archi Elettrici tra la linea di alimentazione e il pantografo di un trenino elettrico dopo la catenaria a velo
Elettricità, archi, tra il power rail elettriche e di prelievo di “scarpa” su un treno della Metropolitana di Londra
Un arco elettrico è la forma di una scarica elettrica con la più alta densità di corrente. La corrente massima attraverso un arco è limitata solo dal circuito esterno, non dall’arco stesso.,
Un arco tra due elettrodi può essere avviato mediante ionizzazione e scarica a incandescenza, quando la corrente attraverso gli elettrodi viene aumentata. La tensione di rottura dello spazio dell’elettrodo è una funzione combinata della pressione, della distanza tra gli elettrodi e del tipo di gas che circonda gli elettrodi. Quando un arco inizia, la sua tensione terminale è molto inferiore a una scarica di bagliore e la corrente è più alta. Un arco nei gas vicino alla pressione atmosferica è caratterizzato da emissione di luce visibile, alta densità di corrente e alta temperatura., Un arco si distingue da una scarica a bagliore in parte dalle temperature simili degli elettroni e degli ioni positivi; in una scarica a bagliore, gli ioni sono molto più freddi degli elettroni.
Un arco disegnato può essere avviato da due elettrodi inizialmente in contatto e disegnato a parte; questo può avviare un arco senza la scarica a incandescenza ad alta tensione. Questo è il modo in cui un saldatore inizia a saldare un giunto, toccando momentaneamente l’elettrodo di saldatura contro il pezzo, quindi ritirandolo fino a formare un arco stabile., Un altro esempio è la separazione dei contatti elettrici in interruttori, relè o interruttori; nei circuiti ad alta energia può essere necessaria la soppressione dell’arco per evitare danni ai contatti.
La resistenza elettrica lungo l’arco elettrico continuo crea calore, che ionizza più molecole di gas (dove il grado di ionizzazione è determinato dalla temperatura), e secondo questa sequenza: solido-liquido-gas-plasma; il gas viene gradualmente trasformato in plasma termico. Un plasma termico è in equilibrio termico; la temperatura è relativamente omogenea in tutti gli atomi, molecole, ioni ed elettroni., L’energia data agli elettroni viene dispersa rapidamente alle particelle più pesanti da collisioni elastiche, a causa della loro grande mobilità e del loro numero elevato.
La corrente nell’arco è sostenuta dall’emissione termionica e dall’emissione di campo di elettroni al catodo. La corrente può essere concentrata in un punto caldo molto piccolo sul catodo; si possono trovare densità di corrente dell’ordine di un milione di ampere per centimetro quadrato. A differenza di una scarica a incandescenza, un arco ha una struttura poco distinguibile, poiché la colonna positiva è abbastanza luminosa e si estende quasi agli elettrodi su entrambe le estremità., La caduta del catodo e la caduta dell’anodo di pochi volt si verificano entro una frazione di millimetro di ciascun elettrodo. La colonna positiva ha un gradiente di tensione inferiore e può essere assente in archi molto brevi.
Un arco a corrente alternata a bassa frequenza (inferiore a 100 Hz) assomiglia a un arco a corrente continua; su ogni ciclo, l’arco viene avviato per rottura e gli elettrodi scambiano ruoli, come anodo o catodo, quando la corrente si inverte., Man mano che la frequenza della corrente aumenta, non c’è abbastanza tempo perché tutta la ionizzazione si disperda su ogni mezzo ciclo e la rottura non è più necessaria per sostenere l’arco; la tensione rispetto alla caratteristica corrente diventa più quasi ohmica.
Arco elettrico tra fili di filo.
Le varie forme di archi elettrici sono proprietà emergenti di modelli non lineari di corrente e campo elettrico., L’arco si verifica nello spazio pieno di gas tra due elettrodi conduttivi (spesso in tungsteno o carbonio) e si traduce in una temperatura molto elevata, in grado di fondere o vaporizzare la maggior parte dei materiali. Un arco elettrico è una scarica continua, mentre la scarica di scintilla elettrica simile è momentanea. Un arco elettrico può verificarsi in circuiti a corrente continua (DC) o in circuiti a corrente alternata (AC). In quest’ultimo caso, l’arco può ri-colpire su ogni mezzo ciclo della corrente., Un arco elettrico differisce da una scarica a incandescenza in quanto la densità di corrente è piuttosto alta e la caduta di tensione all’interno dell’arco è bassa; al catodo, la densità di corrente può essere alta come un megaampere per centimetro quadrato.
Un arco elettrico ha una relazione non lineare tra corrente e tensione. Una volta che l’arco è stabilito (sia per progressione da una scarica a incandescenza o toccando momentaneamente gli elettrodi poi separandoli), l’aumento della corrente si traduce in una tensione più bassa tra i terminali dell’arco., Questo effetto di resistenza negativa richiede che una qualche forma positiva di impedenza (come zavorra elettrica) essere collocato nel circuito per mantenere un arco stabile. Questa proprietà è la ragione per cui gli archi elettrici incontrollati negli apparecchi diventano così distruttivi poiché, una volta avviati, un arco attingerà sempre più corrente da un’alimentazione a tensione fissa fino a quando l’apparecchio non viene distrutto.