2. HỒ QUANG ĐIỆN
2.1. Khái niệm và tính chất của phóng điện hồ quang
2.1.1. Khái niệm:
Trong các loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện (cầu dao, contactor, rơle…) hồ quang thường xảy ra ở các tiếp điểm khi cắt dòng điện. Trước đó khi cách tiếp điểm đóng điện trong mạch có dòng điện, điện áp trên phụ tải là u còn điện áp trên 2 tiếp điểm a, b bằng 0. Khi cắt điện 2 tiếp điểm a, b rời nhau (h2) lúc này dòng điện giảm nhỏ. Toàn bộ điện áp u đặt lên 2 cực a, b do khoảng cách d giữa 2 tiếp điểm rất nhỏ nên điện trường giữa chúng rất lớn (vì E U
d
).
Do nhiệt độ và điện trường ở các tiếp điểm lớn nên trong khoảng không khí giữa 2 tiếp điểm bị ion hóa rất mạnh nên khối khí trở thành dẫn điện (gọi là plasma) sẽ xuất hiện phóng điện hồ quang có mật độ dòng điện lớn (104 – 105 A/cm2), nhiệt độ rất cao (4000 - 50000C) và thường kèm theo hiện tượng phát sáng. Điện áp càng cao dòng điện càng lớn thì hồ quang càng mãnh liệt (Hình 2.6).
Dọc theo chiều dài hồ quang được chia làm 3 vùng: Vùng xung quanh cực âm (Vùng K) cách cực âm khoảng 10-4 đến 10-5cm, vùng này tuy điện áp nhỏ (8 đến 10V) nhưng khoảng cách rất bé nên cường độ điện trường rất lớn (105 đến 106V/cm). Còn vùng có chiều dài gần hết hồ quang là vùng thân, vùng này có cường độ điện trường chỉ khoảng 10 đến 50V/cm. Vùng còn lại là vùng cực dương (vùng A) có cường độ điện trường lớn hơn vùng thân nhưng các yếu tố xảy ra ở đây theo lý thuyết hiện đại thì ít ảnh hưởng đến quá trình phát sinh và dập hồ quang nên không được đề cập. i a b h1 a b d h2 Hình 2.10: Quá trình hình thành hồ quang
SVTH: Lý Ngọc Hà - 23 - Khí Cụ Điện
Hồ quang điện được chia làm 2 loại:
Hồ quang điện có ích: Khi được sử dụng trong các lĩnh vực hàn điện, đun chảy vật liệu kim loại, luyện thép, làm đèn chiếu sáng,… những lúc này hồ quang cần được duy trì ổn định.
Hồ quang điện có hại: Khi đóng cắt các thiết bị điện như: contactor, cầu dao, máy cắt,… hồ quang sẽ xuất hiện giữa các cặp tiếp điểm. Hồ quang kéo dài sau khi các thiết bị điện đã đóng cắt sẽ làm hại các tiếp điểm và bản thân thiết bị điện. Trong trường hợp này để đảm bảo độ làm việc tin cậy của thiết bị điện yêu cầu phải đập tắt hồ quang càng nhanh càng tốt.