Материал: Пособие Теория электрических аппаратов

6) D-E – стадия перехода тлеющего разряда в дуговой при большом

токе.

Вэлектрическом разряде помимо процесса ионизации присутствуют обратные процессы деионизации. Деионизация - это процесс воссоединения (нейтрализации) заряженных частиц и образование нейтральных частиц. Деионизация приводит к гашению электрической дуги. Данный процесс происходит с участием третьего тела (например, стенки камер, расположенных вблизи дугового столба или нейтральных частиц газов, находящихся в объеме дугового промежутка), а также деионизация может быть вызвана диффузией заряженных частиц. Диффузия – это вынос заряженных частиц из пространства между электродами. В результате чего уменьшается число электронов и ионов участвующих в поддержании горения электрической дуги. Гашение электрической дуги возможно только в том случае, если процессы деионизации протекают с большей скоростью, чем процессы ионизации.

5.2.Дуга постоянного тока. Основные статические и динамические характеристики дуги. Условия гашения дуги постоянного тока

Вкоммутационных электрических аппаратах постоянного тока важнейшей характеристикой электрической дуги является вольтамперная характеристика (ВАХ), которая представляет собой зависимость напряжения на дуге от тока.

Вольтамперная характеристика делится на статическую и динамическую характеристики. Статическая ВАХ – это характеристика, снятая при медленном изменении тока. Динамическая ВАХ – это характеристика, полученная при быстром изменении тока.

Статическая характеристика дуги постоянного тока зависит от расстояния между контактами (длины дуги), от параметров окружающей среды и условий охлаждения, а также от материалов контактов. Статические ВАХ при различной длине дуги " д", давлении “P” и условии охла-

ждения дуги “Q” (количество теплоты, отдающееся в окружающую среду), представлены на рис.5.5.

При увеличении длины дуги " д" напряжение дуги “ д” увеличивается (рис.5.5,а.). С ростом давления дуги “P” увеличивается градиент напряжения “ ” и вольтамперная характеристика будет также подниматься (рис.5.5,б.). Охлаждение дуги также влияет существенно на ВАХ дуги. Чем интенсивнее охлаждение, тем большая мощность отводится от электрической дуги в окружающее пространство. Для поддержания горения дуги должна возрасти мощность, выделяемая в электрической дуге. При заданной величине тока это возможно за счет увеличения напряжения дуги.

65

Рис. 5.5.Статические ВАХ при различной длине, давление и условие охлаждение дуги.

Динамическая вольтамперная характеристика постоянного тока показана на рисунке 5.6. (кривая А - статическая ВАХ, кривые B,C,D – динамические ВАХ).

В случае статической ВАХ току соответствует строго определенное сопротивление д , а току - сопротивление д . В данном случае имеет строгое соответствие между напряжением и током (кривая А,

рис.5.6.).

В реальных условиях ток дуги может меняться быстро, в этом случае из-за тепловой инерции дугового столба изменение сопротивления дуги отстает от изменения тока. При этом динамическая ВАХ будет отличаться от статической ВАХ. При быстром возрастании тока динамическая ВАХ идет выше статической ВАХ (кривая В), так как при быстром росте тока сопротивление дуги ( д) уменьшается медленнее, чем увеличивается ток (i). Напротив, при быстром уменьшении тока динамическая ВАХ располагается ниже статической ВАХ (кривая С), поскольку сопротивление дуги увеличивается медленнее, чем уменьшается ток. Таким образом, динамическая ВАХ сильно зависит от скорости изменения тока. Если в цепь с дугой ввести очень большое сопротивление за бесконечно малое время, по сравнению с тепловой постоянной ( д = 100−

66

3000мкс), которая характеризует тепловую инерцию электрической дуги, то во время спада тока до нуля сопротивление дуги остается постоянным и динамическая ВАХ будет представлять собой прямую линию (кривая D). Дуга в этом случае ведет себя как металлический проводник с постоянным сопротивлением.

Рис. 5.6. Динамическая ВАХ постоянного тока.

Условия стабильного горения и гашения электрической дуги постоянного тока

Рассмотрим схему замещения простейшей электрической цепи с дугой постоянного тока, представленной на рис.5.7.

Здесь сум и сум – это суммарные сопротивление и индукция электрической нагрузки кабелей, а также внутреннего сопротивления источника напряжения. В большинстве случаев емкостью между контактами можно пренебречь. С учетом допущений (С=0) уравнение состояние будет иметь следующий вид:

Встационарном режиме при постоянном токе электрической дуги -

д= 0, соответственно уравнение состояний будет иметь следующий

вид:

67