Hồ quang điện là gì? Ứng dụng ở đâu ? Sử dụng như thế nào
Hồ quang điện là gì? Câu hỏi không phải ai cũng có thể trả lời được, dưới đây sẽ là bài phân tích chi tiết về hồ quang điện, mời bạn tham khảo.
Mục lục bài viết
1. Hồ quang điện là gì
Hồ quang điện là quá trình phóng điện xảy ra trong chất khí ở áp suất thấp tới áp suất trung bình giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn nhưng cường độ dòng điện cực lớn (U nhỏ và I lớn).
Hồ quang điện tồn tại dưới dạng đặc biệt thứ tư của plasma, được tạo ra bằng sự trao đổi điện tích liên tục, sản sinh ra ánh sáng nhìn thấy được và tỏa nhiệt mạnh. Hồ quang điện đặc trưng bởi sự phóng điện phát sáng và sự phát sáng đó phụ thuộc vào sự phát xạ nhiệt của electron từ hai điện cực.
Dòng điện đi qua chất khí giữa hai cực chủ yếu là dòng electron, đi từ cathode đến anode, một phần trong đó là dòng ion dương đi từ anode đến cathode. Các ion âm và electron với số lượng quá nhiều tới đập vào anode, làm anode nóng lên, nhiệt độ có thể lên đến 3500℃. Từ đó, anode phát sáng mạnh và tỏa vô cùng nhiều nhiệt tại đó hầu hết vật liệu bị nóng chảy và thậm chí bay hơi. Chất khí giữa 2 cực ở nhiệt độ cao nên bị ion hóa và trở lên dẫn điện tốt, từ đó điện trở của khí trong xung quanh hồ quang điện rất nhỏ. Cường độ dòng điện trong mạch sẽ rất lớn, đạt hàng trăm ampe và gây nguy hiểm nếu như có người bên cạnh
Cách hồ quang điện hoạt động
Hồ quang điện nhờ khả năng đặc biệt của mình nên có mặt trong nhiều ứng dụng trong kỹ thuật. Nhờ nhiệt độ cao các cặp điện cực, người ta ap dụng hồ quang điện trong việc hàn điện: mỗi cực của hồ quang điện chính là 1 thanh kim loại cần hàn cho vật phía dưới, còn được gọi là que hàn. Do nhiệt độ cao nhờ sự trao đổi giữa 2 cực nên que hàn nóng chảy và lấp chỗ cần hàn lên tấm kim loại.
Tia hồ quang có sức mạnh rất lớn tỏa ra các ánh sáng từ hồng ngoại tới tia cực tím. Khi chúng ta nhìn vào thì ánh sáng quá mạnh làm các tế bào tiếp nhận ánh sáng hoạt động quá công suất, dẫn tới đau mắt hàn giống như hiện tượng nhìn vào mặt trời ngày nắng gắt. Nếu như không trang bị bảo hộ mặt trong quá trình hàn thì có thể làm bong da mặt do tia hồng ngoại của hồ quang điện phát ra.
2. Ứng dụng của hồ quang điện
Hồ quang điện được sử dụng và áp dụng vào nhiều ứng dụng thực tế khi được sử dụng trong những lĩnh vực như hàn điện, luyện thép,… Tại những ứng dụng này, hồ quang cần duy trì cháy ổn định để hoạt động tối đa công suất. Nhưng hồ quang điện xảy ra với những thiết bị điện thì đó là yếu tố và phát sinh có hại.
Với nhiệt độ cao của tại cặp điện cực, người ta sử dụng hồ quang điện ứng dụng hàn điện. Một cực của hồ quang điện chính là vật kim loại cần hàn, còn cực còn lại là que hàn. Do sự giải phóng electron quá lớn nên nhiệt độ cao giữa 2 cực –> que hàn nóng chảy và lấp kim loại chảy ra lên vị trí cần hàn lên tấm kim loại.
Mở rộng thêm, hồ quang điện được ứng dụng trong các lò luyện phôi nhiệt, nấu kim loại,…
3. Tác hại của hồ quang điện
Ảnh hưởng tới các thiết bị điện
Hiện tượng phóng hồ quang điện sẽ làm cho các thiết bị điện bị bên cạnh và thiết bị điện nơi xảy ra bị hư hại. Nguyên nhân là do sự thay đổi điện áp đột ngột dẫn tới ngắn mạch hệ thống cục bộ. Cụ thể, tiếp điểm của thiết bị đánh mòn, hỏng hóc dưới nền nhiệt tăng cực cao.
Phải thay thế các thiết bị sử dụng đóng cắt mạch điện hàng năm nhất là những thiết bị phải chịu cường độ dòng điện lớn thường xuyên, có thể với số lượng lớn sẽ gây nhiều khó khăn cho doanh nghiệp.
Ảnh hưởng tới con người
Phòng hồ quang điện có thể gây cháy nổ, hỏa hoạn làm ảnh hưởng tới sức khỏe và tính mạng con người.
Tia hồ quang điện có sức mạnh rất lớn. Khi chúng ta nhìn vào thì tia hồ quang làm chết các tế bào niêm mạc mắt, dẫn tới đau mắt hàn. Nếu như không trang bị bảo hộ mặt trong quá trình hàn thì có thể bị bong da mặt do chết hết các tế bào ngoài da.
4. Cách phòng ngừa những tai nạn hàn do hồ quang điện gây ra
Đối với thợ hàn, biện pháp đơn giản nhất là đeo mặt nạ khi hàn, mặt nạ sẽ giúp lọc những ánh sáng có tần số cao như tia cực tím, tia X, thêm quạt gió để giảm thiểu độc hại cho thợ hàn. Ngoài ra, tại 1 số điều kiện cho phép người sử dụng cũng có thể kết hợp với biện pháp thông gió hoặc không sử dụng hàn khi nồng độ các chất gây hại quá mức cho phép.
5. Điều kiện tạo ra hồ quang điện
Quá trình phát sinh
Tiếp điểm có dòng điện nhỏ, khoảng cách ban đầu giữa 2 cực là rất nhỏ, khi điện áp đặt có trị số nhất định sẽ sinh ra điện trường có cường độ lớn, trong khoảng không gian nhỏ này và điện tử từ cathode có thể bật. Hiện tượng này còn được gọi là phát xạ tự động điện tử hay còn gọi là phát xạ điện nguội. Khi số điện tử ngày càng tăng thì chuyển động dưới tác dụng của điện trường sẽ làm ion hóa không khí gây nên hiện tượng hồ quang điện.
Tiếp điểm có dòng điện lớn hơn thì quá trình phát sinh hồ quang điện sẽ phức tạp hơn. Ban đầu, khi mở tiếp điểm, lực ép giữa chúng có trị số khá nhỏ nên số tiếp điểm tiếp xúc để dòng điện đi qua ít. Sự tăng đáng kể của mật độ các hạt electron có trong dòng điện có thể lên tới hàng chục nghìn A/ cm2 tại các tiếp điểm, sau đó sự bốc hơi và hồ quang điện xuất hiện trong không gian giữa 2 tiếp điểm.
Quá trình dập tắt
Quá trình cần những điều kiện ngược lại so với quá trình phát sinh hồ quang, cụ thể là:
- Hạ nhiệt độ hồ quang bằng cách sử dụng dầu làm nguội hoặc dầu khí, sử dụng vách ngăn giúp hồ quang cọ xát.
- Kéo dài hồ quang với cách sử dụng vách chia thành nhiều phần nhỏ rồi thổi khí dập tắt
- Chia hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ khác nhau
6. Công nghệ hồ quang điện
Hồ quang điện là gì có thể không biết nhưng ứng dụng của nó ở khắp mọi nơi. Hàn hồ quang điện chính là công nghệ hàn phổ biến và được ứng dụng nhiều nhất hiện nay để nối hay tháo rời chác chi tiết bằng cách sử dụng nguồn nhiệt dùng để hàn – hồ quang điện.
Trong công nghệ hàn hồ quang điện, hàn tập trung trên 1 điểm của vật hàn. Nhiệt lượng tập trung, vật hàn dễ dàng nóng chảy tức thì, nhiệt lượng không truyền rộng nên sự biến dạng của vật hàn không bị nghiêm trọng như hàn khí. Thao tác hàn hồ quang điện tương đối khó, nhưng nó khá thuận tiện và rẻ với mạng lưới điện hiện nay.
