29. Способы гашения дуги путем воздействия на её ствол.

• Увеличение длины дуги путём её растяжения

Чем длиннее дуга, тем большее напряжение необходимо для ее горения (кривая U¹_д). Если напряжение источника окажется меньше ВАХ дуги (кривая U¹_д), то нет условий для стабильного горения дуги, дуга гаснет. Это самый простой, но самый неэффективный способ. Например, чтобы погасить дугу с I=100 A при U= 220 B требуется растянуть дугу на 25 ÷ 30 см, что в ЭА практически невозможно (увелич-ся габариты). Используется у слаботочных электрических аппаратов (реле, магнитные пускатели, выключатели).

• Воздействие на ствол дуги путём охлаждения, при этом увеличивается продольный градиент напряжения.

• Гашение дуги в вакууме Высокоразреженный газ обладает электрической прочность в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении. Используется в вакуумных контакторах и выключателях.

• Гашение дуги в газах высокого давления

Воздух при давлении 2 МПа и более обладает высокой электрической прочностью, что позволяет создать компактные гасительные устройства в воздушных выключателях. Эффективно также использование шестифтористой серы SF₆ (элегаза) для гашения дуги.

Гашение дуги в узких щелях

Способ используется в аппаратах на напряжение до 1000В.

Гашение дуги в масле

Способ используется в аппаратах на напряжение выше 1000В.

Воздействие на столб электрической дуги. Задача ДУ состоит в том, чтобы обеспечить гашение дуги за ма­лое время с допустимым уровнем перенапряжений, при ма­лом износе частей аппарата, при минимальном объеме рас­каленных газов, с минимальным звуковым и световым эф­фектами.

Рассмотрим ДУ аппаратов низкого напряжения, Для

гашения дуги постоянного тока иеобходамо^чтобы ВАХ ду- ги «д шла. выше прямой U—iR. Так как и_д==Т?^7+й_э, то

подъем характеристШПГТможно получить за счет увеличе­ния длины дуги /, напряженности электрического поля в столое дуги (градиента)_£_п и использования околоэлек-тродного паления напряжения и_э. /Увеличить градиент Е_п можно нутемНэффективного охлаждения дуги и подъема давления среды, в коходой она горит^Охлаждение дуги мо­жно создать за счет перемещения дуги в воздухе или газе, за счет их перемещения относительно дуги либо размеще­ния дуги в узкой щели, стенки которой имеют высокую теп­лопроводность и дугостойкость.

Поднятие ВАХ за счет увеличения длины малоэффектив­но, так как значение Е_п для свободно горящей в воздухе дуги мало (10 В/см) и ее гашение требует значительного растяжения, что увеличивает габариты аппарата.

В электрических аппаратах низкого напряжения наибо­лее широко применяются ДУ с узкой щелью (§ 4.1). Для увеличения эффективности охлаждения ширина щели б де­лается меньше диаметра дуги й_д. Кроме того, по мере втя­гивания дуги в щель она приобретает форму зигзага. При этом увеличивается не только длина дуги, но и отвод тепла от нее.

Перемещение дуги в такой камере осуществляется с по­мощью магнитного поля.

Важнейшей характеристикой дугогасительной камеры является зависимость градиента Е_п от ширины щели б и то­ка / (рис. 4.22) [3.2]. Для каждого значения б меняются ток / и напряженность магнитного поля Н. Значение б = со относится к открытой свободно горящей в воздухе дуге.

Для открытой дуги (штриховой линией) градиент Е_п резко изменяется в зависимости от тока и для неподвижной дуги составляет всего 10 В/см. Для узкой щели 6 = 1 -4-4 мм гра­диент Е„ мало зависит от тока и увеличивается с умеиь-шемием б. Скорость движения дуги v может достигать 200 м/с и при неизменном токе дуги / меняется за счет из­менения напряженности поля Н. Зависимость продольного градиента Е_п от ширины щели показана на рис. 4.23. Сле-

исключать возможность остановки дуги, так как это приводит к разрушению керамики и отказу ДУ.

Наиболее характерные формы щели в керамических пластинах ДУ изображены на рис. 4.24, где 1 и 2 — зона наибольшего охлаждения дуги; 3 — продольная щель, в ко­торую направляется дуга; 4 — расширение, облегчающее вхож­дение дуги в камеру; 5 — ме­стные уширения в щели.

м1с

Когда дуга под воздействи­ем магнитного поля затягива­ется в зигзагообразную узкую щель, увеличивается ее длина. При этом возрастает градиент Е_п за счет охлаждения благо­даря тесному контакту дуги с керамическими стенками щели. Наиболее эффективна форма рис. 4.24,(9, при которой гради­ент Е_п дополнительно возрастает за счет местных ушире-ний 5.

Раскаленные газы, выбрасываемые из ДУ после гаше­ния дуги, попадая на токоведущие детали оборудования, могут приводить к возникновению в нем КЗ. Поэтому на пути этих газов устанавливают решетку из металлических

пластин. Газы, проходя через эту решетку, деионизируют-ся, охлаждаются, и опасная зона их выброса резко сокра­щается