Условия горения и гашения дуги постоянного тока
Чтобы погасить дугу постоянного тока, необходимо создать такие условия, при которых в дуговом промежутке при всех значениях тока от начального до нулевого процессы деионизации превосходили бы процессы ионизации.
Для содержащей
активное сопротивление (
),
индуктивность (
)
и дуговой промежуток с падением напряжения
(
)
цепи, к которой приложено напряжение
источника тока (
),
будет в любое время справедливо уравнение:
,где
- падение напряжения на индуктивности
при изменении тока.При устойчиво горящей
дуге
и
.
Для погасания дуги
необходимо, чтобы ток в ней все время
уменьшался. Это означает, что
,
а
.
- пропорционально
напряжению дуги;
- пропорционально
напряжению сети;
- пропорционально
напряжению
;
- пропорционально
напряжению
.
В точках 1 и 2
выполняется условие
В этих точках имеет место равновесное состояние. Однако в т. 1 это равновесие неустойчивое, а в т. 2 – устойчивое.
Точка 1.
будет возрастать
до значения
(точка 2).
Между точками 1 и 2 величина является положительной – рост тока в цепи сопровождается накоплением электромагнитной энергии.
ток упадет до нуля – дуга погаснет.
Точка 2. При
токе
снова оказывается
,
а величина
отрицательная. Ток в цепи будет падать
до значения
.
Дуга в этой точке будет гореть устойчиво.
Для погасания дуги необходимо, чтобы при любом значении тока соблюдалось условие
Это значит, что ВАХ дуги (динамическая) должна на всем своем притяжении лежать выше характеристики (U-IR) и не иметь с этой характеристикой ни одной точки соприкосновения.
Горение и гашение дуги переменного тока
Дуга переменного тока обычно гасится легче, чем дуга постоянного тока. Чтобы погасить дугу постоянного тока, надо насильственно свести к нулю ток цепи путем непрерывного увеличения сопротивления дугового столба. При переменном токе этого делать не требуется, здесь через каждый полупериод ток естественным путем проходит через нулевой значение и надо лишь воспользоваться этим обстоятельством и создать вблизи перехода через нуль такие условия в межконтактном промежутке, чтобы протекание тока цепи вслед за этим переходом не возобновлялось.
Рассмотрим два случая гашения дуги переменного тока.
Открытая дуга переменного тока при высоком напряжении источника
Открытая дуга переменного тока в моменты перехода тока через нуль сохраняет высокую проводимость и поэтому в установках высокого напряжения гашение открытой дуги происходит не вследствие перехода через нуль и образования прочности промежутка, а главным образом вследствие растяжения дугового столба и образования на нем высокого напряжения горения (на всем протяжении полупериода). При таком режиме ток в цепи начинает заметно падать за несколько периодов до полного обрыва дуги и причиной его ограничения является возрастание сопротивления канала дуги. При определенной длине дуги переменного тока напряжение сети оказывается недостаточным для поддержания горения дуги (критическая длина), наступает нарушение баланса мощностей (подводимой и отдаваемой) и ток цепи довольно быстро уменьшается и, наконец, совсем прекращается.
Осциллограмма
и
на дуге “~”
,
возникшей при размыкании ножа разъединителя
высокого напряжения.
В начале процесса ток в цепи меняется слабо и его величина определяется главным образом сопротивлением цепи. По мере растяжения дуги доминирующим становится сопротивление дуги.
Таким образом, если в основу анализа процесса гашения открытой дуги переменного тока положить условие нарушения баланса напряжений при горении дуги (но не нулевые переходы тока), то задача может быть сведена по существу к той же самой, которая возникает и при гашении дуги постоянного тока.