4. Перенапряжения при гашении дуги постоянного тока. Причина перенапряжений. Способы снижения перенапряжений.

На контактах ЭА появляются U, которые могут в 10 раз ↑ Uс. Эти U могут пробить межконтактный промежуток, п.п. приборы, изоляцию и привести к аварийному режиму.

П ереU хар-ся к-том перенапряжения К_п= U_к.max/ U_с=1+ ΔU_п/ U_с, где U_к.max – maкс. мгновенное U на контактах при гашении дуги.

U_к.max= U_г, где U_г – напряжение гашения.

ΔU_п=U_г-U_с - перенапряжение при отключении цепи.

Ур-е U в момент откл-я: U_с=iR+U_д+ Ldi/dt│_i=0. ΔU_п= U_г-U_с= -Ldi/dt. Т.о.:

1) переU обусловлены противо ЭДС, которая наводится в L отключаемой цепи и равняется ΔUп=-Ldi/dt.

2 ) Противо ЭДС ис ходя из закона Ленца действует согласно с U_сети, т.е. складывается с ним и тем самым вызывает переU.

3) di/dt│_i=0 зависит от эффективности ДУ. Откл-е цепи с мощным ДУ может привести к очень большой скорости падения тока, что приведет к ↑ переU (рис.3.4).

4) Коммутация активной цепи не сопровождается переU.

На рис.3.4 классический вид типичных осциллограмм I_k,U_k при отключении цепи постоянного тока.

Способы снижения перенапряжений.

1) конструктивный способ, применяется на стадии разработки ДУ. Оптимальным решением противоречия явл-ся создание такого ДУ, которое обеспечивает >di/dt в начальный момент гашения дуги(с целью↓tд) и малое di/dt в конце дугогашения, когда I подходит к 0. ДУ будет обеспечивать оптимальное дугогашение, если ВАХ дуги горящей в ДУ будет в начальный момент сущ-но превышать л.н., а в конце чуть-чуть. Из ВАХ (рис.3.5) целесообразна под номером 1.

Т акую ВАХ обеспечивает ДК (камера), выполненная в виде узкой щели, между стенками из жаропрочной керамики.θ_ст↓- ОТИ↓- R_ст.д↑-U_д↑- ΔU_д↑↑.

2)Схемный способ ↓переU: применяется при эксплуатации готовых ЭА. Основные схемы позволяющие ↓переU

Схема а) Нагрузка шунтируется (R_ш).

ПереU↓ т.к. создаётся КЗ-контур, по которому будет протекать ток от наведенной ЭДС.

Недост.: ↑ I_к через замкн. контакты, дополнит.потери в Rш.

Схема б) Вместо R_ш - диод. Недост.: соблюдение полярности.

С хема в) Неполярная схема: R_ш - обеспечивает усл-я, чтобы контур превратился из колебательного в апериодический. Rн+ Rш>2 :

- (// с RL): С=(0,2-2)мкФ, Rш=(50-100)Ом.

- (// с контактами): С=(0,2-2)мкФ, R_ш- ограничивает разрядный ток конденса-ра. R_ш= (100-500)Ом.

Схема г) Применяется при ↓переU в высоковольтных цепях, где конд-р выбрать сложно. R_ш и ВК – вспомогательные контакты, которые размыкаются с запздыванием относительно ГК (маломощные т.к.↓ I), I_к= U_с/(R_н+R_ш) – ток через ВК.

5. Условие гашения дуги переменного тока. Аналитическая и графическая формы записи условия. Способы выполнения условия.

Эл. дуга перем. тока гасится знач. легче, чем дуга пост. тока. При гашении дуги перем. тока не требуется насильственно ↓ I_д до 0. Здесь ток сам по закону синуса спадает до 0, при переходе через 0 дуга гаснет. Необх-мо выполнить условие, чтобы при прохождении через 0 дуга не возникала бы вновь. Проанализируем врем. диаг-му U_с, U_д, I_д,R_д, U_вн, U_вп=ƒ(t) при откл-ии инд. цепи перем. тока (см. рис.3.7)

До МРК по цепи протекал ток опр-мый U_с= U_стsinwt, x=wL, I отстаёт от U на угол φ=90º.

В wt= t₀, контакты начали размыкаться, появл-ся дуга с U_д и ток I_д. По мере размыкания контактов Rд↑, при этом I_д и угол φ постепенно↓.

При t= t₁ и t= t₂ дуга погасла, но после 0 тока вновь возобновилась.

В t= t₃ дуга вновь погасла, а возобновиться не смогла, т.к. после погасания дуги в 0 тока начинает интенсивно проходить 2 процесса:

1) процесс восстановления U на контактах, к-ое хар-ся восстанавливающимся напр-ем Uвн.

2) Процесс восстановления эл. прочности межконт. пром-ка, к-ое хар-ся восстанавливающейся прочностью Uвп.

U вн – мгн. знач-е напр-я на контактах, изменяется с напр-я в момент гашения дуги U_г до U_сети.

Uвп – мгн. знач-е эл. прочности межконт. пром-ка нарастающее с эл. прочности межконт. пром-ка в момент гашения до знач-я соотв-му max раствору контактов.

Условия окончат. гашения дуги перем. тока заключается в выполнение после погасания дуги в момент перехода I через 0 неравенства: U_вп> U_вн.

Графич. это условие изобр-ся превышением кривой Uвп над кривой Uвн (рис.3.8.б).

В t= t_1, t= t₂ дуга гасла, но затем возобновляется т.к. кривая Uвн> Uвп (см.рис.3.8.а), к t= t₃ контакты разомкнулись на значительную величину Uвп> Uвн - окончательное гашение дуги. Силовые коммут-ые ЭА должны отк-ть цепь переем. тока за t=0,02с.

Способы снижения скорости нарастания восстанав-ся напр-я:

Напр-е на контактах = напр-ю на конденсаторе в схеме замещения  :

1. Чем С > в схеме замещения, тем медленнее заряжается к-р. . Поэтому С увеличивают, включая параллельно контактам реальный к-р (используется для цепей НН).

2. R_ш  С заряжается медленнее. Для этого параллельно контактам включают высокоомный резистор (для ВН).

П ри некоторых условиях периодич. процесс перейдёт в апериодический. На границе перехода ω₀=0 , т.е. — критический случай.

1). – сопротивление цепи.

.

Для надежности берут R_ш < R_ш.кр.

2). .

Для увеличения восстанавливающейся прочности применяется дугогасительная решётка: увеличивается число прикатодных зон.