Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn. Nó thường đi kèm theo tỏa sáng và tỏa nhiệt mạnh.
- Trong các khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện cầu dao công tắc tơ, rơle khi chuyển mạch sẽ phát sinh phóng điện.
- Nếu dòng điện ngắt dưới 0.1 A và điện áp tại các tiếp điểm khoảng 250V – 300V thì các tiếp điểm sẽ phóng ra điện áp âm ỉ . Trường hợp dòng điện và điện áp cao hơn trị số trong bảng sau sẽ phát sinh hồ quang điện.
Tính chất cơ bản của phóng điện hồ quang:
- Phóng điện hồ quang chỉ xẩy ra các dòng điện có trị số lớn.
- Nhiệt độ trung tâm hồ quang rất lớn và trong các khí cụ có thể đến 6000- 8000 độ K mật độ dòng điện tại catốt lớn (104 – 105) A/cm2
Quá trình hình thành hồ quang điện:
- Đối với tiếp điểm có dòng điện nhỏ: Ban đầu khoảng cách tiếp điểm rất bé do đó điện trường đặt lên 2 điện cực rất cao. Nếu cường độ điện trường đạt E >3. 107V/m dẫn đến phát xạ electron tự do. Khi mật độ electron phát xạ lớn có thể phát sinh hồ quang từ sự phóng điện.
- Đối với tiếp điểm có dòng điện lớn: lúc mở tiếp điểm lực ép tiếp điểm giảm. Tiết diện tiếp xúc thực tế nhỏ dẫn đến mật độ dòng điện tăng cao khoảng vài trăm A/mm2.
- Sự phát nóng do mật độ dòng điện cao làm kim loại tại điểm tiếp xúc chảy lỏng thành giọt, khi các tiếp điểm tiếp xúc dời xa nhau giọt chất lỏng kéo căng thành cầu chất lỏng. Nhiệt độ tiếp xúc càng tăng cao dẫn đến chất lỏng kim loại bốc hơi và quá trình phát nóng rất nhanh gây nổ cùng sự ion hóa phát triển nhanh do điện trường lớn dẫn đến phát sinh hồ quang. Quá trình này thường kéo theo sự mài mòn tiếp điểm.
Quá trình dập tắt hồ quang:
Điều kiện dập tắt hồ quang là quát trình ngược lại với quá trình phát sinh hồ quang.
Làm tiêu tán năng lượng hồ quang:
- Dùng từ trường thổi hồ quang chuyển động nhanh
- Dùng khí hay dàn thổi dập hồ quang.
- Dùng khe hở hẹp để hồ quang cọ sát vào vách tấm giải nhiệt.
Tăng độ dài của hồ quang:
- Tạo thành chân không trong không gian hồ quang.
- Phát sinh khí khử ion để dập tắt hồ quang.
Thay đổi điện áp hồ quang bằng cách phân hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn nhờ các vách kim loại.
Ảnh hưởng hồ quang
Ảnh hưởng hồ quang đến thiết bị điện
Về lĩnh vực điện công nghiệp, các thiết bị bị phá hủy khi có hiện tượng phóng hồ quang điện. Điều này do nhiều nguyên nhân khác nhau, chung quy là do hiện tượng thay đổi điện áp đột ngột, ngắn mạch hệ thống cục bộ. Phải chỉ rõ hơn là các tiếp điểm động lực bị đánh mòn, hỏng hóng dưới nền nhiệt tăng cao.
Hàng năm, các thiết bị đóng cắt thay thế tương đối lớn, điều này gây nhiều khó khăn cho các doanh nghiệp. Hiện tượng phóng hồ quang điện cần phải được xem xét một cách cẩn trọng, đưa ra cách phòng ngừa.
Hồ quang điện ảnh hưởng đến con người
Trong bất kỳ một ngành nghề nào, yếu tố an toàn con người được đặt lên trên hết. Chẳng vì thế, mà vấn đề đào tạo an toàn lao động luôn luôn được chú trọng và thực hiện một cách nghiêm túc.
Một doanh nghiệp phát triển bền vững và chất lượng khi ở đó các nhân viên và người lao động luôn được an toàn, hạn chế các tai nạn nghề nghiệp một cách tối đa. Dẫu biết rằng, các sự cố không mong muốn có thể đến, nhưng hơn ai hết, chúng ta phải tự bảo vệ lấy chính mình và các chủ doanh nghiệp luôn sát sao trong vấn đề này.
Hàng năm, các tai nạn về ngành điện nói chung, phần lớn là do các bất cẩn của người sử dụng, thiếu tính bài bản, làm ẩu. Các vụ cháy nổ các thiết bị, hiện tượng phóng hồ quang điện gây ra hỏa hoạn, ảnh hưởng trực tiếp tới tính mạng con người
Những ứng dụng của hồ quang điện
Hồ quang điện thực sự có ích khi được sử dụng trong các lĩnh vực như hàn điện, luyện thép,… Những lúc này hồ quang cần được duy trì cháy ổn định. Nhưng đối với các thiết bị điện thì nó lại là yếu tố có hại.
Nhờ có nhiệt độ cao của các cặp điện cực, người ta dùng hồ quang điện trong việc hàn điện: Một cực của hồ quang là tấm kim loại cần hàn, còn cực kia là que hàn. Do nhiệt độ cao giữa hai cực, que hàn nóng chảy và lấp chỗ cần hàn lên tấm kim loại.
Ngoài ra, hồ quang điện còn được ứng dụng trong các lò luyện phôi nhiệt, nấu kim loại,….
Nguồn: Ngô Trường Minh
