2.5 Искрогашение

Для предохранения контактов от ускоренного разрушения искровой эрозией можно применять специальные схемные решения, исключающие появление искры при размыкании активно-индуктивных цепей. Поскольку непосредственной причиной возникновения искры является ЭДС самоиндукции , генерируемая индуктивностью, необходимо в коммутируемую цепь внести дополнительные элементы, уменьшающие скорость изменения тока при размыкании цепи.

Рис.25 Рис.26 Рис.27

Варианты искрогасящих цепей

Первый вариант искрогасящей цепи – шунтирование контакта резистором R_Ш (рис. 25). После размыкания контакта цепь не прерывается, и ток изменяется по экспоненте с постоянной времени

. (11)

Недостатком этой схемы является неполное отключение тока нагрузки. После размыкания контактов и окончания переходного процесса по нагрузке продолжает протекать остаточный ток J_ОСТ=U_О/(R_Ш+R_H). Для увеличения τ требуется уменьшать R_Ш, что может привести к недопустимому увеличению J_ОСТ.

Второй вариант искрогасящей цепи – шунтирование нагрузки резистором R_Ш (рис. 26). После размыкания контакта цепь для тока, вызванного ЭДС самоиндукции не прерывается, ток в нагрузке изменяется по экспоненте с такой же постоянной времени, как и в первом варианте. Достоинство этого варианта – отсутствие остаточного тока в цепи нагрузки после размыкания контактов и окончания переходного процесса. Недостаток второго варианта искрогасящей цепи – дополнительная нагрузка контакта во включенном состоянии током через резистор R_Ш.

В цепях постоянного тока второй вариант искрогасящей цепи может быть модернизирован, если обратить внимание на направление тока через шунт при включенном контакте и после выключения. По закону Джоуля-Ленца направление ЭДС самоиндукции таково, что она препятствует изменению величины тока в цепи, поэтому при выключении контакта ток в шунте меняет направление. Это позволяет использовать в качестве шунта резистор с нелинейной характеристикой – малое сопротивление при одной полярности приложенного напряжения и большое сопротивление при обратной полярности. Таким «резистором» является обычный полупроводниковый диод. Схема с диодом, показанная на рис. 27 наиболее эффективна и нашла широкое применение для искрогашения в цепях постоянного тока.

При коммутации цепей с индуктивной нагрузкой с помощью бесконтактных ключей (транзисторов или тиристоров) ЭДС самоиндукции может вызвать пробой p-n переходов этих приборов, поэтому в таких цепях также необходимо применять средства «искрогашения».

В цепях переменного тока для ограничения напряжения на контактах при коммутации цепей применяются варисторы или двуполярные стабилитроны. За счет нелинейности вольтамперной характеристики этих устройств, имеющих насыщение, напряжение на контактах не может превысить величину уровня насыщения. Это предотвращает возникновение искры при размыкании контактов. Важная характеристика варисторов – допустимая энергия, рассеиваемая варистором без разрушения.