Способы гашения электрической дуги

1.Применение дугогасительных камер с узкой щелью (в электрических аппаратах низкого напряжения).

2.Перемещение дуги под воздействием магнитного поля.

3.Гашение дуги с помощью дугогасительной решетки.

4.Гашение дуги высоким давлением.

5.Гашение дуги в потоке сжатого газа.

6.Гашение дуги в трансформаторном масле.

7.Гашение дуги в вакуумной среде.

8.Гашение дуги с помощью полупроводниковых приборов.

При решении задач используются следующие расчетные формулы и соотношения.

Скорость движения дуги в результате действия тока в шинах при В ≤ 0, 1Тл определяется по формуле Г.А. Кукекова:

v _д=73 I _д^1/3 В _ср^2/3, (3)

где I_д-ток в дуге, А;

В_ср-магнитная индукция между шинами, Тл.

Скорость дуги в результате действия тока в шинах по данным О.Б. Брона определяется по формуле:

v _д= , (4)

где Н=В/µ₀-напряженность магнитного поля, А/см;

В-магнитная индукция между шинами, Тл;

µ₀=4π ∙ 10^-7-магнитная проницаемость воздуха, Гн/м.

I_д-ток в дуге, А.

Скорость дуги, находящейся в узкой щели, по данным Г.А. Кукекова определяется по формуле:

v _д= , (5)

где δ -ширина щели, м;

I_д-ток в дуге, А;

В-величина индукции, Тл.

Энергия, выделенная в дуге в процесс гашения горения дуги, Дж:

А_д= = +LI²/2 (6)

где U_д- падение напряжения на дуге, В;

i-ток в дуге, А;

t_д-время горения дуги, с;

R-сопротивление отключаемой цепи, Ом;

L-индуктивность отключаемой цепи, Гн;

I=U/R-установившийся ток в цепи, А.

Время горения дуги, с:

t_д= , (7)

где L- индуктивность цепи, Гн;

∆ U-перенапряжение, В;

I-установившийся ток в цепи, А.

Вольт-амперная характеристика дуги постоянного тока:

U_д=с i ^-a l, (8)

где i -ток дуги, А;

l- длина дуги, м;

с и а - числовые коэффициенты, определяемые экспериментально.

Для аппаратов постоянного тока напряжение дугогасительной решетки:

U_д.р=U_э(m-1)+Е_д l _д , (9)

где U_э=U_к+U_а-сумма околоэлектродных падений напряжения, В;

m-число пластин;

Е_д-градиент напряжения на свободно горящей дуге, В/см;

l _д=(m-1) l ₀ –длина дуги, см;

l ₀-зазор между пластинами, см.

Для гашения дуги надо соблюсти условие:

U_д.р=U_э(m-1)+Е_д l ₀(m-1)> U- iR, (10)

где R-сопротивление нагрузки;

U-напряжение источника.

Процесс гашения дуги в дугогасительной решетке при переменном токе имеет свои особенности. После расхождения контактов дуга за счет электромагнитных сил затягивается на решетку и делится на ряд коротких дуг. Введение в цепь (m-1) коротких дуг уменьшает ток в цепи из-за падения напряжения на них, равного U_э(m-1). В результате ток проходит через нуль раньше своего естественного нуля (t=Т/2). При этом облегчаются условия процесса восстановления напряжения. Длительность горения дуги t_д уменьшается. После прохождения тока через нуль около каждого катода восстанавливается электрическая прочность, достигая 300В при малых токах и 70В при больших. Гашение происходит при выполнении условия:

с(m-1) > U’_max, (11)

где с= U_пр0-околокатодная прочность дугового промежутка;

U’_max- мгновенное напряжение сети или мгновенное значение ЭДС источника,

U’_max ≤ 2Е_m, Е_m – максимальное значение ЭДС источника тока;

m-число пластин.