Pourquoi l'arc électrique dans un commutateur préfère-t-il un chemin incurvé à un chemin droit?


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Récemment, j'ai trouvé cette vidéo d'une ligne de 500 kilovolts en cours d'ouverture sous charge.

Lorsque les contacts de l'interrupteur sont séparés, un arc électrique démarre de manière prévisible. Tandis que les contacts sont proches les uns des autres, l'arc suit un chemin droit entre les contacts. Puis, lorsque les contacts sont plus éloignés, l'arc commence à se plier et à se transformer en une courbe raide et sa longueur devient plusieurs fois supérieure à la distance entre les contacts. Puis finalement l'arc s'estompe.

Cela n'a aucun sens pour moi. Selon moi, l'arc devrait prendre le chemin de moindre résistance et c'est clairement un chemin droit, pas une courbe raide. Encore plus, si l'arc prend un chemin incurvé, pourquoi disparaîtrait-il soudainement au lieu de simplement emprunter un chemin moins incurvé de moins de résistance et continuer à fonctionner?

Pourquoi l'arc se comporte-t-il de cette façon - préfère d'abord un chemin incurvé, puis disparaît soudainement?


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Il y a beaucoup de réponses ici, mais la physique pourrait être en mesure de donner une meilleure réponse.
Kellenjb

Réponses:


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C'était un commentaire mais les liens étaient trop longs.

En plus de ce que les autres ont dit - recherchez " éruption magnétique " et soyez convenablement surpris. Plus pour DC mais certainement pas seulement. Un aimant est utilisé pour dévier l'arc de sorte qu'il s'allonge et échoue

Équipé d'appareils de commutation même très petits et courants. Beaucoup de ceux - ci et ceux - ci

entrez la description de l'image ici


Même Tesla l'a fait :-)

entrez la description de l'image ici

Intérêt seulement - d'ici

EXPÉRIENCES AVEC DES COURANTS ALTERNATIFS À HAUT POTENTIEL ET HAUTE FRÉQUENCE.

PAR NIKOLA TESLA.

UNE CONFÉRENCE LIVRÉE DEVANT L'INSTITUTION DES INGÉNIEURS ÉLECTRIQUES, LONDRES.
Avec un portrait et une esquisse biographique de l'auteur.
NEW YORK: 1892


Sensationnel. Cela ne dépend donc pas de la convection, n'est-ce pas? Que se passe-t-il en cas de panne du circuit d'alimentation des aimants?
sharptooth

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@sharptooth - Comme ci-dessus - c'est aussi bien que la convection. Plus en utilisation DC mais AC aussi. Souvent des aimants permanents dans de petits interrupteurs. Dans les systèmes à très haute tension, l'arc s'arrête toujours. Finalement :-).
Russell McMahon

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Mais dans la vidéo, il n'y a pas un tel système, non?
clabacchio

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Il y a deux phénomènes combinés:

  1. Le courant choisit toujours le chemin le moins résistif, qui n'est pas nécessairement le plus court, comme le prouvent facilement les circuits physiques;

  2. Ces hautes tensions et courants ont un effet d'ionisation sur l'air ambiant (les électrons sont retirés des atomes) qui le rendent plus conducteur dans la zone où ce courant circule, mais en même temps aussi plus chaud; cet air chaud est plus léger que l'air plus froid environnant, il commence donc à monter, mais quitte toujours ce chemin "conducteur" dans lequel le courant continue de circuler.

Ce processus se termine lorsque le chemin de l'air plus conducteur devient trop résistif pour que suffisamment de courant y circule, et l'air ionisé monte, remplacé par de l'air "normal" et moins conducteur, qui n'est pas suffisamment conducteur pour créer l'arc. L'arc a probablement été provoqué par un événement, une telle surtension, ou tout simplement, comme dans l'une des vidéos, un objet qui a abaissé la résistance entre les deux contacts; OU, comme la vidéo dans l'exemple, un interrupteur qui s'ouvre. Lorsque l'arc s'estompe, c'est aussi parce que cet événement déclencheur a cessé.


Pourquoi l'arc s'est-il soudainement estompé?
sharptooth

Je crois que cela s'est arrêté parce qu'une station en amont a coupé l'alimentation. Je pense que s'il s'était dissipé en raison d'une résistance accrue, il aurait redémarré à un point plus bas (comme une échelle de jacob).
W5VO

@ W5VO mais si vous regardez la vidéo postée par Nick, l'échelle s'arrête jusqu'à ce qu'un nouvel événement la fasse recommencer.
clabacchio

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il m'a semblé qu'au moment où la décharge à longue distance s'éteint, l'écart entre les contacts ouverts a été élargi au point que le 500kV ne peut plus simplement traverser l'air ordinaire dans l'espace.
JustJeff

1
@clabacchio - je dois m'en tenir à mon point. Le trajet de la décharge peut être plus long, passant au-dessus de l'espace comme il le fait, mais ce trajet est composé d'air chaud et ionisé; même s'il est plus long en distance, sa résistance est inférieure à celle de l'air froid dans le chemin direct dans l'espace. Si vous avez joué avec de la haute tension, par exemple même un transformateur d'enseigne au néon, vous devez savoir que vous pouvez toujours tirer une étincelle plus longtemps que l'espace nécessaire pour frapper l'arc, et une fois l'étincelle perdue, vous devez apporter les conducteurs plus près pour le redémarrer.
JustJeff

4

L'air s'ionise initialement et un arc se forme. Être air, et avoir chaud, ça monte.

L'air ionisé du «tunnel» monte et se «brise», point auquel l'arc s'éteint.


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L'interrupteur repose-t-il en fait sur la convection pour rompre l'arc?
sharptooth

@sharptooth Dans ce cas, il semble que :) et le fait que théoriquement, lorsque l'arc s'estompe, les contacts sont trop éloignés les uns des autres pour créer un arc
clabacchio

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@sharptooth - Pas en général, non. La vidéo publiée était une défaillance du système. Généralement, les interrupteurs sont conçus pour s'ouvrir très rapidement et à une distance suffisamment large pour éteindre ("éteindre") l'arc de manière fiable et sûre. Il existe en fait des commutateurs de haute puissance qui créent intentionnellement un jet d'air entre les contacts pour arrêter plus rapidement l'arc lorsque le commutateur s'ouvre.
Connor Wolf

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L'arc ionise l'air. L'air a une résistance finie, il chauffe donc lorsque le courant le traverse. En chauffant, il devient plus flottant et monte. Le courant suit simplement le chemin de la moindre résistance.

L'échelle de Jacob est un dispositif d'effets visuels, qui fonctionne sur ce principe. Certaines scènes de laboratoire du film de Frankenstein le présentent. Il y a quelques vidéos de Jacob's Ladder sur YouTube (en voici une ).

EDIT: Regardez attentivement le début de l'expérience en OP. Vous remarquerez que l'arc commence par quelque chose qui brûle sur une ligne horizontale droite. Il y avait un conducteur qui brûlait et qui avait établi l'arc initial (tunnel d'air ionisé).


Pourquoi l'arc s'est-il soudainement estompé?
sharptooth

@sharptooth La description de la vidéo YouTube dans votre PO indique que l'arc provenait d'un réacteur. Je ne sais pas ce que le terme signifie dans les systèmes de transmission d'énergie, mais je suppose que le réacteur stocke l'énergie sous forme de champ magnétique. À la fin de l'expérience, l'énergie stockée dans le réacteur peut s'être dissipée. L'équipage peut également avoir coupé l'alimentation électrique qui alimentait l'arc.
Nick Alexeev
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