come si verificano gli archi elettrici?

Avevo limpressione che si formassero archi a causa dellalta tensione, che la rottura dellaria fosse tipicamente di 3 milioni di volt per metro. Tuttavia, i forni ad arco utilizzano tipicamente tensioni basse, da circa 30 a 40 volt, e alti amperaggi, di solito un paio di centinaia di ampere. Gli archi si formano anche da alti amperaggi, o da alte potenze o cosa?

Commenti

  • Quanti metri è larco del tuo arco forno quando si forma?
  • Emissione termoionica
  • Cè una tensione sorprendente e poi una tensione di funzionamento?

Risposta

Quello che vuoi è Legge di Paschen

La legge di Paschen è unequazione che fornisce la tensione di rottura, cioè la tensione necessaria per avviare una scarica o un arco elettrico, tra due elettrodi in un gas in funzione della pressione e della lunghezza del gap. [2] [3] Prende il nome da Friedrich Paschen che lo scoprì empiricamente nel 1889. [4]

Paschen studiò la tensione di rottura di vari gas tra piastre metalliche parallele al variare della pressione del gas e della distanza tra le fessure:

Con una lunghezza dellintervallo costante, la tensione necessaria per creare un arco attraverso lintervallo diminuiva quando la pressione veniva ridotta e quindi aumentata gradualmente, superando il suo valore originale. Con una pressione costante, la tensione necessaria per provocare un arco si riduceva man mano che la dimensione dello spazio si riduceva, ma solo fino a un certo punto. Man mano che il divario si riduceva ulteriormente, la tensione richiesta per provocare un arco iniziò ad aumentare e superò nuovamente il suo valore originale. Per un dato gas, la tensione è una funzione solo del prodotto della pressione e della lunghezza dello spazio. [2] [3] La curva che ha trovato della tensione rispetto al prodotto della lunghezza del gap di pressione (a destra) è chiamata curva di Paschen. Ha trovato unequazione che si adatta a queste curve, che ora è chiamata legge di Paschen. [3]

Fondamentalmente, una volta che laria si ionizza, diventa un buon conduttore. Il passaggio di una corrente elevata lo mantiene ionizzato.

Risposta

Puoi leggere informazioni sui forni ad arco qui . La prima cosa che potresti notare è che la tua descrizione si applica solo a forni di piccole dimensioni.

Un forno per la produzione di acciaio moderno di medie dimensioni avrebbe un trasformatore da circa 60.000.000 di volt -ampere (60 MVA), con una tensione secondaria compresa tra 400 e 900 volt e una corrente secondaria superiore a 44.000 ampere.

Tuttavia, anche 400 a 900 volt non sono sufficienti per produrre un arco su una distanza ragionevole, quindi la tua domanda rimane valida. E larticolo fornisce la risposta:

Gli elettrodi vengono abbassati sul rottame, viene innescato un arco

In altre parole, gli elettrodi entrano in contatto diretto con il metallo da fondere, quindi la tensione è praticamente irrilevante fintanto che produce una corrente adeguata. Infatti,

Per questa prima parte delloperazione vengono selezionate tensioni inferiori per proteggere il tetto e le pareti dal calore eccessivo e dai danni causati dagli archi. Una volta che gli elettrodi hanno raggiunto la massa fusa pesante alla base del forno e gli archi sono schermati dai rottami, è possibile aumentare la tensione e gli elettrodi leggermente alzati, allungando gli archi e aumentando la potenza alla massa fusa.

Risposta

Gli archi richiedono alta tensione per avviarsi . La tensione di rottura dellaria varia considerevolmente in base allumidità e ad altri fattori, ma figura allincirca 1 kV per mm.

Tuttavia, questo è solo per avviare larco. I gas nellaria diventano un plasma, che conduce elettricità molto molto meglio dellaria normale. Di conseguenza, ci vuole molta meno tensione per sostenere larco. Questo è il motivo per cui la tensione attraverso larco può essere bassa, come poche decine di volt o anche meno , fintanto che continua a fluire corrente sufficiente per mantenere inalterato il plasma. Fondamentalmente, è necessario immettere una potenza sufficiente nellarco per bilanciare le perdite dovute a convezione e radiazione.

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