스파크 갭

Spark gap
참고 항목: 스파크 스프레드
스파크 갭

스파크 갭은 일반적으로 공기와 같은 기체로 채워진 갭으로 분리된 두 개의 도전 전극의 배열로 구성되어 있으며, 전기 스파크가 도체 사이를 통과할 수 있도록 설계되었습니다.도체 간 전위차가 틈새 내 가스의 파괴 전압을 초과하면 스파크가 형성되어 가스가 이온화되고 전기 저항이 대폭 감소합니다.전류는 이온화된 가스의 경로가 끊어지거나 전류가 "유지 전류"라고 불리는 최소값 이하로 감소할 때까지 흐릅니다.이것은 보통 전압이 떨어질 때 발생하지만, 어떤 경우에는 가열된 가스가 상승하여 늘어나면서 이온화된 가스의 필라멘트가 끊어질 때 발생합니다.일반적으로 가스를 이온화하는 작업은 격렬하고 파괴적이며 종종 소리(스파크 플러그 스냅에서 번개 방전을 위한 천둥까지), 빛 및 열로 이어집니다.

스파크 갭은 역사적으로 스파크 갭 무선 송신기, 정전 기계 및 X선 기계와 같은 초기 전기 장비에 사용되었습니다.오늘날 가장 널리 사용되는 것은 내연기관에서 연료를 점화하기 위한 스파크 플러그이지만, 피뢰기 등 고전압 과도현상으로부터 전기기기를 보호하기 위한 장치에도 사용됩니다.

고장 전압

공기의 경우 파괴 강도는 해수면에서 [1]약 30 kV/cm이다.

스파크 가시성

스파크에 의해 방출되는 빛은 전자 자체의 전류에서 나오는 것이 아니라 전자로부터의 충돌에 반응하여 형광을 내는 물질 매체에서 나온다.전자가 틈새에 있는 공기 분자와 충돌할 때, 그들은 궤도 전자를 더 높은 에너지 수준으로 자극합니다.이 들뜬 전자들이 원래의 에너지 수준으로 떨어질 때, 그들은 빛으로 에너지를 방출합니다.진공상태에서 눈에 보이는 스파크가 생기는 것은 불가능하다.전자기 전이가 가능한 간섭 물질이 없으면 스파크가 보이지 않습니다(진공 아크 참조).

적용들

Spark 격차를 전자 기기 숫자의 기능 수행을 위한 필수적이다.

점화 장치

A점화 플러그.그 불꽃은 맨 밑에 있다.

A점화 플러그 연소를 개시할 자동차의 점화 격차를 사용한다.은 이온화의 길의 열은 더욱 중요한 것은 자외선과 뜨거운 자유 전자(둘 다 반응성 활성 산소의 형성을 일으키는)[표창 필요한]내부 연소 엔진 안에 있는 혼합기 불이 붙거나 난로, 오븐, 또는 난로에 버너를.더 많은 자외선과 성공적으로 더 연소 과정 수익금은 연소실,로 퍼져 생산된다.[표창 필요한]

그 우주 왕복선 주 엔진 수소 산소 추진제 혼합물을 불꽃 점화기와 붙기 시작했다.[2]

보호 장치

한multimeter가 PCB불꽃 갭으로 연기에 스위치 접점.
다음 항목도 참조하십시오.서지 보호기

Spark 격차 자주 전압 손해를 끼친 장비에서 서지 방지하는데 사용된다.Spark 격차 발전소와 전기 변전소의 고압 스위치, 큰 전력 변압기에 사용되고 있다.이러한 스위치는 경첩과 함께 큰, 리모트 스위치 블레이드를 한 접촉과 두 잎이 나오는 두번째 접촉으로 다른 끝을 쥐고로 건설되고 있다.만약 블레이드가 열리면 번뜩이는 칼날과 봄 conducting 사이의 연결을 유지할 수 있다.그 불꽃이, 이온화시킬 수 있고 전도를 지탱한 아크에 형태, 허용이 되는 전도성은 공기나 ionizes.스위치를 위에 관한 야곱의 사다리를 타고 아크고 결국 꺼야 상승을 일으킬 것이다.또 작은 야곱의 사다리 고압 pylons의 세라믹 절연체 위에 있을 수 있습니다.이것들은 때때로 뿔 틈이라고 불립니다.스파크가 인슐레이터를 뛰어넘어 아크를 발생시킬 경우 스파크는 꺼집니다.

스파크 갭이 작으면 민감한 전기 또는 전자기기를 고전압 서지로부터 보호할 수 있습니다.이러한 장치(가스 튜브 [3]피뢰기라고 함)의 정교한 버전에서는 비정상적인 전압 서지 중에 작은 스파크 갭이 파괴되어 서지를 안전하게 지상으로 전환하여 기기를 보호합니다.이러한 장치는 건물에 들어갈 때 일반적으로 전화 회선에 사용됩니다. 스파크 갭은 건물과 내부 전화 회선을 낙뢰의 영향으로부터 보호합니다.변경된 세라믹 캐패시터를 사용하면 덜 정교하고 훨씬 저렴한 스파크 갭을 만들 수 있습니다.이러한 디바이스에서는 스파크 갭은 캐패시터를 회로에 접속하는 2개의 리드선 사이의 공극에 불과합니다.전압 서지는 톱질 공정에 의해 남겨진 틈새를 가로질러 리드선에서 리드선으로 스파크가 튀어오르게 합니다.이러한 저비용 장치는 음극선관(CRT)[citation needed] 내 전자총 요소 간의 아크 손상을 방지하기 위해 자주 사용됩니다.

긴 전화 케이블은 낙뢰로 인한 서지에 매우 취약하기 때문에 작은 스파크 갭은 전화 배전반에서 매우 흔합니다.큰 스파크 갭은 전원선을 보호하기 위해 사용됩니다.

스파크 갭은 전자제품의 프린트 회로 기판에 2개의 촘촘하게 노출된 PCB 트레이스를 사용하여 구현되는 경우가 있습니다.이것은 전자제품에 [4]조잡한 과전압 보호를 추가하는 효과적인 제로 코스트 방법입니다.

트랜실 및 트리실은 저전력 애플리케이션에서의 스파크 갭의 솔리드 스테이트 대체 수단입니다.네온 전구는 이러한 목적으로도 사용된다.

고속 촬영

스미스 앤드 웨슨 총기 난사 사진, 에어갭 플래시로 촬영.이 사진은 어두운 방에서 카메라 셔터를 열어 촬영한 것으로, 마이크를 사용한 촬영음이 플래시를 울렸다.

에어갭 플래시의 트리거된 스파크 갭을 이용해 서브 마이크로초 영역에서 사진광 플래시를 생성한다.

무선 송신기

주요 기사 : 스파크갭 송신기
스파크 갭 튜브

스파크는 전자 스펙트럼 전체에 에너지를 방사합니다.오늘날, 이것은 보통 불법적인 무선 주파수 간섭으로 간주되어 억제되고 있지만, 무선 통신(1880–1920) 초기에는, 이것은 변조되지 않은 스파크 갭 송신기에서 무선 신호가 전송되는 수단이었습니다.많은 무선 스파크 갭에는 회전 갭이나 히트 싱크와 같은 냉각 장치가 포함됩니다.이는 높은 전력으로 지속적으로 사용하면 스파크 갭이 상당히 뜨거워지기 때문입니다.

전압 측정을 위한 구 간격

공기 압력, 습도 및 온도를 보정할 경우 보정된 구형 스파크 갭은 매우 반복 가능한 전압으로 분해됩니다.두 구 사이의 간격은 전자 장치나 분압기 없이 약 3%의 정확도로 전압을 측정할 수 있습니다.스파크 갭은 고전압 AC, DC 또는 펄스를 측정하기 위해 사용할 수 있지만 매우 짧은 펄스의 경우 전자원을 제공하기 [5]위해 단자 중 하나에 자외선 광원 또는 방사성 소스를 배치할 수 있습니다.

전원 스위칭 장치

스파크 갭은 전기 저항이 상당히 다른 두 가지 상태를 가지기 때문에 전기 스위치로 사용될 수 있습니다.전극이 가스 또는 진공에 의해 분리되면 전극 간의 저항은12 최대 10Ω까지 높아질 수 있습니다. 즉, 전극 사이에 고전압이 존재하는 경우에도 전류가 거의 흐르지 않습니다.전극을 플라즈마로 연결하면 저항이 10옴까지-3 낮아집니다. 즉, 고전류에서도 전력 소모가 낮습니다.이러한 특성 조합으로 인해 에너지가 캐패시터에 고전압으로 저장된 다음 고전류로 방전되는 펄스 전력 애플리케이션에서 스파크 갭을 전기 스위치로 사용하게 되었습니다.예를 들어 펄스 레이저, 레일건, 마르크스 발생기, 핵융합, 초미세 펄스 자기장 연구, 핵폭탄 트리거링 등이 있습니다.

스파크 갭이 기체에 의해 분리된 두 개의 전극으로만 구성되어 있는 경우, 비전도 상태와 전도 상태 사이의 전환은 Paschen의 법칙에 따릅니다.일반적인 압력 및 전극 거리 조합에서 Townsend 방전은 압력에 대한 전계 강도의 비율이 가스 성분에 의해 결정되는 일정한 값을 초과할 때마다 전극 사이의 간격을 전도성 플라즈마로 채운다고 합니다.감압할 수 있는 속도는 초크 흐름에 의해 제한되며, 캐패시터 방전 회로의 전계 증가는 회로의 캐패시턴스 및 캐패시턴스 충전에 사용할 수 있는 전류에 의해 제한됩니다.방전이 개시되는 속도에 관한 이러한 제한은 일반적으로 2개의 전극을 가진 스파크 갭에 높은 지터가 있음을 의미합니다.[6]

트리거된 스파크 갭은 낮은 지터를 달성하기 위한 트리거링 수단이 있는 디바이스 클래스입니다.가장 일반적으로, 이것은 세 번째 전극이며, 삼각기에서와 같습니다.트리거 전극과 다른 전극 사이의 캐패시턴스가 작기 때문에 트리거 전극의 전압을 빠르게 변경할 수 있습니다.트리거된 스파크 갭에서는 가스 압력이 최적화되어 지터를 최소화하는 동시에 의도하지 않은 트리거링을 회피한다.트리거된 스파크 갭은 전압 범위가 제한된 영구 밀봉 버전과 사용 가능한 압력 범위에 비례하는 전압 범위를 가진 사용자 압력 버전에서 발생합니다.트리거된 스파크 갭은 티라트론, 크립톤, 이그니트론 및 교차입자와 같은 다른 가스 충전 튜브와 많은 유사점을 공유합니다.

트리거된 진공 갭 또는 스피트론은 외관 및 구조 면에서 트리거된 스파크 갭과 유사하지만 다른 작동 원리에 의존합니다.트리거된 진공 갭은 진공에서 배출된 밀폐 유리 또는 세라믹 엔벨로프에 있는 세 개의 전극으로 구성됩니다.즉, 트리거된 스파크 갭과 달리 트리거된 진공 갭은 압력 증가에 따라 파괴가 촉진되는 파셴 최소값의 왼쪽에 있는 매개 변수 공간에서 작동합니다.전극간의 전류는 비도전상태에서의 전계방사에 의해 작은 값으로 제한된다.트리거 전극 또는 인접한 저항성 코팅에서 재료를 급속하게 증발시킴으로써 분해가 개시된다.진공 아크가 시작되면 트리거된 진공 갭은 다른 스파크 갭과 마찬가지로 도전성 플라즈마로 채워집니다.트리거된 진공 갭은 높은 압력에서보다 파셴 곡선이 파셴 최소의 왼쪽으로 훨씬 더 가파르기 때문에 씰링된 트리거 스파크 갭보다 더 큰 작동 전압 범위를 가집니다.비전도 상태에서는 방사선에 의해 이온화될 수 있는 가스가 포함되어 있지 않기 때문에 트리거된 진공 간격은 방사선이 단단합니다.[7]

방충제

주요 기사:버그재퍼

그들은 또한 벌레 잡이로도 사용됩니다.2개의 전극은 전압이 뛰기에는 약간 너무 멀리 떨어진 금속 격자로 구현됩니다.곤충이 전극 사이를 이동하면 곤충의 몸체에 의해 틈새 거리가 줄어들고 전도성이 있어 불꽃방전이 일어나 곤충을 감전시켜 태운다.

이 용도에서는 스파크 갭 메커니즘이 종종 빛과 같은 미끼와 함께 사용되어 벌레를 스파크 갭으로 끌어들이는 데 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Meek, J. (1940). "A Theory of Spark Discharge". Physical Review. 57 (8): 722–728. Bibcode:1940PhRv...57..722M. doi:10.1103/PhysRev.57.722.
  2. ^ "Boeing: Space Shuttle Main Engine Orientation" (PDF). Boeing. June 1998. Retrieved 16 November 2019.
  3. ^ [1] 과도 보호 제품, 가스 튜브, 최대 20,000암페어 정격의 하이브리드 보호 시스템... 먼지와 습기로부터 밀봉... 일부에는 소량의 삼중수소 역충진 가스 (10 마이크로큐리) 레이놀즈 산업 주식회사
  4. ^ "A guide to designing for ESD and EMC" (PDF). NXP Semiconductors. January 19, 2010. Archived (PDF) from the original on August 3, 2019.
  5. ^ Ryan, Hugh M. (ed) 고전압 엔지니어링 및 테스트 (제2판), 엔지니어링 및 테크놀로지 협회 2001, ISBN 978-0-85296-775-1 페이지
  6. ^ "Triggered Spark Gap Design". Retrieved 17 February 2019.
  7. ^ Gas Discharge Closing Switches. Springer Science+Business Media, LLC. 1990. ISBN 978-1-4899-2132-1.

외부 링크

Wikibooks는 "레이싱을 위한 스파크 플러그 읽기"라는 주제로 책을 출판했습니다.

Jacob's Ladder 비디오: