Hiện tượng hồ quang điện có thể gây hỏng hóc thiết bị điện và nguy hiểm cho người vận hành, tuy nhiên không phải ai cũng biết về nguồn gốc, tác hại và cách phòng chống nó. Hãy cùng An Nhiên tìm hiểu về hồ quang điện là gì và ứng dụng của hiện tượng này.

I. Hồ quang điện là gì?

Hồ quang điện, một dạng Plasma, là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí tại áp suất thường hoặc áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế không lớn, thường đi kèm sự tỏa nhiệt và tỏa sáng mạnh.

Trong hồ quang điện, dòng điện chạy qua chất khí giữa 2 cực chủ yếu là dòng electron (và cả ion âm) đi từ catot đến anot nhưng cũng có 1 phần là dòng ion dương đi theo chiều ngược lại. Khi electron và ion âm va chạm vào anode, làm nóng anode khiến nhiệt độ có thể lên tới 3500 độ C, phát ra tia lửa điện và tỏa sáng mạnh.

II. Quá trình phát sinh và phương pháp dập tắt hồ quang điện

Quá trình phát sinh hồ quang điện và phương pháp dập tắt đều đòi hỏi điều kiện và cách thức cụ thể để đảm bảo an toàn.

Quá trình phát sinh hồ quang điện

Để tạo ra hiện tượng hồ quang điện, cần thỏa mãn hai điều kiện sau:

1. Tăng nhiệt độ của hai điện cực lên đến mức có thể phát ra một lượng lớn Electron thông qua phát xạ nhiệt Electron.
2. Tạo ra một điện trường đủ mạnh giữa hai điện cực để ion hóa chất khí giữa hai điện cực và tạo ra một lượng electron tự do. Khi đó, môi trường chất khí trở thành môi trường dẫn điện giữa hai điện cực và phát sinh tia lửa điện.

Quá trình phát sinh và phương pháp dập tắt hồ quang điện

Quá trình dập tắt

Quá trình này cần những điều kiện ngược lại so với quá trình phát sinh hồ quang điện, cụ thể:

– Giảm hoặc ngắt nguồn điện:

• Ngắt mạch: Sử dụng các thiết bị ngắt mạch tự động như cầu chì hoặc máy ngắt để ngắt dòng điện ngay khi phát hiện có hồ quang. Máy ngắt sử dụng hệ thống lò xo hoặc nam châm để nhanh chóng tách các tiếp điểm ra xa nhau, làm giảm dòng điện và dập tắt hồ quang.
• Giảm điện áp: Giảm điện áp cấp vào hệ thống có thể làm giảm năng lượng của hồ quang và giúp dập tắt nó.

– Tăng khoảng cách giữa các điện cực: Khi các tiếp điểm di chuyển ra xa nhau, khoảng cách của hồ quang tăng lên, làm giảm mật độ dòng điện và khiến hồ quang dễ bị dập tắt do mất năng lượng.

– Sử dụng môi trường dập hồ quang:

• Chất lỏng cách điện: Dầu cách điện thường được sử dụng trong các máy biến áp và cầu dao dầu để dập tắt hồ quang. Khi hồ quang xảy ra, dầu bốc hơi và tạo ra một lớp khí cách điện, ngăn chặn sự tiếp tục của hồ quang.
• Khí SF6: Lưu huỳnh hexafluoride (SF6) là một loại khí cách điện hiệu quả cao, thường được sử dụng trong các thiết bị đóng cắt cao áp. SF6 có khả năng dập tắt hồ quang rất tốt do khả năng hấp thụ năng lượng và tạo ra môi trường không dẫn điện.
• Hút chân không: Trong môi trường chân không, không có các phân tử khí để ion hóa, làm cho hồ quang không thể duy trì.

III. Tác hại của hiện tượng hồ quang điện

 Các tác hại của hiện tượng hồ quang điện có thể kể đến như:

1. Phá hủy thiết bị và máy móc: Hiện tượng hồ quang điện có thể gây ra sự hỏng hóc và phá hủy các bộ điều khiển, máy móc, thiết bị khác do thay đổi đột ngột trong điện áp và ngắt mạch hệ thống cục bộ.

2. Nguy cơ thương tích và tổn thương tính mạng: Hồ quang điện có khả năng gây cháy nổ thiết bị, dẫn đến nguy cơ thương tích và tổn thương tính mạng cho những người làm việc gần nơi xảy ra hiện tượng này.

3. Giảm năng suất lao động: Thiết bị và máy móc bị hư hỏng do hiện tượng hồ quang điện có thể làm giảm năng suất lao động, gây tác động tiêu cực đến hoạt động sản xuất của doanh nghiệp.

Tác hại của hiện tượng hồ quang điện

4. Chi phí sửa chữa: Doanh nghiệp phải chi trả một khoản lớn để sửa chữa các thiết bị điện bị hư hỏng do hiện tượng hồ quang.

IV. Ứng dụng của hiện tượng hồ quang điện

1. Hàn điện: Trong quá trình hàn, que hàn đóng vai trò là một trong hai cực của hiện tượng này. Cực kia, thường là tấm kim loại cần hàn. Que hàn sẽ được nung chảy ở nhiệt độ cao do hiện tượng hồ quang và lấp vào vị trí cần hàn trên tấm kim loại. Hàn điện thường được ứng dụng trong các ngành cơ khí, chế tạo máy, sản xuất ô tô,…

2. Luyện thép và luyện gang: Được áp dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thép và gang để tạo ra nhiệt độ cao cần thiết cho quá trình luyện kim loại.

3. Chế tác kim loại: Sử dụng để nung chảy kim loại và tạo ra các sản phẩm kim loại cuối cùng trong quá trình chế tác.

Ứng dụng của hiện tượng hồ quang điện

Như vậy, hiện tượng hồ quang điện có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong ngành công nghiệp và sản xuất kim loại.

V. Một số sản phẩm bảo hộ phòng chống tác hại của hiện tượng hồ quang điện

Dưới đây là một số sản phẩm phòng chống hồ quang điện phổ biến trên thị trường như:

Bộ quần áo chống hồ quang điện

Bộ quần áo chống hồ quang điện Portwest FR80 đạt tiêu chuẩn IEC 61482-2. Sử dụng vải Bizflame (99% cotton và 1% sợi carbon) cung cấp khả năng chống cháy, nhiệt, tia lửa điện, hóa chất, hồ quang điện và tĩnh điện. Cổ cao và các túi có nắp đậy giúp đảm bảo sự bảo vệ tối đa.

Bộ quần áo chống hồ quang, cách điện 5-44 cal/cm2 được thiết kế đa lớp giúp thoáng khí, thấm hút mồ hôi. Bao gồm mũ, khẩu trang, áo, quần, găng tay, bọc giày và áo khoác đảm bảo an toàn và thoải mái. Sử dụng vật liệu chất lượng cao với khả năng chống tia hồ quang, cách điện, chống cháy giúp ngăn chặn tác động của nhiệt độ cao và nguy cơ chập điện.

Găng tay chống hồ quang điện

Găng tay chống hồ quang điện Portwest Arc grip A780 có khả năng chống cắt và chống lại các xỉ hàn văng bắn do hiện tượng hồ quang điện. Lớp lót 13-gauge đạt mức chống cắt D được sản xuất từ sợi aramid chống cháy. Lòng bàn tay phủ lớp neoprene chống cháy giúp mang lại cảm giác cầm nắm tuyệt vời. Mức bảo vệ hồ quang điện cấp độ 2 (ATPV 9.5 cal/cm²) đạt tiêu chuẩn ASTM F2675-13 Class 2

Một số sản phẩm bảo hộ phòng chống tác hại của hiện tượng hồ quang điện

Mũ chống hồ quang điện

Mũ chống hồ quang điện Salisbury bảo vệ đầu và mặt khỏi tác động của tia hồ quang. Chuyên gia khuyến cáo sử dụng cùng quần áo bảo hộ để đạt hiệu quả bảo vệ toàn diện. Thiết bị mũ này sẽ ngăn chặn các tia hồ quang gây hại làm tổn thương đến phần đầu và mặt.

Nón Onyx2 Blanc là loại nón bảo hộ lao động có kính với lớp vỏ bên ngoài được làm từ vật liệu nhựa ABS, lớp trong được trang bị tấm che mặt, để bảo vệ khỏi hồ quang điện và kim loại nóng chảy. Nón có dây đai 6 điểm từ vật liệu Polyester, đạt các tiêu chuẩn an toàn về kính và nón bảo hộ lao động. 

Mặt nạ hàn

Ngoài các thiết bị quần áo, găng tay, mặt nạ hàn cũng là thiết bị bảo hộ quan trọng trong ngành công nghiệp hàn, giúp bảo vệ mắt, mặt của người lao động khỏi các tác hại trong quá trình hàn và phòng chống hồ quang điện. Một số sản phẩm như mặt nạ hàn điện tử Delta Plus, kính hàn Portwest, mặt nạ hàn Blue Eagles, mặt nạ hàn cầm tay,…

VI. Tổng kết

Hồ quang điện là một quá trình phóng điện có thể mang đến cả lợi ích lẫn tác hại tới thiết bị, máy móc và con người trong quá trình làm việc. Hãy liên hệ ngay với Công ty An Nhiên để trang bị những sản phẩm bảo hộ an toàn chống hồ quang điện.