電気アーク

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カテナリーアイシング後の電車の電力線とパンタグラフの間の電気アーク

電気ロンドン地下鉄の電車のパワーレールと電気ピックアップ”靴”の間のアーク

電気アークは、最も高い電流密度を有する放電の形態である。 アークを流れる最大電流は、アーク自体によってではなく、外部回路によってのみ制限されます。,

電極を流れる電流が増加すると、二つの電極間のアークは、イオン化およびグロー放電によって開始することができる。 電極ギャップの絶縁破壊電圧は、圧力、電極間の距離、および電極周囲のガスのタイプの組み合わせ関数である。 アークが始まると、その端子電圧はグロー放電よりもはるかに小さくなり、電流はより高くなります。 大気圧付近のガス中のアークは、可視光発光、高電流密度、および高温によって特徴付けられる。, アークは電子と正イオンの類似した温度によって部分的にグロー放電と区別されるが,グロー放電ではイオンは電子よりもはるかに冷たい。

引き抜きアークは、最初に接触して引き離された二つの電極によって開始することができ、これは高電圧グロー放電なしでアークを開始することができる。 これは安定したアークが形作られるまで溶接工が一時的に工作物に対して溶接電極に触れ、それから撤回する接合箇所を溶接し始める方法です。, 別の例はスイッチ、リレーまたは遮断器の電気接点の分離です;高エネルギー回路でアークの抑制は接触への損傷を防ぐように要求されるかもしれません。

連続電気アークに沿った電気抵抗は、より多くの気体分子(イオン化の程度が温度によって決定される)をイオン化する熱を作り出し、このシーケンスに従って:固体-液体-気体-プラズマ;ガスは徐々に熱プラズマに変わる。 熱プラズマは熱平衡状態にあり、温度は原子、分子、イオン、および電子全体で比較的均一である。, 電子に与えられたエネルギーは、それらの大きな移動度と大きな数のために、弾性衝突によってより重い粒子に急速に分散される。

アーク中の電流は、陰極での熱電子放出と電子の電界放出によって維持される。 電流は陰極上の非常に小さなホットスポットに集中することができ、平方センチメートル当たり百万アンペアのオーダーの電流密度を見つけることがで グロー放電とは異なり,正の柱は非常に明るく,両端の電極までほぼ伸びているので,アークはほとんど識別できない構造を有する。, 数ボルトの陰極の落下および陽極の落下は各電極のミリメートルの一部分の内で起こります。 正の列はより低い電圧勾配を有し、非常に短いアークでは存在しない可能性がある。

低周波(100Hz未満)交流アークは直流アークに似ており、各サイクルでは、アークは破壊によって開始され、電流が反転すると電極は陽極または陰極として役, 電流の周波数が増加するにつれて、すべてのイオン化が各半サイクルで分散するのに十分な時間がなくなり、アークを維持するために破壊がもはや必

ワイヤのストランド間の電気アーク。

電気アークの様々な形状は、電流および電場の非線形パターンの創発的性質である。, アークは、(多くの場合、タングステンまたは炭素で作られた)二つの導電性電極間のガス充填空間で発生し、それはほとんどの材料を溶融または蒸発させることができる、非常に高い温度になります。 電気アークは連続放電であり、同様の電気火花放電は瞬間的である。 電気アークは、直流(DC)回路または交流(AC)回路のいずれかで発生する可能性があります。 後者の場合、アークは電流の各半サイクルで再ストライクすることがあります。, 電気アークは、電流密度が非常に高く、アーク内の電圧降下が低いという点でグロー放電とは異なり、陰極では、電流密度は平方センチメートル当たり一メガアンペアと高くなることがある。

電気アークは、電流と電圧の間に非線形関係を有する。 アークが確立されると(グロー放電からの進行によって、または電極に瞬間的に触れてからそれらを分離することによって)、電流が増加すると、アーク端子間, この負の抵抗効果は、安定したアークを維持するために、(電気的安定器として)何らかの正の形のインピーダンスを回路内に配置する必要があります。 この特性は、装置が破壊されるまで、一度開始されると、アークが固定電圧電源からますます多くの電流を引き出すので、装置内の制御されない電気アークが非常に破壊的になる理由である。

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