どうもじんでんです。今回はアーク放電についての解説です。
アーク放電とは？
アーク放電とは電弧放電とも言い、略してアークとも呼びます。なぜ電弧と「弧」が名前に入っているかと言うと、実際のアーク放電が円弧状に発生する為です。
アーク放電は、気体放電現象の一種で、電極間に電位差が生じる事により気体中を絶縁破壊して通電状態になる事です。アークは空気が電離してプラズマ状態になったものです。
特徴として「低電圧」「大電流」「高温」「強い発光」があります。
この現象を安定化させて、利用した機器があります。また意図せずに発生する場合があり、それが電気事故に繋がります。
アーク放電を利用した機器
アーク放電は、その「高温」「強い発光」の特徴を利用して溶接や照明器具、電気炉として利用されます。
本来は不安定な放電現象ですが、それを安定して発生させ利用しています。
アーク放電による事故
電気を切ろうとすると、アーク放電が発生します。これは高電流、高電圧であれるほど大きなエネルギーが発生します。エネルギーが大きいほど、高温になり人的、物的損害が発生します。特に高圧回路では注意が必要です。
遮断器や開閉器と呼ばれるものは、アークを消して安全に電気を切れるように設計されています。アークを消す事を「消弧」と言います。
機器を使用中にコンセントを抜くと、バチッっと火花が出る事があります。これもアーク放電です。しかし電圧が低いので、アーク放電を継続するエネルギーが無くすぐに消えます。
高圧受電設備では消弧能力のない断路器を通電中に誤って操作し、アークが発生して作業が被災したり回路で短絡発生したりします。
消弧の方法
アークを消弧する方法は様々な種類があります。しかし原理的には多くが、冷却効果によるものです。
アークを冷却すると抵抗が増加し、導電性が失われる事で電流を遮断しアークが消えます。これはアークは高温で維持される為に、逆の冷却をすれば維持できない事になり消えます。
遮断器や開閉器には様々な方法でアークを消弧をします。具体的な方法の一部を紹介します。
油遮断器
油の中でアークが発生すると、油が分解され水素ガスが発生します。この水素ガスによりアークが冷却され消弧します。
ガス遮断器
SF6ガスをアークに吹き付けて消弧します。吹き付けによるアークの拡散と冷却より消弧します。
真空遮断器
電極を真空バルブ内で開閉させます。アークは真空内では、拡散する特徴があります。その為に、アークが形を留めることができずに消弧されます。また真空は絶縁性能が優れているので、再度アークが発生する事を防ぎます。
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