آلية حركة القوس الكهربائي في المصهر: التصميم الهيكلي للقوس الكهربائي المنتقل إلى أسفل داخل أنبوب المصهر

في حالة زيادة التيار أو حدوث قصر في الدائرة، يسخن الجزء الداخلي المنصهر من المصهر بسرعة وينصهر، مُولِّدًا قوسًا كهربائيًا لحظة انقطاع مسار التيار. بعد تشكّل القوس، يبدأ الهيكل الداخلي لأنبوب المصهر بتوجيه حركته. تستخدم المصهرات عادةً تصميمات هيكلية مُحددة لإطالة القوس تدريجيًا داخل أنبوب المصهر ونقله نحو الأسفل، مما يُغير شكل القوس ويُقلل من احتمالية استمرار حدوثه. غالبًا ما تكون مادة أنبوب المصهر مادة عازلة مُولِّدة للغاز. عندما يلامس القوس جدار الأنبوب، يتولد تدفق غازي يدفع القوس، مما يؤدي إلى هجرته محوريًا داخل أنبوب المصهر.

تأثير هيكل أنبوب المصهر على حركة القوس

تعتمد حركة القوس نحو أسفل أنبوب المصهر على الهيكل المكاني الداخلي وخصائص مادة أنبوب المصهر. تُصنع أنابيب المصهرات عادةً من الألياف الزجاجية الإيبوكسية أو مواد ليفية مُولِّدة للغاز. عندما يُولّد القوس الكهربائي درجات حرارة عالية ويتلامس مع جدار أنبوب المصهر، تتحلل المادة مُطلقةً غازًا. يُشكّل هذا الغاز تيارًا هوائيًا مُوجّهًا داخل أنبوب المصهر، دافعًا القوس نحو الأسفل. ومع ازدياد طول مسار القوس تدريجيًا، يرتفع جهد القوس بالتزامن مع ذلك، ويضعف المسار الموصل تدريجيًا.

يحتوي المصهر أيضًا على مواد مالئة أو مواد لإطفاء القوس، مثل جزيئات رمل الكوارتز. يُقسّم التركيب الحبيبي القوس إلى أجزاء قصيرة متعددة، مُشتّتًا طاقة عمود القوس. يمتد عمود القوس داخل قناة ضيقة، مُركّزًا في النهاية نحو أسفل أنبوب المصهر. يُعدّ هذا التصميم الهيكلي طريقة نموذجية للتحكم في القوس، ويُستخدم على نطاق واسع في كلٍ من المصهرات ذات الجهد المنخفض والجهد العالي.

توهين الطاقة أثناء انتقال القوس
يؤدي هذا إلى تحرّك القوس نحو أسفل أنبوب المصهر، وهي عملية مصحوبة بزيادة في طول القوس وتغيرات في درجة الحرارة. مع امتداد القوس الكهربائي داخل أنبوب المصهر، يبقى عمود القوس على اتصال دائم بوسط إخماد القوس، مما يؤدي إلى ضغط مسار القوس وتقسيمه. تزداد مقاومة القوس تدريجيًا، وتمتص جزيئات الحشو وسطح جدار الأنبوب طاقة القوس.

يعتمد تصميم المصهر أيضًا على بنية نفخ طولية للقوس لخلق اتجاه حركة مستقر للقوس داخل الأنبوب. يتحرك عمود القوس بعيدًا عن منطقة الانصهار، مما يزيد من إضعاف مسار القوس. ومع انخفاض تيار القوس، يختفي القوس تدريجيًا، وينقطع التيار الكهربائي. تُشكل طريقة التحكم في حركة القوس هذه جزءًا هامًا من آلية إخماد القوس في المصهرات، ولها أهمية جوهرية في تصميم معدات حماية توزيع الطاقة.