Почему электрическая дуга в выключателе предпочитает изогнутый путь по прямому пути?

14

Недавно я нашел это видео о линии 500 киловольт, которая открывается под нагрузкой.

Когда контакты переключателя разъединены, электрическая дуга предсказуемо начинается. Пока контакты расположены близко друг к другу, дуга проходит по прямой траектории между контактами. Затем, когда контакты растягиваются дальше, дуга начинает изгибаться и превращаться в крутой изгиб, а его длина становится в несколько раз больше расстояния между контактами. Тогда, наконец, дуга просто исчезает.

Это не имеет смысла для меня. На мой взгляд, дуга должна идти по пути наименьшего сопротивления, и это явно прямая, а не крутая кривая. Более того, если дуга выбирает изогнутый путь, почему она внезапно исчезает, вместо того, чтобы идти по менее изогнутому пути с меньшим сопротивлением и продолжать движение?

Почему дуга ведет себя таким образом - сначала предпочитает изогнутый путь, а затем внезапно исчезает?

Sharptooth
источник
3
Здесь есть множество ответов, но физика может дать лучший ответ.
Kellenjb

Ответы:

10

Это был комментарий, но ссылки были слишком длинными.

Как и то, что сказали другие - найдите « магнитный выброс » и будьте соответственно поражены. Больше для DC, но, конечно, не только. Магнит используется для отклонения дуги, чтобы он удлинялся и выходил из строя.

Оборудован даже очень маленькими и распространенными коммутационными устройствами. Многие из этих и этих

введите описание изображения здесь


Даже Тесла сделал это :-)

введите описание изображения здесь

Интерес только - отсюда

ЭКСПЕРИМЕНТЫ С АЛЬТЕРНАТИВНЫМИ ТОКАМИ ВЫСОКОГО ПОТЕНЦИАЛА И ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ.

НИКОЛА ТЕСЛА.

ЛЕКЦИЯ, ПРЕДСТАВЛЕННАЯ ПЕРЕД ИНСТИТУТОМ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ, ЛОНДОН.
С портретом и биографическим очерком автора.
НЬЮ-ЙОРК: 1892

Рассел МакМахон
источник
Вау. Так что это не зависит от конвекции, не так ли? Что произойдет, если в цепи питания магнитов произойдет сбой?
sharptooth
2
@sharptooth - Как и выше - это как хорошо, как конвекция. Больше в использовании постоянного тока, но переменного тока также. Часто постоянные магниты в небольших выключателях. В системах с очень высоким напряжением дуга всегда останавливается. В конце концов :-).
Рассел МакМахон
1
Но в видео нет такой системы, верно?
Клабаккио
18

Есть два комбинированных явления:

  1. Ток всегда выбирает путь с наименьшим сопротивлением, который не обязательно является самым коротким, что может быть легко доказано физическими цепями;

  2. Такие высокие напряжения и токи оказывают ионизирующее воздействие на окружающий воздух (электроны отрываются от атомов), что приводит к тому, что он становится более проводящим в области, где течет этот ток, но в то же время и более горячим; этот горячий воздух легче окружающего более холодного воздуха, поэтому он начинает идти вверх, но все же покидает этот «проводящий» путь, по которому течет ток.

Этот процесс заканчивается, когда путь более проводящего воздуха становится слишком резистивным для достаточного тока, протекающего в нем, и ионизированный воздух поднимается вверх, заменяясь «нормальным» и менее проводящим воздухом, который недостаточно проводящий, чтобы создать дугу. Вероятно, дуга была вызвана событием, таким как перенапряжение или просто, как в одном из видео, объект, который снизил сопротивление между двумя контактами; ИЛИ, как видео в примере, переключатель, который открывается. Когда дуга исчезает, это также потому, что это инициирующее событие прекратилось.

клабаккио
источник
Почему дуга внезапно исчезает?
Sharp
Я считаю, что это прекратилось, потому что вышестоящая станция отключила питание. Я думаю, что если бы он рассеялся из-за повышенного сопротивления, он перезапустился бы с более низкой точки (как лестница Джейкоба).
W5VO
@ W5VO, но если вы посмотрите видео, размещенное Ником, то лестница останавливается до тех пор, пока новое событие не вызовет ее возобновление.
Clabacchio
1
мне показалось, что к тому времени, когда разряд в длинном тракте гаснет, зазор между открытыми контактами увеличился до такой степени, что 500 кВ больше не может просто пробивать обычный воздух в зазоре.
JustJeff
1
@clabacchio - я должен придерживаться своей точки зрения. Путь разряда может быть длиннее, зацикливание над зазором , как это делает, но , что путь состоит из горячего, ионизированного воздуха; даже если он длиннее на расстоянии, он ниже по сопротивлению, чем холодный воздух на прямом пути в зазоре. Если вы играли с высоким напряжением, например, даже с трансформатором неоновых вывесок, вы должны знать, что вы всегда можете зажечь искру дольше, чем промежуток, необходимый для удара по дуге, и как только искра исчезнет, ​​вы должны взять проводники ближе, чтобы начать это снова.
JustJeff
4

Первоначально воздух ионизируется и образуется дуга. Будучи воздухом и горячим, оно поднимается.

Ионизированный «туннельный» воздух поднимается и «ломается», в этот момент дуга гаснет.

Оли Глейзер
источник
1
Действительно ли переключатель полагается на конвекцию для разрушения дуги?
Sharp
@sharptooth В этом случае кажется, что :) и тот факт, что теоретически, когда дуга исчезает, контакты находятся слишком далеко друг от друга для создания дуги
clabacchio
2
@sharptooth - Нет, вообще нет. Размещенное видео было системным сбоем. Как правило, переключатели имеют такую ​​конструкцию, что они открываются очень быстро и на достаточно широком расстоянии, чтобы надежно и безопасно гасить («гасить») дугу. На самом деле существуют мощные переключатели, которые намеренно создают воздушную струю между контактами для более быстрого прекращения дуги при размыкании переключателя.
Коннор Вольф
3

Дуга ионизирует воздух. Воздух имеет конечное сопротивление, поэтому он нагревается при прохождении через него тока. Когда он нагревается, он становится более плавучим и поднимается. Ток просто идет по пути наименьшего сопротивления.

Jacob's Ladder - это устройство визуальных эффектов, которое работает по этому принципу. Некоторые лабораторные сцены в фильме Франкенштейна показывают это. На YouTube есть несколько видео с Лестницей Джейкоба ( вот одно ).

РЕДАКТИРОВАТЬ: внимательно посмотрите в начале эксперимента в ОП. Вы заметите, что дуга начинается с чего-то горящего по прямой горизонтальной линии. Был проводник, который сгорел отдельно, и это установило начальную дугу (туннель ионизированного воздуха).

Ник Алексеев
источник
Почему дуга внезапно исчезает?
Sharp
@sharptooth В описании видео на YouTube в вашем ОП говорится, что дуга подавалась из реактора. Я не уверен, что термин означает в системах передачи энергии, но я предполагаю, что реактор хранит энергию в виде магнитного поля. В конце эксперимента энергия, накопленная в реакторе, могла рассеяться. Экипаж также мог отключить источник питания, питающий дугу.
Ник Алексеев