Величина напряженности электрического поля в дуговом стволе существенно зависит от условий, в которых горит дуга, и свойств дугогасящей среды. Меньшее значение относится к открытым дугам в воздухе при относительно больших токах, а большее – к дугам, находящимся в потоке газов или паров жидкости, когда отток теплоты от дугового ствола делается особенно интенсивным.

Вопросы для самоконтроля и задание

1. Назовите три области падения напряжения в контакте, при которых это падение имеет разный характер.

2. Влияет ли величина анодного падения напряжения на условие образования электрической дуги?

3. От чего зависит напряженность электрического поля в дуговом

условия, при которых в дуговом промежуткеДпри всех возможных значениях тока процессы деионизации превосходили бы процессы ионизации. Для определения этих условий построим электрическую схему замещения, соответствующую работе контактной системы (рис. 2.15).

2.8. Условия горения и гашения дуги постоянного тока

Чтобы погасить дугу постоянного тока, необходимо создать такие

индуктивность L и дуговой промежуток с падением напряжения Uд, к которой приложено напряжение источника питания U, будет справедливо,

где L dtdi − падение напряжения на индуктивности при изменении тока.

При устойчиво горящей дуге ток установится и будет иметь некоторое постоянное значение, поэтому

dtdi = 0 и Uсети =Uд +iR .

42

Для погашения дуги необходимо, чтобы ток в ней всё время уменьшался. Это обстоятельство приводит к необходимости выполнения следующих условий:

Рассмотрим зависимости падений напряжений от тока на всех участках нашей цепи (рис.2.16).

уже неравенство Uд <U −iR . Между точками 1 и 2 величина L dtdi (см. рис.

2.16) будет положительной. Поэтому будет происходить рост тока от значения i1 до значения i2 в цепи, который будет сопровождаться

накоплением электромагнитной энергии.

43

При небольшом уменьшении тока от i1 до i1′ будет иметь место уже неравенство Uд >U −iR . Между точками 1 и 2 величина L dtdi < 0 . То есть

будут выполнены условия гашения дуги (2.5). Поэтому ток будет убывать и дуга погаснет. Таким образом, в точке 1 при небольшом увеличении тока относительно точки равновесия он и дальше увеличивается, а при уменьшении – уменьшается, то есть это равновесное состояние не будет устойчивым.

Точка 2. При небольшом увеличении тока от i2 до i2″ будет вновь иметь место неравенство Uд >U −iR , а L dtdi < 0 (см. рис. 2.16). Поэтому значение тока будет уменьшаться до значения i2 , а дуга в этой точке будет

i

Рис. 2.17. ВАХ: 1 – динамические ВАХ, для которых условия гашения дуги не выполнены; 2 – реостатная характеристика дуги; 3 – ВАХ, для которой условие гашения дуги выполнено на всём её протяжении

44

При этом динамическая вольтамперная характеристика дуги Uд =U (i) (кривая 3, рис. 2.17) должна на всём своём протяжении лежать выше прямой U =Uсети −iR (прямая 2, рис. 2.17) и не иметь с этой характеристикой ни

одной точки соприкосновения.

Кривые 1 (см. рис. 2.17) соответствуют динамическим ВАХ, для которых условие (2.6) гашения дуги не выполняется.

Вопросы для самоконтроля и задания

1.Напишите условия гашения дуги.

2.Напишите уравнение реостатной характеристики дуги.

3.Почему в точке 1 (см. рис. 2.16) равновесное состояние не устойчиво, а в точке 2 устойчиво?

2.9. Горение и гашение дуги переменного тока

Дуга переменного тока обычно гасится легче, чем дуга постоянного тока. Чтобы погасить дугу постоянного токаИ, надо свести к нулю ток цепи

путём непрерывного увеличения сопротивления дугового столба. При

переменном токе этого делать не требуется. Здесь через каждый полупериод ток естественным образом проходитДчерез 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. Рассмотрим три случая гашения дуги переменного тока.

1. Открытая дуга переменного тока при высоком напряжении

При определённойСдлине дуги напряжение сети оказывается недостаточным для поддержания горения дуги (критическая длина дуги), наступает нарушение баланса мощностей (подводимой и отдаваемой) и ток в цепи довольно быстро уменьшается, пока совсем не прекратится.

Таким образом, если в основу анализа процесса гашения открытой дуги переменного тока положить условие нарушения баланса напряжений при горении дуги (но не нулевые переходы тока), то задача по существу сведётся

кзадаче гашения дуги постоянного тока.

2.Дуга переменного тока в условиях активной деионизации. Если столб дуги подвергается активной деионизации, то механизм гашения дуги существенно меняется по сравнению с вышерассмотренным случаем открытой дуги в цепи высокого напряжения. За счет активного воздействия газовой или жидкой среды диаметр дугового канала будет меняться почти синхронно с током.

45