5.4 Основные способы гашения дуги в аппаратах выше 1000 в:

Гашение дуги в масле. Если контакты аппарата поместить в масло, то возникающая дуга приводит к интенсивному газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70-80%). Остальное – это пары масла и других углеводородов – продуктов разложения масла. Так как масло относится к углеводородам, в начале ряда которых стоят метан, этан, пропан и т.д., то молекулы масла имеют в своем составе атомы углерода и водорода. При высокой температуре масло разлагается на водород, который наилучшим образом подходит для охлаждения дуги вследствие исключительно высокой теплоемкости, и на углерод, который в виде электропроводящей сажи загрязняет масло, снижая его диэлектрические свойства.
Таким образом, масло используется как газогенерирующее вещество, и только на втором месте стоят его изолирующие свойства. Возникающее высокое давление и интенсивная циркуляция газов и масла приводят к интенсивному охлаждению и гашению дуги.
Газовоздушное дутье. Может производиться вдоль или поперек дуги, что способствует проникновению газовых частиц в ее ствол, интенсивной диффузии и охлаждению дуги. Газ может создаваться при разложении масла или твердых газогенерирующих веществ (оргстекло). Более эффективно дутье холодным воздухом под высоким давлением, как это происходит в воздушных выключателях. Дутье бывает поперечным и продольным. Поперечное – более эффективно, но продольное проще создать и устройство получается более компактным, поэтому продольное используется чаще.
Многократный разрыв цепи с током.

Отключение большого тока при высоких напряжениях затруднительно. Поэтому применяют разделение напряжения между несколькими дуговыми промежутками, включенными последовательно. Однако при погасании дуги на одном из промежутков, все напряжение оказалось бы приложенным к этому промежутку, что привело бы к повторному зажиганию дуги. Поэтому применяют выравнивание напряжений на промежутках путем шунтирования их активными или емкостными сопротивлениями. Шунтирование активным сопротивлением также снижает скорость восстановления напряжения на контактах выключателя.
Гашение дуги в вакууме. В вакууме нет носителей зарядов. Поэтому после первого погасания дуги при переходе тока через ноль дуга вновь не загорается.
Гашение дуги в газах высокого давления. Воздух при давлении 20 атмосфер обладает большой электрической прочностью и высокой теплоемкостью, что позволяет создать компактные и высокоэффективные дугогасительные камеры. Кроме того применяются газы с большой электрической прочностью, например шестифтористая сера (элегаз).

5.5 Отключение активной цепи переменного тока

Рисунок 5.13 – Токи и напряжения в цепи при гашении дуги постоянного тока: Uпр1 – Uпр3 – восстанавливающаяся электрическая прочность дугового промежутка после погасания дуги

5 .6 Отключение индуктивной цепи переменного тока

а)

б)

Рисунок 5.14 – Схема замещения сети переменного тока (а) и токи и напряжения в цепи при гашении дуги (б)

Схема замещения представляет собой колебательный контур, собственная частота колебаний в котором

(5.1)

Как следует из рисунка 5.14б, прерывание тока в цепи с большой индуктивностью происходит при переходе тока через ноль, т.е. при максимальном значении напряжения. Обозначим это значение напряжения источника в начальный момент времени как U₀.

Рисунок 5.15 – К определению средней скорости восстанавливающегося напряжения

В начальный момент времени, когда гаснет дуга, напряжение промежутка (U_C) равно нулю. Ток в цепи также равен нулю. Под действием разности напряжений между источником U₀ и емкостью U_C ток нарастает до момента совпадения этих напряжений (точка А). В этот момент энергия, запасенная в индуктивности, максимальна, поэтому в течении следующего промежутка времени, равного τ, емкость будет заряжаться до 2U₀ за счет инерции тока, протекающего через индуктивность. Процесс будет периодически повторяться, как показано на рис. 5.15, который без учета затухания может быть представлен зависимостью