4. Способи гасіння електродуги

Для того, щоб дуга погасла, необхідно створити умови, при яких

(1.53)

тобто:

1 збільшити довжину дуги - l_д;

2 використати біляелектродне падіння напруги -U_ел;

3 діяти на стовп дуги і підвищувати поздовжній градієнт напруги -E_q.

1.5.1 Вплив на стовп електричної дуги

В електричних апаратах найбільш поширені дугогасійні пристрої з вузькою щільністю. Для збільшення ефекту охолодження ширина щілини δ виконана меншою за діаметр дуги d_д. Переміщення дуги в камері здійснюється за допомогою магнітного поля.

Рисунок 1.17 – Залежність процесу гасіння дуги

від зазору та струму

Найважливішою характеристикою дугогасійного пристрою є залежність градієнта E_q від δ та струму (рис.1.17). Але при зменшенні δ збільшується опір руху дуги та перегрівання кераміки.

Фізичний процес відбувається наступним чином: при втягуванні дуги в щілину змінюється її форма, вона стає зламистою, що призводить до збільшення її довжини і при цьому збільшується відведення теплоти (зростає градієнт теплоти, тобто охолодження проходить інтенсивніше за рахунок швидкості). Розпечені гази інколи викидаються з щілини і попадають на струмоведучі деталі, що може призвести до короткого замикання. Для запобігання таких випадків встановлюють решітки з металевих пластин, де відбувається деіонізація газів.

1.5.2 Переміщення дуги під дією магнітного поля

Електродугу можна уявити, як провідник з струмом. Сила взаємодії між струмом дуги і магнітним полем переміщує дугу і утворює так зване магнітне дуття. Магнітне поле утворюється котушкою, що може вмикатися послідовно або паралельно комутуючому ланцюгу.

При послідовному з’єднанні під дією магнітного поля дуга переміщується в керамічну камеру з силою Р, пропорційною добутку струму (І ) на магнітну індукцію (В), а так як В≡І, то:

Р ≡ kІ² (1.54)

При паралельному з’єднанні індукція не залежить від струму в дузі і сила Р≡ І.

Більше розповсюдження має система з послідовною котушкою. Систему з паралельною котушкою застосовують для вимикання невеликих струмів (до 10 А для постійного струму, а для змінного – не застосовують).

3. Гасіння дуги за допомогою дугогасійних решіток

В дугогасійних решітках для гасіння дуги використовують біляелектродне падіння напруги (U_ел при постійному струмі) та білякатодну електричну міцність (в апаратах змінного струму).

При розходженні контактів дуга під дією магнітного поля піднімається вверх на пластини і розбивається на ряд коротких дуг. На кожній парі пластин утворюється анод і катод, а падіння напруги складе 20-25 В:

, (1.55)

де m – кількість пластин;

Е – градієнт напруги;

l – довжина дуги.

Щоб дуга не утворювала місточків між пластинами, відстань між ними береться більше 2 мм.

При змінному струмі електрична дуга гасне за перший полуперіод, тому кількість пластин використовують в 7…8 разів меншу, ніж у апаратів постійного струму.

Контрольні питання:

1. Як впливає збільшення швидкості зміни струму при погашенні дуги постійного струму?

2. Як впливає зменшення довжини дуги на швидкість її погашення?

3. Як впливає іонізація повітря на розряд дуги між контактами?

4. Чи полегшується гасіння дуги при змінному струмі порівняно з постійним струмом?

5. Як впливає індуктивне навантаження на процес гасіння дуги?

6. Яке значення має падіння напруги в області дугового розряду?

7. До чого призводить підвищення повздовжнього градієнта напруги при гасінні дуги?