Мощность дуги

Р_д (t) = E_д.ср l_д i_t = P₀ f (t), (5.2)

Соответственно энергия дуги, выделяющаяся за время t:

t

W_д(t)= P₀ ∫ f(t) dt = P₀ f₁(t). (5.3)

0

Процесс газообразования. При горении дуги в масле в результате испарения и разложения масла в зоне дуги образуется парогазовой пузырь. Отдельные зоны полости пузыря могут находиться в различных условиях теплообмена с дугой и иметь различные температуру, плотность и химический состав.

Для определения давления р(t) в камере при горении дуги в замкнутом пузыре (см. рис. 5.6) используется уравнение состояния в виде

р(t) = k_г R_г Т_г W_д(t)/V_t, (5.4)

где k_г [W(t)] — массовый коэффициент газообразования; R_г — газовая постоянная; Т_г — температура парогазовой смеси; V_t — объем парогазовой смеси.

Принимая k_г ~ (5–6) ^. 10^-8 кГ/Дж; R_г = 670 Дж/(кг К), Т_г = 2000 К, вводят обобщенный коэффициент парообразования k_го(4 – 6) ^. 10^-2 кГ/Дж.

В общем случае объем парогазовой смеси

V_t = V_к (t) + V_ист (t) + V_м (t) + V_буф (t) + V_деф (t), (5.5)

где объем, освобождаемый подвижным контактом:

t

V_к (t) = S_к ∫ u_к dt, (5.6)

0

где S_к = 0,25πd_к² — площадь поперечного сечения контактного стержня; u_к – скорость движения контакта;

t

V_ист (t) = (S_г – S_к) ∫ u_и dt (5.7)

0

— объем масла, истекшего за время t из камеры через кольцевое сечение площадью S_г – S_к; u_м – скорость истечения масла; V_м (t) — количество испарившегося масла; V_м (t) — количество испарившегося масла пропорционально энергии дуги V_м (t) = k(P₀) W_д (t), где объемный коэффициент парообразования 100–270 ^. 10^-9 м³/Дж (при увеличении мощности дуги P₀ от 1,5 до 6 ^. 10⁶ Вт); V_буф (t) — объем буферной полости (V_деф (t) — объем, образующийся благодаря упругой деформации стенок камеры).

Для расчета давления в камере при истечении из нее парогазовой смеси обычно принимаются следующие допущения:

1. Истечение смеси в пространство над камерой происходит в подкритическом и надкритическом режимах в зависимости от соотношения давлений в парогазовом пузыре р(t) и надкамерном пространстве р_н(t).

2. При истечении парогазовой смеси сечение струи не меняется (S_г = const) и равно наименьшему сечению дутьевой щели.

3. Процесс истечения смеси начинается в момент t = t₁, когда парогазовый пузырь соединяется с надкамерным пространством. Для определения давления в камере р(t) в режиме истечения смеси используется уравнение газового состояния

р(t) = [k_г W_д(t) – m_ист(t)] R_г Т_г /V(t), (5.8)

где m_ист (t) – масса истекшей смеси.

Анализ экспериментальных данных U_ВЭП после нуля тока для межконтактного промежутка l_п (при заданных температуре T_t <3000 К и давлении р_t в зоне остаточного ствола дуги) показывает, что, в первом приближении, U_ВЭП ~ , где T₀ =300 K.

В современных ДУ высокого напряжения широко используются элементы и системы, которые впервые были применены в ВМ и ВММ: розеточные контакты, сопловые конструкции, комбинированные контактные системы (с главными и дугогасительными контактами), киритовые дугогасительные контакты, шунтирующие сопротивления, приводные устройства (электромагнитные, пружинные, гидравлические), а также системы автогенерации и автокомпрессии.