5.3. Условие гашения дуги переменного тока.

Дуга переменного тока возникает при коммутации силовых электрических цепей, так как большинство электроустановок высокого и низкого напряжения работает на переменном токе промышленной частоты 50 Гц.

При частоте 50 Гц ток в дуге меняется быстро и происходящие процессы необходимо рассматривать с помощью динамической ВАХ.

Процесс гашения дуги переменного тока при отключении активной нагрузки.

Пусть контакты разошлись в точке а (рис.5.2). Между ними загорается дуга. К концу полупериода из-за уменьшения тока увеличивается сопротивление ствола дуги и соответственно увеличивается напряжение на дуге. При подходе тока к нулю к дуге подводится малая мощность, температура дуги уменьшается, соответственно замедляется термическая ионизация, и ускоряются процессы деионизации, сопротивление дугового промежутка резко увеличивается, что приводит к ступенчатому изменению тока практически до нуля - дуга гаснет (точка 0). Ток в цепи обрывается до своего естественного прохождения через нуль. Напряжение соответствующие обрыву тока – пик гашения U_г.

Рис.5.2. Гашение дуги переменного тока при отключении активной нагрузки

После гашения дуги происходит процесс восстановления электрической прочности дугового промежутка (кривая а₁ – б₁). Под электрической прочности дугового промежутка подразумевается напряжение, при котором происходит электрический пробой дугового промежутка. Начальная электрическая прочность (точка а₁) и скорость ее возрастания зависят от свойств дугогасительного устройства. В момент t₁ кривая напряжения на дуговом промежутке пересекается с кривой восстановления электрической прочности дугового промежутка – происходит зажигание дуги. Напряжение зажигания дуги – пик зажигания U_з. Кривая напряжения на дуге имеет седлообразную форму.

В точке 0₁ дуга вновь гаснет и происходят процессы, аналогичные описанным ранее. К моменту 0₁ вследствие расхождения контактов длина дуги возрастает, отвод тепла от дуги увеличивается, Увеличивается соответственно и начальная электрическая прочность (точка а₂) и скорость ее возрастания (кривая а₂ –в₂). Соответственно этому увеличивается и бестоковая пауза t_б2 > t_б1.

В момент t₂ снова происходит зажигание дуги. В точке 0₂ дуга гаснет. Вновь увеличивается начальная электрическая прочность (точка а₃) и скорость ее возрастания (кривая а₃ –б₃). Кривая напряжения не пересекается с кривой возрастания электрической прочности. Дуга в этом полупериоде не зажигается.

Условие гашения дуги переменного тока – после прохождения тока через нуль электрическая прочность дугового промежутка при всех значениях тока должна быть больше напряжения на нём.

При индуктивной нагрузке бестоковая пауза очень мала (примерно 0,1мкс), то есть дуга горит практически непрерывно. Отключение индуктивной нагрузки сложнее, чем активной. Здесь нет обрыва тока.

В целом процесс дугогашения на переменном токе легче, чем на постоянном. Рациональным условием гашения дуги переменного тока следует считать такое, когда гашение осуществляется в первый после размыкания контактов переход тока через нуль.