Дугогасительная система контакторов

При размыкание электрической цепи, как правило, возникает дуговой разряд (дуга) между контактами.

Открытая дуга имеет высокую температуру (до 5000 – 10 000º К), что приводит к выделению большого объема светящихся газов и перегреву самих контактов.

Поверхность контактов обгорает, оплавляется, делается неровной, бугристой. Пло-

щадь прилегания контактов уменьшается, что приводит к увеличению переходного сопро-

тивления контактов и усилению их нагрева. При этом увеличивается износ контактов и сокращается срок службы аппарата.

Кроме того, в пламени дуги происходят опасные для аппаратов химические процес-

сы. Пары меди контактов, попадая в пламя дуги, окисляются там при высокой температуре и поглощают кислород воздуха. Образующийся при этом азот соединяется с парами воды и кислородом, образуя азотную кислоту HNO₃. Капли этой кислоты могут образовать проводящие «мостики» между токоведущими частями в таких местах, куда ни дуга, ни ее пламя не могут попасть.

Для гашения дуги применяют дугогасительные устройства, использующие разные принципы гашения:

1. магнитное дутье, при помощи дугогасительной катушки;

2. гашение при помощи дугогасительных камер;

3. гашение дуги в масле, и др.

На транспортных судах нашли применение первые два способа, на судах с электро-

движением – все три.

Гашение дуги магнитным дутьем

При магнитном дутье используется дугогасительная катушка, включаемая последо-

вательно с контактами и расположенная в непосредственной близости с ними (рис. 9.40).

Рис. 9.40. Магнитное гашение электрической дуги: 1 – электрическая дуга; 2 – дугогасительная катушка; 3 – сердечник катушки; 4 – полюсные наконечники; 5 – контакты (нижний – подвижный, верхний – неподвижный); 6 – дугогасительная камера; 7 – дугогасительный рог; F – электромагнитная сила, действующая на дугу

Принцип магнитного гашения дуги состоит в следующем.

Ток, протекающий через контакты 5 и витки катушки 2, создает магнитный поток, замыкающийся через сердечник катушки 3, полюсные наконечники 4 (в виде металличе

ских плоских пластин - «щёк») и воздушный промежуток между ними. Направление сило

вых линий магнитного поля катушки найдено по правилу охвата катушки и обозначено штриховыми линиями.

Правило охвата применяется для определения направления магнитного потока катушки с током и состоит в следующем: если правой рукой охватить катушку так, чтобы четыре вытянутых пальца руки располагались по направлению тока в ней, то отогнутый большой палец покажет направление магнитных силовых линий в катушке.

При размыкании контактов возникает дуга, которая проводит ток прежнего направ-

ления. Дугу можно рассматривать как проводник с током, находящийся в магнитном поле.

На такой проводник действует электромагнитная сила Лоренца, направление кото-

рой находят по правилу левой руки.

Правило левой руки применяется для определения направления электромагнитной силы, действующей на проводник с током и состоит в следующем: если левую руку распо

ложить так, чтобы магнитные силовые линии поля входили в ладонь, а четыре вытяну-

тых пальца располагались по направлению тока, то отогнутый большой палец левой руки покажет направление электромагнитной силы.

В данном примере эта сила F направлена вверх от контактов. Под действием этой силы дуга быстро перемещается по контактам от места возникновения к к верхним краям, а затем перебрасывается одним концом (на рис. 9.40, б – правым) на дугогасительный рог 7.

Одновременно дуга как бы выдувается магнитным полем вверх и вталкивается в узкую часть дугогасительной камеры 6.

Данный способ гашения дуги был объяснен на примере контактора постоянного тока.

Однако этот способ применяется также в контакторах переменного тока с тяжелы-

ми условиями работы – частыми включениями и отключениями. В таких условиях работа

ют электроприводы грузовых лебедок и кранов.

В этих контакторах через дугогасительную катушку протекает переменный ток.

Однако электромагнитная сила F= В*I*L имеет одно и то же направление при в любой полуволне такого тока. Это объясняется тем, что в отрицательную полуволну переменно-

го тока одновременно изменяется как направление тока в дуге, так и направление сило-

вых линий магнитного поля дуги.

Алгебраическое объяснение этому такое:

в положительную полуволну F = (+ В)*(+I)* L > 0, в отрицательную F = (- В)*(-I)* L > 0.