Tensiune înaltă

Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații de tensiune înaltă , consultați Tensiune înaltă (dezambiguizare) .

Trăsnetele sunt descărcări de înaltă tensiune între nori și pământ

Această intrare sau secțiune referitoare la ingineria electrică nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Mijloace de înaltă tensiune „înaltă“ tensiune electrică . Pragul peste care apare tensiunea înaltă este variabil și greu de definit, cu excepția unei măsuri relative și convenționale.

Valori

Tensiunea înaltă este definită ca o tensiune electrică mai mare de zeci de mii de V ^[1] . CEI a definit o scară a valorilor normale care trebuie utilizate în echipamentele / rețelele de transmisie electrică , care sunt cuprinse între 60 kV și 150 kV (mai rar 220 kV) pentru tensiune înaltă și 380 kV pentru tensiune foarte mare .

Precauții

Întrucât trebuie să funcționeze cu tensiune ridicată, trebuie acordată o atenție deosebită materialelor izolante care susțin conductorii , întrerup curentul din întrerupătoare și sunt utilizate în orice alt aparat conectat.

De fapt, toate materialele (inclusiv aerul ) pot rezista la o tensiune maximă dincolo de care se declanșează o descărcare bruscă ( arc voltaic ) prin materie, cu producerea consecventă de căldură și distrugerea probabilă a obiectului care a fost traversat de curentul intens. Limita maximă a câmpului electric aplicabilă unui izolator fără descărcare se numește rezistență dielectrică și este de obicei exprimată în Volt / cm , în kiloVolt / milimetru sau unități similare. Aerul uscat are o rigiditate de aproximativ 30 kV / cm. Aceasta înseamnă că doi conductori separați cu un centimetru de aer pot avea o diferență de potențial între ei de cel mult 30.000 de volți. În practică, rezistența dielectrică este mai mică, deoarece prezența umidității în aer scade valoarea acesteia. Dacă se utilizează suporturi izolante, trebuie luată în considerare rezistivitatea suprafeței materialelor utilizate. În special atunci când este prezentă murdărie sau umiditate, suprafața poate fi un pasaj mult mai ușor decât materialul solid pentru electricitate. Capacitatea materialelor de a rezista la descărcările de suprafață este indicată de un parametru numit CTI: Comparative Tracking Index .

Pe baza considerațiilor anterioare, se poate înțelege de ce izolatoarele utilizate în liniile electrice sunt deosebit de lungi ( metri uniformi ) și constau din discuri suprapuse cu o suprafață neregulată în loc de cilindri simpli. Aceasta crește distanța de suprafață în comparație cu distanța din aer.

Izolator de înaltă tensiune

Pericole

Semnal de avertizare pentru prezența tensiunilor periculoase. Simbol standardizat, cum ar fi IEC 60417-5036.

Descărcare produsă de o mașină de înaltă tensiune numită bobină Tesla

Este important să se ia în considerare riscul de descărcare în aer și în ceea ce privește siguranța. De fapt, este suficient să vă apropiați de conductori pentru a fi atinși de descărcare, chiar și fără a intra în contact direct cu aceștia.

Paradoxal, tensiunea înaltă în sine nu reprezintă un pericol pentru sănătate. În experimentele clasice, o persoană este plasată pe o platformă izolatoare și adusă la un potențial electric de sute de kilovolți fără a suferi nicio problemă, în afară de efectul ridicării părului . Efectele grave ale electrocutării se datorează nu tensiunii, ci intensității curentului. Deoarece conform legii lui Ohm , curentul care curge printr-un corp este proporțional cu tensiunea aplicată, rezultă că o tensiune înaltă poate produce un debit de curent mai mare.

Dacă sursa de înaltă tensiune are o impedanță suficient de mare sau cantitatea de încărcare electrică disponibilă este mică, debitul de curent indus în corp este insuficient sau prea scurt pentru a provoca daune minime. Acesta este cazul șocului care se primește uneori la ieșirea din mașină. Deși acestea sunt tensiuni de zeci de kilovolți, acestea sunt complet inofensive. Același nivel de tensiune prezent pe o linie de alimentare este în schimb potențial letal datorită curentului mare care poate fi tras.

Izolatori montați pe o linie de înaltă tensiune

Mult mai concret este riscul de incendiu și explozie pe care îl poate constitui o descărcare electrică. De fapt, o scânteie mică, inofensivă pentru corpul uman, este suficientă pentru a aprinde gaze și lichide inflamabile, cum ar fi benzina.

Generaţie

Tensiunea înaltă poate fi generată prin intermediul transformatoarelor pornind de la o tensiune alternativă de valoare mai mică. Aproape toată tensiunea înaltă se obține astfel pornind de la valori de medie tensiune generate în alternatoarele centralelor electrice .

Bobina lui Ruhmkorff

Transformatoarele speciale concepute pentru a produce tensiuni ridicate sunt bobina Tesla , proiectată de inginerul Nikola Tesla și bobina Ruhmkorff .

O altă metodă de producere a tensiunii ridicate, singura disponibilă înainte de invenția transformatorului, este efectul triboelectric , exploatat în diferite tipuri de generatoare electrostatice .

Principalele aplicații

Utilizarea tensiunilor ridicate este avantajoasă sau deseori indispensabilă în multe aplicații, dintre care cea mai importantă este transmiterea energiei electrice pe distanțe mari prin linii electrice care pot fi aeriene, subterane sau subacvatice.

Transmiterea energiei

Piloni de înaltă tensiune cu izolatori

Se știe că, datorită efectului Joule, un conductor electric disipă puterea sub formă de căldură într-un raport direct proporțional cu rezistența sa electrică și cu pătratul intensității curentului care trece prin el [ P = Ri ² ]. Prin urmare, este recomandabil să mențineți acest curent cât mai scăzut posibil.

Se știe, de asemenea, că puterea electrică transmisă printr-o linie către o sarcină este direct proporțională cu tensiunea pentru curentul [ P = Vi ]. Pentru a transmite cât mai multă putere, este necesar, prin urmare, să creșteți curentul sau tensiunea (sau ambele). Deoarece, după cum am văzut, creșterea curentului ar fi contraproductivă, intervenim prin creșterea tensiunii la valorile maxime practic posibile.

Dincolo de o anumită limită de tensiune, însă, apar probleme datorită etanșeității materialelor izolante și a caracteristicii de izolație a aerului atmosferic, prin care pot fi declanșate descărcări și arcuri electrice . Liniile electrice funcționează în mod normal la tensiuni de aproximativ 400 kV, chiar dacă unele centrale ating un milion de volți. Un alt obstacol în calea creșterii tensiunii este pierderea de energie datorată efectului coroană .

Ionizare

Câmpurile electrice suficient de intense sunt capabile să elimine electronii cei mai exteriori ai atomilor , provocând ionizarea . Acest fenomen, care provoacă emisia de lumină și căldură, este exploatată în unele sisteme de aprindere pentru lămpi fluorescente , în xenon flash lămpi , în aer ionizatoare de , în generatoare de ozon , în sfere de plasmă ( a se vedea Fizica plasmei ), etc.

Filtre electrostatice

Această secțiune despre subiectul tehnologiei este doar o schiță . Contribuiți la îmbunătățirea acestuia în conformitate cu convențiile Wikipedia . Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Același subiect în detaliu: precipitator electrostatic .

Lăsând gazele de eșapament ale unei centrale termoelectrice sau ale incineratorului să curgă prin plăcile alăturate încărcate la tensiune ridicată, particulele de funingine pot fi reținute.

Accelerarea particulelor

În acceleratoarele de particule utilizate în laboratoarele de fizică , este necesară o înaltă tensiune pentru a produce câmpurile electrice intense necesare pentru accelerarea particulelor elementare încărcate electric.

Tub catodic

Exemplu de transformator generator de înaltă tensiune pentru alimentarea tuburilor cu raze catodice

În tubul catodic al monitoarelor și televizoarelor, un fascicul de electroni este accelerat de un câmp electric de zeci de kilovolți. Este o tehnologie în scădere, acum depășită de plasmă , cristale lichide și ecrane LED.

Transmisie radio

Primele emițătoare radio ale lui Marconi și Tesla au exploatat emisia masivă de unde electromagnetice care are loc împreună cu o descărcare de înaltă tensiune. De-a lungul timpului a fost posibil să se controleze mai bine producția de unde radio , care în zilele noastre are loc prin intermediul oscilatoarelor electronice care funcționează la tensiuni foarte mici.

Alte utilizări

Există multe alte aplicații speciale de înaltă tensiune, inclusiv:

• Producția de raze X are loc prin ciocnirea electronilor de mare energie pe plăci metalice cu tensiuni de sute de kilovolți ( Bremsstrahlung ).
• Scânteile de înaltă tensiune sunt utilizate pentru a aprinde gazele combustibile în brichetele de uz casnic (prin intermediul piezoelectricității ) și în cazane .
• Gardurile de înaltă tensiune sunt utilizate pentru a preveni evadarea animalelor sau pentru a împiedica pătrunderea lor pe câmpurile cultivate .
• La motorul pe benzină cu aprindere pozitivă , tensiunea înaltă este utilizată pentru a aprinde amestecul de aer / combustibil din cilindri prin bujii .
• A fost dezvoltată o tehnologie de imprimare (cu difuzie foarte mică) în care scânteile de înaltă tensiune determină înnegrirea substratului.

Gazele toxice

Descărcările electrice, inclusiv corona, produc cantități mici de gaze toxice , care într-un spațiu limitat pot prezenta un risc grav pentru sănătate . Aceste gaze includ ozon și diferiți oxizi de azot .

Notă

Elemente conexe

• Tensiune medie
• Voltaj scazut
• Tensiune foarte mică
• Izolatori în electrotehnică
• Generator Van de Graaff

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre tensiune înaltă

linkuri externe

• Înaltă tensiune , pe Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
• Înaltă tensiune , în Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene.

Portal electrotehnic

Portalul de fizică