1.2.25. Условия гашения дуги постоянного тока

В простейшем случае отключаемый контур (рис. 1.2.20) состоит из последовательно соединенных R, L и отключающего аппарата.

Уравнение напряжений контура:

(1.2.54)

Рис. 1.2.20. Схема

электрической

цепи нагрузки

При размыкании контактов в цепи с током возникает разряд в виде тлеющего разряда, искры, дуги.

При малых токах (до единиц ампер) и напряжениях меньше напряжения пробоя отключение цепи не сопровождается образованием дуги на контактах.

Таблица 1.2.4

Возникновение дуги на медных контактах Си-Си	50 В	110 В	220 В
	1,3 А	0,5 А	0,5 А

Тлеющий разряд возникает при токе ≈<0,1 А и U=250-300В как переходная фаза к разряду в виде искры, дуги. То есть дуговой разряд имеет место только при токах большой величины, а температура дуги может достигать температуры плавления (Си – 1083 С, Ag – 960 C, Al – 660 С) материалов проводников.

Когда на контактах погаснет дуга или искра и остаточный столб ионизированных газов рассеется, то электрическое сопротивление образовавшегося изоляционного слоя станет равным практически ∞, а электрическая прочность этого промежутка станет равной пробивному напряжению .

В процессе отключения цепи электрическая прочность промежутка, называемая восстанавливающейся прочностью, нарастает практически от 0 до . в тоже время напряжение на контактах возрастает от падения на замкнутых контактах (МВ) до.

Процесс отключения тока характеризуется графиками, приведенными на рис. 1.2.21.

a)

б)

Рис. 1.2.21. Характеристики процессов отключения постоянного тока: а-

при успешном гашении дуги; б – с повторным возникновением дуги

Отключение электрической цепи протекает в соревновании процессов роста восстанавливающейся прочности промежутка и напряжения на нем и отключение будет успешным, если кривая восстанавливающейся прочности лежит выше кривой (>) U. Это является общим условием успешного гашения дуги, как для постоянного тока, так и для переменного тока.

В контактном аппарате мс,33000В при расстоянии 1 см воздуха, а в бесконтактном аппаратемкс,=сотни вольт.

Характер процессов можно представить в следующем виде. В момент размыкания контактов () увеличиваются сопротивление дугии напряжение дуги, что приводит к уменьшению тока дуги. Напряжение на дугепродолжает расти, но при успешном гашении дуги (рис. 1.2.21,а) оно будет меньше восстанавливающейся прочности межконтактного промежутка (). В момент времении(рис. 1.2.21,б) наступают такие условия, когда становится больше прочности межконтактного промежутка () и наступает явление, тождественное «повторному зажиганию» дуги: сопротивление уменьшается, а ток увеличивается.

В конце процесса за счет интенсивного роста сопротивления дугового канала токрезко уменьшается (), на контактах согласно уравнения (1.2.54) возникает перенапряжение:

, (1.2.55)

где - производная тока по времени при отключении цепи отрицательная.

Перенапряжение в цепи определяется индуктивностью цепи и скоростью снижения тока. Применение интенсивных отключающих устройств нередко оказывается недопустимым из-за перенапряжений, в электроаппаратах применяются. Перенапряжения возникают в данном случае вследствие запасенной в электромагнитных полях энергии.

Чтобы обеспечить монотонное уменьшение тока дуги для её постоянного гашения необходимо иметь отрицательную производную тока по времени на всем диапазоне изменения тока (отдо 0).

Согласно уравнения (1.2.54):

получим условие гашения дуги постоянного тока:

(1.2.56)

Рис. 1.2.22. Баланс напряжений в цепи с электрической дугой.

При отключении цепи вольтамперная характеристика дуги 1 (на рис. 1.2.22 должна лежать выше реостатной характеристики 2 () отключаемой цепи. Выполнение этих условий (1.2.56) обеспечит при всех значениях тока в дуговом промежутке протекание процессов деионизации интенсивнее, чем процессов ионизации.