1. Вакуумно-дуговые и плазменно-дуговые печи, устройство, источники питания, параметрические источники тока.

2. Процесс отключения электрических цепей высокого напряжения. Функции выключателя.

Отключение цепей переменного тока нормально произ­водится выключателями. При размыкании контактов выключателя возникает ду­га. Когда ток проходит через нуль, дуга гаснет, однако в следующий момент она может вновь зажечься, если элект­рическая прочность промежутка оказывается меньше вос­станавливающегося напряжения на контактах выключа­теля.

Контакты выключателя при отключении непрерывно расходятся, поэтому при каждом последующем прохожде­нии тока через нуль начальная электрическая прочность промежутка оказывается больше и в конце концов созда­ются условия для окончательного гашения дуги. Характе­ристики современных выключателей таковы, что дуга в них может гореть один — три полупериода промышленной час­тоты.

Электрическая дуга или дуговой разряд представляет собой самостоятельный, т. е. не зависящий от внешнего ионизатора разряд в воздухе или в газе (в зависимости от типа выключателя). У дуги различают три характерные области: околокатодную, околоанодную и столб дуги (рис. 7.3). Примечательно, что падения напряжения вблизи като­да ΔUК и вблизи анода ΔUА не зависят от проходящего то­ка и соответственно равны 10 - 20 и 3 - 5 В. В среднем ΔUК + ΔUА ≈ 20 В. Столб дуги представляет собой плазму, состоящую из электронов и положительных ионов; в цент­-

ре столба температура доходит до 25 000—50 000 К.

В дуге непрерывно идут процессы ионизации, которые поддерживают горение дуги, и деионизации, которые, на­оборот, стараются погасить дугу. Воздействие на эти процессы и является основой различных способов гашения ду­ги в выключателях.

Рис. 7.5. Вольт-амперные ха­рактеристики дуги

Рис. 7.6. Отключение активной (а) и индуктивной (б) цепей перемен­ного тока

Электрическая дуга обладает нелинейной вольт-ампер­ной характеристикой (рис. 7.5).

Различают статическую и динамическую характеристики дуги. Для данного промежутка и данных условий дугового разряда существует одна статическая характеристика (пунктирная кривая на рис. 7.5). Динамических же харак­теристик может быть множество в зависимости от тока и степени деионизации дугового промежутка. При увеличении тока динамические характеристики идут выше статиче­ской, а при уменьшении тока — ниже ее.

Напряжения, при которых дуга загорается (возникает) и гасится (прекращается), называются соответственно на­пряжениями зажигания и₃ и гашения и_Г, причем всегда u_З > u_Г. На участках 1-2-3 и 4-5-6 имеет место само­стоятельный разряд, а на участках 0-1, 3-0-4, 6-0 несамостоятельный разряд, при котором ток пропорционален приложенному к промежутку напряжению. В соответствии с характером физических процессов в дуге ее сопротивление является чисто активным, поэтому напряжение и ток дуго­вого промежутка одновременно проходят через нуль.

Тяжесть отключения цепи существенно зависит от фазы Отключаемого тока. На рис. 7.6 показано отключение чис­то активного тока (рис. 7.6, а) и чисто индуктивного тока (рис. 7.6, б); в обоих случаях через т обозначено время на­чала расхождения дугогасительных контактов, а через u_ПР — электрическая прочность промежутка между контактами.

Как видно, в первом случае процесс отключения цепи облегчен, так как здесь восстанавливающееся напряжение на контактах выключателя определяется характером изме­нения напряжения сети и скорость восстановления напря­жения относительно невелика. Во втором случае переход­ный процесс восстановления напряжения характеризуется большими значениями амплитуды и скорости восстанавли­вающегося напряжения.