Умови гасіння дуги постійного струму

Для ефективного гасіння дуги необхідно створити відповідні умови, а саме такі, при яких процес деіонізації, при всіх значеннях струму від початкового до нуля, перевершує процес іонізації.

У найпростішому (рис. 4.4) випадку контур складається з послідовно з'єднаних активного опори R, індуктивності L і апарата, який відключається (дугового проміжку).

Рис. 4.4. Умови гасіння дуги постійного струму

Для ланцюга, що містить опір R, індуктивність L і дуговий проміжок зі спаданням напруги U_д ланцюга (рис. 4.4, a), до якого прикладена напруга джерела струму U, буде для будь-якого моменту часу справедливе рівняння

(4.2)

де: U - напруга джерела; - спадання напруги на індуктивності при зміні струму.

При стійко палаючій дузі , струм i=const, тоді

, (4.3)

і дуга горить стійко.

Для загасання дуги необхідно, щоб струм I_A у ній увесь час зменшувався, тобто , отже

. (4.4)

Графічне рішення рівняння (4.2) приведене на рис. 4.4, б. Пряма 1 являє собою напругу джерела U, пряма 2 - спадання напруги в опорі (реостатна характеристика ланцюга), яка відлічується від U, крива 3 - вольтамперну характеристику дугового проміжку U_д.

Ув'язнені між кривими відрізки являють собою відповідно: i - між кривими 1 і 2; ± - між 2 і 3; - між кривою 2 і віссю абсцис; U_д – між кривою 3 і віссю абсцис.

У крапках а і б виконується умова ; . У цих крапках має місце рівноважний стан. Однак у крапці а ця рівновага хитлива, а в крапці б – стійка рівновага.

При струмах: i<I_A напруга , a - має негативне значення, і якщо, з якої-небудь причини, струм стане менше I_A то він спаде до нуля і дуга згасне.

Якщо ж з якої-небудь причини струм стане трохи більше I_A то буде , тобто в ланцюзі як би виявиться «надлишкова» напруга, що приведе до зростання струму до значення I_Б. При будь-якім значенні I_A<i<I струм у дузі буде зростати до значення I_Б.

Між крапками а і б величина - є позитивною. При цьому ріст струму в ланцюзі супроводжується накопиченням електромагнітної енергії.

При струмі i>I_Б знову виявляється , a - величиною негативною, тобто для підтримки такого значення струму напруга U недостатня. Струм у ланцюзі буде падати до значення I_Б. Дуга в цій крапці буде горіти стійко.

Для загасання дуги необхідно, щоб при будь-якім значенні струму дотримувалася умова (4.4). Це значить, що вольтамперна характеристика дуги повинна на усьому своєму протязі лежати вище характеристики (як це показано на рис. 4.4, в) і не мати з цією характеристикою жодної крапки зіткнення. Варто мати на увазі, що під вольтамперними характеристиками дуги тут треба розуміти динамічні характеристики.

Тема: основи теорії магнітних ланцюгів. Загальні відомості про магнітні ланцюги.

Електричні апарати, такі як реле, контактори, магнітні пускачі складаються з магнитопровода, джерела магніторушійної сили, контактних і дугогасильных систем.

Магнітним ланцюгом називають сукупність деталей, а також повітряних зазорів, що утворять шлях для замикання магнітного потоку електричного апарата.

Деталями магнітного ланцюга (мал. 5.1) є нерухомий магнитопровод 1, рухливий якір 2 і повітряні зазори 3 (у замкнутих магнітних системах зазори можуть бути відсутні). Джерелом магніторушійної сили в апаратах є котушка електромагніта 4.

Магнітні ланцюги бувають нерозгалужені (мал. 5.1,а), коли магнітний потік замикається, послідовно проходячи по всіх ділянках магнитопровода, і розгалужені (мал. 5.1,б), коли магнітний потік замикається по двох чи більше рівнобіжних магнітопроводах.

При розімкнутому магнитопроводі (мал. 5.1), коли повітряний зазор  не дорівнює нулю, основна частина магнітних ліній індукції замикається через робочий повітряний зазор  і утворює робочий потік _. Цей потік зв'язує якір магнитопровода з джерелом м.р.с. (котушкою).

Ті лінії індукції, що замикаються, минаючи робочий повітряний зазор, утворює потік розсіювання _р. Потоки розсіювання виникають між будь-якими точками магнитопровода з різними магнітними потенціалами.

Магнітопроводи виготовляють з сталі. Магнітомягкі матеріали мають вузьку петлю гістерезіса і високу магнітну проникність. Для постійних магнітів застосовують магнітотверді матеріали, що володіють широкою петлею гістерезіса і малою магнітною проникністю.

Для розрахунку магнітопроводів необхідно знати провідність повітряного зазору, величина якого пропорційна перерізу об”єму, по якому замикається магнітний потік, і обернено пропорційна довжині зазору.

При розрахунку магнітного ланцюга визначають або значення м.р.с., необхідної для створення заданої величини потоку в робочому зазорі, і в кінцевому рахунку параметри котушки електромагніта, або величину потоку в робочому зазорі за заданим значенням м.р.с. котушки електромагніта.

Параметрами магнітного ланцюга є:

магнітний потік , Вб;

магнітна індукція Тл (тесла, 1 Тл = 1 Вб/м²),

;

Рис. 5.1. Типи магнітних ланцюгів:

а) нерозгалужений ланцюг; б) розгалужений ланцюг.

напруженість магнітного поля Н, А/м (А/см);

магнітна проникність Гн/м,

;

магнітна провідність G Гн,

;

магніторушійна сила F А,

,

де w – кількість витків котушки.