8. Характеристика электрической дуги и особенности ее гашения в высоковольтных выключателях

При отключении цепи тока выключателем высокого напряжения его контакты расходятся, однако цепь тока не разрывается, так как между контактами возникает электрическая дуга, т. е. сильно ионизированный столб газа, ставшим проводящим под влиянием высокой температуры.

Хар-ки эл. дуги:

1. по длине выделяют: катодную зону Uкат=20-50 В и анодную зону Uанод=15-25 В.

2. общая их длина сост. 10^-5 см

3. напряженность эл. поля 10⁵ – 10⁶ в-см

4. сопротивление дуги имеет нелинейный характер

З ависимость тока дуги от напряжения на ней - вольт-амперная хар-ка дуги. Для дуги пост. тока (а) эта характеристика имеет падающий характер, что объясняется весьма быстрым ростом проводимости дугового промежутка при увеличении тока.

Дуга переменного тока обычно гасится легче, чем дуга постоянного тока. Чтобы погасить дугу постоянного тока, надо насильственно свести к нулю ток цепи путем непрерывного увеличения сопротивления дугового столба. При переменном токе этого делать не требуется: здесь через каждый полупериод ток естественным путем проходит через нулевое значение, и надо лишь воспользоваться этим обстоятельством и создать вблизи перехода через нуль такие условия в межконтактном промежутке, чтобы протекание тока цепи вслед за этим переходом не возобновлялось.

К огда переменный ток проходит через нуль, энергия дуги становится равной нулю, происходит деионизация дугового промежутка и если извне усилить этот процесс деионизации, что и делают дугогасительные устройства, то дуга переменного тока после прохождения через нуль вновь не загорается. В действительности при переходе переменного тока через нуль он меняется по закону отличном от синусоидального.

Немного раньше момента времени естественного перехода через нуль ток в дуге падает почти до нуля, а затем после перехода через нуль скачком снова достигает соответствующего значения.

Таким образом, при переходе переменного тока через нуль имеет место бестоковая пауза, во время которой происходит интен-сивная деионизация дугового промежутка. Условия гашения дуги переменного тока может быть сформулировано следующим образом: если нарастание сопротивления промежутка, выраженное его пробивным напряжением, будет опережать нарастание напряжения на промежутке, то дуга гаснет при переходе тока через нуль. Если медленнее, то в момент их сравнения произойдет повторное зажигание дуги.

Для гашения возникающей дуги постоянного тока обычно стремятся повысить напряжение на дуге (и ее сопротивление) или путем растяжения дуги, или путем повышения напряженности электрического поля в дуговом столбе, а большей частью — одновременно и тем и другим путями. Это достигается применением специальных дугогасительных камер в выключающих аппаратах, задача которых состоит в том, чтобы обеспечивать быстрое растяжение дуги и повышение напряжения на ней, с одной стороны, а с другой — ограничивать распространение порождаемого ею пламени и раскаленных газов в приемлемом объеме пространства.