Методы гашения дуги постоянного тока

Методы гашения дуги при коммутации в цепях протекания постоянного тока.

 В процессе коммутации контактов в цепи постоянного тока в период разрыва, возникает дуга или так называемый дуговой разряд. Для эффективного гашения электрической дуги постоянного тока пытаются повысить напряжение на самой дуге, повысить сопротивление или провести растяжение дугового разряда, либо повысить напряжённость электрического поля в столбе дуги. Данные методы реализуются или достигаются путём применения дуга гасительных камер коммутационных аппаратов, задачей которых является быстрое растяжение дуги и повышение напряжение на ней и ограничение распространения возникающего пламени и газов в ограниченном пространстве.
Цепь постоянного тока следует отключать, чтобы перенапряжение не превысило величин, которые выдерживает без повреждения и пробоя электро-изоляция аппаратуры. В правильно сконструированных выключателях данное условие, при гашении электрической дуги, большей частью электромагнитная энергия дуги превращается в тепловую энергию и рассеивается столбом дуги в окружающую среду.
Напряжение на дуговом промежутке Uд меняется в процессе гашения дуги в соответствии с вольтамперной характеристикой (ВАХ) дуга гасительной камеры. Для многих видов устройств ВАХ такая, что при малых токах напряжение Uд принимает большее значение. Это определяет возможность больших величин перенапряжений при гашении дуги. Применение дуга гасительных устройств типа гасительной решетки, в которой Uд почти не зависит от тока и при малых токах остается относительно небольшое, эти перенапряжения значительно снижаются.

Рисунок ВАХ  На рисунке представлены две формы ВАХ, где зависимость I имеет малое напряжение в области больших токов и очень высокий пик напряжения в области малых токов, а зависимость 2, наоборот, характеризуется более высокими напряжениями на дуге в области больших токов и имеет небольшой подъем напряжения при подходе тока к нулю. Вид 2 (см. рис.) приобретает ВАХ дуги, затянутой в узкую щель между плоскостями из жаростойкой керамики. В этом случае при больших токах дуговой столб испытывает сильную деформацию и подвергается интенсивному охлаждению. Вследствие этого напряжение на дуге значительно возрастает. В области же малых токов сечение дугового канала делается небольшим, следовательно, охлаждающее влияние плоскостей резко снижается, что приводит к относительно низким значениям напряженности электрического поля и напряжения на дуговом канале. Форму характеристики, подобную 1 (см. рис.), можно наблюдать, если контакты аппарата постоянного тока были погружены в масло. В этом случае охлаждающая и деионизирующая роль масла в области большого тока может быть незначительной, т.к. дуговой канал окутан газовым пузырем с малой теплопроводностью. В области же малых токов окружающее дугу масло может тесно соприкасаться с дуговым каналом, что существенно повышает отбор тепла от дугового канала и ведет к повышению напряженности на нем.
Задача гашения дуги постоянного тока сводится к соблюдению одного из двух основных условий:
• увеличению напряженности электрического поля Е в дуговом столбе, увеличению длины дуги или увеличению суммы падений напряжений у электродов. Последнее достигается увеличением количества металлических электродов, разбивающих дугу на ряд коротких дуг. Все эти факторы приводят к повышению напряжения на меж контактном промежутке;
• увеличению сопротивления или снижению напряжения цепи.
Необходимо отметить, что чрезмерное увеличение длины дуги приводит к возрастанию размеров ДУ и может порождать в некоторых случаях значительные перенапряжения, опасные для изоляции установок, находящихся в коммутируемой цепи.
Весьма часто в дугогасительных устройствах, постоянного тока применяют магнитное дутье, т.е. создают в зоне горения дуги поперечное магнитное поле, которое увеличивает скорость перемещения (и растяжения) дуги и способствует вхождению дугового столба в узкие щели между изоляционными стенками, что активно способствует гашению дуги и улучшает форму ВАХ.

Взято с сайта electrono.ru