33. Способы гашения электрической дуги: механическое растягивание, в продольных щелях, воздушных дутьем.

Механическое растягивание:

Для погашения дуги, ее необходимо растянуть на большую длину .

осуществляется расхождением контактов с определенной скоростью. При этом дуга приобретает скорость в направлении своей оси . Время гашения дуги: . При механическом растягивании опорные точки дуги стоят неподвижно на электродах. Это приводит к их сильному обгоранию. Для уменьшения нужно обеспечить большие скорости расхождения контактов, что требует мощных отключающих пружин. Малые градиенты напряжения в дуге обуславливают большую .

Пример: при токе 600А и напряжении 220В .

Гашение дуги путем механического растягивания применяется при малых токах, до 1 кА.

Гашение дуги в продольных щелях.

Продольной называется щель, ось которой совпадает с осью ствола дуги. Такая щель образуется двумя изоляционными пластинами.

Для рис. I: верхняя часть камеры: между точками 1 и 2 имеется прямая продольная щель 3 с плоскопараллельными стенками.

II: в камере несколько прямых параллельных щелей. Применяют при отключении больших токов.

III: камера с одной продольной щелью, имеющей извилистую форму. Камера для гашения. Камера ребер способствует повышению напряжения на дуге.

IV: в камере продольная щель с рядом ребер и уширений, за счет которых растет продольный градиент напряжения.

С точки зрения особенности движения дуги различают щели узкие и широкие. Широкой называют щель, ширина которой значительно больше диаметра дуги (> 6 мм). Узкая щель от 1 до 4 мм. В широких щелях движение дуги мало стеснено стенками. Сечение ее ствола не деформировано. Качественно все явления происходят, как и в открытой горящей дуге. В узких щелях условия охлаждения дуги резко изменены.

1. в широкой щели

2. в открытой щели

в узкой щели

В начале с ростом тока скорость движения дуги растет. Далее явление носит неустойчивый характер. Дуга либо движется с какой-то скоростью , либо ее скорость падает до нуля. В более узких щелях и при меньших напряженностях магнитного поля неустойчивое движение вплоть до установки наблюдается при меньших токах. Величину тока, при которой наступает неустойчивое движение дуги, называют критической.

Кривая 5 отделяет области, где дуга не останавливается, от тех областей, где имеется ее остановка. Причина остановки – тепловые явления у стенок камеры. В узкой щели дуга деформирована и прижата к стенкам камеры. С ростом тока энергия, выделяемая в дуге, примерно пропорциональна квадрату тока , а скорость движения – произведению тока на напряженность . Следовательно, при неизменной напряженности с ростом тока происходит возрастающее нагревание стенок и появление на них проводящих мостиков из металла. Следовательно, дуга может остановиться. Остановке дуги способствует газогенерация из стенок камеры. Выделение газа и испарение влаги происходит под действием высокой температуры дуги и создает местное повышение давление в щели и возрастание сопротивления движения дуги. Следовательно, снижению скорости. А это приводит к еще большему разогреву стенок и торможению дуги вплоть до ее остановки. Поэтому гигроскопичность материала, наличие в нем легкоиспаряющихся компонентов, а также шероховатость поверхности не позволяет использовать их в камере с узкими щелями.

Зависимость скорости движения дуги от ширины щели.

Н₁>H₂>H₃

I=const

В очень широких щелях ( I ) скорость дуги практически не зависит от ширины щели. По мере сужения щели при неизменных токе и напряженности магнитного поля несколько возрастает. Оставаясь широкой, щель все же ограничивает возможность сворачивания дуги в спираль и расщепления ее на параллельные волокна. Это и приводит к некоторому возрастанию скорости движения дуги.

В узких щелях ( II ) дуга выталкивает столб воздуха, находящегося впереди, и засасывает столб воздуха позади нее. В узкой щели воздуха меньше и меньше сопротивление движению дуги. Скорость возрастает с уменьшением щели: , к=0,63-0,9 для мм.

Одновременно с уменьшением ширины дуги возрастает сопротивление дуги и тепловые явления у стенок камеры. При скорости больше критической, скорость дуги падает вплоть до ее остановки ( III ). Начальная часть характеризует не состояние дуги, а проводящего мостика, образующегося на поверхности камеры.

Наименьший градиент напряжения получается в открытой неподвижной дуге и возрастает с уменьшением щели.

Повышение градиента напряжения находится в узких щелях.

Гашение дуги воздушным дутьем.

Так же используется в высоковольтных выключателях переменного тока.

Дуга, образующаяся между контактами, обдувается вдоль или поперек потоками воздуха под определенным давлением. Перемещающийся с большой скоростью поток воздуха удаляет из зоны дуги нагретые ионизированные частицы, заменяя их охлажденными. Температура ствола дуги резко падает. Одновременно происходит и механическое разрушение ствола дуги. После гашения дуги, во избежании пробоя промежутка необходимо увеличивать расстояние между контактами, до величины определенной требованиями электрической прочности. Это достигается перемещением контактов (дополнительно, последовательно включенные контакты) и применение многократного разрыва.

По отношению к стволу дуги поток воздуха может быть поперечным, продольным и продольно-поперечным. По эффективности воздействия на дугу лучшие характеристики дают камеры поперечного дутья, но их работа связана с большим расходом воздуха.