Dlaczego łuk elektryczny w przełączniku woli ścieżkę zakrzywioną niż ścieżkę prostą?

14

Niedawno znalazłem ten film o linii 500 kilowoltów otwieranej pod obciążeniem.

Po rozerwaniu styków przełącznika, przewidywalnie rozpoczyna się łuk elektryczny. Podczas gdy kontakty są blisko siebie, łuk biegnie prostą ścieżką między kontaktami. Następnie, gdy styki są bardziej oddalone, łuk zaczyna się wyginać i zamieniać w stromą krzywą, a jego długość staje się kilkakrotnie większa niż odległość między stykami. W końcu łuk po prostu gaśnie.

To nie ma dla mnie sensu. Moim zdaniem łuk powinien przyjmować najmniejszą ścieżkę oporu i jest to wyraźnie prosta ścieżka, a nie stroma krzywa. Co więcej, jeśli łuk ma zakrzywioną ścieżkę, dlaczego miałby nagle zanikać zamiast po prostu wybrać mniej zakrzywioną ścieżkę o mniejszym oporze i kontynuować bieg?

Dlaczego łuk zachowuje się w ten sposób - najpierw woli zakrzywioną ścieżkę, a następnie nagle zanika?

sharptooth
źródło
3
Istnieje wiele odpowiedzi, ale fizyka może dać lepszą odpowiedź.
Kellenjb

Odpowiedzi:

10

To był komentarz, ale linki były za długie.

Oprócz tego, co powiedzieli inni - szukaj „ wybuchu magnetycznego ” i bądź odpowiednio zaskoczony. Więcej dla DC, ale na pewno nie tylko. Do odchylenia łuku służy magnes, który wydłuża się i nie działa

Wyposażony w nawet bardzo małe i popularne urządzenia przełączające. Wiele z nich i tych

wprowadź opis zdjęcia tutaj


Nawet Tesla to zrobiła :-)

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Tylko odsetki - stąd

DOŚWIADCZENIA Z ALTERNATYWNYMI PRĄDAMI O WYSOKIM POTENCJALNYM I WYSOKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI.

NIKOLA TESLA.

WYKŁAD PRZEDSTAWIONY PRZED INSTYTUCJĄ INŻYNIERÓW ELEKTRYCZNYCH W LONDYNIE.
Ze portretem i szkicem biograficznym autora.
NOWY JORK: 1892

Russell McMahon
źródło
Łał. Więc to nie zależy od konwekcji, prawda? Co się stanie, jeśli nastąpi awaria obwodu zasilającego magnesy?
sharptooth
2
@sharptooth - Jak wyżej - jest to TAKŻE jak konwekcja. Więcej w użyciu DC, ale także AC. Często magnesy trwałe w małych przełącznikach. W systemach o bardzo wysokim napięciu łuk zawsze się zatrzyma. Ostatecznie :-).
Russell McMahon
1
Ale na filmie nie ma takiego systemu, prawda?
clabacchio
18

Istnieją dwa połączone zjawiska:

  1. Prąd wybiera zawsze ścieżkę o najmniejszej oporności, która niekoniecznie jest najkrótsza, co można łatwo udowodnić za pomocą obwodów fizycznych;

  2. Tak wysokie napięcia i prądy działają jonizująco na otaczające powietrze (elektrony są usuwane z atomów), co powoduje, że staje się ono bardziej przewodzące w obszarze, w którym płynie ten prąd, ale jednocześnie jest cieplejsze; to gorące powietrze jest lżejsze niż otaczające zimniejsze powietrze, więc zaczyna podnosić się w górę, ale wciąż opuszcza tę „przewodzącą” ścieżkę, w której prąd płynie dalej.

Proces ten kończy się, gdy ścieżka bardziej przewodzącego powietrza staje się zbyt oporna, aby przepływać w nim wystarczająca ilość prądu, a zjonizowane powietrze podnosi się, zastępowane przez „normalne” i mniej przewodzące powietrze, które nie jest wystarczająco przewodzące, aby wytworzyć łuk. Prawdopodobnie łuk był spowodowany zdarzeniem, takim przepięciem lub po prostu, jak w jednym z filmów, obiektem, który obniżył opór między dwoma stykami; LUB, podobnie jak wideo w przykładzie, otwierający się przełącznik. Kiedy łuk zanika, dzieje się tak również dlatego, że to zdarzenie wyzwalające ustało.

clabacchio
źródło
Dlaczego łuk nagle zanika?
sharptooth
Wierzę, że to się zatrzymało, ponieważ stacja upstream odłączyła zasilanie. Myślę, że gdyby rozproszył się z powodu zwiększonego oporu, wznowiłby się w niższym punkcie (jak drabina Jakuba).
W5VO,
@ W5VO, ale jeśli spojrzysz na wideo opublikowane przez Nicka, drabina zatrzymuje się, dopóki nowe wydarzenie nie spowoduje ponownego uruchomienia.
clabacchio
1
wydawało mi się, że do czasu wygaśnięcia wyładowania na długiej ścieżce szczelina między otwartymi stykami została poszerzona do tego stopnia, że ​​500 kV nie może już po prostu przebić zwykłego powietrza w szczelinie.
JustJeff
1
@clabacchio - muszę trzymać się mojego punktu. Ścieżka wyładowania może być dłuższa, zapętlając się powyżej szczeliny, ale ta ścieżka składa się z gorącego, zjonizowanego powietrza; mimo że jest dłuższy, ma mniejszy opór niż zimne powietrze na bezpośredniej ścieżce w szczelinie. Jeśli bawiłeś się wysokim napięciem, np. Nawet transformatorem neonowym, powinieneś wiedzieć, że zawsze możesz wyciągnąć iskrę dłużej niż przerwa potrzebna do uderzenia łuku, a gdy iskra zostanie zgubiona, musisz zabrać przewodniki bliżej, aby zacząć od nowa.
JustJeff
4

Początkowo powietrze jonizuje i powstaje łuk. Będąc powietrzem i będąc gorącym, rośnie.

Zjonizowane powietrze „tunelowe” unosi się i „pęka”, w którym to momencie łuk wygasa.

Oli Glaser
źródło
1
Czy przełącznik faktycznie polega na konwekcji podczas przerywania łuku?
sharptooth
@sharptooth W tym przypadku wydaje się, że :) oraz fakt, że teoretycznie, kiedy łuk zanika, kontakty są zbyt daleko od siebie, aby stworzyć łuk
clabacchio
2
@sharptooth - Nie ogólnie, nie. Opublikowane wideo było awarią systemu. Zasadniczo przełączniki są zaprojektowane w taki sposób, że otwierają się bardzo szybko i na wystarczająco dużą odległość, aby niezawodnie i bezpiecznie wygasić („zgasić”) łuk. W rzeczywistości istnieją przełączniki dużej mocy, które celowo wytwarzają strumień powietrza między stykami, aby szybciej zatrzymać łuk po otwarciu przełącznika.
Connor Wolf,
3

Łuk jonizuje powietrze. Powietrze ma skończony opór, więc ogrzewa się, gdy przepływa przez niego prąd. W miarę ogrzewania staje się bardziej pływający i podnosi się. Prąd po prostu podąża ścieżką najmniejszego oporu.

Jacob's Ladder to urządzenie do efektów wizualnych, które działa na tej zasadzie. Niektóre sceny laboratoryjne w filmie Frankensteina zawierają to. Na YouTube jest kilka filmów z drabiną Jakuba ( tutaj jest jedna ).

EDYCJA: Przyjrzyj się uważnie na początku eksperymentu w OP. Zauważysz, że łuk zaczyna się od czegoś płonącego w prostej linii poziomej. Był przewodnik, który się wypalił i który ustalił początkowy łuk (tunel zjonizowanego powietrza).

Nick Alexeev
źródło
Dlaczego łuk nagle zanika?
sharptooth
@sharptooth Opis filmu na YouTube w twoim OP mówi, że łuk był zasilany z reaktora. Nie jestem pewien, co oznacza ten termin w systemach przenoszenia mocy, ale wydaje mi się, że reaktor przechowuje energię jako pole magnetyczne. Pod koniec eksperymentu energia zgromadzona w reaktorze mogła się rozproszyć. Załoga mogła również odciąć źródło zasilania, które zasilało łuk.
Nick Alexeev