Hồ Quang Điện – Hiểu Về Hiện Tượng, Tác Hại và Ứng Dụng

Khi bạn đi qua các cửa hàng cơ khí hoặc xem người thợ hàn làm việc với sắt, nhôm, có lẽ bạn đã nhìn thấy các tia lửa phát ra từ quy trình hàn. Đó chính là hiện tượng hồ quang điện. Vậy bạn đã biết hồ quang điện là gì và nó có lợi ích hay gây hại gì chưa? Hãy cùng tìm hiểu các câu trả lời ngay sau đây!

Hồ quang điện là gì?

Hồ quang điện là một quá trình phóng điện tự lực giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn, xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hay thấp. Được coi là một dạng đặc biệt của plasma, hiện tượng hồ quang điện tạo ra nhiệt lượng lớn và tia sáng mạnh có thể quan sát được.

Bạn đang xem: Hồ Quang Điện – Hiểu Về Hiện Tượng, Tác Hại và Ứng Dụng

• Dòng điện đi qua chất khí giữa hai cực là dòng electron (và cả ion âm) từ cathode đến anode, và ngược lại cũng có một phần ion dương từ anode đến cathode. Khi đó, electron và ion âm đập vào anode và nóng lên với nhiệt độ rất cao (có thể lên đến 3500 độ C) và phát sáng. Do đó, các vật liệu bị nóng chảy khiến anode bị lõm vào trong, làm mạch điện bị ngắn.
• Tại cathode, ion dương làm cho cathode nóng đỏ ban đầu và phát xạ nhiệt. Lúc này, cả hai cực đều có nhiệt độ cao, làm chất khí ở cả hai cực bị ion hóa và trở nên dẫn điện tốt. Điện trở khí trong hồ quang điện rất nhỏ, cường độ dòng điện có thể đạt hàng chục ampe.

Nguyên nhân gây ra hiện tượng hồ quang điện

Trong thực tế, hiện tượng hồ quang điện thường xảy ra khi các dây dẫn điện được đặt gần nhau, tạo điều kiện cho quá trình ion hóa không khí xảy ra và dòng điện được chạy qua khe hở không khí giữa các dây dẫn.

Một số nguyên nhân khác bao gồm sử dụng các thiết bị điện bị hư hỏng, sự bất cẩn, tai nạn, sử dụng công cụ không phù hợp, kỹ thuật cài đặt sai cách, hư hỏng cách điện, có các mảnh vụn và ăn mòn trên dây dẫn, bảo dưỡng hệ thống điện không đúng cách, và các bộ phận tiếp xúc bị kết nối lỏng lẻo, ăn mòn…

Ứng dụng của hồ quang điện là gì?

Hiện nay, hiện tượng hồ quang điện được ứng dụng nhiều trong kỹ thuật cơ khí, ví dụ như hàn điện và luyện thép. Trong quá trình hàn điện, thông qua cặp điện cực có nhiệt độ cao, một cực là tấm kim loại cần hàn và cực còn lại là que hàn, que hàn sẽ bị nóng chảy và lấp vào chỗ trống trên tấm kim loại.

Tuy nhiên, đối với các thiết bị điện, hồ quang điện lại gây hại và cần tránh. Tác hại của hồ quang điện đối với thiết bị điện bao gồm thay đổi điện áp đột ngột, ngắn mạch hệ thống cục bộ, tiếp điểm bị bào mòn và hư hỏng do nhiệt độ cao. Việc hiện tượng hồ quang điện xảy ra thường xuyên sẽ làm hỏng các thiết bị và gây khó khăn về mặt kinh tế.

Cách phòng ngừa tai nạn do hiện tượng hồ quang điện gây ra

• Đối với những người làm việc trực tiếp với máy hàn, luyện thép, cần trang bị đồ bảo hộ và sử dụng quạt thông gió để giảm thiểu độc hại từ khí độc.
• Loại bỏ năng lượng trên thiết bị làm việc và tránh làm việc với các thiết bị điện năng lượng.
• Sử dụng công nghệ giá đỡ từ xa để vận hành các bộ ngắt mạch.
• Tích hợp các module cảm biến cảnh báo độc lập trong các thiết bị đóng cắt, buồng dập hạ thế hồ quang điện.
• Cải tiến công nghệ để tạo ra sản phẩm có tuổi thọ cao hơn đối với các thiết bị điện.

Quá trình tạo ra và dập tắt hồ quang điện

Quá trình phát sinh hồ quang điện

Khi tiếp điểm có dòng điện nhỏ và khoảng cách ban đầu ngắn, khi đặt điện áp đặt vào với giá trị xác định, sẽ sinh ra điện trường cường độ lớn trong không gian này và đẩy lên electron ở cathode. Hiện tượng này được gọi là phát xạ tự động điện tử. Số điện tử ngày càng nhiều, dưới tác động của điện trường, sẽ làm ion hóa không khí và tạo ra hiện tượng hồ quang điện.

Với những tiếp điểm có dòng điện lớn, quá trình tạo ra hồ quang điện sẽ phức tạp hơn. Ban đầu, khi tiếp điểm mở, lực ép giữa chúng nhỏ, số tiếp điểm tiếp xúc để dòng điện chạy qua ít. Sau đó, mật độ dòng điện tăng lên đáng kể, làm nhiệt độ tại các tiếp điểm tăng liên tục, bốc hơi và hiện tượng hồ quang điện xuất hiện trong không gian giữa hai tiếp điểm.

Quá trình dập tắt hồ quang điện

Quá trình dập tắt hồ quang điện đòi hỏi điều kiện ngược lại so với quá trình tạo ra hồ quang điện, bao gồm hạ nhiệt độ hồ quang bằng hơi khí hoặc dầu làm nguội, sử dụng vách ngăn chia thành nhiều phần nhỏ và dùng khí thổi tắt, sử dụng năng lượng hồ quang hoặc năng lượng bên ngoài để dập tắt, và mắc thêm điện trở Shunt để tiêu thụ năng lượng của hồ quang.

Công nghệ hàn hồ quang điện

Hàn hồ quang điện là một công nghệ rất phổ biến trong đời sống để kết nối các chi tiết bằng nguồn nhiệt. Với công nghệ này, hồ quang tập trung vào điểm muốn hàn. Nhiệt lượng sẽ làm cho vật hàn chảy nhanh chóng nhưng không ảnh hưởng đến các vùng xung quanh.

Thao tác hàn hồ quang điện tương đối khó nên cần sự tập trung và kinh nghiệm của người thợ thực hiện để đảm bảo độ chính xác cao nhất.

Chúng tôi hy vọng rằng qua bài viết này, bạn đã hiểu về hiện tượng hồ quang điện cũng như những kiến thức liên quan cần thiết để phòng tránh tác hại của nó trong đời sống. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết và hãy tiếp tục theo dõi để không bỏ lỡ những thông tin mới nhất từ Izumi.Edu.VN!

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu điện