5.2. Вольт-амперная характеристика дуги постоянного тока.

Из рис. 5.2 вольт-амперной характеристики дуги, т.е. зависимости напряжения на дуге от тока в ней U_д=f(I_д), видно, что с увеличением тока напряжение на дуге, т.е. напряжение, необходимое для ее поддержания, уменьшается. Объясняется это тем, что электрическое сопротивление дуги изменяется в квадратичной зависимости от тока в дуге. По мере увеличения тока сопротивление дуги уменьшается.

Рис. 5.2. Вольт-амперные характеристики дуги.

В установившемся состоянии каждой точке характеристики дуги соответствует некоторое сечение и температура дугового столба. При плавном изменении тока дуговой столб и температура также изменяется применительно к новым условиям (статическая характеристика дуги). Если ток изменяется с некоторой скоростью (динамическая характеристика дуги), то температура скачком измениться не может. Положение динамических характеристик по отношению к статической характеристике зависит от скорости изменения тока. Чем медленнее происходит изменение тока, тем ближе расположена динамическая характеристика к статической. Электрическая дуга имеет только одну статическую характеристику, а количество динамических характеристик не ограничено.

5.3. Вольт-амперная характеристика дуги переменного тока. Напряжение на дуге синусоидального тока.

Рис. 5.3. Напряжение на дуге при переменном токе: а) ток как функция времени; б) напряжение дуги как функция тока; в) напряжение дуги как функция времени.

Вольт-амперная характеристика дуги переменного тока представлена на рис. 5.3. В течение четверти периода, когда ток увеличивается, кривая напряжения лежит выше статической характеристики. Следующая четверть периода, когда ток уменьшается, кривая напряжения лежит ниже статической характеристики. Дуга зажигается в точках 1 и 4 и угасает в точках 3 и 6.

6. Отключение цепей однофазного переменного тока. Условие гашения дуги.

Рис. 6.2. Кривая изменения тока КЗ в цепи, питающейся от системы неограниченной мощности, где =t_{рз min} +t_{соб. Выкл.}- время к моменту размыкания контактов.

Рассмотрим процесс изменения тока короткого замыкания в простейшей цепи (рис. 6.1.), питающей от электрической системы неограниченной мощности. Ток нагрузки в

Рис. 6.1. Схема цепи, питающейся от системы неограниченной мощности.

нормальном режиме определяется величиной напряжения и величинами сопротивлений сети. При коротком замыкании в точке К сопротивление цепи резко уменьшится, в результате чего ток в цепи увеличивается. Известно, что в цепях, содержащих индуктивность, не может быть мгновенного изменения тока. Всякое изменение сопротивления цепи вызывает переходный процесс, в течение которого ток в цепи изменяется до некоторого установившегося значения. Подобный переходный процесс имеет место и при коротких замыканиях.

На рис. 6.2 приведена кривая изменения тока короткого замыкания i_к в цепи, показанной на рис. 6.1. Из рисунка видно, что этот ток можно разложить на две слагающие: вынужденный синусоидальный ток, имеющий установившееся значение, и свободный апериодический ток, затухающий по экспоненциальному закону. Вынужденную периодическую слагающую называют периодическим током и принимают следующие обозначения: мгновенное значениеi_п, амплитудное значениеI_п.м, действующее значениеI_п

Свободную апериодическую слагающую тока короткого замыкания принято называть апериодическим током. Для нее приняты обозначения: мгновенное значение i_а, начальное значениеi_аt=0, действующее значениеI_а.м

Рис. 6.4.

Примем допущения: 1) система неограниченной мощностиS=U=const; 2) считаем, что Х_L R; 3) к моменту времени апериодическая составляющая затухла, выключатель отключает синусоидальный ток. Нарисуем схему замещения для нашего случая (рис. 6.3.), гдеR- активное сопротивление всей схемы,L- индуктивное сопротивление всех элементов,gиb- активная и индуктивная проводимости всех элементов.

Рис. 6.3. Схема замещения.

U_пр - пробивное напряжение характеризует электрическую прочность. С увеличением расстояния между контактами электрическая прочность повышается. На контактах начинает восстанавливаться напряжениеU_с, что обусловлено емкостью, так как во время горения дуги емкость закорочена (разряжена), после того как дуга гаснет емкость заряжается от 0 доU_ист. ПриU_с = U_пр вновь зажигается дуга. Необходимым условием гашения дуги являетсяU_пр > U_с (dU_пр/dt>dU_с/dt). Для влияния наU_пр в выключателях предусматриваются дугогасительные устройства (увеличениеdU_пр/dt).