7. Способы гашения дуги в коммутационных аппаратах.

Гашение электрической дуги достигается воздействием на происходящие в ней ионизационные и деионизационные процессы. Первые должны быть резко ослаблены, а вторые - усилены. Интенсивность деионизации дуги в большой степени зависит от свойств той среды, в которой горит дуга: чем больше теплопроводность, электрическая прочность, температура термической ионизации и теплоемкость газовой среды, тем интенсивнее процесс деионизации, тем легче погасить дугу. Наилучшими дугогасящими свойствами обладает водород и несколько худшими водяной пар, углекислый газ и воздух.

В отключающих аппаратах применяются различные способы ускорения гашения электрической дуги. Наибольшее применение нашли следующие способы дугогашения:

1. гашение дуги при помощи газового дутья;

2. гашение дуги путем стеснение дуги в узкой щели;

3. гашение дуги путем разделения длинной дуги на ряд коротких.

7.1. Газовое дутье.

Газовое дутье бывает: автогазовое и принудительное. При автогазовом дутье газ необходимый для гашения образуется в межконтактном промежутке под действием высокой температуры дуги. Интенсивность дутья зависит от отключающего тока. Автогазовое дутье используется в масляных выключателях, трубчатых разрядниках, в плавких предохранителях с фибровым патроном.

В принудительном дутье газ подается от внешнего источника, приp=const. Интенсивность дутья не зависит от тока. Используется в воздушных и элегазовых выключателях.

Рис. 7.1.

Рис. 7.2.

Механизм газового дутья. Свободно горящую дугу в ламинарном потоке можно представить в виде совокупности проводящих линий, концентрация которых одинакова во всех точках. При помещении дуги в турбулентный поток газа нити растаскиваются. Следствием этого является увеличение электрической прочности за счет того, что диаметр нити много меньше диаметра дуги, т. е. происходит рекомбинация. Газ проникает между нитями и ослабляет термоионизацию, т.к. имеет более низкую температуру. Происходит диффузия. На рис. 7.2 представлена зависимость электрической прочности от времени. На участке АВ (рис. 7.2) происходит нарастание электрической прочности за счет рекомбинации и диффузии, а на участке ВС за счет внешней диффузии.

7.2. Стеснение дуги в узкой щели.

Рис. 7.3.

Если дугу стеснить в щели так, чтобы диаметр был меньше чем диаметр свободно горящей дуги, увеличивается электрическая прочность, т.е. происходит рекомбинация и диффузия. В некоторых дугогасительных устройствах щели или канала выполняют из твердых газогенерирующих материалов, например органического стекла, фибры и др. В этих устройствах под действием высокой температуры дуги материал стенок щели или канала выделяет газ, что приводит к еще большему увеличению давления и к более энергичной деионизации дуги. Используется в электромагнитных выключателях и кварцевых предохранителях. На рис. 7.3 представлена зависимость электрической прочности от времени, где а₁, а₂, а₃- размеры узкой щели,d- диаметр свободно горящей дуги.

7.3. Разделение длинной дуги на ряд коротких.

Дуга возникает между неподвижным и подвижным контактами, загоняется в решетку из нескольких металлических пластин, расположенных перпендикулярно дуге. Вместо одной длинной дуги возникает несколько последовательно горящих коротких дуг. Падение напряжения на короткой дуге определяется катодным и анодным падениями напряжения. Поэтому если подобрать такое число пластин, чтобы приложенное к контактам выключателя напряжение оказалось меньше суммы анодных и катодных падений напряжения на всех коротких дугах, то приложенное напряжение не сможет поддержать все эти короткие дуги и они быстро погаснут. Разделение дуги используется в аппаратах на U< 1000В в контакторах, автоматах и т.д.