Гасіння дуги в полі змінного струму при наявності індуктивності.

Розглянемо процес гасіння дуги в ланцюгу з великою індуктивністю (. В момент розходження контактів загорається дуга і напруга на дузі змінюється в часі так само, як на рис. 5.

В момент часу t=0 дуга гасне. Завдяки процесу деіонізації в ДУ електрична міцність проміжку збільшується по кривій а-1. До проміжку прикладається відновлююча напруга на контактах и_В, створена джерелом.

Даний випадок принципово відрізняється від попереднього тим, що в момент згасання дуги ЕДС джерела близька до амплітуди. При цьому напруга в проміжку встановлюється з більшою швидкістю. В точці С міцність проміжку нижче відновлюючої на ньому напруги и, відбувається пробій. Дуга горить и_з пів періода і знову гасне в т.0^|.В т.С^| знову відбувається пробій міжконтактного проміжку, так як після моменту часу в^| крива електричної міцності а^|-1^| нижче кривої відновлюючої напруги и^|_в.

При цьому загорається дуга, яка гасне в т.0^|| і знову починається процес наростання електричної міцності (крива а^||-1^||) і відновлення напруги и^||_в. Після т. 0^|| завдяки ефективній дії ДУ крива відновлюючої електричної міцності а^||-1^|| іде вище кривої відновлюючої міцності напруги и^||_в і відбувається кінцеве гасіння дуги.

Для розрахунку відновленої напруги складемо схему заміщення (рис.6, а, б), в якій:

L – індуктивність, яка відповідає реактивному опору КЗ джерела ();

R – активний опір;

С_ек – еквівалентна ємність на зажимах вимикача.

Ця ємність обумовлюється ємністю, джерела комутуючого ЕА, С і струмоведучих шин відносно землі С₃. Ємність джерела являється розподіленою. Для спрощення розрахунку від розподіленої ємності переходять до зосередженої, яка разом з індуктивністю L дає частоту f₀, яка дорівнює частоті першої гармоніки реальних обмоток.Будемо вважати, що напруга на дузі під час її горіння дуже мала і нею можна знехтувати, також будемо вважати, що після гасіння дуги опір її став відразу нескінченно великим. Дуга з такою характеристикою називається ідеалізованою. Тоді процес зміни напруги на контактах можна представити, як: при горінні дуги ємність С_ек закорочена і напруга на ній дорівнює 0. Після проходження струму через 0 дуга гасне і починається заряд ємності С_ек від джерела Е через індуктивність L і опір R. Так як близький до нуля, можна вважати, що миттєве значення ЕДС джерела в момент проходження струму через 0 дорівнює амплітуді ЕДС (рис.6 в).

Будемо вважати, що схема живиться від джерела постійної ЕДС – Е (рис.6 б). Коли дуга горить контакт К замкнутий і напруга на дузі дорівнює 0. При проходженні струму через 0 дуга гасне і її опір дорівнює нескінченності, що рівносильне розмиканню контакту К. після розмикання контакту К починається процес заряду ємності С_ек через R і L від джерела Е. Із-за наявності опору R цей процес (рис.6 в) носить затухаючий характер. Відновлююча напруга на ємності змінюється по закону:

,

де Е – ЕДС джерела в момент нуля струму;

Р – коефіцієнт затухання;

власна кутова частота контуру RLC_ек.

В дійсності процес гасіння дуги і відновлення напруги проходить важче. Коли дуга горить, то її опір R _д малий. Після проходження струму через 0 підводиться потужність до дуги, зупиняється і завдяки ДП опір дугового проміжку зростає. В цей же момент часу до проміжку прикладена відновлююча напруга і через опір дугового проміжку протікає струм, який називається залишковим:

В дузі виділяється потужність:

Якщо відведена від дуги за допомогою ДП потужність Р _Вид. > Р _д , то дуга продовжує охолоджуватись, її опір зростає і процес гасіння закінчується успішно.

Якщо Р _Вид. < Р _д, то відбувається розігрів стовпа дуги, її опір падає і відбувається пробій.

Тому під електричною міцністю слідує розуміти таку напругу на дузі, при якій Р _Вид. = Р _д:

чим менший опір , який був включений паралельно конденсатору С_ек (рис.11.4 а), тим більше затухання має крива відновленої напруги.

Як правило, кутова частота мало залежить від реальних значень R і r _д, які в основному даються в знаки на коефіцієнті затухання:

.