퓨즈 등 전자기기의 아크발생 원리 및 소호방법

전기 아크란 무엇입니까?

회로의 퓨즈가 끊어지면 전압과 전류가 특정 값에 도달하면 퓨즈 링크가 녹아서 연결이 끊어지고 방금 분리된 퓨즈 링크 사이에 아크가 발생하는데 이를 아크라고 합니다. 이는 가스를 이온화하고 전류가 일반적으로 절연 매체를 통과하도록 하는 강한 전기장 때문입니다. 전기 아크의 사용은 용접, 철강 공장의 전기로 등 다양한 용도로 사용될 수 있습니다. 그러나 제어할 수 없는 상태에서 아크가 발생하면 송전, 배전 및 전자 장비에 손상을 줄 수 있습니다. 그래서 우리는 아크를 이해하고 제어해야 합니다.

전기 아크의 구성

1. 호기둥 구역

아크 기둥 영역은 전기적으로 중성이며 분자, 원자, 들뜬 원자, 양이온, 음이온 및 전자로 구성됩니다. 그 중 양전하를 띤 이온은 음전하를 띤 이온과 거의 동일하므로 플라즈마라고도 합니다. 대전 입자는 많은 에너지를 소비하지 않고 플라즈마 내에서 방향성으로 이동하므로 낮은 전압 조건에서 높은 전류를 전송할 수 있습니다. 전류를 전달하는 주요 전하입자는 전자로, 전체 전하입자 수의 약 99.9%를 차지하고 나머지는 양이온이다. 음극과 양극 영역의 길이가 매우 짧기 때문에 아크 기둥 영역의 길이를 아크 길이로 간주할 수 있습니다. 아크 기둥 영역의 전계 강도는 상대적으로 낮으며 일반적으로 5~10V/cm에 불과합니다.

2. 음극 부위

음극은 전자의 원천으로 간주됩니다. 아크 기둥에 99.9%의 하전 입자(전자)를 제공합니다. 전자를 방출하는 음극의 능력은 아크의 안정성에 중요한 영향을 미칩니다. 음극 영역의 길이는 10-5-10-6cm입니다. 음극 전압 강하가 10V인 경우 음극 영역의 전계 강도는 106~107V/cm입니다.

3. 양극 부위

양극 영역은 주로 전자를 수용하는 역할을 담당하지만 아크 기둥에 0.1%의 하전 입자(양이온)도 제공해야 합니다. 양극 영역의 길이는 일반적으로 10-2-10-3cm이므로 양극 영역의 전계 강도는 103-104V/cm입니다. 양극 영역의 전압 강하는 양극 재료와 용접 전류의 중요한 영향으로 인해 0~10V 사이에서 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 전류 밀도가 높고 양극 온도가 높아 양극 물질이 증발하면 양극 전압 강하가 0V까지 감소합니다.

전기 아크의 특성

1. 아크의 안정적인 연소를 유지하는 데 필요한 아크 전압은 매우 낮으며 대기 중 1cm DC 아크 기둥의 전압은 10-50V에 불과합니다.

2. 몇 암페어에서 수천 암페어에 이르는 큰 전류가 아크를 통과할 수 있습니다.

3. 아크의 온도가 높고 아크 기둥의 온도가 고르지 않습니다. 중심부의 온도가 가장 높아 6000~10000도에 이르고 중심부에서 멀어질수록 온도가 낮아집니다.

4. 전기 아크는 강한 빛을 방출할 수 있습니다. 아크에서 방출되는 빛의 파장은 (1.7-50) × 10-7m입니다. 적외선, 가시광선, 자외선의 세 부분으로 구성됩니다.

전기 아크의 분류

1. 전류의 종류에 따라 AC 아크, DC 아크, 펄스 아크로 나눌 수 있습니다.

2. 아크의 상태에 따라 자유 아크와 압축 아크(플라즈마 아크 등)로 나눌 수 있습니다.

3. 전극 재료에 따라 용융 전극 아크와 비가용 전극 아크로 나눌 수 있습니다.

전기 아크의 위험성

1. 아크가 있으면 개폐 장치가 결함 있는 회로를 분리하는 시간이 길어지고 전력 시스템의 단락 가능성이 높아집니다.

2. 아크에 의해 발생한 고온은 접촉면을 녹여 증발시켜 절연재를 태워버립니다. 기름으로 채워진 전기 장비는 화재 및 폭발과 같은 위험을 초래할 수도 있습니다.

3. 전기 아크는 전기 및 열력의 작용으로 움직일 수 있기 때문입니다. 아크 단락 및 부상을 유발하기 쉽고 사고가 확대됩니다.

6개의 아크가 소멸되는 원리

1. 아크 온도

아크는 열 이온화에 의해 유지되며, 아크 온도를 낮추면 열 이온화가 약화되고 새로운 하전 이온의 생성이 감소할 수 있습니다. 동시에 하전 입자의 속도를 감소시키고 복합 효과를 향상시킵니다. 아크를 빠르게 연장하거나 가스나 오일을 아크에 불어넣거나 아크를 고체 매체의 표면과 접촉시킴으로써 아크 온도를 낮출 수 있습니다.

2. 매체의 특성

아크가 연소되는 매체의 특성은 아크의 해리 강도를 크게 결정합니다. 열전도율, 열용량, 열 자유 온도, 절연 내력 등을 포함합니다.

3. 가스 매체의 압력

가스 매질의 압력은 아크의 해리에 상당한 영향을 미칩니다. 가스의 압력이 높을수록 아크의 입자 농도가 높아지고 입자 사이의 거리가 작아질수록 복합 효과가 강해지고 아크가 더 쉽게 꺼지기 때문입니다. 고진공 환경에서는 충돌 확률이 감소하여 충돌 해리가 억제되는 반면 확산 효과는 강합니다.

4. 연락처 자료

접촉 물질은 분리 과정에도 영향을 미칩니다. 융점이 높고 열전도율이 좋으며 열용량이 큰 고온 내성 금속을 접점으로 사용하면 아크에서 뜨거운 전자와 금속 증기의 방출이 줄어들어 아크 소화에 유리합니다.

아크를 소멸시키는 방법

1. 매체를 사용하여 아크를 소멸시킵니다.

아크 갭의 분리는 아크 주변의 소화 매체의 특성에 따라 크게 달라집니다. 육불화황 가스는 전기 음성도가 강한 우수한 아크 소화 매체입니다. 전자를 빠르게 흡착하고 안정적인 음이온을 형성하여 재결합과 이온화에 도움이 됩니다. 아크 소화 능력은 공기보다 약 100배 강합니다. 진공(0.013Pa 미만의 압력)도 아크 소화에 좋은 매체입니다. 진공 중 중성 입자의 수가 적기 때문에 충돌 및 해리가 쉽지 않으며 진공은 확산 및 해리에 도움이 됩니다. 아크 소화 능력은 공기보다 약 15배 강합니다.

2. 가스나 오일을 사용하여 아크를 불어냅니다.

아크를 불어 넣으면 아크 갭에서 하전 입자의 확산 및 냉각 재결합이 발생합니다. 고전압 차단기에는 가스나 오일로부터 막대한 압력을 발생시켜 아크 갭을 향해 강제로 불어넣는 다양한 형태의 소호실 구조가 사용됩니다. 아크를 날리는 방법에는 수직 분사와 수평 분사의 두 가지 주요 방법이 있습니다. 수직 송풍은 호와 평행한 송풍 방향으로 호가 더 얇아집니다. 수평 송풍은 호에 수직인 송풍 방향으로 호를 늘려 절단합니다.

3. 아크소화접점은 특수금속재료를 사용한다.

융점이 높고 열전도율이 높으며 열용량이 큰 내열성 금속을 접점 재료로 사용하면 전기 아크에서 열전자 및 금속 증기의 방출을 줄여 이온화를 억제하는 효과를 얻을 수 있습니다. 동시에 사용되는 접점 재료는 아크 및 용접에 대한 높은 저항도 요구합니다. 일반적인 접점 재료에는 구리 텅스텐 합금, 은 텅스텐 합금 등이 포함됩니다.

4. 전자기 아크 블로잉

전자기력의 작용으로 전기 아크가 움직이는 현상을 전자기 송풍 아크라고합니다. 주변 매체에서 아크의 움직임으로 인해 공기를 불어넣는 것과 동일한 효과가 있어 아크를 소멸시키는 목적을 달성합니다. 이 아크 소화 방법은 저전압 개폐 장치에 더 널리 사용됩니다.

5. 고체 매체의 좁은 슬릿에서 호를 움직이게 만듭니다.

이러한 유형의 아크 소멸 방법은 슬릿 아크 소멸이라고도 알려져 있습니다. 매체의 좁은 슬릿에서 아크의 움직임으로 인해 한편으로는 냉각되어 이온화 효과가 향상됩니다. 반면에 아크는 길어지고 아크 직경은 줄어들며 아크 저항은 증가하고 아크는 소멸됩니다.

6. 긴 호를 짧은 호로 분리합니다.

호가 이에 수직인 금속 그리드 열을 통과할 때 긴 호는 여러 개의 짧은 호로 나뉩니다. 짧은 아크의 전압 강하는 주로 양극과 음극 영역에 나타납니다. 각 세그먼트에서 아크 연소를 유지하는 데 필요한 최소 전압 강하의 합이 적용된 전압보다 크도록 그리드 수가 충분하면 아크가 저절로 소멸됩니다. 또한, AC 전류가 0을 넘은 후에는 거의 음극 효과로 인해 각 아크 갭의 절연 내력이 갑자기 150~250V로 증가합니다. 여러 개의 아크 갭을 직렬로 사용하면 더 높은 절연 내력을 얻을 수 있으므로 제로 크로싱에서 아크가 꺼진 후 다시 점화되지 않습니다.

7. 다중 파괴 아크 소화를 채택하십시오

고전압 회로 차단기의 각 위상은 2개 이상의 차단기와 직렬로 연결되어 각 차단기에 의해 부담되는 전압을 줄이고 접점 차단 속도를 두 배로 높여 아크를 빠르게 연장시켜 아크 소멸에 도움이 됩니다.

8. 차단기 접점 분리 속도 향상

아크 냉각, 재결합, 확산에 유리한 아크 연장 속도가 향상되었습니다.