Kaaripurkaukset

Kaaripurkaukset ovat sähkötekniikassa esiintyviä purkauksia, joissa sähkövirta siirtyy johtimen ja eristeen väliin ionisoituneen kaaren kautta. Tällaisia purkauksia esiintyy erityisesti korkeajännitteisiä laitteita käsittelevissä sovelluksissa, kuten kytkin- ja katkaisijoissa, muuntajissa sekä muissa eristemateriaaleja käyttävissä laitteissa.

Mekanismina rikkoutuu väliaineen dielektrinen kynnys, jolloin elektronien ja ioni-liike käynnistyy ja muodostuu paikallinen plasmakar. Kaari on erittäin kuuma ja sen energia voi vahingoittaa johtimia ja eristeitä sekä aiheuttaa sähkömagneettista häiriötä. Syntyyn vaikuttavat jännite, ilmanpaine, kaasun koostumus sekä elektrodien geometria; rikkoutumistapaukset voidaan selittää Paschenin lain ja Townsendin kriteerien avulla.

Vaikutukset ja hallinta: kaaripurkaukset voivat vahingoittaa johtimia, eristeitä ja liitäntöjä sekä heikentää järjestelmän eristävyyttä. Ne voivat aiheuttaa valonvälähdyksiä, ääntä ja EMI-häiriöitä sekä lisätä komponenttien kulumista. Hallinta perustuu riittäviin erottumis- ja suojaetäisyyksiin sekä arc-quenching -ratkaisuihin, kuten arkinestoon, arc-chutteihin ja tyhjiökatkaisijoihin tai kaasupohjaisiin katkaisijoihin. Ympäristösyistä kehitetään vaihtoehtoja, joiden avulla perinteistä öljypohjaista tai laajasti SF6-pohjaista teknologiaa korvataan ympäristöystävällisemmillä ratkaisuilla.

Kaaripurkaukset ovat keskeinen ilmiö korkeajännitteisten järjestelmien turvallisuudessa ja käytännön toimintojen varmuudessa, ja niitä tutkitaan sekä standardien että laitteistojen suunnittelun näkökulmasta. Etymologisesti termi koostuu sanoista kaari ja purkaus.