§3.13 Восстанавливающаяся прочность uвп межконтактного промежутка кэа при отключении цепи переменного тока.

U_ВП нарастает почти мгновенно (t₀=1 мкс) до величины, называемой начальной восст. прочностью U_ВП0, а затем растёт линейно с отн. низкой скоростью до значения, соответствующего «холодному» промежутку при макс. растворе к-тов. (4кВ/δ_К),

где δ_К – макс. раствор к-тов. в мм. (рис. 3.13)

Временем t₀ пренебрегают и считают, что U_ВП растёт по закону

В – начальная вост. прочность, зависящая от материала контактов и температуры.

к – коэф-т нарастания прочности.

 рис 3.13.

Скорость нарастания прочности на пологом участке в 10…100 раз< скорости нарастания восстанавливающегося напряжения при f=50…100 Гц.

Поэтому U_ВН противостоит в основном U_ВП0  U_ВП0–важнейший параметр.

Теория прикатодного эффекта

В межконтактном промежутке горит дуга. В 0 тока дуга погасла и плазма разрушилась. Промежуток заполнен положит. ионами и электронами.

Когда U_К – меняет знак, восстанавливаясь с U_Г до U_C, электроны как более подвижные частицы практически мгновенно отойдут от поверхности катода в сторону анода. Вблизи катода образуется слой, лишённый электронов с  Эл. сопротивлением. Этот слой является изолятором по сравнению с остальной областью промежутка. В результате всё U_К будет приложено к этому слою (рис.3.14 ). Чтобы пробить прикатодный слой нужны 2 процесса:

1. автоэлектронная эмиссия

2. термоэмиссия

Чтобы автоэл. эмиссия стала достаточной для пробоя нужна напряжённость Е=30 кВ/мм прикатодного слоя.

Такая Е возникает при U_К = 250…300 В.

Для начала ощутимой термоэмиссии необходима температура поверхности катода 530 ºС.

Термоэмиссия может существенно снизить напряжение, необходимое для пробоя прикатодного слоя. При откл-и. токов порядка сотен А даже при быстром перемещении дуги U_ВП0 падает до 140 В. При отключении КЗ – до 30 В. (Рис 3.15 )

Т .о. U_ВП0 зависит от:

1) I отключаемый  _к   U_ВП0.

2) _{кипения} материала контактов и его теплопроводности.

_{кипения} и теплопроводность   U_ВП0.

На пологом участке U_ВП растёт вследствие деионизации промежутка и роста промежутка при размыкании контактов.

Поэтому коэф-т К зависит от эффективности дугогасит. системы и скорости размыкания контактов. Для расчёта U_ВП используют эмпирические формулы.

§3.14 Принципы дугогашения и дугогасительные устройства(ду).

Назначение ДУ не только в том, чтобы надёжно погасить дугу, но и в том, чтобы погасить её в малом объёме, при малых звуковом и световом эффектах.

Принципы дугогашения вытекают из условий гашения дуги пост. и  тока: ;

.

1. Механическое растяжения дуги. На этом принципе работает рубильник. Однако напряжённость Е_СТ в неподвижной открытой дуге всего 1…2 В/мм  при отключении :

при А и U=220 В l_ст.кр=25 см – критическая длина дуги.

при А и U=220 В l_ст.кр=2 м – это неприемлемо.

В чистом виде этот принцип используется только в маломощных ЭА.

2. Увеличение напряжённости Е_ст столба дуги. Несколько способов:

а) перемещение дуги в холодном воздухе.

_ст ОТИ и деионизация R_ст.д.  – U_ст.д Е_ст.д.

Для перемещения дуги используется электродинамическое дутьё: последовательно с контактами вкл. катушку

при sinα=1

Недостаток: зависимость от тока отключаемой цепи.

б) Стеснение дуги стенками узкой щели. Щель образуется стенками дугогасит. камеры (асбоцемент или жаропрочная керамика). При ширине щели <  столба дуги растёт теплоотдача. Для перемещения дуги в щель используется магнитное дутьё.

в) Гашение дуги в газе повышенного давления

РОТИ, деионизацияn_э–R_ст–U_ст–Е_ст.

Кроме того с ростом давления растёт теплопроводностьтеплоотдача–Е_ст

, где к=0,5…1.

Этот способ повышения Е_ст применяется в предохранителях и др. КЭА с герметизированной дугогасит. камерой.

Энергия, выделяемая в дуге повышает давление внутри камеры. Часто герметичные ДК выполняются из газогенерирующего материала (оргстекло, вулканизирующая фибра и т.д.). под действием высокой температуры такой материал способен выделить 1000-2000 см³ газа из 1 грамма.

3. Использование приэлектродного падения напряжения. В коротких дугах(хар-но для НН) в основном напряжение палает на приэлектродных областях. Увеличивают кол-во приэл. областей путём разделения дуги пластинами электродами. Для реализации этой идеи ставят решётку из медных пластин, в которую дуга загоняется магн. дутьём. Также делают стальную решётку, в которую дуга загоняется из-за взаимодействия тока дуги с пластинами решётки. Кол-во пластин определяется из условия гашения дуги.

Е_ст и IR пренебрегаем

Для надёжного гашения дуги .

Эффективность гашения дуги с помощью решётки в ЭА  тока в 7…8 раз>, чем на постоянном токе.