Принципы гашения дуги вн.

1. Гашение дуги в минеральном масле. При  температуре масло разлагается газовый пузырь: Н₂ 70-80%, пары масла. Причём водородная область непосредственно контактирует с дугой. При этом:

а) масло разлагается с большой скоростьюрезко растёт давление до 5…8 МПа

б) Дуга горит в Н₂, коэф-т. диффузии которого α_д=10000быстрая диффузия заряженных частиц.

в) взрывообразное разложение масла создаёт газовое дутьё.

Два типа масляных выключателей:

* Баковые. Большой объём масла выполняет роль не только дугогасит. средства, но и изоляции токоведущего контура от бака.

* Маломасляные. Изоляция твёрдая. Недостатки: низкая надёжность по сравнению с баковыми и низкая отключающая способность.

2. Обдув дуги газом высокого давления. Движение газа в ДУ носит турбу­лентный характер. При этом из зоны дуги интенсивно удаляются заряженные частицы. Т.о. Р, теплоотдача, вынос частиц обеспечиваютU_ВП и  .

3. Гашение дуги в вакууме. Вакуум хар-ся.

эл. Прочностью. При Р=10^-4Па Эл.пр. достигает 100 кВ/мм.

 скоростью нарастания U_ВП. Спустя 10 мс после 0 тока U_ВП достигает значе­ния, соответствующему холодному вакууму. Это объясняется  скоростью диффузии. U_ВП=f(t) межконтактного промежутка в вакууме идёт на несколько порядков выше, чем в других средах.

Всё это позволяет в вакуумных ДК гасить дугу в первый 0 тока, иметь малый раствор контактов и небольшое контактное усилие(т.к. нет окисления).

Основные преимущества вакуумных ДК:

1) простота обслуж-я; 2) Высокое быстродействие из-за малого зазора; 3)Высокая износостойкость; 4)пожаро- и взрывобезопасность; 5) малые габариты и масса; 6) малая мощность управления.

Недостаток: сложность герметизации и высокая стоимость.

4. Гашение дуги в газе с сильно выраженными электроотрицательными свойствами. Молекулы такого газа способны захватить свободные электроны, превращаясь в тяжёлые отрицат. ионы SF₆.

Основные свойства SF₆: электроотрицательные свойства, высокая удельная теплоёмкость(в 4 раза> , чем у воздуха), высокая эл. прочность, высокая инертность.

§3.15 Принципы коммутации электрических цепей с резко ограниченным дугообразованием.

На основе двух принципов:

1. Синхронизация момента размыкания контактов (МРК) ЭА переменного тока относительно нуля тока.

С приближением МРК к нулевому значению тока уменьшается мгновенное значение тока и время горения дуги, то есть снижается количество энергии, выделяемой в межконтактном промежутке. В результате дуга не успеет существенно разгореться, и после её погасания промежуток быстро рассеивает энергию, приобретая высокую скорость восстановления восстанавливающейся прочности. Коммутация цепи становится практически бездуговой.

ЭА, контакты которых размыкаются перед нулём тока (за 1–2 мс), называются синхронными коммутационными ЭА. Большинство известных СЭА строится на основе блок-схемы. Здесь СУ – синхронизирующий узел, который следит за мгновенным значением отключаемого тока i_от и при подаче команды на отключение подаёт сигнал на привод Пр так, чтобы Пр отключил главные контакты ГК за 1 – 2 мс до нуля тока.

Наибольшее применение нашли СЭА для работы в цепях высокого напряжения. В настоящее время около 400 СЭА работают в энергосистемах зарубежья.

Р азработаны СЭА и для цепей низкого напряжения (см. рис. 3.19).

а – эл. схема

б – временные диаграммы

Рисунок 3.19 – Синхронный коммутационный аппарат

ПТ – пик-трансформатор – это трансформатор, который работает в режиме трансформатора тока с разомкнутой обмоткой, то есть то есть его магнитная система большую часть времени насыщена. В результате ЭДС е₂ имеет всплески (см. рис. 3.19 б)) около нуля тока. Эта ЭДС управляет тиристорами.

Основной проблемой создания СЭА является обеспечение высокой точности механической системы.

2. Шунтирование контактов полупроводниковым блоком. Здесь стремятся совместить преимущества контактной системы, а именно: низкие потери мощности, высокую перегрузочную способность, с преимуществами полупроводниковых приборов, а именно способностью бездугового отключения цепи. КЭА с комбинированной контактно-полупроводниковой системой называются гибридными.

Принцип действия ГКЭА рассмотрим на примере работы полюса контактора серии МК (см. рис 3.20)

Рисунок 3.20 – Полюс гибридного контактора.

Здесь главные контакты (ГК) шунтированы тиристорным блоком, который состоит из тиристоров VS1 и VS2. управление тиристорами ведётся от напряжения дуги, возникшей на ГК. При включенном положении весь ток идёт через ГК, тиристоры в это время выключены. При отключении в первый момент времени возникает дуга. Если направление тока в МРК совпадает с направлением, указанным на рис. 3.20, то включается VS1 под действием напряжения на верхней дуге. Длительность перехода тока определяется индуктивностью контура ГК – тиристоры, который делают малоиндуктивным.

В ыводы: 1) Время горения дуги составляет малую часть полупериода, что резко снижает износ контактов; 2) Длительность протекания тока через тиристор не превышает полупериода. В таком режиме тиристор допускает нагрузку однополупериодным импульсным током синусоидальной формы длительностью 10 мс с амплитудой, превышающей значение среднего (классификационного) тока в 8 – 10 раз. Это позволяет создавать ГЭА, способные коммутировать не только номинальные токи, но и ток перегрузки. Гибридные контакторы применяются для тяжёлого режима работы с частотой коммутации не менее 1200 вкл/час.

Проблема износа контактов особенно остро стоит в КЭА постоянного тока. С другой стороны в настоящее время созданы мощные силовые транзисторы (IGBT), которые позволили создавать гибридные КЭА постоянного тока. На рис. 3.21 показана схема такого КЭА.

Силовые контакты в нём шунтированы полевым транзистором.

ГЛ. 4 МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ЭА. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД ЭА

Магнитная система – это совокупность ферромагнитных деталей, предназначенных для проведения магнитного потока. МС ЭА является воспринимающей частью устройства. Она преобразует входную электрическую энергию в полезную механическую работу.