como ocorrem os arcos elétricos?

Fiquei com a impressão de que os arcos se formam devido à alta tensão, que o colapso do ar era normalmente de 3 milhões de volts por metro. No entanto, os fornos a arco normalmente usam tensões baixas, em torno de 30 a 40 volts, e altas amperagens, geralmente algumas centenas de amperes. Os arcos também se formam com altas amperagens, ou se formam com alta potência ou o quê?

Comentários

  • Quantos metros tem o arco do seu arco forno quando se forma?
  • Emissão termiônica
  • Há uma tensão de ataque e uma tensão de funcionamento?

Resposta

O que você quer é a Lei de Paschen

A lei de Paschen é uma equação que dá a tensão de ruptura, ou seja, a tensão necessária para iniciar uma descarga ou arco elétrico, entre dois eletrodos em um gás em função da pressão e do comprimento da lacuna. [2] [3] É o nome de Friedrich Paschen que o descobriu empiricamente em 1889. [4]

Paschen estudou a tensão de ruptura de vários gases entre placas de metal paralelas conforme a pressão do gás e a distância do intervalo eram variadas:

Com um comprimento de gap constante, a tensão necessária para fazer o arco através do gap diminuiu conforme a pressão foi reduzida e então aumentou gradualmente, excedendo seu valor original. Com uma pressão constante, a tensão necessária para causar um arco foi reduzida conforme o tamanho do intervalo foi reduzido, mas apenas até um ponto. À medida que a lacuna foi reduzida ainda mais, a tensão necessária para causar um arco começou a subir e novamente excedeu seu valor original. Para um determinado gás, a tensão é uma função apenas do produto da pressão e do comprimento do gap. [2] [3] A curva que ele encontrou de tensão versus o produto do comprimento do intervalo de pressão (à direita) é chamada de curva de Paschen. Ele encontrou uma equação que se ajusta a essas curvas, que agora é chamada de lei de Paschen. [3]

Basicamente, uma vez que o ar ioniza, torna-se um bom condutor. Passar uma alta corrente por ele o mantém ionizado.

Resposta

Você pode ler sobre fornos de arco aqui . A primeira coisa que você pode notar é que sua descrição se aplica apenas a pequenos fornos.

Um forno de fabricação de aço moderno de médio porte teria um transformador avaliado em cerca de 60.000.000 volts -amperes (60 MVA), com uma tensão secundária entre 400 e 900 volts e uma corrente secundária superior a 44.000 amperes.

No entanto, mesmo 400 para 900 volts não é suficiente para produzir um arco em qualquer distância razoável, então sua pergunta continua válida. E o artigo fornece a resposta:

Os eletrodos são baixados sobre a sucata, um arco é feito

Em outras palavras, os eletrodos fazem contato direto com o metal a ser derretido, então a voltagem é praticamente irrelevante, desde que produza corrente adequada. Na verdade,

Tensões mais baixas são selecionadas para esta primeira parte da operação para proteger o telhado e as paredes do calor excessivo e dos danos dos arcos. Uma vez que os eletrodos alcançaram o fundido pesado na base do forno e os arcos são protegidos pela sucata, a tensão pode ser aumentada e os eletrodos ligeiramente aumentados, alongando os arcos e aumentando a potência do fundido.

Resposta

Os arcos requerem alta tensão para iniciar . A tensão de ruptura do ar varia consideravelmente com a umidade e outros fatores, mas é cerca de 1 kV por mm.

No entanto, isso é apenas para iniciar o arco. Os gases no ar tornam-se um plasma, que conduz eletricidade muito melhor do que o ar normal. Como resultado, é necessária muito menos voltagem para sustentar o arco. É por isso que a voltagem através do arco pode ser baixa, como algumas dezenas de volts ou até menos , contanto que corrente suficiente continue a fluir para manter o plasma. Basicamente, energia suficiente precisa ser colocada no arco para equilibrar as perdas devido à convecção e radiação.

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