Elektrik arkı nedir? Elektrik arkı hangi koşullarda oluşur? Gibi elektrik arkına ait birçok konuyu bu yazımızda ele alacağız. Öncelikle elektrik arkını tanıyalım
Elektrik arkı, yoğun bir ışıma ve ısının eşlik ettiği sabit bir yük alışverişi üreten bir plazma biçimidir. Normal basınçtaki bir gazda veya çok büyük elektrolit farkında sahip iki elektrot arasında düşük bir basınçta meydana gelen kendi kendine deşarj işlemidir. Elektrik arkı, popüler olarak adlandırıldığı gibi ark veya kısa devre olarak da adlandırılabilir.
İki kutup arasındaki gazın içerisinden geçen akım, aslında; katottan anoda giden akım olan negatif iyonlarında içerisinde bulunduğu elektron akışıdır. Bununla birlikte, pozitif iyonların ters yönde akışının bir kısmını kapsamaktadır. Negatif iyonlar ve elektronlar anotla gelir ve çarpışır. Çarpışma sonucu 3500 dereceye kadar ısınma olur, bu ısınma anodun da ısınmasına neden olur.
Elektrik arkının direnci genellikle çok küçüktür. Çünkü yüksek sıcaklıktaki iki kutup arasındaki gaz iyonize olarak elektriği iyi iletmelidir.
Elektrik Arkının Temel Özellikleri
Elektriksel bir sistemde toprak veya bir baş faz ile düşük empedanslı bir bağlantı kurulması sonucu ortaya çıkan elektrik patlamasına ark denilmektedir. Elektrik arkının temel özellikleri şunlardır:
- Ark deşarjı, çoğunlukla akımın büyük bir değere sahip olduğu durumlarda meydana gelir.
- Ark merkezi çok büyük bir sıcaklığa sahiptir, cihaz sıcaklığında 6000 ÷ 80000K’ ya kadar çıkabilir.
- Katottaki akım yoğunluğu büyüktür, yaklaşık olarak 104 ÷ 105 A / cm2 bir büyüklüğe sahiptir.
- Katottaki voltaj düşüşü, akımdan bağımsızdır. Genellikle 10 ÷ 20V bir değere sahiptir.
Elektrik Arkı Neden Oluşur? Elektrik Arkını Oluşturan Koşullar
Elektrik arkını oluşturan iki koşul vardır:
- İki elektrotu, elektronları algılayacak kadar sıcak hale gelmesi,
- İki elektrotun ortasında havayı iyonize edecek, kıvılcımlar oluşturacak ve elektrik alan kuvveti oluşturacak kadar güçlü bir elektrik alanı oluşturur.
Elektrik Arkının Uygulandığı Alanlar ve Faydaları
Elektrik arkı ve temel özelliklerini tanıdık. Elektrik arkının zararlarından bahsetmeden önce, doğru bir kullanım sağlandığında yararları da var olduğunu bilelim. Elektrik arkının uygulandığı alanlar nelerdir? Elektrik arkının faydaları nelerdir? Kısaca bahsedelim.
Elektrik arkının kullanım alanları: Elektrik arkının ürettiği parıltı, hemen hemen tüm evlerde aydınlatma için kullanılır, yani çeşitli tipteki lambaların çalışmasında bulunurlar. Elektrik arkı birkaç işlev için de önemlidir, elektrik arkının birkaç uygulama örneğini içeren bir listeyi aşağıdan kontrol edebilirsiniz.
- Ark lambaları
- Plazma kesim
- Cıva ve sodyum buharlı lambalar
- Kaynak
- Floresan lambalar
- Plazma monitörler
- Fırın
- Film Projektörleri
- Flaş kamera lambaları
- Neon işaretler
- Sahne ışıkları
Kendi kendine deşarj işleminde, elektrot çiftlerinin yüksek sıcaklığından dolayı elektrik kaynağında da kullanılır. Arkın, bu kutbu kaynak telindeyken diğer ucu da kaynak yapılmak istenen sac ‘da bulunmaktadır. İki kutup arasındaki oluşan yüksek sıcaklık sayesinde, kaynak çubuğu erir ve metal levhada kaynak yapılmak istenen yer dolar.
Elektrik Arkının Zararları ve Nasıl Önleneceği
Elektrik arkının birçok faydası dışında bazı zararları da vardır. Elektrik arkının zararları şunlardır:
- Elektrikli ekipmanı etkiler. Elektrik arkının boşalması, elektrikli ekipmanın hasar görmesine neden olur. Bu hasarın oluşmasının nedeni; voltajdaki ani değişiklik veya yerel sistemdeki kısa devre olabilir. Spesifik olarak, yüksek ısı altında çalışan dinamik kontaklar aşınarak hasar görür. Anahtarlama cihazlarının yıllık olarak değiştirilmesi elektrik arkının önlenmesine neden olur. Bu sayede elektrikli ekipmanların zarar görmesi engellenir fakat işletmeler için ekstra bir maliyete neden olur.
- İnsanları etkiler. Ark boşalması; yangına, patlamaya neden olabilir. Bu patlama ve yangınlar sırasında dikkatli olunmazsa insan sağlığına zarar bileceği gibi, insanın yaşamını yitirmesine bile neden olabilir.
Elektrik Arkını Önleme Yolları
Elektrik arkının zararlarından korunmak için, tedbirler almamızda fayda vardır. Elektrik arkını önleme yolları şunlardır:
- Kaliteli cihazları tercih etmek. Eski makinaların belirli periyotlarda bakımlarını yaparak, faydalı ömrü kadar fayda sağlamak.
- Düşük voltajlı devre kesicilerde veya tehlike arz eden alanlar için mutlaka uyarı işareti bulunan levhala yerleştirilmesi gerekir.
- Çalışanların kendilerini, çalışma ortamına en uygun koruyucu ekipmanlarla donatması ve iş güvenliği hakkında tam bilgi sahibi edinmeleri gerekir.
Elektrik Arkı Nasıl Oluşur?
Temasın küçük bir akımı vardır, aralarındaki başlangıç mesafesi çok küçükken uygulanan voltajın bir değeri vardır. Bu nedenle bu boşlukta bir elektrik alanı oluşur ve katottan elektronlar saçılabilir. Bu duruma elektron otomatik emisyonu veya soğuk elektrik emisyonu da denir. Elektron sayısı arttığında, bir elektrik alanı etkisinde bulunan hareket havayı iyonlaştırarak, elektrik arkı olayına neden olur.
Temasın büyük bir akımı olduğu durumlarda olabilir. Bu oluşumdaki elektrik arklarının oluşma süreci daha karmaşık olabilir. Başlangıçta, kontaklar açıldığı zaman aralarındaki basınç oldukça düşük olacaktır. Bu nedenle kontak sayısı çok azım geçmesine izin verecektir. Akım yoğunluğunda gerçekleşecek önemli bir artış ile on binlerce A / cm2 büyüklük kadar artışa neden olur. Bu nedenle bu bağlantılarda sıvı köprünün sıcaklığı artmaya devam edecek, ardından buharlaşacak ve havada elektrik arkları belirecektir.
Söndürme İşlemi
Elektrik arkına neden olan durumlar için gerekli önlemlerin alınmaması sonucu, elektrik arkı sonucu oluşan zararlar durumlar nedeniyle bir yangın çıkarsa, söndürme işlemleri için şu yolları izleyebiliriz:
- Arkın olması gerekenden yüksek bir sıcaklığa erişmesi durumunda, makinenin ilgili bölümüne gaz veya yağ kullanarak arkı soğutup, ark sıcaklığını düşürün.
- Bölmeyi küçük parçalara bölün, gazı da dışarı üfleyerek arkı uzatın.
- Yayı birkaç küçük bölüme ayırın.
- Bir şönt direnci bağlayarak ark enerjisini azaltın. ( iki ark oluşturan kontağa paralel bağlanmış dirençler kullanabilirsiniz. )
Elektrik Ark Kaynağı Teknolojisi
Günümüzde elektrik ark kaynağı, en popüler kaynak teknolojisidir. Elektrik ark kaynağı teknolojisinde; ark kaynağın bir noktasında yoğunlaşır. Yoğunlaşan ısı ile kaynak hemen kolayca eritilir ve ısı geniş çapta yayılmaz dolayısıyla kaynakta deformasyon olmaz. ( Gaz kaynağındaki kadar ciddi deformasyon olmaz. )
Elektrik ark kaynağının çalışması nispeten daha zor olsa da, elektriğin olduğu yerlerde oldukça uygun ve ucuzdur. Ark kaynağı, gelişen teknolojiyle birlikte geliştirilmekte ve yaygınlaşmaktadır. Elektrik ark kaynağının, gelecekte gaz kaynağı yönteminden daha yaygın olarak kullanılacağını söylemek mümkündür.