Умови стабільного горіння та гасіння дуги.

Розглянемо електричне коло постійного струму, у якому знаходиться індуктивність L, активний опір R.

Баланс напруг для такого кола має вигляд

(Д-12)

Графічно цей баланс можна показати у вигляді:

Розглянемо стабільне горіння дуги.

Баланс напруг буде мати вигляд:

(Д-13)

Рівнянню (Д-13) відповідають т.1 та т.2. Розглянемо детально процеси в цих точках.

Нехай під впливом зовнішніх факторів и_д зростає при стабільному горінні дуги. Струм також зростає від значення і₁ до і₁ ^|. Після закінчення дії зовнішніх факторів напруга джерела набуває попереднього значення.

Падіння напруги .Під дією цього значення падіння напруги, струм зменшується до моменту виконування умови:

(Д-14)

Нехай під дією зовнішніх факторів напруга джерела тимчасово зменшується. При стабільному горінні дуги струм зменшується від значення і₁ до і₁ ^|| . Після відновлення попереднього значення напруги и_дж на індуктивності L, виникає падіння напруги . За рахунок цього струм збільшується до величини, при якій виконується умова (Д-14), а це є значенням і₁ .

Висновок: т.1 є точкою стійкої рівноваги горіння дуги.

Розглянемо процеси в т.2.

При тимчасовому збільшенні и_дж для дуги, яка горить стабільно, струм зростає від і₂ до і₂^\. Після відновлення напруги и_дж на індуктивності L виникає падіння напруги , яке більше нуля. Під дією цього падіння напруги струм зростає від значення і₂^| до і₁, тому що тільки в цій точці буде виконуватись рівність (Д-14).

Припустимо, що напруга джерела живлення тимчасово зменшується. При стабільному горінні дуги струм зменшується від і₂ до і₂^\\. Після відновлення попереднього значення напруги джерела на індуктивності виникає падіння напруги . Під його дією струм буде зменшуватись від і₂^\\ до 0.

Висновок: т.2 точка нестійкої рівноваги горіння дуги. Обов’язковою умовою горіння –дуги є умова:

(Д-15)

Для стабільного горіння дуги повинна виконуватись умова:

(Д-16)

Для виконання умови (Д-15) напруга на дузі повинна бути більшою за напругу джерела живлення без активних втрат.

(Д-17)

Цю умову можна забезпечити:

1) збільшенням довжини дуги;

2) інтенсивним охолоджуванням стовпа дуги;

3) підвищенням тиску середовища, в якому горить дуга.

Для забезпечення цих процесів використовують спеціальні пристрої – дугогасні камери (ДК).

ДК повинна швидко розтягнути дугу і підвищити напругу на ній. З іншого боку ДК повинна обмежувати поширення полум’я та розпечених газів, викликаних дугою в допустимому об’ємі.

Для ідеального вимикача ДК повинна забезпечити умови, при яких опір міжконтактного проміжку миттєво зростає від робочого значення (R_СТ) до безмежності. В цьому випадку миттєво закінчилось би і проходження струму, тобто дуги не було б, але в будь-якому реальному електричному колі, крім активного опору існує індуктивний та ємнісний опори.

На індуктивності при зміні струму від робочого значення до 0 запасається енергія , після закінчення проходження струму ця енергія йде а заряд ємності:

(Д-18)

На ємнісних елементах електричного кола може виникнути перенапруга:

(Д-19)

Значення цієї напруги може бути набагато більшим значення напруги джерела.

Вплив параметрів кола на умови дугогасіння.

1 – пряма зміни струму від напруги до початкового розходження контактів.

5 – статична ВАХ.

До моменту початку розходження контактів струм в колі визначається, як:

.

В момент розходження контактів виникає електрична дуга зі струмом і₁, якщо довжина дуги та напруга джерела живлення не змінні, то при зростанні опору міжконтактного проміжку струм набуває значень і₂, і₃ . Для і₃ ВАХ має тільки точку дотику до реостатної прямої 3. При подальшому зменшенні струму виконується умова:

,

тобто дуга вже не може виникнути.

Значення струму та напруги, при яких дуга не може вже виникнути називаються критичними. Якщо при незмінному струмі І_К збільшується напруга джерела живлення або при незмінній напрузі джерела живлення збільшується струм І_К , то реостатна крива буде проходити вище, а це погіршує умови дугогасіння.