Wanneer men hoge vermogens of hoge stromen schakelt (bijvoorbeeld in vermogensschakelaars, relais of vermogensautomaten), kan er een vlamboog ontstaan tussen de contacten. Dat is een helder, heet elektrisch plasma dat de stroom nog even laat doorlopen terwijl de contacten al uit elkaar bewegen. Het verschijnsel is fundamenteel verbonden met de fysica van ionisatie en elektrische velden.

 

Aangezien de temperatuur tot circa 20.000 *C kan oplopen werden bluskamers tot laat in de jaren 80 geplaatst. Deze schotten of bluskamers geleidden de vlamboog in de gewenste richting waardoor minimale schade aan installaties ontstond. Ook was de richting van de vlamboog voorspelbaar waardoor de bevoegde persoon zich beter kon beschermen tegen een eventuele vlamboog. De schotten konden zowel hechtgebonden asbest bevatten als niet-hechtgebonden. Hieronder staat omschreven wat een vlamboog is.

Het moment waarop de contacten openen

Zolang een schakelaar gesloten is, loopt de stroom via metalen contacten. Wanneer de schakelaar opent, gebeurt er iets belangrijks:

1. De contacten beginnen uit elkaar te bewegen;
2. De stroom probeert volgens natuurwetten door te blijven lopen (vooral bij inductieve belastingen zoals motoren en transformatoren);
3. De afstand tussen de contacten wordt klein maar niet nul, waardoor er een sterk elektrisch veld ontstaat.

Wanneer het elektrische veld groot genoeg wordt, ioniseert de lucht (of het gas) tussen de contacten. Elektronen worden uit moleculen geslagen en er ontstaat een geleidend plasma.

Dit plasma vormt de vlamboog.

Waarom de stroom niet meteen stopt

Een belangrijk punt is dat een stroomkring energie bevat. Vooral bij inductieve systemen speelt de wet van Faraday’s law of induction een rol: een veranderende stroom probeert zichzelf tegen te werken door een spanning op te wekken. Daardoor kan de spanning tussen de contacten plots zeer hoog worden.

Die hoge spanning:

• versnelt vrije elektronen;
• veroorzaakt botsingen met luchtmoleculen;
• ioniseert nog meer gas.

Zo blijft de boog zelfonderhoudend zolang er voldoende spanning en stroom aanwezig zijn.

Eigenschappen van een vlamboog

Een elektrische vlamboog heeft extreme eigenschappen:

• temperatuur: vaak 5000–20 000 °C;
• zeer helder licht;
• sterk geleidend plasma;
• materiaalverdamping van de contacten.

Door die hitte kunnen de contacten beschadigen of zelfs aan elkaar lassen.

 

Typische plaatsen waar dit voorkomt

Je ziet vlambogen bij:

• vermogensrelais;
• industriële schakelaars;
• hoogspanningsschakelinstallaties;
• contactoren van grote motoren;
• vermogensautomaten in verdeelinrichtingen.