Материал: Пособие Теория электрических аппаратов
окружающей среды в которой горит дуга и увеличением напряжения в приэлектродных областях. В этом случае на всем протяжении процесса
горения |
<0 ( |
д |
), чем больше |
, тем меньше время горения |
||
|
||||||
электрической |
дуги. |
На практике при известном рабочем токе , напря- |
||||
|
L |
< 0 |
|
|||
жении сети |
сети |
и параметрах электрического контура R и L, подбирают |
||||
такую ВАХ |
|
|
|
|
||
|
электрической дуги коммутационного аппарата, чтобы она |
|||||
лежала выше внешней характеристики цепи.
Рис. 5.9. ВАХ дуги и внешняя характеристика электрической цепи
Также условия гашения электрической дуги можно добиться за счет изменения активного сопротивления электрической цепи путем введения добавочного сопротивления (Rдоб.), рисунок 5.10.
70
Рис. 5.10. Ток в цепи при различных сопротивлениях R и наличии дуги
5.3. Перенапряжения при отключении цепи постоянного тока
При размыкании контактов электрического аппарата на них появля-
ется напряжение гашения ( |
г = |
+ д): |
|
|
|
|
(5.6.) |
||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
= |
|
д + + , |
|
|||||
г = − |
|
= |
+│ |
|
|
│-при условии, что |
|
< 0. |
(5.7.) |
||
|
|
|
|||||||||
Общая картина процессов гашения может быть описана кривыми на рис.5.11,а.
Рис. 5.11.Изменение напряжение и тока электрической дуги при размыкании контактов: а - при наличии индуктивности “L”, б – при “L=0”.
71
До момента размыкания контактов по цепи протекает ток и
напряжения на контактах было равно . Начиная со времени t=0 сопро- |
||||||
тивление электрической дуги |
, при этомк |
снижается величина тока дуги |
||||
. В момент времени гашения д |
, напряжение дуги достигает максималь- |
|||||
ногод |
значения |
. Также максимальноег. |
значение напряжения |
мо- |
||
жет превысить источник ЭДС (E), если цепь будет подключена по схеме, представленной на рис. 5.12.
Рис. 5.12. Электрическая схема, при которой максимальное напряжение (Umax) может превысить источник ЭДС (E)
Из-за утечки по изоляции и остаточному столбу дуги емкость С разрежается, и напряжение снижается с максимального значения напряже-
ния ( |
) до напряжения сети ( |
|
), то есть наличие индуктивности и |
|
емкости обуславливает наличие |
тока напряжения в переходном процессе |
|||
|
сети |
|
||
при гашении электрической дуги. Максимальное значение напряжения
при отключении зависит от следующих величин: |
|
|
|||
1. |
От скорости размыкания контактов (быстродействия электриче- |
||||
ского аппарата), которая определяет величину |
|
. Чем выше скорость, тем |
|||
|
|||||
больше максимальное значение напряжения ( |
). |
|
|
||
2. |
От величины индуктивности. Чем выше индуктивность, тем |
||||
больше максимальное значение напряжения. При L=0 величина макси- |
|||||
мального значения напряжения равна источнику ЭДС ( |
= |
), как |
|||
показано на рис.5.11, б. |
|
|
|
||
5.4. Электрическая дуга переменного тока. Процесс отключения дуги переменного тока
При частоте питающей сети равной 50 Гц и выше ток в дуге изменяется достаточно быстро, и происходят процессы, которые необходимо рассматривать с помощью динамической ВАХ дуги переменного тока, представленой на рис.5.13.
72
Рис. 5.13. Динамическая ВАХ дуги переменного тока
Напряжение дуги сначала поднимается до точки 1, затем с ростом тока падает до точки 2. После прохождения тока через максимум динамическая ВАХ поднимается и проходит через точку 3 в связи с уменьшением тока. В отрицательный полупериод процесс повторяется.
При высокой частоте питающего напряжения динамическая ВАХ имеет более сглаженный вид. Мгновенные значения напряжения и тока дуги имеют почти синусоидальный вид.
5.5. Отключение электрической цепи переменного тока с активным сопротивлением
В общем случае процесс отключения цепей переменного тока протекает легче, чем в цепях постоянного тока, так как при отключении цепи постоянного тока необходимо создать условие, чтобы ток, протекающий через электрическую дугу, стал равен нулю “0”. Естественным образом при переменном токе это условие выполняется дважды за период питающей сети - ток дуги проходит дважды через нулевое значение. Здесь достаточно лишь создать условие, при котором не произошел бы повтор-
73
ный пробой междугового промежутка. Тяжесть гашения дуги переменного тока зависит от характера отключаемой нагрузки, которая чаще всего носит активный, индуктивный или активно-индуктивный характер.
Отключение активной цепи переменного тока происходит по схеме замещения ( н = 1 – чисто активная нагрузка), представленной на рис.5.14. Рассмотрим временные диаграммы тока и напряжения для электрической цепи с дугой переменного тока и активной нагрузкой (Зона I – дуга горит, II – дуга не горит), которые показаны на рис.5.15.
Рис. 5.14. Схема замещения цепи переменного тока с активным сопротивлением и электрической дугой
Пусть контакты разошлись в момент времени t=0 и между ними загорелась дуга. К концу первого полупериода из-за уменьшения тока и воздействия дугогасящего устройства сопротивление дугового промежутка и напряжение на дуге увеличиваются. При подходе тока к нулю, к дуге подводится малая мощность, температура ее уменьшается, что приводит к замедлению термической ионизации и способствует процессу деионизации с последующим погасанием дуги. Напряжение, при котором дуга гаснет, называется пиком гашения ( г).
Резкий рост напряжения дуги к концу полупериода приводит к тому, что ток в цепи обрывается до своего естественного прохождения через ноль.
После гашения дуги число заряженных частиц в дуговом промежутке уменьшается, и сопротивление дугового промежутка сильно возрастает, при этом возрастает электрическая прочность промежутка и напряжение зажигания ( заж). При прохождении напряжения через ноль электрическая прочность промежутка начинает возрастать не с нуля, а со значения “а ” (начальная прочность), ее величина зависит от свойств дугогасящего устройства. Чем эффективнее дугогасящее устройство, тем больше начальная прочность.
74