Warum zieht ein Lichtbogen in einem Schalter einen gekrümmten Pfad einem geraden Pfad vor?

14

Kürzlich habe ich dieses Video von einer 500-Kilovolt-Leitung gefunden, die unter Last geöffnet wird.

Wenn die Schaltkontakte auseinandergezogen werden, beginnt vorhersehbarerweise ein Lichtbogen. Während die Kontakte nahe beieinander liegen, verläuft der Lichtbogen auf einem geraden Weg zwischen den Kontakten. Wenn die Kontakte weiter auseinander gezogen werden, biegt sich der Lichtbogen und verwandelt sich in eine steile Kurve. Seine Länge wird um ein Vielfaches größer als der Abstand zwischen den Kontakten. Dann wird der Lichtbogen einfach ausgeblendet.

Das ergibt für mich keinen Sinn. Aus meiner Sicht sollte der Lichtbogen den Weg mit dem geringsten Widerstand nehmen, und das ist eindeutig ein gerader Weg, keine steile Kurve. Noch mehr, wenn der Bogen eine gekrümmte Bahn nimmt, warum sollte er dann plötzlich ausgeblendet werden, anstatt nur eine weniger gekrümmte Bahn mit weniger Widerstand zu nehmen und weiterzulaufen?

Warum verhält sich der Bogen so - bevorzugt zuerst einen gekrümmten Pfad und wird dann plötzlich ausgeblendet?

scharfer Zahn
quelle
3
Hier gibt es viele Antworten, aber die Physik könnte möglicherweise eine bessere Antwort geben.
Kellenjb

Antworten:

10

Dies war ein Kommentar, aber die Links waren zu lang.

Und was andere gesagt haben - schauen Sie nach " Magnetic Blowout " und staunen Sie entsprechend. Mehr für DC aber sicher nicht nur. Ein Magnet wird verwendet, um den Lichtbogen so abzulenken, dass er länger wird und ausfällt

Ausgestattet mit sehr kleinen und gängigen Schaltgeräten. Viele von diesen und diesen

Bildbeschreibung hier eingeben


Sogar Tesla hat es geschafft :-)

Bildbeschreibung hier eingeben

Nur Interesse - von hier

EXPERIMENTE MIT ABWECHSELNDEN STRÖMEN MIT HOHEM POTENZIAL UND HOHER FREQUENZ.

VON NIKOLA TESLA.

VORTRAG VOR DER EINRICHTUNG VON ELEKTROTECHNIKERN, LONDON.
Mit einem Porträt und einer biografischen Skizze des Autors.
NEW YORK: 1892

Russell McMahon
quelle
Beeindruckend. Es kommt also nicht auf die Konvektion an, oder? Was passiert, wenn im Stromkreis der Magnete ein Fehler auftritt?
Sharptooth
2
@sharptooth - Wie oben - das ist AUCH Konvektion. Mehr in DC verwenden, aber auch AC. Oft Permanentmagnete in kleinen Schaltern. In Hochspannungssystemen stoppt der Lichtbogen immer. Irgendwann :-).
Russell McMahon
1
Aber in dem Video gibt es kein solches System, oder?
Clabacchio
18

Es gibt zwei kombinierte Phänomene:

  1. Der Strom wählt immer den Weg mit dem geringsten Widerstand, der nicht unbedingt der kürzeste ist, wie durch physikalische Schaltungen leicht bewiesen werden kann;

  2. Solche hohen Spannungen und Ströme wirken ionisierend auf die umgebende Luft (Elektronen werden von den Atomen abgestreift), wodurch sie in dem Bereich, in dem dieser Strom fließt, leitfähiger wird, gleichzeitig aber auch heißer; Diese heiße Luft ist leichter als die umliegende kältere Luft, steigt also an, verlässt aber immer noch diesen "leitenden" Pfad, in dem der Strom weiter fließt.

Dieser Vorgang endet, wenn der Pfad der leitfähigeren Luft zu widerstandsbehaftet wird, um genügend Strom darin zu fließen, und die ionisierte Luft steigt, ersetzt durch "normale" und weniger leitfähige Luft, die nicht leitfähig genug ist, um den Lichtbogen zu erzeugen. Wahrscheinlich wurde der Lichtbogen durch ein Ereignis, eine solche Überspannung, oder einfach wie in einem der Videos durch ein Objekt verursacht, das den Widerstand zwischen den beiden Kontakten verringert hat. ODER, wie im Video im Beispiel, ein Schalter, der geöffnet wird. Wenn der Lichtbogen verblasst, liegt dies auch daran, dass dieses auslösende Ereignis aufgehört hat.

Clabacchio
quelle
Warum wird der Lichtbogen dann plötzlich ausgeblendet?
Sharptooth
Ich glaube, es hat aufgehört, weil eine vorgelagerte Station die Stromversorgung unterbrochen hat. Ich denke, wenn es sich aufgrund eines erhöhten Widerstands aufgelöst hätte, wäre es an einem niedrigeren Punkt wieder angelaufen (wie bei einer Jacob-Leiter).
W5VO
@ W5VO aber wenn du dir das von Nick gepostete Video ansiehst, bleibt die Leiter stehen, bis ein neues Ereignis dazu führt, dass es erneut gestartet wird.
Clabacchio
1
es sah für mich so aus, als ob sich der Spalt zwischen den offenen Kontakten zum Zeitpunkt des Erlöschens der Langwegentladung so weit vergrößert hätte, dass die 500 kV nicht mehr nur die normale Luft im Spalt durchdringen könnten.
JustJeff
1
@clabacchio - ich muss an meinem Punkt festhalten. Der Weg der Entladung kann länger sein und sich über dem Spalt drehen, aber dieser Weg besteht aus heißer, ionisierter Luft; Obwohl die Entfernung länger ist, ist der Widerstand geringer als der der kalten Luft auf dem direkten Weg in der Lücke. Wenn Sie mit Hochspannung gespielt haben, z. B. sogar mit einem Neonzeichentransformator, sollten Sie wissen, dass Sie einen Funken immer länger als die zum Zünden des Lichtbogens erforderliche Lücke ziehen können, und wenn der Funken verloren ist, müssen Sie die Leiter mitbringen in näher, um es wieder anzufangen.
JustJeff
4

Die Luft ionisiert zunächst und es bildet sich ein Lichtbogen. Luft sein und heiß sein, es steigt.

Die ionisierte "Tunnel" -Luft steigt auf und "bricht", an welchem ​​Punkt der Lichtbogen gelöscht wird.

Oli Glaser
quelle
1
Verlässt sich der Schalter tatsächlich auf Konvektion, um den Lichtbogen zu unterbrechen?
Sharptooth
@sharptooth In diesem Fall scheint es so :) und die Tatsache, dass theoretisch, wenn der Lichtbogen verblasst, die Kontakte zu weit voneinander entfernt sind, um einen Lichtbogen zu erzeugen
clabacchio
2
@sharptooth - Im Allgemeinen nicht, nein. Das gepostete Video war ein Systemfehler. Im Allgemeinen sind Schalter so ausgelegt, dass sie sich sehr schnell und in einem ausreichenden Abstand öffnen, um den Lichtbogen zuverlässig und sicher zu löschen ("auszulöschen"). Es gibt tatsächlich einige Hochleistungsschalter, die absichtlich einen Luftstrahl zwischen den Kontakten erzeugen, um den Lichtbogen beim Öffnen des Schalters schneller zu stoppen.
Connor Wolf
3

Der Lichtbogen ionisiert die Luft. Die Luft hat einen endlichen Widerstand und erwärmt sich, wenn Strom durch sie fließt. Wenn es erwärmt wird, wird es schwimmender und erhöht sich. Strom folgt einfach dem Weg des geringsten Widerstands.

Jacob's Ladder ist ein visuelles Effektgerät, das nach diesem Prinzip arbeitet. Einige Laborszenen im Frankenstein-Film zeigen es. Es gibt ein paar Videos von Jacob's Ladder auf YouTube ( hier eines ).

EDIT: Schauen Sie sich den Beginn des Experiments im OP genau an. Sie werden feststellen, dass der Lichtbogen mit etwas beginnt, das in einer geraden horizontalen Linie brennt. Es gab einen Leiter, der auseinandergebrannt war und der den ersten Lichtbogen erzeugt hatte (Tunnel aus ionisierter Luft).

Nick Alexeev
quelle
Warum wird der Lichtbogen dann plötzlich ausgeblendet?
Sharptooth
@sharptooth Die Beschreibung des YouTube-Videos in Ihrem OP besagt, dass der Lichtbogen von einem Reaktor gespeist wurde. Ich bin mir nicht sicher, was der Begriff in Kraftübertragungssystemen bedeutet, aber ich vermute, dass der Reaktor Energie als Magnetfeld speichert. Am Ende des Versuchs kann die im Reaktor gespeicherte Energie abgebaut sein. Die Crew hat möglicherweise auch die Stromversorgung unterbrochen, die den Lichtbogen gespeist hat.
Nick Alexeev