¿Cómo se producen los arcos eléctricos?

Tenía la impresión de que los arcos se forman debido al alto voltaje, que la ruptura del aire era típicamente de 3 millones de voltios por metro. Sin embargo, los hornos de arco usan típicamente voltajes bajos, alrededor de 30 a 40 voltios, y amperajes altos, usualmente un par de cientos de amperios. ¿Los arcos también se forman a partir de amperajes altos, o se forman a partir de alta potencia o qué?

Comentarios

  • ¿Cuántos metros tiene el arco de su arco? horno cuando se forma?
  • Emisión termoiónica
  • ¿Hay un voltaje de golpe y luego un voltaje de funcionamiento?

Respuesta

Lo que quieres es Ley de Paschen

La ley de Paschen es una ecuación que da el voltaje de ruptura, es decir, el voltaje necesario para iniciar una descarga o arco eléctrico, entre dos electrodos en un gas en función de la presión y la longitud del espacio. [2] [3] Lleva el nombre de Friedrich Paschen, quien lo descubrió empíricamente en 1889. [4]

Paschen estudió el voltaje de ruptura de varios gases entre placas metálicas paralelas a medida que variaban la presión del gas y la distancia de separación:

Con una longitud de espacio constante, el voltaje necesario para formar un arco a través del espacio disminuyó a medida que se redujo la presión y luego aumentó gradualmente, excediendo su valor original. Con una presión constante, el voltaje necesario para causar un arco se redujo a medida que se redujo el tamaño del espacio, pero solo hasta un punto. A medida que la brecha se redujo aún más, el voltaje requerido para causar un arco comenzó a aumentar y nuevamente excedió su valor original. Para un gas dado, el voltaje es una función solo del producto de la presión y la longitud del espacio. [2] [3] La curva que encontró de voltaje versus el producto de la longitud del espacio de presión (derecha) se llama curva de Paschen. Encontró una ecuación que se ajusta a estas curvas, que ahora se llama ley de Paschen. [3]

Básicamente, una vez que el aire se ioniza, se convierte en un buen conductor. El paso de una alta corriente lo mantiene ionizado.

Respuesta

Puede leer acerca de los hornos de arco aquí . Lo primero que puede notar es que su descripción solo se aplica a los hornos pequeños.

Un horno moderno de fabricación de acero de tamaño mediano tendría un transformador de aproximadamente 60,000,000 voltios -amperios (60 MVA), con una tensión secundaria entre 400 y 900 voltios y una corriente secundaria superior a 44.000 amperios.

Sin embargo, incluso 400 a 900 voltios no son suficientes para producir un arco a una distancia razonable, por lo que su pregunta sigue siendo válida. Y el artículo proporciona la respuesta:

Los electrodos se bajan sobre la chatarra, se forma un arco

En otras palabras, los electrodos hacen contacto directo con el metal que se va a fundir, por lo que el voltaje es prácticamente irrelevante siempre que produzca la corriente adecuada. De hecho,

Se seleccionan voltajes más bajos para esta primera parte de la operación para proteger el techo y las paredes del calor excesivo y el daño de los arcos. Una vez que los electrodos han alcanzado la masa fundida pesada en la base del horno y los arcos están protegidos por la chatarra, se puede aumentar el voltaje y elevar ligeramente los electrodos, alargando los arcos y aumentando la potencia a la masa fundida.

Respuesta

Los arcos requieren alto voltaje para arrancar . El voltaje de ruptura del aire varía considerablemente con la humedad y otros factores, pero es de aproximadamente 1 kV por mm.

Sin embargo, eso es solo para iniciar el arco. Los gases en el aire se convierten en plasma, que conduce electricidad mucho mejor que el aire normal. Como resultado, se necesita mucho menos voltaje para sostener el arco. Es por eso que el voltaje a través del arco puede ser bajo, como unas pocas decenas de voltios o incluso menos , siempre que siga fluyendo suficiente corriente para mantener el plasma. Básicamente, se necesita poner suficiente energía en el arco para equilibrar las pérdidas debidas a la convección y la radiación.

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