13.Выключатели. Устройство и назначение. Способы гашения дуги.

Выключатель — электрический аппарат для замыкания и размыкания электрической цепи, включения и отключения оборудования.

Ключ — понятие из электротехники;

Бытовой выключатель освещения — устройство для зажигания и выключения электрического освещения;

Автоматический выключатель — устройство для защиты электрических сетей и оборудования зданий различного назначения от перегрузок и коротких замыканий;

Высоковольтный выключатель — аппарат для управления энергосистемами и их защиты.

Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока короткого замыкания, но их включающая способность соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях. В распределительных сетях 6-10 кВ, выключателями нагрузки часто называют выключатели с отключающей способностью меньше 20 кА.

Электрическая дуга (Вольтова дуга, Дуговой разряд) — физическое явление, один из видов электрического разряда в газе.

При увеличении напряжения между двумя электродами до определённого уровня в воздухе между электродами возникает электрический пробой. Напряжение электрического пробоя зависит от расстояния между электродами и других факторов.

Борьба с электрической дугой [править]

В ряде устройств явление электрической дуги является вредным. Это в первую очередь контактные коммутационные устройства, используемые в электроснабжении и электроприводе: высоковольтные выключатели, автоматические выключатели, контакторы. При отключении нагрузок вышеуказанными аппаратами между размыкающимися контактами возникает дуга. Механизм возникновения дуги в данном случае следующий:

Уменьшение контактного давления - количество контактных точек уменьшается, растёт сопротивление в контактном узле;

Начало расхождения контактов - образование "мостиков" из расплавленного металла контактов ( в местах последних контактных

точек );

Разрыв и испарение "мостиков" из расплавленного металла;

Образование электрической дуги в парах металла ( что способствует большей ионизации контактного промежутка и трудности при

гашении дуги );

Устойчивое горение дуги с быстрым выгоранием контактов.

Для минимального повреждения контактов необходимо погасить дугу в минимальное время, прилагая все усилия по недопущению нахождения дуги на одном месте ( при движении дуги теплота, выделяющаяся в ней будет равномерно распределятся по телу контакта ). Для выполнения вышеуказанных требований применяются следующие методы борьбы с дугой:

охлаждение дуги потоком охлаждающей среды - жидкости ( масляный выключатель ); газа - (воздушный выключатель, автогазовый выключатель, масляный выключатель, элегазовый выключатель ), причём поток охлаждающей среды

может проходить как вдоль ствола дуги ( продольное гашение ), так и поперёк ( поперечное гашение ); иногда применяется продольно - поперечное гашение;

использование дугогасящей способности вакуума - известно, что при уменьшении давления газов, окружающих коммутируемые контакты до определённого значения приводит к эффективному гашению дуги ( в связи с отсутствием носителей для образования

дуги ) вакуумный выключатель.

использование более дугостойкого материала контактов;

применение материала контактов с более высоким потенциалом ионизации;

применение дугогасительных решёток ( автоматический выключатель, электромагнитный выключатель ). принцип применения дугогашения на решётках основан на применении эффекта околокатодного падения в дуге ( большая часть падения напряжения в дуге

- это падение напряжения на катоде; дугогасительная решётка - фактически ряд последовательных контактов для попавшей туда дуги ).

использование дугогасительных камер - попадая в камеру из дугостойкого материала с узкими, иногда зигзагообразными каналами

дуга растягивается, сжимается и интенсивно охлаждается от соприкосновения со стенками камеры.

использование "магнитного дутья" - поскольку дуга сильно ионизирована, то её в первом приближении можно полагать как гибкий проводник с током; создавая специальными электромагнитами ( включённых последовательно с дугой )магнитное поле можно создавать движение дуги для равномерного распределению тепла по контакту, так и для загона её в дугогасительную камеру или решётку. В некоторых конструкциях выключателей создаётся радиальное магнитное поле, придающее дуге вращательный момент.