Способы гашения электрической дуги

Способы гашения электрической дуги

При разрыве электрической цепи, находящейся под током, между контактами возникает дуговой разряд, представляющий собой поток заряженных частиц — электронов и ионов, перемещающихся с большой скоростью между контактами. Высокая температура дуги (около 10 000° С в стволе дуги и до 2000-3000° С на ее поверхности) может привести к плавлению металлов и разрушению контактов, а ионизация окружающей среды — к пробою и перекрытию изоляции. Поэтому необходимо быстро прервать ток, который после размыкания контактов идет в цепи через электрическую дугу.

В тяговых аппаратах применяют следующие способы гашения дуги: механическое, роговое и электромагнитное.

Механическое гашение электрической дуги осуществляется удлинением ее посредством увеличения расстояния между контактами. Этот способ нашел применение в аппаратах с ручным приводом, например в выключателях управления, контроллерах управления, а также реле и др. Недостатком этого способа является малая скорость гашения дуги, большая длина дуги, повышенное подгорание и оплавление контактов.

Роговое гашение электрической дуги происходит при ее удлинении под действием силы воздушной тяги, появляющейся в результате поднимания нагретого дугой воздуха вверх и электродинамических усилий между элементами дуги и рогами, направленных также снизу вверх. Под действием этих сил электрическая дуга быстро перемещается кверху, увеличиваясь по длине, и разрывается. Роговое гашение электрической дуги используют в роговых разрядниках и в дугогасящих устройствах тяговой электроаппаратуры.

Электромагнитное гашение дуги вызывается взаимодействием магнитного потока, создаваемого специальной дугогасительной катушкой, и тока электрической дуги.

При конструировании дугогасительных устройств обычно одновременно принимают несколько способов гашения дуги. Дугогасительное устройство контактора с электромагнитным (основным) и роговым (вспомогательным) гашением (рис. 32) состоит из катушки 5, камеры 1 с полюсными наконечниками 2 и рогов Зкб. Дугогасительную катушку выполняют из шинной меди, намотанной на ребро, и укрепляют ее на сердечнике 4. В аппаратах, осуществляющих коммутацию цепей со сравнительно небольшим током, катушку наматывают из изолированного медного провода круглого сечения. Дугогасительную катушку устанавливают непосредственно за верхним дугогасительным рогом и включают последовательно с контактами. Дугогасительную камеру выполняют из асбоцементных листов, пропитанных льняным маслом для улучшения изоляционных свойств, или из специальной дугостойкой керамики. Камеру закрепляют в полюсных наконечниках из листовой стали. Полюсные наконечники, соединяясь с сердечником дугогасительной катушки, образуют магнитопровод, благодаря которому сокращается рассеивание магнитного поля и магнитные потоки сосредоточиваются в дугогасящем пространстве камеры.

В электрической цепи аппарата ток идет в следующем направлении: от провода I, через дугогасительную катушку, неподвижный 7 и подвижный 8 контакты к проводу //. При данном направлении тока в дугогасительной катушке (против часовой стрелки) направление магнитного поля внутри камеры указано стрелкой

(см. рис. 32). Одновременно вокруг дуги образуется магнитное поле, направленное против часовой стрелки. Магнитное поле дуги, взаимодействуя с магнитным полем дугогасительной катушки, создает силу заставляющую дугу перемещаться внутрь камеры. Направление вилы В определяется по правилу левой руки. Дуга, перемещаясь по рогам внутрь дугогасительной камеры, все более удлиняется, охлаждается о стенки камеры, сопротивление ее резко возрастает и дуга гаснет.

Изменение направления тока в электрической цепи приводит к изменению направления линий магнитной индукции вокруг электрической дуги. Одновременно изменяется направление тока в дугогасительной катушке, последовательно соединенной с цепью, а это вызывает изменение направления магнитных линий поля гашения. Таким образом, направление выдувания электрической дуги остается прежним — внутрь камеры.

Сила взаимодействия между магнитным потоком дугогасящего устройства при однородном поле гашения, перпендикулярно направленном к электрической дуге (при а=90°),

^ = ?/_дЛ (12)

где /д — длина дуги, см;

В — магнитная индукция, Тл; 1 — отключаемый ток, А,

В соответствии с законом Ома для магнитной цепи

если пренебречь магнитным сопротивлением стали и учитывать только расстояние между полюсами, сопротивление

где /да — намагничивающая сила катушки дугогашения, А, создающая магнитный поток Ф в пространстве гашения электрической дуги;

б — расстояние между полюсами магнитной системы, см: а — площадь поперечного сечения поля гашения, см 2 ; ро=0,4я10- 8 — магнитная проницаемость воздуха, Гн/см. Подставляя данные в уравнение (12), получим

Из уравнения (15) следует, что сила, действующая на дугу, пропорциональна квадрату отключаемого тока. Поэтому при последовательном включении дугогасительной катушки с контактами аппарата увеличение тока в электрической цепи повысит эффективность гашения дуги при выключении дуги.

Электрооборудование трамваев и троллейбусов

• Общие сведения и технические характеристики электрических машин постоянного тока
• Характеристики тяговых двигателей
• Конструкция электродвигателей
• Вспомогательные электрические машины на напряжение 550 В
• Вспомогательные электрические машины на напряжение 24 и 12 В
• Генераторы собственных нужд
• Обслуживание электрических машин
• Характеристики токоприемников
• Конструкция токоприемников и их обслуживание
• Пускотормозные реостаты
• Регулировочные реостаты и индуктивные шунты
• Контактные соединения, контактные материалы
• Способы гашения электрической дуги
• Расчет обмоток электромагнита
• Электромагнитные контакторы
• Устройство и компоновка контакторных панелей
• Групповые аппараты
• Контроллеры косвенного управления подвижным составом
• Групповые реостатные контроллеры
• Ускоритель вагона Т-3
• Реверсивные переключатели
• Отключатели тяговых двигателей
• Реле автоматического пуска и торможения
• Реле управления
• Аппараты токовой защиты
• Аппараты защиты по напряжению
• Аппараты защиты от атмосферных перенапряжений
• Защита радиоприема от помех, вызываемых электрическим оборудованием подвижного состава
• Характеристика систем управления
• Регулирование напряжения на тяговых двигателях при реостатном пуске
• Регулирование возбуждения тяговых двигателей при пуске
• Электрическое торможение
• Тормозные характеристики и схемы реостатного торможения
• Электрическая схема троллейбуса 9Тр
• Электрическая схема троллейбуса ЗиУ-9
• Электрическая схема вагона РВЗ-6М-2
• Электрическая схема вагона КТМ-5М-3
• Электрическая схема вагона Т-3
• Импульсное управление на электрическом подвижном составе
• Импульсное регулирование напряжения на тяговых двигателях при пуске
• Импульсное регулирование напряжения на тяговых двигателях при торможении
• Тиристорно-импульсное регулирование возбуждения тяговых двигателей
• Сглаживающие устройства в системах с тиристорно-импульсным управлением
• Схемы тиристорных прерывателей
• Защита силовых полупроводниковых приборов в тиристорных регуляторах
• Принципы построения схем управления тиристорных регуляторов
• Конструкция электрооборудования
• Электрические схемы вагона РВЗ-7 с тиристорно-импульсным управлением
• Электрическая схема электронного блока управления вагона РВЗ-7
• Электрические цепи напряжением 550 В
• Аккумуляторные батареи
• Реле-регуляторы
• Схемы вспомогательных цепей напряжением 24 и 12 В троллейбусов и трамваев
• Список литературы

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Способы гашения электрической дуги

Основными отрицательными последствиями возникновения электрической дуги на контактах коммутационного аппарата являются износ контактов и дугогасительной системы аппарата и, как следствие этого, выход самого аппарата из строя и нарушение электроснабжения потребителей. Особенно это опасно для защитных аппаратов, выход из строя которых может привести к повреждениям потребителей.

Поэтому в коммутационных аппаратах делается все возможное для улучшения условий дугогашения, снижения длительности существования дуги и перенапряжений на контактах.

Способы дугогашения могут быть разными для аппаратов низкого и высокого напряжения, постоянного и переменного тока и условно их можно разделить на три категории:

• • путем воздействия на дугу (ее сопротивление или градиент);
• • за счет применения дополнительных шунтирующих дуговой промежуток элементов;
• • за счет применения ограниченно-дуговой системы коммутации (без- дуговой, синхронной).

Рассмотрим некоторые из них.

Гашение дуги в плотных средах, масле, элегазе и вакууме

Самый распространенный способ дугогашения — воздействие на дугу с целью интенсивного повышения ее сопротивления или градиенты дуги.

Применительно к плотным средам (воздушная среда), которые имеют место в основном в аппаратах низкого напряжения и воздушных выключателях высокого напряжения, рост сопротивления дуги достигается за счет увеличения длины дуги путем ее растяжения при размыкании контактов (электромагнитные реле, слаботочные аппараты управления), путем воздействия на нее магнитного дутья (собственного или внешнего, сильно- точные аппараты управления), под действием потоков сжатого воздуха (воздушные выключатели). Такой способ дугогашения наиболее эффективен в сильноточных аппаратах постоянного тока низкого напряжения (см. рис. 8.10) и воздушных выключателях высокого напряжения, когда длина столба дуги достигает больших размеров и падение напряжения в ней несоизмеримо больше приэлектродных падений напряжения.

Рост длины дуги позволяет применять различные способы воздействия на столб дуги с целью его охлаждения и увеличения градиента дуги.

В аппаратах низкого напряжения для охлаждения столба дуги используются щелевые камеры, особенно с узкой щелью, когда диаметр дуги становится больше ширины щели, дуга тесно соприкасается со стенками камеры, охлаждается и гасится. Элементы такой камеры вместе с системой последовательного магнитного дутья описаны в параграфе 3.2.

В аппаратах высокого напряжения растяжение дуги становится малоэффективным ввиду больших длин дуги. Здесь наиболее эффективными способами воздействия на дугу являются гашение ее в разных средах: в трансформаторном масле, в элегазе (SF₆), в вакууме, в объемах с повышенным давлением.

При горении дуги в трансформаторном масле оно разлагается с выделением водорода, который нейтрализует отрицательно заряженные частицы и повышает давление в камере. Все это способствует интенсивному дуго- гашению.

Наиболее перспективным является гашение дуги в среде шестифтористой серы SF₆, которая снижает электрическую проводимость газа и способствует быстрому росту электроизолирующих свойств промежутка.

При повышенном давлении, с одной стороны, улучшаются условия теплоотдачи от столба дуги, а с другой — уменьшает длина свободного пробега электронов, что снижает интенсивность ионизации нейтральных частиц. Все это приводит к росту градиента дуги. Такой способ дугогаше- ния используется в предохранителях.

Снижение концентрации частиц носителей заряда наблюдается и при гашении дуги в вакууме, что также способствует быстрому росту скорости нарастания прочности промежутка. Прочность промежутка в вакууме в 4—5 раз выше воздушных промежутков при атмосферном давлении.

Подробнее об аппаратах, использующих тот или иной способ дугогаше- ния, говорится в гл. 3 (аппараты управления) и гл. 9 (аппараты высокого напряжения).

Широкое применение в электрических аппаратах управления и защиты нашла дугогасительная (деионная) решетка. Решетка представляет собой набор металлических пластин (стальных омедненных) толщиной 2—3 мм с воздушными зазорами между ними и вырезами на входе дуги. Ферромагнитные пластины затягивают дугу в решетку, разбивают ее на ряд коротких дуг, интенсивно охлаждают и гасят. Кроме того, при разбиении столба дуги на ряд коротких дуг растет количество прикатодных и прианодных областей, что повышает суммарное падение напряжения на дуге (см. рис. 8.4).

Дугогасительные решетки особенно эффективны в аппаратах управления и защиты переменного тока (подробнее см. параграф 3.2).

Способы гашения дуги постоянного тока

Способы гашения электрической дуги

Перед электроконтактными аппаратами, которые коммутируют электрические цепи с током, стоит задача не только разорвать электрическую цепь, но и погасить возникшую между контактами электрическую дугу.

Контур, содержащий индуктивность, при протекании через него тока запасает электромагнитную энергию, причем, чем больше индуктивность контура, тем больше запасенная электромагнитная энергия. При размыкании контура запасенная энергия должна быть израсходована. В основном эта энергия расходуется на создание разряда между разомкнувшимися контактами, который, в большинстве случаев, является дуговым разрядом, характеризуемый большой плотностью тока в разрядном промежутке, сопровождающийся высокой температурой и повышением давления в области горения дуги. В коммутационных электрических аппаратах, предназначенных для замыкания и размыкания электрической цепи с током, при отключении возникает разряд в газе. Либо тлеющий разряд в газе, либо электрическая дуга. Тлеющий разряд возникает тогда, когда ток в отключаемой цепи ниже 0,1 А, а напряжение на контактах достигает величины 250 – 300 В. Такой разряд возникает на контактах мощных реле или как переходная фаза к разряду в виде электрической дуги. Дуговой разряд имеет место только при токах большой величины, минимальный ток дуги составляет примерно 0,5 А.

Способы гашения дуги постоянного тока

Принудительное движение воздуха. Гашение дуги в струе сжатого воздуха, полученной с помощью компрессора, весьма эффективно. Такое гашение в аппаратах низкого напряжения не применяется, так как дугу можно погасить и более простыми способами, без применения специального оборудования для сжатия воздуха. Для гашения дуги, особенно при критических токах (токи, при которых наступают условия для гашения электрической дуги, называются критическими), применяется принудительное дутьё воздуха, создаваемого деталями подвижной системы при движении в процессе отключения.

Гашение дуги в жидкости. Гашение электрической дуги в жидкости, например, в трансформаторном масле, очень эффективно, так как образующиеся газообразные продукты разложения масла при высокой температуре электрической дуги, интенсивно деионизируют ствол дуги. Если контакты отключающего аппарата поместить в масло, то возникающая при размыкании дуга приводит к интенсивному газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, состоящий в основном из водорода. Быстрое разложение масла приводит к повышению давления, что способствует лучшему охлаждению дуги и деионизации. Из-за сложности конструкции этот способ гашения дуги в аппаратах низкого напряжения не применяется.

Повышенное давление газа. Повышенное давление газа облегчает гашение дуги, так как при этом повышается теплоотдача. Установлено, что вольтамперные характеристики дуги в разных газах, находящихся при разных давлениях (больше атмосферного), будут одинаковы, если в этих газах будут одинаковые коэффициенты теплоотдачи конвекцией.

Электродинамическое воздействие на дугу. При токах свыше 1 А большое влияние на гашение дуги оказывают электродинамические силы, возникающие между дугой и соседними токоведущими частями. Эти силы удобно рассматривать как результат взаимодействия тока дуги и магнитного поля, созданного током, проходящим по токоведущим частям. Простейшим способом создания магнитного поля является соответствующее расположение электродов, между которыми горит дуга. Для успешного гашения дуги требуется, чтобы расстояние между электродами по ходу ее движения увеличивалось плавно. При малых токах никакие, даже очень маленькие, ступеньки (высотой порядка 1 мм) нежелательны, так как у их края дуга может задержаться.

Магнитное гашение. Если путем соответствующего расположения токоведущих частей не удается достигнуть гашения дуги при приемлемых растворах контактов, то, чтобы их не увеличивать чрезмерно, применяют так называемое магнитное гашение. Для этого в зоне, где горит дуга, создают магнитное поле с помощью постоянного магнита или электромагнита, дугогасительная катушка которого включена последовательно в главную цепь. Иногда магнитное поле, созданное контуром тока, усиливается специальными стальными деталями. Магнитное поле направляет дугу в требуемую сторону.

При последовательно включенной дугогасительной катушке изменение направления тока в главной цепи не вызывает изменение направления тока и не вызывает изменение направления движения дуги. При постоянном магните дуга будет двигаться в разные стороны в зависимости от направления тока в главной цепи. Обычно конструкция дугогасительной камеры этого не позволяет, тогда аппарат может работать только при одном направлении тока, что представляет значительные неудобства. Это является главным недостатком конструкции с постоянным магнитом, которая проще, компактнее и дешевле конструкции с дугогасительной катушкой. Способ гашения дуги с помощью последовательно включенной катушки состоит еще и в том, что наибольшую напряженность поля надо создать при критических токах, которые невелики. Дугогасительное поле становится большим при больших токах, когда можно обойтись и без него, так как электродинамические силы становятся достаточно большими для выдувания дуги.

В аппаратах, рассчитанных на атмосферное давление, магнитное гашение применяется широко. В автоматических воздушных выключателях на напряжение до 660 В (за исключением быстродействующих) дугогасительные катушки не применяются, так как эти аппараты преимущественно ручного управления и у них легко создать достаточно большой раствор контактов. Но усилие поля с помощью стальных скоб, охватывающих токоведущие части, применяется часто. Дугогасительные катушки применяются в однополюсных электромагнитных контакторах постоянного тока, так как раствор контакта аппарата необходимо делать значительно меньшим во избежание применения чрезмерно большого втягивающего электромагнита.

Что такое электрическая дуга, как она возникает и где применяется?

Наблюдать искровые разряды приходилось каждому, в том числе и людям, далёким от познаний в электротехнике. Гигантскими искровыми разрядами сопровождаются грозы. Высвобождение огромной энергии, сконцентрированной в электрическом разряде молнии (см. рис. 1), сопровождается ослепительной вспышкой раскалённого ствола. Одним из видов искровых разрядов, созданных человечеством, является дуговой разряд, или попросту, электрическая дуга.

На сегодняшний день причины возникновение и свойства электрической дуги детально изучено наукой. Физики установили, что в области её горения возникает огромная концентрация зарядов, которые образуют плазму ствола. Температуры столба достигает нескольких тысяч градусов.

Что такое электрическая дуга?

Это загадочное явление впервые описал русский учёный В. Петров. Он создавал электрическую дугу, используя батарею, состоящую из тысяч медных и цинковых пластин. Изучая процесс зажигания дуги постоянным током, учёный пришёл к выводу, что воздушный промежуток между электродами при определённых условиях приобретает электропроводимость.

Одним из условий возникновения электрического пробоя является достаточно высокая разность потенциалов на концах электродов. Чем выше напряжение, тем больший газовый промежуток может преодолеть разряд. При этом образуется электропроводный газовый столб, который сильно разогревается во время горения дуги.

Возникает резонный вопрос: «Почему воздух, являющийся отличным изолятором в обычном состоянии, вдруг становится проводником?».

Объяснение может быть только одно – в стволе дуги образуются носители зарядов, способные перемещаться под действием электрического поля. Поскольку в воздухе, в отличие от металлов, нет свободных электронов, то вывод напрашивается только один – ионизация газов (см. рис. 3). То есть, запуск процесса насыщения газа ионами, являющимися носителями электрического заряда.

Рис. 3. Физика электрической дуги

Ионизация воздуха происходит под действием различного вида излучений, включая рентгеновское и космическое облучение. Поэтому в воздухе всегда находятся небольшое количество ионов. Но поскольку ионы почти сразу рекомбинируются (превращаются в нейтральные атомы и молекулы), то концентрация заряженных частиц всегда мизерная. Получить вспышку дуги при такой концентрации невозможно.

Для возникновения дугового разряда нужен лавинообразный процесс ионизации. Его можно вызвать путём сильного нагревания газа, которое происходит при зажигании.

При размыкании контактов происходит эмиссия электронов, скапливающихся на очень маленьком пространстве. Под действием напряжённости электрического поля отрицательные заряды устремляются к электроду с положительным знаком.

При достижении напряжения пробоя, между электродами возникает искровой разряд, разогревающий область между электродами. Если ток достаточно большой, то количество тепла будет достаточно для запуска лавинообразного процесса ионизации воздуха.

На участке, который называют дуговым промежутком, образуется ствол, называемый столбом дуги и состоящий из горячей проводимой плазмы. По этому стволу протекает ток, поддерживающий разогревание плазмы. Так происходит процесс зажигания дугового разряда.

Насыщение плазменного ствола ионами разных знаков приводит к значительному увеличению плотности тока, а также к рекомбинации части ионов. Разогревание плазмы приводит также к увеличению давления в стволе. Поэтому часть ионов улетучивает в окружающее пространство.

Если не поддерживать образование новых зарядов, то произойдёт гашение дуги. Как мы уже выяснили, устойчивому горению сопутствуют 2 фактора: наличие напряжения между электродами и поддержание высокой температуры плазмы. Исключение одного из них, приведёт к гашению дуги.

Таким образом, можем сформулировать определение электрической дуги. А именно электрическая дуга — это вид искрового разряда, сопровождающегося большой плотностью тока, длительностью горения, малым падением напряжения на промежутке ствола, характеризующегося повышенным давлением газа, в котором поддерживается высокая температура.

Электрическая дуга отличается от обычного разряда большей длительностью горения.

Строение

Электрическая дуга состоит из трёх основных зон:

• катодной;
• анодной;
• плазменного столба.

В сварочных дугах размеры катодной и анодной зоны незначительные, по сравнению с длиной столба. Толщина этих зон составляет тысячные доли миллиметра. В зоне катодного падения напряжения (на конце отрицательного электрода) наблюдается наличие катодных пятен, которые образуются в результате сильного нагревания.

На рисунке 4 изображена схема строения дуги, создаваемой сварочным аппаратом.

Рис. 4. Строение сварочной дуги

Обратите внимание: с целью достижения наглядности, на картинке сильно преувеличены электродные зоны. В действительности их толщина измеряется в микронах.

Свойства

Высокая плотность тока в стволе электрической дуги определяет её главные свойства:

1. Чрезвычайно высокую температуру плазменного ствола и околоэлектродных зон.
2. Длительное горение, при поддержании условий образования ионов.

Эти свойства необходимо учитывать при борьбе с возникновением электрической дуги, так и при её применении в некоторых сферах.

Полезное применение

Как это ни странно, но физики нашли применение этому электрическому явлению ещё на этапе развития науки об электричестве. Пример тому – лампочка Яблочкова. Она состояла из двух угольных электродов, между которыми зажигалась электрическая дуга.

У этой лампы были два недостатка. Электроды быстро изнашивались (выгорали), а спектр света смещался в ультрафиолетовую зону, что негативно влияло на зрение. По этим причинам дуговые лампы не нашли широкого применения и их быстро вытеснили лампы накаливания, существующие до сегодняшнего дня.

Исключение составляют дугоразрядные лампы, а также мощные прожектора, используемые преимущественно в военных целях.
Дуговой разряд стал массово применяться на практике с момента изобретения сварочного аппарата. Дуговую сварку применяют для сварки металлов. (см. рис. 5)

Рис. 5. Дуговая сварка

Используя проводимость плазмы, включая в сварочную цепь специальные сварочные электроды, достигают высокой температуры в сосредоточенном пятне. Регулируя сварочный ток, сварщик имеет возможность настроить аппарат на нужную температуру дугового разряда. Для защиты ствола от тепловых потерь, металлические электроды покрыты специальной смесью, обеспечивающей стабильность горения.

Электрическую дугу применяют в доменных печах для плавки металлов. Дуговая плавка удобна тем, что можно регулировать её температуру путём изменения параметров тока.

Наряду с полезным применением, в электротехнике часто приходится бороться с дуговыми разрядами. Не контролированный дуговой разряд может нанести существенный вред на линиях электропередач, в промышленных и бытовых сетях.

Рис. 6. Дуговой разряд на ЛЭП

Причины возникновения

Исходя из определения, можем назвать условия возникновения электрической дуги:

• наличие разнополярных электродов с большими токами;
• создание искрового разряда;
• поддержание напряжения на электродах;
• обеспечение условий для сохранения температуры ствола.

Искровой разряд возникает в двух случаях: при кратковременном соприкосновении электродов или при приближении к параметрам пробоя. Мощный электрический пробой всегда зажигает ствол.

При сохранении оптимальной длины дуги температура плазмы поддерживается самостоятельно. Однако, с увеличением промежутка между электродами, происходит интенсивный теплообмен ствола с окружающим воздухом. В конце концов, в стволе, вследствие падения температуры, образование ионов лавинообразно прекратится, в результате чего произойдёт гашение пламени.

Пробои часто случаются на высоковольтных ЛЭП. Они могут привести к разрушению изоляторов и к другим негативным последствиям. Длинная электрическая дуга довольно быстро гаснет, но даже за короткое время горения её разрушительная сила огромна.

Дуга имеет склонность к образованию при размыкании контактов. При этом контакты выключателя быстро выгорают, электрическая цепь остаётся замкнутой до момента исчезновения ствола. Это опасно не только для сетей, но и для человека.

Способы гашения

Следует отметить, что гашение дуги происходит и по разным причинам. Например, в результате остывания столба, падения напряжения или когда воздух между электродами вытесняется сторонними испарениями, препятствующими ионизации.

С целью недопущения образования дуг на высоковольтных проводах ЛЭП, их разносят на большое расстояние, что исключает вероятность пробоя. Если же пробой между проводами всё-таки случится, то длинный ствол быстро охладится и произойдёт гашение.

Для охлаждения ствола его иногда разбивают на несколько составляющих. Данный принцип часто используют в конструкциях воздушных выключателей, рассчитанных на напряжения до 1кВ.

Некоторые модели выключателей состоят из множества дугогасительных камер, способствующих быстрому охлаждению.

Быстрой ионизации можно достигнуть путём испарения некоторых материалов, окружающих пространство подвижных ножей. Испарение под высоким давлением сдувает плазму ствола, что приводит к гашению.

Существуют и другие способы: помещение контактов в масло, автодутьё, применение электромагнитного гашения и др.

Воздействие на человека и электрооборудование

Электрическая дуга представляет опасность для человека своим термическим воздействием, а также ультрафиолетовым действием излучающего света. Огромную опасность таит в себе высокое напряжение переменных токов. Если незащищённый человек окажется на критически близком расстоянии от токоведущих частей приборов, может произойти пробой электричества с образованием дуги. Тогда на тело, кроме воздействия тока, окажет действие термической составляющей.

Распространение дугового разряда по конструктивным частям оборудования грозит выжиганием электронных элементов, плат и соединений.

Дуга. Условия возникновения и горения дуги. Способы гашения дуги.

1. Условия возникновения и горения дуги

Размыкание электрической цепи при наличии в ней тока сопровождается электрическим разрядом между контактами. Если в отключаемой цепи ток и напряжение между контактами больше, чем критические для данных условий, то между контактами возникает дуга, продолжительность горения которой зависит от параметров цепи и условий деионизации дугового промежутка. Образование дуги при размыкании медных контактов возможно уже при токе 0,4-0,5 А и напряжении 15 В.

Рис. 1. Расположение в стационарной дуге постоянного тока напряжения U(a) и напряженности Е(б).

В дуге различают околокатодное пространство, ствол дуги и околоанодное пространство (рис. 1). Все напряжение распределяется между этими областями Uк, Uсд, Uа. Катодное падение напряжения в дуге постоянного тока 10-20 В, а длина этого участка составляет 10–4-10–5 см, таким образом, около катода наблюдается высокая напряженность электрического поля (105-106 В/см). При таких высоких напряженностях происходит ударная ионизация. Суть ее заключается в том, что электроны, вырванные из катода силами электрического поля (автоэлектронная эмиссия) или за счет нагрева катода (термоэлектронная эмиссия), разгоняются в электрическом поле и при ударе в нейтральный атом отдают ему свою кинетическую энергию. Если этой энергии достаточно, чтобы оторвать один электрон с оболочки нейтрального атома, то произойдет ионизация. Образовавшиеся свободные электроны и ионы составляют плазму ствола дуги.

Рис. 2. Изменение тока и напряжения при гашении дуги переменного тока в цепи с индуктивной нагрузкой.

Проводимость плазмы приближается к проводимости металлов [у= 2500 1/(Ом×см)]/ В стволе дуги проходит большой ток и создается высокая температура. Плотность тока может достигать 10 000 А/см2 и более, а температура — от 6000 К при атмосферном давлении до 18000 К и более при повышенных давлениях.

Высокие температуры в стволе дуги приводят к интенсивной термоионизации, которая поддерживает большую проводимость плазмы.

Термоионизация — процесс образования ионов за счет соударения молекул и атомов, обладающих большой кинетической энергией при высоких скоростях их движения.

Чем больше ток в дуге, тем меньше ее сопротивление, а поэтому требуется меньшее напряжение для горения дуги, т. е. дугу с большим током погасить труднее.

При переменном токе напряжение источника питания ucд меняется синусоидально, так же меняется ток в цепи i (рис. 2), причем ток отстает от напряжения примерно на 90°. Напряжение на дуге uд, горящей между контактами выключателя, непостоянно. При малых токах напряжение возрастает до величины uз (напряжения зажигания), затем по мере увеличения тока в дуге и роста термической ионизации напряжение падает. В конце полупериода, когда ток приближается к нулю, дуга гаснет при напряжении гашения uг. В следующий полупериод явление повторяется, если не приняты меры для деионизации промежутка.

Если дуга погашена теми или иными способами, то напряжение между контактами выключателя должно восстановиться до напряжения питающей сети — uвз (рис. 2, точка А). Однако поскольку в цепи имеются индуктивные, активные и емкостные сопротивления, возникает переходный процесс, появляются колебания напряжения (рис. 2), амплитуда которых Uв,max может значительно превышать нормальное напряжение. Для отключающей аппаратуры важно, с какой скоростью восстанавливается напряжение на участке АВ. Подводя итог, можно отметить, что дуговой разряд начинается за счет ударной ионизации и эмиссии электронов с катода, а после зажигания дуга поддерживается термоионизацией в стволе дуги.

2. Условия гашения дуги переменного тока

В коммутационных аппаратах необходимо не только разомкнуть контакты, но и погасить возникшую между ними дугу.

В цепях переменного тока ток в дуге каждый полупериод проходит через нуль (рис. 2), в эти моменты дуга гаснет самопроизвольно, но в следующий полупериод она может возникнуть вновь. Как показывают осциллограммы, ток в дуге становится близким нулю несколько раньше естественного перехода через нуль (рис. 3, а). Это объясняется тем, что при снижении тока энергия, подводимая к дуге, уменьшается, следовательно, уменьшается температура дуги и прекращается термоионизация. Длительность бестоковой паузы tп невелика (от десятков до нескольких сотен микросекунды), но играет важную роль в гашении дуги. Если разомкнуть контакты в бестоковую паузу и развести их с достаточной скоростью на такое расстояние, чтобы не произошел электрический пробой, то цепь будет отключена очень быстро.

Во время бестоковой паузы интенсивность ионизации сильно падает, так как не происходит термоионизации. В коммутационных аппаратах, кроме того, принимаются искусственные меры охлаждения дугового пространства и уменьшения числа заряженных частиц. Эти процессы деионизации приводят к постепенному увеличению электрической прочности промежутка uпр (рис. 3, б).

Резкое увеличение электрической прочности промежутка после перехода тока через нуль происходит главным образом за счет увеличения прочности околокатодного пространства (в цепях переменного тока 150-250В). Одновременно растет восстанавливающееся напряжение uв . Если в любой момент uпр > uв промежуток не будет пробит, дуга не загорится вновь после перехода тока через нуль. Если в какой-то момент uпр = uв , то происходит повторное зажигание дуги в промежутке.

Рис. 3. Условия гашения дуги переменного тока:

а – погасание дуги при естественном переходе тока через нуль; б – рост электрической прочности дугового промежутка при переходе тока через нуль

Таким образом, задача гашения дуги сводится к созданию таких условий, чтобы электрическая прочность промежутка между контактами uпр была больше напряжения между ними uв.

Процесс нарастания напряжения между контактами отключаемого аппарата может носить различный характер в зависимости от параметров коммутируемой цепи. Если отключается цепь с преобладанием активного сопротивления, то напряжение восстанавливается по апериодическому закону; если в цепи преобладает индуктивное сопротивление, то возникают колебания, частоты которых зависят от соотношения емкости и индуктивности цепи. Колебательный процесс приводит к значительным скоростям восстановления напряжения, а чем больше скорость duв/dt, тем вероятнее пробой промежутка и повторное зажигание дуги. Для облегчения условий гашения дуги в цепь отключаемого тока вводятся активные сопротивления, тогда характер восстановления напряжения будет апериодическим (рис. 3, б).

3. Способы гашения дуги в коммутационных аппаратах до 1000 В

В коммутационных аппаратах до 1 кВ широко используются следующие способы гашения дуги:

Удлинение дуги при быстром расхождении контактов.

Чем длиннее дуга, тем большее напряжение необходимо для ее существования. Если напряжение источника питания окажется меньше, то дуга гаснет.

Деление длинной дуги на ряд коротких (рис. 4, а).

Как показано на рис. 1, напряжение на дуге складывается из катодного Uк и анодного Uа падений напряжений и напряжения ствола дуги Uсд:

Если длинную дугу, возникшую при размыкании контактов, затянуть в дугогасительную решетку из металлических пластин, то она разделится на N коротких дуг. Каждая короткая дуга будет иметь свое катодное и анодное падения напряжений Uэ. Дуга гаснет, если:

U U2 и, следовательно, гасительные устройства будут работать в неодинаковых условиях. Для выравнивания напряжения параллельно главным контактам выключателя (ГК) включают емкости или активные сопротивления (рис. 16, б, в). Значения емкостей и активных шунтирующих сопротивлений подбирают так, чтобы напряжение на разрывах распределялось равномерно. В выключателях с шунтирующими сопротивлениями после гашения дуги между ГК сопровождающий ток, ограниченный по значению сопротивлениями, разрывается вспомогательными контактами (ВК).

Шунтирующие сопротивления уменьшают скорость нарастания восстанавливающегося напряжения, что облегчает гашение дуги.

4. Гашение дуги в вакууме.

Высокоразреженный газ (10-6-10-8 Н/см2) обладает электрической прочностью, в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении. Если контакты размыкаются в вакууме, то сразу же после первого прохождения тока в дуге через нуль прочность промежутка восстанавливается и дуга не загорается вновь.

5. Гашение дуги в газах высокого давления.

Воздух при давлении 2 МПа и более обладает высокой электрической прочностью. Это позволяет создавать достаточно компактные устройства для гашения дуги в атмосфере сжатого воздуха. Еще более эффективно применение высокопрочных газов, например шестифторисгой серы SF6 (элегаз). Элегаз обладает не только большей электрической прочностью, чем воздух и водород, но и лучшими дугогасящими свойствами даже при атмосферном давлении.

Способы гашения электрической дуги

Название работы: Способы гашения электрической дуги. Область применения

Предметная область: Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Описание: Способы гашения электрической дуги. Способы гашения дуги в коммутационных аппаратах до 1 кВ. Удлинение дуги при быстром расхождении контактов: чем длинее дуга тем большее напряжение необходимо для ее существования. Деление длинной дуги на ряд коротких дуг.

Дата добавления: 2013-08-17

Размер файла: 47.5 KB

Работу скачали: 91 чел.

15. Способы гашения электрической дуги. Область применения.

Способы гашения дуги в коммутационных аппаратах до 1 кВ.

1. Удлинение дуги при быстром расхождении контактов: чем длинее дуга, тем большее напряжение необходимо для ее существования. Если напряжение источника окажется меньше, то дуга гаснет.

2. Деление длинной дуги на ряд коротких дуг.

3. Гашение дуги в узких щелях. Если дуга горит в узкой щели, образованной дугостойким материалом, то благодаря соприкосновению с холодными поверхностями происходит интенсивное охлаждение и диффузия заряженных

частиц в окружающую среду. Это приводит к быстрой деионизации и гашению дуги.

4. Движение дуги в магнитном поле. Электрическая дуга может рассматриваться как проводник с током. Если дуга находится в магнитном поле, то на нее действует сила, определяемая по правилу левой руки. Если создать магнитное поле, направленное перпендикулярно оси дуги, то она получит поступательное движение и будет затянута внутрь щели

дугогасительной камеры. В радиальном магнитном поле дуга получит вращательное движение. Магнитное поле может быть создано постоянными магнитами, специальными катушками или самим контуром токоведущих частей. Быстрое вращение и перемещение дуги способствует ее охлаждению и деионизации.

Последние два способа гашения дуги (в узких щелях и в магнитном поле) применяются также в отключающих аппаратах напряжением выше 1 кВ.

Основные способы гашения дуги в аппаратах выше 1 кВ.

1. Гашение дуги в масле. Если контакты отключающего аппарата поместить в масло, то возникающая при размыкании дуга приводит к интенсивному газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70—80%); быстрое разложение масла приводит к повышению давления в пузыре, что способствует ее лучшему охлаждению и деионизации. Водород обладает высокими дугогасящими свойствами; соприкасаясь непосредственно со стволом дуги, он способствует ее деионизации. Внутри газового пузыря происходит непрерывное движение газа и паров масла. Гашение дуги в масле широко применяется в выключателях.

2. Газовоздушное дутье. Охлаждение дуги улучшается, если создать направленное движение газов — дутье. Дутье вдоль или поперек дуга способствует проникновению газовых частиц в ее ствол, интенсивной диффузии и охлаждению дуги. Газ создается при разложении масла дугой (масляные выключатели) или твердых газогенерирующих материалов (автогазовое дутье).

Более эффективно дутье холодным неионизированным воздухом, поступающим из специальных баллонов со сжатым воздухом (воздушные выключатели).

3. Многократный разрыв цепи тока. Отключение большого тока при высоких напряжениях затруднительно. Это объясняется тем, что при больших значениях подводимой энергии и восстанавливающегося напряжения деионизация дугового

промежутка усложняется. Поэтому в выключателях высокого напряжения применяют многократный разрыв дуги в каждой фазе. Такие выключатели имеют несколько гасительных устройств, рассчитанных на часть номинального напряжения. Число разрывов на фазу зависит от типа выключателя и его напряжения. В выключателях 500—750 кВ может быть 12 разрывов и более. Чтобы облегчить гашение дуги, восстанавливающееся напряжение должно равномерно распределяться между разрывами. Для выравнивания напряжения параллельно главным контактам выключателя Г К включают емкости или активные сопротивления.

4. Гашение дуги в вакууме. Высокоразреженный газ обладает электрической прочностью, в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении. Если контакты размыкаются в вакууме, то сразу же после первого прохождения тока в дуге через нуль прочность промежутка восстанавливается и дуга не загорается вновь. Эти свойства вакуума используются в некоторых типах выключателей.

5. Гашение дуги в газах высокого давления. Воздух при давлении 2 МПа и более также обладает высокой электрической прочностью. Это позволяет создавать достаточно компактные устройства для гашения дуги в атмосфере сжатого воздуха. Еще более эффективно применение высокопрочных газов, например шестифтористой серы SFg (элегаза). Элегаз обладает не только большей электрической прочностью, чем воздух и водород, но и лучшими дугогасящими свойствами даже при атмосферном давлении. Элегаз применяется в выключателях, отделителях, короткозамыкателях и другой аппаратуре высокого

Гашение дуги в масляных выключателях.

В масляных выключателях контакты размыкаются в масле, однако вследствие высокой температуры дуги, образующейся между контактами, масло разлагается и дуговой разряд происходит в газовой среде. Приблизительно половину этого газа (по объему) составляют пары масла. Остальная часть состоит из водорода (70%) и углеводородов различного состава. Газы эти горючи, однако в масле горение невозможно из-за отсутствия кислорода. Количество масла, разлагаемого дугой, невелико, но объем образующихся газов велик. Один грамм масла дает приблизительно 1500 см3 газа, приведенного к комнатной температуре и атмосферному давлению. Гашение дуги в масляных выключателях происходит наиболее эффективно при применении гасительных камер, которые ограничивают зону дуги, способствуют повышению давления в этой зоне и образованию газового дутья сквозь дуговой столб.

Гашение дуги в элегазовых выключателях

Элегаз (SFg — шестифтористая сера) представляет собой инертный газ, плотность которого превышает плотность воздуха в 5 раз. Электрическая прочность элегаза в 2—3 раза выше прочности воздуха; при давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза сравнима с прочностью масла. В элегазе при атмосферном давлении может быть погашена дуга с током, который в 100 раз превышает ток, отключаемый в воздухе при тех же условиях. Способность элегаза гасить дугу объясняется тем. что его молекулы улавливают электроны дугового столба и образуют относительно неподвижные отрицательные ионы. Потеря электронов делает дугу неустойчивой, и она легко гаснет. В струе элегаза поглощение электронов из дугового столба происходит

еще интенсивнее. В элегазовых выключателях применяют автопневматические дугогасительные устройства, в которых газ в процессе отключения сжимается поршневым устройством и направляется в зону дуги. Элегазовый выключатель представляет

собой замкнутую систему без выброса газа наружу.

Гашение дуги в вакуумных выключателях

Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного промежутка при атмосферном давлении. Это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах. Рабочие контакты имеют вид полых усеченных конусов с радиальными прорезями. Такая форма контактов при размыкании создает радиальное электродинамическое усилие, действующее на возникающую дугу и заставляющее перемещаться ее через зазоры на дугогасительные контакты. Контакты представляют собой диски, разрезанные спиральными прорезями на три сектора, по которым движется дуга. Материал

контактов подобран так, чтобы уменьшить количество испаряющегося металла. Вследствие глубокого вакуума происходит быстрая диффузия заряженных частиц в окружающее пространство и при первом переходе тока через нуль дуга гаснет. Подвод тока к контактам осуществляется с помощью медных стержней. Подвижный контакт крепится к верхнему фланцу с помощью сильфона из нержавеющей стали. Сильфон служит для обеспечения герметичности вакуумной камеры. Металлические экраны служат для выравнивания электрического поля и для защиты керамического корпуса от попадания паров металла,

образующихся при гашении дуги.

СПОСОБЫ ГАШЕНИЯ ДУГИ

Для дуг постоянного и переменного токов существуют следующие способы гашения дуги:

1. МЕХАНИЧЕСКОЕ РАСТЯГИВАНИЕ (только для “—” тока). Простейший способ гашения, но малоэффективен. Применим только в слаботочной аппаратуре.
2. ДЕЛЕНИЕ ДУГИ НА РЯД КОРОТКИХ ДУГ (применяется как на постоянном, так и на переменном токе). Это гашение дуги с помощью дугогасительной решетки. Способ этот предложен еще в начале века русским ученым М. О. Доливо-Добровольским и до сих пор широко применяется. При расхождении контактов возникшая между ними дуга под воздействием магнитного поля движется на пластины и разбивается на ряд коротких дуг.

Т.к. на переменном токе деионная решетка работает эффективнее, чем на постоянном, а аппараты могут использоваться как на “

” так и на “—” токе (например, автоматы) число пластин рассчитывают из условия гашения дуги “—” тока.

1. ГАШЕНИЕ ДУГИ ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ (применяется как на постоянном, так и на переменном токе). С ростом давления возрастает плотность газа, при этом увеличивается теплопроводность и отвод тепла от дуги. На этом принципе основано гашение дуги в предохранителях и других аппаратах низкого напряжения. (В некоторых аппаратах стенки дугогасящей камеры делаются из газогенерирующих материалов – например, фибры. Благодаря высокой температуре дуги такие стенки выделяют газ и давление в объеме поднимается до 10-15 МПа.).
2. ГАШЕНИЕ ДУГИ В ПОТОКЕ СЖАТОГО ВОЗДУХА . В электрических аппаратах высокого напряжения коммутируются токи в десятки килоампер при напряжении 10 6 В. Для решения такой сложной задачи используется воздействие на электрическую дугу потока сжатого воздуха или других газов. Сжатый воздух обладает высокой плотностью и теплопроводностью. Омывая дугу с большой скоростью, он охлаждает ее и при прохождении тока через нуль обеспечивает деионизацию дугового столба. Воздух при высоком давлении обладает также высокой электрической прочностью, что создает высокую скорость нарастания электрической прочности промежутка.
3. ГАШЕНИЕ ДУГИ В ТРАНСФОРМАТОРНОМ МАСЛЕ . Этот способ гашения дуги нашел широкое применение в выключателях переменного тока на высокое напряжение. Контакты выключателя погружаются в масло. Возникающая при разрыве дуга (5000-6000 0 С) приводит к очень интенсивному испарению окружающего масла с диссоциацией его паров. Вокруг дуги образуется газовая оболочка – газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70-80% газов пузыря) и паров масла. Водород, обладающий наивысшими среди газов дугогасящими свойствами (обладает исключительно высокой теплопроводностью), наиболее тесно соприкасается со стволом дуги. Выделяемые с громадной скоростью газы проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают перемешивание холодного и горячего газа в пузыре, создают интенсивное охлаждение и деионизацию промежутка. Быстрое разложение масла приводит к повышению давления внутри пузыря, что также способствует гашению дуги.
4. ГАШЕНИЕ ДУГИ В ВАКУУМНОЙ СРЕДЕ (применяется как на постоянном, так и на переменном токе). В вакуумном ДУ (дугогасительном устройстве) контакты расходятся в среде с давлением 10 -4 Па (10 -6 мм рт.ст.), при котором плотность воздуха мала. Длина свободного пробега молекул достигает 50 и электронов – 300 м. В вакууме очень высокая скорость диффузии из-за большой разницы плотностей частиц в дуге и окружающем ее вакууме. Практически через 10 мкс после нуля тока между контактами восстанавливается электрическая прочность вакуума. Быстрая диффузия частиц, высокие электрическая прочность вакуума и скорость ее восстановления обеспечивают гашение дуги при первом прохождении тока через нуль. Вакуумные ДУ являются в настоящее время наиболее эффективными и долговечными. Их срок службы достигает 25 лет.
5. ГАШЕНИЕ ДУГИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (применяется как на постоянном, так и на переменном токе). Электрическая дуга является своеобразным проводником с током, который может взаимодействовать с магнитным полем. Сила взаимодействия между током дуги и магнитным полем перемещает дугу, создается так называемое магнитное дутье. В ДУ с магнитным дутьем может быть применено либо последовательное либо параллельное подключение катушки.

Способы гашения электрической дуги

Материалы для контактов.

От материала контакта зависит его срок службы и надежность работы. К материалам предъявляют следующие требования:

1) Они должны обладать высокой электропроводностью и теплопроводностью.

2) Быть устойчивыми к коррозии и иметь токопроводящую окисную пленку, т.е. иметь высокую температуру плавления и испарения.

3) Быть твердыми, механически прочными и легко поддаваться механической обработке.

4) Иметь невысокую стоимость.

Для контактов применяют:

Медь удовлетворяет практически все условиям за исключением коррозиостойкости. Применяется как для неразмыкаемых, так и для коммутирующих контактов.

Серебро удовлетворяет почти все требованиям за исключением дугоустойчивости при значительных токах. Применяется в главных контактах в аппаратах на большие токи, в контактах на малые токи при малых нажатиях, контактных реле. Серебро обычно применяют в виде контактных наплавок, вся деталь выполняется из меди или другого металла, а на рабочей поверхности приваривается серебряная накладка.

Алюминий по сравнению с медью обладает меньшей электропроводимостью и механической прочностью. Образует плохопроводящую твердую окисную пленку, что ограничивает его применение. Применяют в неразмыкаемых контактах, соединениях (шинопроводы, контактные провода), для того контактные рабочие поверхности серебрятся и армируются медью. Для коммутирующих контактов непригоден.

Платина, золото, молибден применяются для коммутирующих аппаратов на очень малые токи при малых нажатиях. Не образуют окисных пленок.

Вольфрам и его сплавы имеют большую твердость, высокую температуру плавления, высокую электрическую износостойкость. Применяют при малых токах и большой частоте размыканий.

Металлокерамика – это механическая смесь 2-х практически несплавляющихся металлов, получается методом спекания смеси их порошков или пропиткой одного расплавом другого. При этом один из металлов имеет большую электропроводность, а другой большую механическую прочность. Является тугоплавким и дугостойким. Применяется в качестве дугогасительных контактов на средние и большие отключаемые токи, а так же как главные контакты на номинальные токи до 600 А.

Для того, чтобы электрическая дуга погасла, необходимо создать условие:

Погасить дугу можно тремя способами:

1) Увеличить ее длину

2) Воздействовать на ее ствол, увеличив E_д

Деионизация ствола дуги связана с рассеянием энергии. При неизменном токе усиление процессов деионизации приводит к повышению падения напряжения на дуге.

Для погашения дуги, ее необходимо растянуть на большую длину

, осуществляется расхождением контактов с определенной скоростью, при этом дуга приобретает скорость вращения в направлении своей оси и время гашения дуги определяется по формуле: , при механическом растягивании опорные точки дуги стоят неподвижно на электродах. Это приводит к их сильному обгоранию. Для уменьшения обгорания контактов нужно обеспечить большие скорости расхождения контактов, что требует более мощных пружин. Малые Е_д обеспечивают ее большую .

Пример: при токе 600А и напряжении 220В

Гашение дуги путем механического растягивания применяется при малых токах, до 1 кА.

Гашение открытой дуги в магнитном поле:

Главным ионизирующим фактором поддержания горящей дуги является термическая ионизация, следовательно гашение должно осуществляться за счет ее охлаждения. Можно охлаждать дугу обдувая ее, можно не обдувать, а двигать через неподвижный воздух. С ростом скорости движения дуги охлаждение усиливается и продольный градиент напряжения в дуге резко возрастает.

За движущейся дугой можно наблюдать хвост светящихся ионизированных газов. В открытой, неподвижной и искусственно неохлаждаемой дуге плотность тока мала, диаметр такой дуги велик. Как только дуга начинает двигаться, то плотность тока в ней и температура возрастают.

Если в неподвижной дуге , то в движущейся дуге до десятков тысяч А/см 2 . Электромагнитные силы взаимодействия тока дуги и собственного магнитного поля направлены к центру дуги и они сжимают ее. На поверхности дуги это давление равно 0, а на оси дуги это давление достигает максимального значения: . Повышение давления приводит к усилению деионизации в стволе дуги и возрастанию E_Д.

Дуга на параллельных и рогообразных электродах:

1) На параллельных электродах (рис а).

Когда расстояние между элементами

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 661 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет