2.3 Гашение дуги с помощью дугогасительной решетки

В дугогасительной решетке для гашения дуги использутся околоэлектродное падение напряжения и_э (в аппаратах по­стоянного тока) и околокатодная электрическая прочность (в аппаратах переменного тока).

После расхождения контактов I и 2 (рис2.6,б) возникшая между ними дуга 3 под воздействием магнитного поля движется вверх на пластины 5 и разбивается на ряд коротких дуг 4. На каждой пластине образуются катод и анод. Падение напряжения на каждой паре пластин со­ставляет 20—25 В. При большом числе пластин удается поднять статическую ВАХ дуги и обеспечить условия ее гашения. Способ предложен еще в начале века русским ученым М. О. Доливо-Добровольским и до сих пор широко применяется.

Рис. 2.6 - Статические ВАХ электрической дуги в решетке и виды

дугогасительных решеток.

Для аппаратов постоянного тока напряжение дугогасительной решетки

U_д,р = U_э(т-1) + Е_пI_д,

где U_э — сумма околоэлектродных падений напряжения, U_э= + , В; m — число пластин; Еп— градиент напряжения на свободно горящей дуге, В/см; l_д — длина дуги, см, lд= (m— 1) ( —зазор между пластинами).

О

25

бозначим напряжение на столбе дуги . Фор­ма статической ВАХ дуги (рис.2.6, в) близка к форме ха­рактеристики дуги в воздухе =f{I), но смещена вверх на величину и_э (т— 1). На рис. 2.6,в кривая 1 — напряжение на дуговых промежутках, кривая 2 — результирующее напряжение U_д,р. Для гашения дуги необходимо соблюсти условие (2.1)

U_д,р = U_э(т-1) + Е_пl₀(т- 1) >U-iR,

где R — сопротивление нагрузки; U — напряжение источника.

На рис. 2.6 показаны различные схемы ДУ с дугогаси-тельными решетками. В решетке на рис. 2.6, а дуга выводится на пластины и делится между ними с помощью магнитного поля напряженностью Н, создаваемого специальной системой. В решетке на 2.6, б дуга втягивается в решетку за счет электродинамических усилий, возникающих в контуре 1, 3, 2, и за счет усилий, действующих на дугу, благодаря наличию ферромагнитных пластин 5. В конструкции рис. 2.6, г (позиция 3), для облегчения вхождения дуги в решетку пластины имеют клиновидный паз. Для того чтобы дуга не образовала жидких мостиков между пластинами, расстояние между ними берется не менее 2 мм.

На постоянном и переменном токе частотой 50 Гц при­меняются ферромагнитные пластины. Сила, действующая на дугу, перемещает ее в решетку и препятствует выходу дуги из нее. Эта сила пропорциональна току и производной потока по перемещению. Выход дуги из решетки увеличивает магнитное сопротивление, уменьшает поток, что вызывает появление силы, стремящейся втянуть дугу в решетку. Это является большим достоинством ферромагнитных пластин. Недостатком дугогасительной решетки является прогорание пластин в повторно-кратковременном режиме при токе 600 А и более. Для уменьшения коррозии пластины покрываются м­дью или цинком.

Процесс гашения дуги в дугогасительной решетке при переменном токе имеет свои особенности. После расхождения контактов (рис.2.6,д) дуга 1 за счет электромагнитных сил затягивается на решетку 2 и делится на ряд коротких дуг. Введение в цепь (т-1) коротких дуг уменьшает ток в цепи из-за падения напряжения на них, равного U_э (т—1). В результате ток проходит через нуль раньше своего естественного нуля (t=Т/2) (рис2.6,е). При этом облегча­ются условия процесса восстановления напряжения (уменьшается цепи). Длительность горения дуги уменьшается. После прохождения тока через нуль около каждого катода в соответствии восстанавливается элек­трическая прочность, достигая 300 В при малых токах и 70 В при больших. Гашение происходит при выполнении условия с(т—1)>U'_maх ,где с — околокатодная прочность. Благодаря высокой восстанавливающейся прочности число пластин в аппаратах переменного тока в 7—8 раз меньше, чем у аппаратов постоянного тока.

Н

27

есмотря на быстрое гашение дуги, при частых коммутациях номинального тока пластины нагреваются до очень высокой температуры и возможно даже их прогорание. В связи с этим число включений и отключений в час у контакторов с дугогасящей решеткой не превышает 600. При большей частоте коммутаций приходится использовать элек­тромагнитное дутье и керамическую камеру. При использовании дугогасящей решетки на постоянном токе или частоте 50 Гц электромагнитные силы, действующие на дугу, втягивают ее в ферромагнитную решетку. В высокочастотных аппаратах на токи частотой 5—10 кГц в ферромагнитных пластинах наводятся вихревые токи, которые отталкивают дугу от решетки. Такая сила отталкивания возникает и при использовании латунных пластин. Поэтому для перемещения дуги в решетку необходимы специальные электромагнитные системы. Поскольку восстанавливающаяся прочность у латунных пластин выше, чем у ферромагнитных, они нашли применение в высокочастотных аппаратах. Следует отметить, что применение электромагнитного дутья и кера­мической камеры на повышенных частотах малоэффективно— дуга горит многие сотни полупериодов.