Hồ quang điện thường xuất hiện dưới dạng các tia lửa sáng bắn ra khi các thiết bị điện tiếp xúc và cọ xát. Nguồn gốc của hiện tượng này là gì và nó có thể gây hại cho thiết bị điện không? Đọc ngay bài viết từ BTB Electric để khám phá câu trả lời.
Khái niệm hiện tượng hồ quang điện
Hồ quang điện là một hiện tượng mà các tia lửa sáng bắn ra từ các thiết bị điện khi chúng cọ xát với nhau, gây ra sự phóng điện tự lực của chất khí giữa hai điện cực có hiệu điện thế nhỏ. Đây là một quá trình trao đổi điện tích liên tục trong plasma, dạng thứ tư của vật chất, đi kèm với ánh sáng và nhiệt lượng mạnh mẽ.
Dòng điện ở đây phần lớn là dòng electron và một phần ion âm, chạy từ cathode đến anode xuyên qua chất khí giữa hai cực. Khi va đập vào anode, các electron và ion âm làm nóng cực này lên rất cao, có thể đạt tới 3500 độ C, dẫn đến việc phát sáng mạnh và tỏa nhiệt, làm cho các vật liệu xung quanh nóng chảy hoặc bay hơi. Điều này có thể làm mạch điện bị nối tắt do anode bị lõm vào. Các ion dương khi va đập vào cathode cũng làm cathode nóng đỏ và phát ra electron nhiệt. Dòng điện trong mạch có thể lên đến hàng chục ampe ngay cả khi hiệu điện thế thì thấp.
Hồ quang điện thường xuất hiện khi các thiết bị đóng ngắt mạch điện như MCB, MCCB, RCBO hay ACB hoạt động. Để dập tắt hồ quang, mỗi thiết bị có những phương pháp khác nhau, chẳng hạn như chia vách ngăn hoặc sử dụng năng lượng từ bên ngoài để kiểm soát hiện tượng này.
Điều kiện phát sinh và dập tắt hồ quang điện
Điều kiện sản sinh hồ quang điện:
Hai điện cực phải nóng đỏ tới ngưỡng phát nhiệt electron.
Cần tạo ra điện trường đủ mạnh giữa hai điện cực để ion hóa không khí và tạo tia lửa điện.
Trường hợp dòng điện nhỏ và khoảng cách giữa các tiếp điểm rất nhỏ, điện áp đặt vào sẽ tạo ra điện trường cường độ lớn tại không gian giữa các điện cực. Hiện tượng này sẽ dẫn đến phát xạ điện tử từ cathode, được gọi là phát xạ tự động điện tử hoặc phát xạ điện nguội. Khi số lượng điện tử tăng lên, dưới tác động của điện trường, không khí sẽ bị ion hóa, dẫn đến hiện tượng hồ quang điện.
Trường hợp dòng điện lớn, việc sản sinh hồ quang điện sẽ phức tạp hơn. Khi mở các tiếp điểm, số lượng tiếp điểm đủ để dòng điện qua khá ít, dẫn đến mật độ dòng điện tăng nhanh, lên tới hàng chục nghìn A/cm2. Kết quả là nhiệt độ tại điểm tiếp xúc tăng nhanh, gây bốc hơi chất lỏng và tạo ra hồ quang điện giữa hai tiếp điểm.
Để dập tắt hồ quang điện, cần đảo ngược các điều kiện sản sinh bằng cách:
Kéo dài hồ quang qua các vách ngăn để dập tắt.
Hạ nhiệt độ của hồ quang bằng hơi khí hoặc dầu làm nguội.
Sử dụng năng lượng từ hồ quang hoặc năng lượng khác để dập tắt.
Mắc điện trở shunt trip để tiêu thụ năng lượng của hồ quang.
Rủi ro của hồ quang điện
Hồ quang điện có thể gây ra nhiều tai nạn nguy hiểm cho con người. Nhìn trực tiếp vào tia hồ quang có thể làm chết các tế bào niêm mạc mắt, gây ra đau mắt hàn. Tia hồ quang bắn lên da có thể làm chết tế bào da lớp ngoài, gây bong tróc da.
Phóng hồ quang ở cường độ cao có thể gây hao mòn, phá hủy thiết bị điện và làm gián đoạn các hoạt động sinh hoạt, sản xuất. Trường hợp nghiêm trọng, tia hồ quang có thể gây cháy nổ, hỏa hoạn, đưa đến thiệt hại kinh tế lớn và nguy cơ đe dọa tính mạng con người.
=>> Đọc thêm: Dòng rò điện là gì? Tác hại và cách xử lý
Comments