Giáo trình Thiết bị điện: Phần 1 – Lê Thành Bắc

pdf

111

4.6 (
18 lượt)

1113 MB

Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu

Đang xem trước 10 trên tổng 111 trang, để tải xuống xem không thiếu hãy nhấn vào bên trên

Chủ đề tương quan

Tài liệu tương tự

Nội dung

LÊ THÀNH BẮC

GIÁO TRÌNH

THIẾT BỊ ĐIỆN
(Tái bản có sửa chữa và bổ xung)

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – 2003

MỤC LỤC
Mục lục

Trang

Phần thứ nhất
Chương 1
1.1.
1.2.
1. 3.
1. 4.
1. 5.
Chương 2
2. 1.
2. 2.
Chương 3
3. 1.
3. 2.
3. 3.
3. 4.
3. 5.
Chương 4
4. 1.
4. 2.
4. 3.
4. 4.
4. 5.
Chương 5
5. 1
5. 2
5. 3
5. 4
5. 5.
5. 6.
5. 7
5. 8.

CƠ SỞ LÍ THUYẾT THIẾT BỊ ĐIỆN

Khái niệm chung về thiết bị điện
Hồ quang điện
Đại cương về hồ quang điện
Hồ quang điện một chiều
Hồ quang điện xoay chiều
Qúa trình phục hồi điện áp của hồ quang điện
Các biện pháp và trang bị dập hồ quang trong thiết bị điện
Tiếp xúc điện
Đại cương về tiếp xúc điện
Tiếp điểm của thiết bị điện
Phát nóng
Đại cương
Chế độ làm việc dài hạn của vật thể đồng nhất
Chế độ làm việc ngắn hạn của vật thể đồng nhất
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của vật thể đồng nhất
Sự phát nóng khi ngắn mạch
Lực điện động
Khái niệm chung
Các phương pháp tính lực điện động
Tính lực điện động của vật dẫn
Lực điện động trong mạch điện xoay chiều
Cộng hưởng cơ khí và ổn định lực điện động
Cơ cấu điện từ và nam châm điện
Khái niệm chung về mạch từ
Tính từ dẫn khe hở không khí của mạch từ
Tính toán mạch từ
Đại cương về nam châm điện
Tính lực hút điện từ nam châm điện một chiều
Nam châm điện xoay chiều và vòng chống rung
Nam châm điện 3 pha
Cơ cấu điện từ chấp hành

Phần thứ hai THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP
Chương 6
Rơle
6. 1.
Khái niệm chung về rơle
6. 2.
Rơle điện từ
6. 3.
Rơle điện động
6.4.
Rơle từ điện
6. 5.
Rơle cảm ứng
6. 6.
Rơle thời gian – Rơle nhiệt -Rơle tốc độ– Rơle điều khiển
6.7
Rơ le tĩnh
Chương 7
Cảm biến
7. 1.
Khái niệm chung
7. 2.
Cảm biến điện trở
7. 3.
Cảm biến điện cảm
7. 4.
Cảm biến cảm ứng – Cảm biến điện dung – Cảm biến điểm
7.5.
Cảm biến quang
Chương 8
Công tắc tơ-khởi động từ-cầu chì-áptômát

5
7
9
11
12
14
17
20
25
26
27
28
30
31
31
32
36
38
40
41
44
48
49
52
54
54

58
60
62
63
64
66
78
81
86
87

8.1.
Công tắc tơ
8.2.
Khởi động từ
8.3.
Cầu chảy(cầu chì)
8.4.
Áptomat
Chương 9
Các bộ ổn định điện
9. 1.
Khái niệm chung về các bộ ổn định điện
9. 2.
Ổn áp sắt từ không tụ
9. 3.
Ổn áp sắt từ có tụ
9. 4.
Ổn áp khuếch đại từ
9. 5.
Ổn áp biến trở than
9.6.
Ổn áp Servomotor
9.7.
Ổn áp kiểu bù
9.8.
Ổn áp điện tử
Phần thứ ba THIẾT BỊ ĐIỆN TRUNG VÀ CAO ÁP
Chương 10
Dao ngắt
10. 1.
Các định nghĩa và đặc tính của thiết bị đóng cắt
10. 2.
Dao cách li
10. 3.
Cầu dao nối đất một trụ
10. 4.
Cơ cấu thao tác tác của dao cách li và cầu dao nối đất
10.5.
Cầu dao cao áp
10. 6.
Dao cách li và cầu dao phụ tải lưới trung áp
Chương 11 Máy ngắt điện
11.1.
Chức năng-phân loại-cách lựa chọn và cấu trúc
11. 2.
Nguyên lí cắt và các điều kiện đóng cắt khắc nghiệt
11. 3.
Môi trường dập hồ quang và nguyên lí tác động
11.4.
Cơ cấu tác động và điều khiển
11.5.
Một số loại máy ngắt cao và siêu cao áp
Chương 12 Thiết bị chống sét
12. 1.
Khái niệm chung
12. 2.
Thiết bị chống sét ống
12. 3.
Chống sét van
12. 4.
Chống sét van từ
12. 5.
Chống set ôxit kim loại
12. 6.
Chống sét VariSTAR UitraSIL
Chương 13 Kháng điện
13.1.
Khái niệm chung
13.2.
Lựa chọn và kiểm tra kháng điện
Chương 14 Biến áp đo lường
14.1.
Biến điện áp đo lường
14.2.
Biến dòng điện
Chương 15 Hệ thiết bị SCADA
15.1.
Công dụng và chức năng của hệ SCADA
15.2
Tổ chức SCADA trong hệ thống điện lực
15.3.
Phần mềm RUNTIME thường lệ của SCADA
15.4.
Hệ phần mềm thương phẩm của SCADA công nghiệp
15.5.
Các mạng truyền tin của hệ SCADA
15.6
Truyền tin trong hệ SCADA
Phụ lục
Tài liệu tham khảo

88
91
95
98
101
105
105
106
108
109
110
111
112

113
115
119
119
120
121
123
137
140
152
155
171
172
173
176
177
181
186
186
189
192
196
199
204
204
205
207

Lời nói đầu
“Giáo trình Thiết bị điện “ được biên soạn trên cơ sở đề cương chi tiết môn học “Thiết
bị điện” cho các ngành Kỹ thuật Điện, Tự động hóa, Kỹ thuật Nhiệt-Điện lạnh. Trong quá trình
biên soạn, tác giả có tham khảo các giáo trình “Cơ sở lí thuyết khí cụ điện”, “Phần tử tự động”,
“Khí cụ điện hạ áp “, “Khí cụ điện cao áp”,…đã được trường Đại học Bách khoa Hà Nội xuất bản.
Giáo trình này dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho sinh viên ngành Điện, Điện tử, Công
nghệ Nhiệt -Điện lạnh cũng như làm tài liệu tham khảo cho ki sư và cán bộ ki thuật ngành điện
cũng như các chuyên ngành liên quan.
Nội dung của giáo trình đề cập đến các vấn đề lí thuyết cơ bản của thiết bị điện và giới
thiệu một số thiết bị điện thông dụng hiện nay.
Giáo trình này được chia làm ba phần:
+ Phần thứ nhất: Lí thuyết cơ sở.
+ Phần thứ hai: Thiết bị điện hạ áp.
+ Phần thứ ba: Thiết bị điện trung – cao áp.
Trong quá trình biên soạn, Tác giả đã nhận được sự giúp đỡ và cung cấp tài liệu của:
– Các Thầy, Cô giáo trong bộ môn Thiết bị điện -điện tử, trường Đại học Bách khoa Hà
Nội.
– Các đồng nghiệp trong nhóm Thiết bị điện trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng như GVC.
Lê Văn Quyện, ThS.Võ Như Tiến.
– Các Ki sư công tác tại cơ quan đại diện các hãng thiết bị như ABB, SIEMENS,
COOPER,… và các Ki sư của trung tâm Điều độ điện Quốc gia.
Đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của TS.Trần Văn Chính trong việc hiệu đính và đóng góp
thêm nhiều ý kiến cho nội dung Giáo trình.
Mặc dù, tác giả đã có nhiều cố gắng trong việc biên soạn giáo trình nhất là đề cập đến
những thiết bị điện hiện đại nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo, phục vụ nhu cầu
công nghiệp hóa – hiện đại hóa hiện nay nhưng với khả năng và kinh nghiệm có hạn, chắc chắn
không tránh khỏi thiếu sót. Sách sau khi được nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật phát hành, tác
giả cũng đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp và khích lệ động viên của các Thầy Cô giáo và nhiều
kỹ sư, cán bộ kỹ thuật đang công tác tại các trường đại học cũng như các công ty, xí nghiệp của

ngành điện. Tác giả xin chân thành cảm ơn và rất mong tiếp tục nhận được sự đóng góp ý kiến của
đông đảo bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn nữa trong các lần tái bản sau.
Mọi thư tư, góp ý xin gửi về ban biên tập nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật – Hà Nội
và bộ môn Thiết bị Điện – trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng. Tác giả xin chân thành cảm ơn.
Tác giả

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
2.
3.

Teoрия Элeктрическиx Aппаратов -Γ. H. Aлександров -MOCKBA Bыcшaя Школа-1985.
Cơ sở lí thuyết khí cụ điện – Bộ môn Máy điện- Khí cụ điện – Đại học Bách khoa Hà Nội – 1978.
Khí cụ điện, kết cấu sử dụng và sửa chữa – Nguyễn Xuân Phú, Tô Đằng -Nhà xuất bản Khoa học và kỹ
thuật – 1997.
4. Cẩm nang thiết bị đóng cắt – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật -Hà Nội – 1998.
5. Giáo trình Kĩ thuật điện cao áp – Võ Viết Đạn – Đại học Bách khoa Hà Nội – 1972.
6. Phần tử tự động – Nguyễn Tiến Tôn, Phạm Văn Chới – Bộ môn Máy điện – Khí cụ điện – Đại học Bách
khoa Hà Nội – 1980.
7. Giáo trình Khí cụ điện, dùng cho ngành Điện khí hóa- Đại học Bách khoa Hà Nội – 1979.
7. Giáo trình Khí cụ điện- Đại học Bách khoa Hà Nội – 1985.
8. Static Relays – ABB.
9. Low Oil Content Circuit – Breakers for Outdoor Stations 10…72.5 kV. E.I.B.
10. SF6 Circuit – Breakers with Spring Operating Mechanism 72.5… 170 kV. AEG.
11. Gas – Insulated Switchgear 72.5… 525 kV. AEG.
12. Metal – Enclosed, SF6 – Gas Insulated High Voltage Switchgear (V.I.S.). series B3 up to 420kV.
AEG.
13. Giáo trình Cảm biến- Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến-Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – Hà
Nội -2000.
14. Quy trình vận hành và bảo dưỡng các loại máy cắt dầu- Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật-Hà Nội
-1996.
15. Quy trình vận hành và bảo dưỡng máy ngắt SF6-Tổng công ti Điện lực Việt Nam- Hà Nội -1998.
16. Nhà máy điện và trạm biến áp – Trịnh Hùng Thám, Nguyễn Hữu Khai, Đào Quang Thạch, Lã Văn Út,
Phạm Văn Hòa, Đào Kim Hoa -Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật -Hà Nội -1996.

PHẦN THỨ NHẤT
LÍ THUYẾT CƠ SỞ
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỆN
Thiết bị điện được đề cập ở đây là các loại thiết bị làm các nhiệm vụ: đóng cắt, điều khiển, điều
chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi sự hoạt động của hệ thống lưới điện và các loại
máy điện. Ngoài ra thiết bị điện còn được sử dụng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều
quá trình không điện khác.
Thiết bị điện là một loại thiết bị đang được sử dụng rất phổ biến có mặt trong hầu hết các lãnh
vực sản xuất của nền kinh tế, từ các nhà máy điện, trạm biến áp, hệ thống truyền tải điện, đến các máy
phát và động cơ điện trong các xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp, giao thông,… và trong cả lãnh vực an
ninh quốc phòng.
Thiết bị điện sử dụng ở nước ta hiện nay được nhập từ rất nhiều nước, rất nhiều hãng sản xuất
khác nhau và đủ các thế hệ. Có cả các thiết bị đã có thời gian sử dụng 40 đến 50 năm, rất lạc hậu và các
thiết bị rất hiện đại mới nhập. Chính vì vậy các quy cách không thống nhất, gây khó khăn cho vận hành,
bảo dưỡng và sửa chữa. Do qúa nhiều chủng loại thiết bị điện với các tiêu chuẩn ki thuật rất khác nhau,
nên trong sử dụng hiện nay nhiều khi không sử dụng hết tính năng và công suất của thiết bị hoặc sử dụng
không đúng gây hư hỏng nhiều, làm thiệt hại không nhỏ cho nền kinh tế. Chính vì vậy việc đào tạo và
cập nhập nâng cao kiến thức về thiết bị điện đặc biệt là các thiết bị mới cho các cán bộ ki thuật quản lí và
vận hành thiết bị điện là một đòi hỏi rất cấp thiết. Giáo trình này nhằm trang bị những lí luận cơ bản, để
hiểu nguyên lí làm việc, đặc điểm cấu tạo các loại thiết bị điện thường dùng trong tự động truyền động,
trong hệ thống điện và trong các linh vực điều khiển máy điện,…nhằm giúp sinh viên các ngành năng
lượng khi ra trường có thể lựa chọn, vận hành, sửa chữa, cải tiến thiết bị điện hoặc một số bộ phận của
thiết bị điện, đặc biệt cung cấp những kiến thức làm cơ sở đê tiếp cận các thiết bị hiện đại.
1. Phân loại thiết bị điện
Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, vận hành sử dụng và sửa chữa thiết bị điện người ta thường
phân loại như sau:
a) Phân theo công dụng
+ Thiết bị điện khống chế: dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của các máy phát
điện, động cơ điện (như cầu dao, áp tô mát, công tắc tơ,…).
+ Thiết bị điện bảo vệ: làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi có quá
tải, ngắn mạch, sụt áp,…( như rơle, cầu chì, máy cắt,…).
+ Thiết bị điện tự động điều khiển từ xa: làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống chế sự hoạt
động của các mạch điện như khởi động từ,…
+ Thiết bị điện hạn chế dòng ngắn mạch (như điện trở phụ, cuộn kháng,…).
+ Thiết bị điện làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện (như ổn áp, bộ tự động điều chỉnh
điện áp máy phát,…)
+ Thiết bị điện làm nhiệm vụ đo lường (như máy biến dòng điện, biến áp đo lường,…).
b) Phân theo tính chất dòng điện
+ Thiết bị điện dùng trong mạch một chiều.
+ Thiết bị điện dùng trong mạch xoay chiều.
c) Phân theo nguyên lí làm việc
Thiết bị điện loại điện từ, điện động, cảm ứng, có tiếp điểm, không có tiếp điểm,…
d) Phân theo điều kiện làm việc
+ Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nóng ẩm, loại ở vùng ôn đới, có loại chống được khí
cháy nổ, loại chịu rung động,…
e) Phân theo cấp điện áp có
+ Thiết bị điện hạ áp có điện áp dưới 3kV.
+ Thiết bị điện trung áp có điện áp từ 3kV đến 36 kV.
+ Thiết bị điện cao áp có điện áp từ 36kV đến nhỏ hơn 400 kV.
+ Thiết bị điện siêu cao áp có điện áp từ 400 kV trở lên.

5

2. Các yêu cầu cơ bản của thiết bị điện
– Phải đảm bảo sử dụng được lâu dài đúng tuổi thọ thiết kế khi làm việc với các thông số kỹ
thuật ở định mức.
– Thiết bị điện phải đảm bảo ổn định lực điện động và ổn định nhiệt độ khi làm việc bình
thường, đặc biệt khi sự cố trong giới hạn cho phép của dòng điện và điện áp.
– Vật liệu cách điện chịu được quá áp cho phép.
– Thiết bị điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, chính xác an toàn, gọn nhẹ, dễ lắp ráp, dễ kiểm
tra, sửa chữa.
– Ngoài ra còn yêu cầu phải làm việc ổn định ở điều kiện khí hậu môi trường mà khi thiết kế đã
cho phép.

Chương 1.

HỒ QUANG ĐIỆN
1.1.

ĐẠI CƯƠNG VỀ HỒ QUANG ĐIỆN

1. Khái niệm chung
Hồ quang điện thực sự có ích khi được sử dụng trong các lĩnh vực như hàn điện, luyện
thép,…những lúc này hồ quang cần được duy trì cháy ổn định.
Nhưng trong các thiết bị điện như cầu chì, cầu dao, máy cắt,…hồ quang lại có hại cần phải
nhanh chóng được loại trừ. Khi thiết bị điện đóng, cắt (đặc biệt là khi cắt) hồ quang phát sinh giữa các
cặp tiếp điểm của thiết bị điện khiến mạch điện không được ngắt dứt khoát. Hồ quang cháy lâu sau khi
thiết bị điện đã đóng cắt sẽ làm hư hại các tiếp điểm và bản thân thiết bị điện. Trong trường hợp này để
đảm bảo độ làm việc tin cậy của thiết bị điện yêu cầu phải tiến hành dập tắt hồ quang càng nhanh càng
tốt.

6

Bản chất của hồ quang điện là
hiện tượng phóng điện với mật độ dòng
điện rất lớn (tới khoảng 104 đến 105
A/cm2), có nhiệt độ rất cao (tới khoảng
5000 ÷ 60000C) và điện áp rơi trên cực
âm bé (chỉ khoảng 10 ÷ 20V) và thường
kèm theo hiện tượng phát sáng. Sự phân
bố của điện áp và cường độ điện trường a)
dọc theo chiều dài hồ quang được biểu
diễn trên hình 1-1a.
Dọc theo chiều dài hồ quang
được chia làm ba vùng là: vùng xung
quanh cực âm (cách cực âm khoảng 10-4
đến 10-5cm) vùng này tuy điện áp nhỏ chỉ
8 đến 10V nhưng khoảng cách cũng rất
bé nên cường độ điện trường rất lớn cỡ b)
105 đến 106 V/cm. Còn vùng có chiều dài
gần hết hồ quang là vùng thân, vùng này
có cường độ điện trường chỉ khoảng 10
đến 50 V/cm. Vùng còn lại còn được gọi
là vùng cực dương có cường độ điện
trường lớn hơn vùng thân nhưng các yếu
tố xảy ra ở đây theo các lí thuyết hiện đại
thì ít ảnh hưởng đến quá trình phát sinh và
dập hồ quang nên không được đề cập.
Đặc tính u(i) của hồ quang một
chiều có thể biểu điễn theo công thức
Kapzow có dạng:
uhq = a+ bl +

Vùng

Vùng thân

Vùng

K

A

E[V]
EK

UA
UTh
Eth

EA

lhq[m
]

Uhq
200

UK

l

150
100
50

6

50mm
20
0I

0
2
4
8
10
12
Hình 1-1: a) Hồ quang một chiều; b) Đặc tính

c + dl

in
Với: a, b, c, d là các hằng số phụ thuộc vật liệu làm tiếp điểm và các yếu tố bên ngoài (ví dụ tiếp
điểm đồng có a= 30; b=17; c=41; d=33). Có n là số mũ, phụ thuộc vào nhiệt độ vật liệu dương cực, theo
thực nghiệm thường lấy n = 2,62.T.10-4, trong đó T là nhiệt độ của vật liệu dương cực.
Đặc tính u(i) với l là chiều dài hồ quang có dạng hypécbôn như hình 1-1b.

2. Qúa trình phát sinh và dập tắt hồ quang
a) Quá trình phát sinh
Hồ quang điện phát sinh là do môi trường giữa các điện cực (hoặc giữa các cặp tiếp điểm) bị ion
hóa (xuất hiện các hạt dẫn điện). Ion hóa có thể xảy ra bằng các con đường khác nhau dưới tác dụng của
ánh sáng, nhiệt độ, điện trường mạnh,…. Trong thực tế quá trình phát sinh hồ quang điện có những dạng
ion hóa sau:
– Quá trình phát xạ điện tư nhiệt; Quá trình tự phát xạ điện tư.
– Quá trình ion hóa do va chạm.
– Quá trình ion hóa do nhiệt .
a.1) Sự phát xạ điện tử nhiệt
Điện cực và tiếp điểm chế tạo từ kim loại, mà trong cấu trúc kim loại luôn tồn tại các điện tử tự do
chuyển động về mọi hướng trong quỹ đạo của cấu trúc hạt nhân nguyên tử. Khi tiếp điểm bắt đầu mở ra
lực nén vào tiếp điểm giảm dần khiến điện trở tiếp xúc tăng lên chỗ tiếp xúc dòng điện bị thắt lại mật độ
dòng tăng rất lớn làm nóng các điện cực (nhất là ở cực âm nhiều e). Bị đốt nóng, động năng của các điện
tử tăng nhanh đến khi công nhận được lớn hơn công thoát liên kết hạt nhân thì điện tử sẽ thoát ra khỏi bề
mặt cực âm trở thành điện tử tự do. Quá trình này được gọi là phát xạ điện tử nhiệt.
a.2) Sự tự phát xạ điện tử

7

Khi tiếp điểm hay điện cực vừa mở ra lúc đầu khoảng cách còn rất bé dưới tác dụng của điện áp
nguồn ngoài thì cường độ điện trường rất lớn, nhất là vùng cực âm có khoảng cách nhỏ có thể tới hàng
triệu V/ cm. Với cường độ điện trường lớn ở cực âm một số điện tử có liên kết yếu với hạt nhân trong cấu
trúc sẽ bị kéo bật ra khỏi bề mặt ca tốt trở thành các điện tử tự do, hiện tượng này gọi là tự phát xạ điện
tử. Khi có điện tử tự phát xạ và phát xạ điện tử nhiệt năng lượng được giải phóng rất lớn làm nhiệt độ
khu vực hồ quang tăng cao và phát sáng, đặc biệt khi cắt mạch ở điện áp cao và có dòng tải lớn thì hồ
quang cháy và phát sáng rất mãnh liệt.
a.3) Ion hóa do va chạm
Sau khi tiếp điểm mở ra, dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc của điện trường lớn (mà thông
thường là cả hai) thì các điện tử tự do sẽ phát sinh chuyển động từ cực dương sang cực âm. Do điện
trường rất lớn nên các điện tử chuyển động với tốc độ rất cao. Trên đường đi các điện tử này bắn phá các
nguyên tử và phân tử khí sẽ làm bật ra các điện tử và các ion dương. Các phần tử mang điện này lại tiếp
tục tham gia chuyển động và bắn phá tiếp làm xuất hiện các phần tử mang điện khác. Do vậy mà số
lượng các phần tử mang điện tăng lên không ngừng, làm mật độ điện tích trong khoảng không gian giữa
các tiếp điểm rất lớn, đó là quá trình ion hóa do va chạm.
a.4) Ion hóa do nhiệt
Do có các quá trình phát xạ điện tử và ion hóa do va chạm, một lượng lớn năng lượng được giải
phóng làm nhiệt độ vùng hồ quang tăng cao và thường kèm theo hiện tượng phát sáng. Nhiệt độ khí càng
tăng thì tốc độ chuyển động của các phần tử khí càng tăng và số lần va chạm do đó cũng càng tăng lên.
Khi tham gia chuyển động cũng có một số phần tử gặp nhau sẽ kết hợp lại phân li thành các nguyên tử.
Các nguyên tử khuếch tán vào môi trường xung quanh, gặp nhiệt độ thấp sẽ kết hợp lại thành phân tử,
hiện tượng này gọi là hiện tượng phân li (phản ứng phân li thu nhiệt làm giảm nhiệt độ của hồ quang, tạo
điều kiện cho khử ion). Còn lượng các ion hóa tăng lên do va chạm khi nhiệt độ tăng thì gọi đó là lượng
ion hóa do nhiệt. Nhiệt độ để có hiện tượng ion hóa do nhiệt cao hơn nhiều so với nhiệt độ có hiện tượng
phân li. Ví dụ không khí có nhiệt độ phân li khoang 40000K còn nhiệt độ ion hóa khoảng 80000K.
Tóm lại, hồ quang điện phát sinh là do tác dụng của nhiệt độ cao và cường độ điện trường lớn
sinh ra hiện tượng phát xạ điện tử nhiệt và tự phát xạ điện tử và tiếp theo là quá trình ion hóa do va chạm
và ion hóa do nhiệt. Khi cường độ điện trường càng tăng (khi tăng điện áp nguồn), nhiệt độ càng cao và
mật độ dòng càng lớn thì hồ quang cháy càng mãnh liệt. Quá trình có thoát năng lượng hạt nhân nên
thường kèm theo hiện tượng phát sáng chói lòa. Nếu tăng áp lực lên môi trường hồ quang thì sẽ giảm
được tốc độ chuyển động của các phần tử và do vậy hiện tượng ion hóa sẽ giảm.
b) Quá trình hồ quang tắt
Hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi môi trường giữa các điện cực không còn dẫn điện hay nói cách
khác hồ quang điện sẽ tắt khi có quá trình phản ion hóa xảy ra mạnh hơn quá trình ion hóa. Ngoài quá
trình phân li đã nói trên, song song với quá trình ion hóa còn có các quá trình phản ion gồm hai hiện
tượng sau:
b.1) Hiện tượng tái hợp
Trong quá trình chuyển động các hạt mang điện là ion dương và điện tử gặp được các hạt tích
điện khác dấu là điện tử hoặc ion dương để trở thành các hạt trung hòa (hoặc ít dương hơn). Trong lí
thuyết đã chứng minh tốc độ tái hợp tỉ lệ nghịch với bình phương đường kính hồ quang, và nếu cho hồ
quang tiếp xúc với điện môi hiện tượng tái hợp sẽ tăng lên. Nhiệt độ hồ quang càng thấp tốc độ tái hợp
càng tăng.
b.2) Hiện tượng khuếch tán
Hiện tượng các hạt tích điện di chuyển từ vùng có mật độ điện tích cao(vùng hồ quang) ra vùng
xung quanh có mật độ điện tích thấp là hiện tượng khuếch tán. Các điện tử và ion dương khuếch tán dọc
theo thân hồ quang, điện tử khuếch tán nhanh hơn ion dương. Quá trình khuếch tán đặc trưng bằng tốc độ
khuếch tán. Sự khuếch tán càng nhanh hồ quang càng nhanh bị tắt. Để tăng quá trình khuếch tán người ta
thường tìm cách kéo dài ngọn lửa hồ quang.
1.2. HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU
1. Khái niệm chung

8

Source: https://thomaygiat.com
Category custom BY HOANGLM with new data process: Điện Nước