Магнитные дутье

Электрическая дуга является своеобразным проводником с током, который может взаимодействовать с магнитным полем. Сила взаимодействия между током дуги и магнитным полем перемещает ее, т.е. создается так называемое «магнитное дутье».

Магнитное поле создается специальной катушкой, включенной последовательно или параллельно коммутируемой цепи, могут быть использованы и постоянные магниты.

Внутри электромагнитной катушки размещение ферромагнитный сердечник.

При протекания тока по катушке создается магнитное поле, направленное на передвижение электрической дуги в дугогасительную камеру с узкой щелью.

Сила, действующая на единицу длины дуги, P = IB, где B ‑ индукция магнитного поля катушки в месте расположения дуги. Можно считать, что B = I и, следовательно, P = kI². Это сила перемещает электрическую дугу сначала в воздухе, а потом в узкой щели и расходуется на преодоление аэродинамического сопротивления воздуха и силы трения дуги о стенки узкой щели дугогасительной камеры.

При параллельном включении катушка индукции не зависит от тока в дуге и сила пропорциональна этому току

P = B  I  I.

Из рисунка видно, что сила действующая на дугу при последовательной катушке пропорционально квадрату тока (кривая 1). При параллельном ее включении (кривая 2). При эти силы равны. В кривой имеется две характерные области. В первой (I) время расчет с увеличением величины тока, во второй (II) – спадает.

В первой области сила P мала и гашение дуги происходит за счет ее удлинения расходящимся подвижным контактом. Чем больше ток, тем больше требуется длина дуги для ее гашения, и тем больше время гашения.

Во второй области, как только контакты разомкнутся с помощью ЭДУ дуги заводится в камеру и быстро гаснет. Наибольшая длительность горения дуги имеет место при I = 5А.

Из рисунка видно, что при малых токах сила, действующая на дугу при последовательной катушке меньше, чем при параллельной (кривая 3). Поэтому длительность горения дуги при последовательной катушке больше, чем при параллельной (кривая 4). За счет увеличения м.д.с. катушки максимум кривой 4 может быть снижен.

Вывод: последовательное магнитное дутье следует применять для гашения дуги с большими токами.

Преимущество ду с последовательной катушкой

- Хорошо работает в области больших токов (более 100 А). Обеспечивает малый износ контактов. Сдвигает дугу с рабочих поверхностей контактов.

- При изменении направления тока дуга меняет знак и магнитное поле. Сила, действующая на дугу не меняет своего направления при изменении направления тока дуги.

Система может работать как при постоянном, так и при переменном токе.

- Падение напряжения на катушке составляет доли вольта. Катушка выполнена проводом большого сечения.

- Высокая надежность при гашении номинальных и больших токов.

- Наиболее распространенный вариант построения ДУ.

Недостаток: большая затрата меди на катушку; нагрев контактов за счет тепла в дугогасительной катушке.

ДУ с параллельной катушкой имеет следующие недостатки:

- направление ЭДУ, действующего на электрическую дугу зависит от полярности тока. При изменении направления тока меняется направление движения дуги и ДУ становится неработоспособным.

- при к.з. снижается напряжение на источнике, питающем катушку. В результате гашение дуги идет неэффективно.

Такие ДУ применяются только при отключении небольших постоянных токов (5-10 А) и не применяются на переменном токе.

При использовании постоянных магнитов отсутствуют затраты на создание магнитного поля, резко сокращается расход меди, отсутствует подогрев контактов от катушки.

По сравнению с ДУ с параллельной катушкой ДУ с постоянными магнитами обладает высокой надежностью и может использоваться при любых значениях постоянного тока. За счет конструктивных мер можно сделать ДУ с постоянными магнитами работоспособным при любом направлении тока. Характеристики ДУ с постоянными магнитами аналогичных характеристикам ДУ с параллельной катушкой.