4. Газовое дугогашение.
4.1. Принцип гашения дуги.
Газовое дугогашение основано на использовании воздействия на дугу потока газов. При этом возможно как механическое воздействие газов на дугу (захват частиц ствола дуги газовым потоком, его удлинение и разрыв), так и усиление охлаждения ствола дуги холодным газовым потоком или газами повышенной теплоемкости, оказывающими сильное деионизирующее воздействие. В тяговых аппаратах нашли применение два основных вида газового дугогашения:
расширительное, при котором поток газов создает сама дуга;
воздушное, когда на дугу действует искусственная воздушная струя.
При расширительном дугогашении не требуется специальных сложных устройств для создания направленной газовой струи. Оно наиболее подходит для аппаратов (или их элементов) одноразового использования – вставок плавких предохранителей. Принцип расширительного дугогашения заключается в разрушении ствола дуги в процессе импульсного повышения давления в зоне дугогашения, а затем его импульсного снижения. При этом ионизированные частицы ствола рассеиваются и разрушается его целостность как проводника тока. Эффект дугогашения усиливается, если пространство ствола заполняется нейтральной, неионизированной массой (жидкостью, порошком, песком).
Ускорить процесс могут выделяющиеся в зоне дуги деионизирующие газы, например водородсодержащие газы, обладающие высокой теплоемкостью, которые выделяются при обгорании фибры и некоторых других материалов. По условиям работы на ЭПС применять масляные выключатели, работающие по этому принципу, невозможно. Расширительное дугогашение используют только в плавких предохранителях.
4.2. Плавкие предохранители.
Первоначально такие предохранители выполняли с выхлопом газов в окружающее пространство (высоковольтные предохранители "стреляющего" типа для защиты вспомогательных цепей). Однако при этом происходила такая ионизация воздуха высоковольтной камеры, при которой возникали дуги в других цепях. В настоящее время применяют плавкие предохранители только герметические, заполненные кварцевым песком или мраморной крошкой и мелом.
В герметических предохранителях, особенно с кварцевым песком, при расплавлении вставки образуется трубчатый канал со стенками из стекловидной массы.
Форму и площадь сечения проводников предохранителей обычно подбирают опытным путем. При токах до 15…25 А их изготовляют из медной или цинковой проволоки, при больших токах – штампованными из медного или цинкового листа. Необходимые диаметры, медной dм и цинковой dц проволоки определяют по формулам:
.
Такие плавкие предохранители сравнительно просты и дешевы, однако обладают нестабильностью характеристик. Нагреваясь при рабочих режимах до сравнительно высоких температур, их проводники довольно быстро окисляются, в результате, чего уменьшается площадь их сечения. Следовательно, с течением времени ток их срабатывания I0 снижается. Поэтому в эксплуатации их необходимо профилактически заменять, что не всегда удобно. Эти сложности отпадают в случае применения малых автоматических выключателей вместо плавких предохранителей.