Почему пробивает высоковольтные провода
- Причины пробоя воздуха в высоковольтных установках
- Проводники и диэлектрики
- Электрическое сопротивление и пробивание проводников
- Появление пробоя в высоковольтных проводах
Причины пробоя воздуха в высоковольтных установках
Пробой воздуха в высоковольтных установках является обычным явлением, которое может происходить даже при соблюдении всех мер безопасности. Однако порой электрикам неизвестна причина пробоев между оголенными токоведущими частями.
Сущность электрического тока
Как известно из курса физики за восьмой класс средней школы, электрическим током называют направленное движение заряженных частиц - электронов. В сетях переменного тока электроны совершают колебательные движения в теле проводника с частотой 50 раз в секунду.
Проводники и диэлектрики
Для того чтобы электрический ток мог появиться в определенном материале, атомы последнего должны содержать электроны, имеющие слабые электромагнитные связи с ядром. Под воздействием внешних электромагнитных сил они отделяются, а их место занимают электроны от соседних атомов. Именно такая цепочка перемещений именуется электрическим током, а материал, в котором она происходит, называется проводником. Разделение материалов на проводники и диэлектрики является условным, так как один и тот же материал при разных условиях может проявлять разные свойства, зависящие от приложенной к нему силы, которую называют электродвижущей силой (ЭДС).
Электрическое сопротивление и пробивание проводников
Сила, препятствующая прохождению электрического тока, называется электрическим сопротивлением. Чем больше длина потенциального проводника, тем выше его электрическое сопротивление и тем большей величины должна быть ЭДС, чтобы появился электрический ток. Металлы имеют очень низкое удельное сопротивление, поэтому через них электрический ток проходит без препятствий. Однако у дерева, стекла или воздуха естественное сопротивление достаточно велико, и при недостаточно высоком напряжении ток через них не проходит.
Появление пробоя в высоковольтных проводах
Линии электропередач переносят электрический ток с очень большим напряжением, от десятков до нескольких сотен тысяч вольт. Даже на небольшом расстоянии между проводами действуют силы, стремящиеся перенести электроны через воздушный промежуток. При нормальных условиях это им не удается из-за недостаточной силы тока. Однако, если напряжение скачкообразно увеличивается или сопротивление проводника уменьшается, например, при повышенной влажности воздуха или появлении инородного тела в промежутке, возникает пробойный пучок электронов. Если энергия этого пучка достаточно велика, чтобы выбить из молекул кислорода несвободные электроны, происходит нагрев и смещение заряда. При этом возникает ствол плазмы между проводниками, который проводит электрический ток. В результате сторонний наблюдатель может видеть мгновенный электрический разряд, известный как пробой воздушного промежутка.