Процеси горіння і гасіння дуги змінного струму

Якщо для гасіння дуги постійного струму необхідно створити такі умови, при яких струм знизився би до нуля, то при змінному струмі за кожний півперіод струм у дузі переходить через нуль, тобто за кожний півперіод дуга гасне і загорається знову. Тому в апаратах змінного струму необхідно утворити умови, при яких струм не відновиться знову після його переходу через нуль.

У процесі вимикання електричного ланцюга міжконтактний проміжок апарата перетворюється із провідника електричного струму в діелектрик. Коли контакти замкнено і по них проходить струм, опір їх малий, а електрична міцність проміжку дорівнює нулю. Коли аппарат погасить дугу або іскру і розсіється залишковий стовп іонізованих газів, електричний опір проміжку буде майже нескінченний.

У процесі вимикання ланцюга електрична міцність міжконтактного проміжку, яка називається міцністю, що відновлюється, підвищується практично від нуля до пробивної напруги утвореного ізоляційного шару.

Д ля прикладу розглянемо активний ланцюг змінного струму.

Нехай контакти апарата розійшлися в точці а. Між ними загорається дуга. Наприкінці півперіоду через зменшення струму і дії дугогасного пристрою збільшується опір дугового проміжку і падіння напруги на дузі. При підході струму до нуля до дуги підводиться мала потужність, температура її зменшується, що призводить до згасання дуги. Струм обривається до свого природного переходу через нуль. Напруга, при якій дуга гасне, називається напругою гасіння.

Після гасіння дуги опір проміжку різко збільшується і електрична міцність також збільшується, але не з нуля, а із значення початкової міцності проміжку (а₁або а₂).

Початкова міцність проміжку пов'язана з майже миттєвим відновленням міцності білякатодного шару після гасіння дуги. Також початкова міцність і подальший ріст міцності залежать від властивостей дугогасного пристрою. Чим дугогасний пристрій ефективніший, тим більша початкова міцність і стрімкіше йде наростання міцності, що відновлюється.

Після проходження напруги через нуль напруга джерела змінює знак і починає рости  відновлюватися за синусоїдальним законом.

Процес зміни напруги на проміжку після проходження струму через нуль називається відновленням напруги. Миттєве значення напруги на контактах називається напругою, що відновлюється. Ця напруга намагається пробити міжконтактний проміжок, який у цей час відновлює свою електричну міцність.

Якщо в будь-який момент часу після згасання дуги крива росту електричної міцності йде вище від кривої напруги, що відновлюється, то дуга гасне остаточно. Якщо криві перетинаються, то дуга загориться знову.

У пpомисловiй меpежi змiнного стpуму стpум запiзнюється відносно напруги при короткому замиканні на 90. Процес вiдновлення напруги на дуговому пpомiжку може вiдбуватись апеpiодично чи коливально.

Пiд час гасiння дуги змiнного стpуму одним із виpiшальних фактоpiв є швидкiсть наpостання напруги, що відновлюється. Чим вища швидкiсть , тим швидше має наpостати електpична мiцнiсть пpомiжка. Iнакше тpивалiсть гоpiння дуги збiльшиться чи апаpат взагалi не зможе вимкнути стpум.

Для зниження швидкостi відновлення на міжконтактному проміжку використовують шунти.

П pи pозмиканнi пеpшого pозpиву, стpум пiде чеpез . При цьому коливальний процес відновлння напруги перейде в аперіодичний при