3.6 Способы гашения дуги

Задача дугогосящего устройства состоит в том, чтобы обеспечить гашение дуги за малое время с допустимым уровнем перенапряжений, при малом износе частей аппарата, при минимальном объеме раскаленных газов, с минимальным звуковым и световым эффектами.

3.6.1 Воздействие на столб электрической дуги

Для гашения дуги постоянного тока необходимо, чтобы ВАХ дуги шла выше нагрузочной прямой. Подъем характеристики дуги можно получить за счет увеличения длины дуги, напряженности электрического поля в столбе дуги и использования околоэлектродного падения напряжения. Увеличение напряженности электрического поля можно осуществить путем эффективного охлаждения дуги и подъема давления среды, в которой она горит. Охлаждение дуги можно создавать за счет перемещения дуги в воздухе или газе, за счет их перемещения относительно дуги, либо размещения дуги в узкой щели, стенки которой имеют высокую теплопроводность и дугостойкость.

Характерные формы продольных щелей дугогасительных камер.

1 и 2 – зона наибольшего охлаждения дуги;

3 – продольная щель, в которую направляется дуга;

4 – расширение, облегчающее вхождение дуги в камеру;

5 – местные уширения в щели.

Когда дуга под воздействием магнитного поля затягивается в зигзагообразную узкую щель, увеличивается ее длина. При этом улучшается охлаждение дуги благодаря тесному контакту дуги с керамическими стенками щели.

Раскаленные газы, выбрасываемые из дугогасящего устройства после гашения дуги, попадая на токоведущие детали оборудования, могут приводить к возникновению в нем КЗ. Поэтому на пути этих газов устанавливают решетку из металлических пластин. Газы, проходя через эту решетку, деионизируются, охлаждаются, и опасная зона их выброса резко сокращается.

3.6.2 Перемещение дуги под воздействием магнитного поля

Электрическая дуга является своеобразным проводником с током, который может взаимодействовать с магнитным полем. Сила взаимодействия между током дуги и магнитным полем перемещает дугу, создается так называемое магнитное дутье.

Магнитное поле создается катушкой 1, включенной последовательно с коммутируемой цепью. Внутри катушки 1 размещен сердечник 3, соединенный с ферромагнитными полюсами в виде пластин 4. Между катушкой и сердечником размещается изоляционный цилиндр 2. При протекании тока по катушке создается магнитное поле, направление которого указано крестиками. Ток протекает от входного контакта 5 по катушке 1, замкнутым контактам 6 и гибкой связи 7 ко второму выходному контакту аппарата. При размыкании контактов 6 между ними возникает сначала жидкий металлический мостик, а затем дуга 8. Под действием магнитного поля катушки возникает сила, которая перемещает дугу в керамическую камеру 9.

Магнитное поле может быть создано последовательной или параллельной катушкой, включенной на напряжение источника.

Последовательная катушка применяется при токах свыше 100 А. Параллельные катушки применяются только на небольшие токи и при постоянном токе.

Воздействовать на дугу можно и магнитным полем постоянного магнита.

3.6.3 Гашение дуги с помощью дугогасительной решетки

В дугогасительной решетке для гашения дуги используется околоэлектродное падение напряжения.

После расхождения контактов 1 и 2 возникшая между ними дуга 3 под воздействием магнитного поля движется вверх на пластины 5 и разбивается на ряд коротких дуг 4. На каждой пластине образуются катод и анод. При большом числе пластин удается поднять статическую ВАХ дуги и обеспечить условия ее гашения.

На постоянном и переменном токе частотой 50 Гц применяются ферромагнитные пластины. Для уменьшения коррозии пластины покрываются медью или цинком.

При частых коммутациях номинального тока пластины нагреваются до очень высокой температуры и возможно даже их прогорание. Число включений и отключений в час у аппаратов с дугогасительной решеткой не превышает 600. Иначе необходимо использовать электромагнитное дутье и керамическую камеру.