Table of Contents
Có thể bạn đã từng thấy hiện tượng người thợ hàn dùng tia lửa điện để hàn thiết bị, đó chính là hiện tượng hồ quang điện. Vậy bạn có thắc mắc hồ quang điện là gì và nó được tạo ra như thế nào không? Chúng tôi sẽ giúp bạn giải đáp qua bài viết dưới đây.
Hồ quang điện là gì?
Định nghĩa hồ quang điện là gì?
Trên thực tế, hồ quang điện (arc flash trong tiếng Anh) là một dạng plasma tạo ra sự trao đổi liên tục, kèm theo bức xạ và nhiệt mạnh. Đây là quá trình phóng điện tự cấp nguồn, xảy ra trong chất khí ở áp suất thấp hoặc áp suất bình thường, giữa hai điện cực có điện áp nhỏ.
Dòng điện chạy qua chất khí giữa hai cực chủ yếu là electron và ion âm, đi từ cực âm sang cực dương, cũng có một phần dòng ion dương đi ngược chiều. Các electron và ion âm va chạm và làm nóng cực dương. Nhiệt độ hồ quang điện có thể đạt tới 3500 độ C nên cực dương phát sáng mạnh do hầu hết các vật liệu đã tan chảy, thậm chí bốc hơi. dẫn đến cực dương bị thụt vào khiến mạch bị đoản mạch. Các ion dương chạm vào cực âm còn khiến cực âm duy trì trạng thái nóng đỏ ban đầu và tỏa nhiệt khi các electron tỏa ra.
Điện trở của chất khí trong hồ quang điện rất nhỏ do chất khí giữa hai cực ở nhiệt độ cao nên bị ion hóa và dẫn điện tốt. Dòng điện trong mạch khá lớn, lên tới hàng chục ampe, có điện áp thấp.
4 tính chất cơ bản của hồ quang điện là gì?
Hồ quang điện có 4 tính chất cơ bản sau:
Hầu hết khi dòng điện có giá trị lớn sẽ xảy ra phóng điện hồ quang.
Nhiệt độ ở tâm hồ quang thường rất lớn, có thể lên tới 6000/80000K ở các thiết bị.
Mật độ dòng điện ở cực âm lớn khoảng 104/105 A/cm2.
Điện áp rơi ở cực âm thường là 10/20V và thực tế không phụ thuộc vào dòng điện.
Nguyên nhân và điều kiện tạo ra hồ quang điện
Nguyên nhân và điều kiện tạo ra hồ quang điện
Một số nguyên nhân gây ra tia hồ quang là:
Khi một số dây dẫn điện được đặt gần nhau, sẽ có dòng điện sự cố đáng kể chạy qua chúng, đó là cách tạo ra hồ quang điện. Trong trường hợp này, quá trình ion hóa không khí xảy ra do nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như sự chênh lệch điện thế, từ đó dẫn đến các đường dây có điện trở thấp và dòng điện chạy qua khe hở không khí giữa các dây dẫn.
Mặc dù nhiều người cho rằng hồ quang điện an toàn ở điện áp thấp nhưng trên thực tế, độ nguy hiểm của hồ quang điện ở điện áp thấp thậm chí còn cao hơn do dòng điện sự cố cao. Hầu hết các lỗi xảy ra trong hệ thống điện áp thấp là do lỗi của con người. Ví dụ, sự cố xảy ra khi một kỹ thuật viên làm trượt dụng cụ khi đang làm việc trên thiết bị điện.
Một vài nguyên nhân khác cũng gây ra hồ quang điện như: Bất cẩn chạm nhầm bề mặt đầu dò gây ra tai nạn. Công cụ, kỹ thuật lắp đặt và làm việc không đúng. Nhân viên thiếu nhận thức và chưa được đào tạo về an toàn. Sử dụng thiết bị điện, vật liệu bị hư hỏng hoặc bảng ngắt kết nối bị tắc. Chất cách điện có khe hở, hư hỏng hoặc mòn. Dây điện bị bám bụi, có mảnh vụn hoặc bị ăn mòn. Bộ ngắt mạch và công tắc được bảo trì không đúng cách. Các bộ phận sống có các kết nối lỏng lẻo hoặc bị ăn mòn. Có nước hoặc chất lỏng khác tiếp xúc với thiết bị điện.
Có 2 điều kiện để xảy ra hồ quang điện:
Điều kiện để tạo ra hồ quang điện là làm cho hai điện cực nóng đến mức phát ra electron.
Tạo ra một điện trường đủ mạnh giữa hai điện cực để ion hóa không khí, tạo ra tia lửa điện và cường độ điện trường.
Nêu tác hại và cách phòng tránh hồ quang điện?
Theo ước tính, mỗi năm có hàng trăm vụ sự cố, tai nạn do hồ quang điện gây ra, gây thiệt hại về người và tài sản.
Tác hại của hồ quang điện ảnh hưởng đến hai mặt sau:
Ảnh hưởng đến thiết bị điện: Nguyên nhân khiến thiết bị điện bị hư hỏng khi xảy ra phóng điện hồ quang là do điện áp thay đổi đột ngột, cắt đứt mạch hệ thống cục bộ. Cụ thể, do nhiệt độ tăng cao khiến các tiếp điểm động bị ăn mòn, hư hỏng. Hiện tượng hồ quang điện làm hư hỏng máy móc, thiết bị điều khiển và khiến hoạt động sản xuất bị đình trệ, làm giảm năng suất lao động và doanh thu của doanh nghiệp. Vì vậy, để đảm bảo an toàn, doanh nghiệp phải thay thế thiết bị chuyển mạch hàng năm với số lượng lớn, gây khó khăn về tài chính.
Hồ quang điện ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Sự phóng điện hồ quang có thể gây cháy nổ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe và tính mạng con người. Nếu nhìn thẳng vào tia hồ quang điện có thể khiến tế bào niêm mạc của mắt bị chết dẫn đến hàn nhức mắt. Nếu không trang bị quần áo bảo hộ trong quá trình hàn, rất có thể các tế bào da bên ngoài sẽ chết khiến da mặt bạn bị bong tróc.
Cách phòng ngừa hiện tượng hồ quang điện xảy ra
Chất lượng của các thiết bị điện cần được cải thiện để tăng tuổi thọ. Tích hợp cho thiết bị đóng cắt và buồng dập hồ quang điện áp thấp, mô-đun cảm biến cảnh báo hoạt động độc lập. Các doanh nghiệp, kỹ thuật viên cần được trang bị những kiến thức tốt nhất về an toàn lao động và trang bị bảo hộ lao động phù hợp. Đối với thợ hàn, biện pháp đơn giản nhất là đeo khẩu trang bảo hộ khi hàn, sử dụng quạt, máy hút khói để giảm thiểu độc tính. Lưu ý: Không thực hiện các thao tác hàn khi nồng độ các chất độc hại vượt quá mức cho phép.
Ứng dụng của hiện tượng hồ quang điện là gì?
Ứng dụng của hiện tượng hồ quang điện là gì?
Hồ quang điện được ứng dụng trong hàn điện nhờ nhiệt độ cao của các cặp điện cực do hiện tượng tự phóng điện. Một cực của hồ quang điện là tấm kim loại cần hàn và cực còn lại là que hàn. Khi nhiệt độ giữa các cực cao, que hàn sẽ tan chảy và lấp đầy khoảng trống cần thiết để hàn tấm kim loại.
Ứng dụng hồ quang điện trong các lĩnh vực hàn điện, luyện thép,… rất hữu ích, nó giúp hàn các bộ phận riêng biệt của thiết bị, đồng thời giúp lấp đầy các điểm hàn của tấm kim loại. có được không gian.
Đối với ngành máy móc, chế tạo cơ khí, hồ quang điện là một trong những chi tiết không thể thiếu, nó góp phần tạo ra những thiết bị phục vụ cuộc sống hằng ngày của chúng ta.
Cũng được sử dụng trong lò luyện kim loại và phôi thép.
Quá trình phát sinh và dập tắt hiện tượng hồ quang điện
Quá trình phát sinh và dập tắt hiện tượng hồ quang điện
Chi tiết quá trình phát sinh và dập tắt hồ quang điện như sau:
Về quá trình tạo hồ quang điện
Khi tiếp xúc với dòng điện nhỏ, khoảng cách ban đầu rất nhỏ trong khi điện áp đặt vào có một giá trị nhất định sẽ tạo ra hiện tượng điện trường cường độ cao trong không gian này và trường điện từ từ cực âm có thể bật lên, gọi là lạnh. phát xạ điện hoặc phát xạ điện tử tự động. Số lượng electron càng lớn thì chúng càng chuyển động dưới tác dụng của điện trường, làm ion hóa không khí, gây ra hiện tượng hồ quang điện.
Với những tiếp điểm có dòng điện lớn thì quá trình phát sinh hiện tượng hồ quang điện sẽ phức tạp hơn. Khi mới mở tiếp điểm, áp suất sẽ khá nhỏ và số lượng điểm tiếp xúc sẽ cho dòng điện đi qua. Mật độ dòng điện có thể tăng đáng kể đến hàng chục nghìn A/cm2 nên tại những điểm đó, nhiệt độ của cầu chất lỏng sẽ tiếp tục tăng rồi bốc hơi. Một hồ quang điện sẽ xuất hiện trong khoảng trống giữa hai tiếp điểm đó.
Quá trình dập tắt hiện tượng hồ quang điện
Nó đòi hỏi các điều kiện ngược lại với quá trình tạo, cụ thể như sau:
Sử dụng khí hoặc dầu làm mát và dùng vách ngăn chà hồ quang để giảm nhiệt độ hồ quang.
Dùng vách ngăn chia hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ rồi thổi khí để dập tắt.
Có thể dùng năng lượng bên ngoài hoặc năng lượng của chính hồ quang để dập tắt nó.
Hoặc lắp đặt một điện trở shunt để tiêu thụ năng lượng hồ quang.
Tại thời điểm này, tôi tin rằng bạn đã trả lời được câu hỏi của mình về hồ quang điện là gì và chúng được ứng dụng như thế nào. Hãy theo dõi website https://dongachem.vn/ để không bỏ lỡ những bài viết chất lượng khác.
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.
