên đến 3500 độ C.
Điện trở của hồ quang điện thường rất nhỏ do chất khí giữa hai cực ở nhiệt độ cao nên bị ion hoá, dẫn điện tốt. Ngoài ra, cường độ dòng điện trong mạch cũng có thể khá lớn, có thể đạt tới hàng chục ampe, hiệu điện thế thấp.
TÍNH CHẤT CƠ BẢN
Các tính chất cơ bản:
- Hiện tượng phóng điện hồ quang hầu hết chỉ xảy ra khi dòng điện có trị số lớn.
- Trung tâm hồ quang thường có nhiệt độ rất lớn, trong các khí cụ nhiệt độ có thể lên đến 6000 ÷ 80000K
- Ở cathode, mật độ dòng điện lớn, vào khoảng 104 ÷ 105 A/cm2
- Thực tế, sụt áp ở cathode không phụ thuộc vào dòng điện, và thường bằng 10 ÷ 20V
ĐIỀU KIỆN TẠO RA HỒ QUANG ĐIỆN
Có 2 điều kiện:
- Làm cho hai điện cực nóng đỏ lên đến mức có thể phát nhiện electron
- Tạo ra một điện trường đủ mạnh ở giữa hai điện cực để ion hoá không khí, tạo ra tia lửa điện, cường độ điện trường.
ỨNG DỤNG
- Quá trình phóng điện tự lực này rất hữu ích khi sử dụng trong các lĩnh vực như luyện thép,……..( Dòng hồ quang này cần được duy trì độ cháy ổn định).
- Người ta còn dùng hiện tượng phóng điện tự lực này trong việc hàn điện nhờ nhiệt độ cao của các cặp điện cực. Một cực của hồ quang là que hàn, cực kia là tấm kim loại cần hàn. Nhiệt độ cao giữa 2 cực sẽ làm que hàn nóng chảy và lấp chỗ cần hàn lên tấm kim loại.
- Ngoài ra, nó còn được dùng trong các lò luyện phôi nhiệt, nấu kim loại,….
TÁC HẠI VÀ CÁCH PHÒNG NGỪA
Hồ quang điện đem lại nhiều lợi ích tuy nhiên nó cũng có một số tác hại nhất định:
Thứ nhất, ảnh hưởng đến các thiết bị điện:
- Hiện tượng phóng hồ quang điện làm các thiết bị điện bị phá huỷ. Nguyên nhân là do sự thay đổi điện áp đột ngột, ngắn mạch hệ thống cục bộ. Cụ thể, các tiếp điểm động lực bị đánh mòn, hỏng hóc dưới nền nhiệt tăng cao.
- Phải thay thế các thiết bị đóng cắt hằng năm, có thể với số lượng lớn sẽ gây khó khăn cho doanh nghiệp.
Thứ hai, ảnh hưởng đến con người:
- Phóng điện hồ quang có thể gây cháy nổ, hoả hoạn làm ảnh hưởng đến sức khoẻ và tính mạng con người.
- Nếu nhìn trực tiếp vào tia lửa hồ quang có thể làm cho các tế bào niêm mạc mắt bị chết, dẫn tới đau mắt hàn. Nếu không trang bị đồ bảo hộ trong quá trình hàn, có thể làm cho các tế bào bên ngoài da bị chết, làm bong da mặt.
Cách phòng ngừa:
- Cải tiến, đưa ra những sản phẩm chất lượng để tuổi thọ thiết bị được nâng cao.
- Tích hợp các module cảm biển cảnh báo hoạt động một cách độc lập trong các thiết bị đóng cắt, buồng dập hồ quang hạ thế.
- Người lao động cần trang bị cho mình những thiết bị bảo hộ lao động phù hợp và kiến thức về an toàn lao động tốt nhất.
QUÁ TRÌNH PHÁT SINH VÀ DẬP TẮT HỒ QUANG ĐIỆN
Quá trình phát sinh
- Tiếp điểm có dòng điện bé, khoảng cách ban đầu giữa chúng rất nhỏ trong khi điện áp đặt vào có trị số nhất định, nên sẽ sinh ra điện trường có cường độ lớn trong khoảng không gian này và điện tử từ cathode có thể bật. Hiện tượng này gọi là phát xạ tự động điện tử hay còn gọi là phát xạ điện nguội. Khi số điện tử này càng nhiều thì chuyển động dưới tác dụng của điện trường sẽ làm ion hoá không khí gây ra hiện tượng hồ quang điện.
- Tiếp điểm có dòng điện lớn, quá trình phát sinh hồ quang điện sẽ phức tạp hơn. Ban đầu, khi mở tiếp điểm, lực ép giữa chúng sẽ có trị số khá nhỏ nên số tiếp điểm tiếp xúc sẽ để dòng điện đi qua ít. Sự tăng đáng kể của mật độ dòng điện, có thể lên đến hàng chục nghìn A/cm2 nên tại các tiếp điểm đó, nhiệt độ của cầu chất lỏng sẽ tăng tiếp tục, sau đó bốc hơi và hồ quang điện xuất hiện trong không gian giữa hai tiếp điểm.
Quá trình dập tắt
Quá trình này cần những điều kiện ngược lại so với quá trình phát sinh hồ quang điện, cụ thể:
- Hạ thấp nhiệt độ hồ quang bằng cách dùng hơi khí hoặc dầu làm nguội, dùng vách ngăn để hồ quang cọ xát.
- Kéo dài hồ quang bằng cách dùng vách ngăn chia thành nhiều phần nhỏ và thổi khí dập tắt hoặc.
- Chia hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ
- Dùng năng lượng của hồ quang hoặc năng lượng bên ngoài để dập tắt nỏ
- Tiêu thụ năng lượng hồ quang bằng cách mắc điện trở Shunt (dùng điện trở mắc song song với hai tiếp điểm sinh hồ quang).
CÔNG NGHỆ HÀN HỒ QUANG ĐIỆN
- Hàn hồ quang điện là công nghệ hàn phổ biến nhất hiện nay để nối, không tháo rời các chi tiết bằng nguồn nhiệt dùng để hàn, nguồn nhiệt này là hồ quang điện.
- Trong công nghệ hàn hồ quang điện, hồ quang tập trung trên một điểm của vật hàn, nhiệt lượng tương đối tập trung, vật hàn dễ dàng nóng chảy tức thì, nhiệt năng này không truyền ra rộng nên sự biến dạng của vật hàn không trầm trọng như hàn khí. Thao tác hàn hồ quang điện tương đối khó khăn, nhưng đối với nơi có điện thì khá thuận tiện và rẻ.
- Hàn hồ quang điên hiện đang được phát triển rộng rãi và trong tương lai nó còn được áp dụng rộng rãi hơn phương pháp hàn khí.
Hãy ghé thăm chúng tôi !