Материал: Пособие Теория электрических аппаратов

мещения и растяжения дуги и способствует вхождению дугового столба в дугогасительную камеру со стенками, образующих узкую щель, которая участвует в гашении дуги.

Соединение катушки может быть либо последовательным, либо параллельным.

Последовательное включение.

Запишем выражение для электромагнитной силы, действующей на единицу длины дуги:

При последовательном соединении катушки можно считать, что индукция ≡ и, следовательно, ЭМ = . Эта сила перемещает дугу в воздухе, а потом в узкой щели дугогасительной камеры и расходуется на преодоление аэродинамического сопротивления воздуха и силы трения дуги о стенки щели.

Достоинства последовательного включения катушки:

1.При токах свыше 100 А магнитное поле быстро сдвигает дугу с рабочих поверхностей контактов, чем обеспечивается их малый износ. Система хорошо работает в области больших токов.

2.При изменении направления тока меняет знак и магнитное поле. Сила, действующая на дугу, не изменяет своего направления. Система работает при любом направлении тока.

3.Поскольку через катушку проходит номинальный ток, она выполняется из провода большого сечения. Падение напряжения на катушке составляет доли вольта.

Наряду с достоинствами дугогасительные устройства (ДГУ) с таким включением катушки имеют и недостатки. Это недостаточно надёжное гашение дуги при малых токах (5 – 7А) и большие затраты меди на катушку.

Несмотря на эти недостатки, благодаря высокой надёжности при гашении номинальных и больших токов ДГУ с последовательной катушкой получили преимущественное распространение.

Параллельное включение.

Магнитное поле может быть создано и параллельной катушкой, включённой на напряжение источника. В этом случае индукция не зависит от тока в дуге и сила пропорциональна этому току:

ЭМ = ≡ . (5.11)

ДГУ с параллельной катушкой магнитного дутья обладают следующими недостатками:

1.Направление электродинамической силы, действующей на дугу, зависит от полярности тока. При изменении направления тока меняется направление движения дуги, и контактор становится неработоспособным.

2.При коротком замыкании возможно снижение напряжения на ис-

80

точнике, питающем катушку. В результате процесс гашения дуги идёт неэффективно.

Всвязи с указанными недостатками параллельное включение катушки применяется только при отключении небольших токов (5 – 10А). Характеристики последовательного и параллельного магнитного дутья представлены на рис.5.22.

Дугогасительные устройства с магнитным дутьём применяются также и в аппаратах переменного тока.

ВДГУ с последовательной катушкой сила, действующая на дугу, пропорциональна квадрату тока. Поэтому при переменном токе на дугу действует сила, неизменная по направлению. Среднее значение силы получается таким же, как и при постоянном токе, при условии, что постоянный ток равен действующему значению переменного тока. Несмотря на эффективность устройства, оно применяется только в контакторах с тяжёлым режимом работы при числе включений в час более 600.

Параллельные катушки в ДГУ переменного тока не применяются изза того, что сила, действующая на дугу, меняет свой знак, так как поток, создаваемый магнитной системой дугогашения, сдвинут по фазе относительно отключаемого тока.

5.7.4. Деление длинной дуги на ряд коротких

Данный способ применяется в аппаратах постоянного и переменного тока. При гашении используется дугогасительная решётка.

При расхождении контактов, возникшая между ними электрическая дуга под действием магнитного поля движется на пластины и разбивается на

81

ряд коротких дуг (рис.5.23). На каждой пластине образуется анод (-) и катод (+). Падение напряжения на каждой паре пластин составляет 20 – 25 В. При большом числе пластин удаётся поднять статическую ВАХ дуги и обеспечить её гашение.

Для аппаратов постоянного тока напряжение дугогасительной решётки равно:

д– градиент напряжения на свободно горящей дуге, В/см;

д– длина дуги, см.

82

Для гашения дуги необходимо соблюдать следующее условие:

где – зазор между пластинами, см;

,– ток и напряжение источника, А и В соответственно;

–сопротивление нагрузки, Ом.

Для аппаратов переменного тока эффективное гашение дуги осуществляется из-за высокой околокатодной электрической прочности. Образование коротких дуг и увеличение падения напряжения Э( − 1) приводит к уменьшению тока дуги и его раннему спаданию до нуля, при этом облегчаются условия восстановления напряжения и длительность горения дуги уменьшается. Из-за высокой восстанавливающейся прочности число пластин в электрическом аппарате переменного тока в 7-8 раз меньше, чем у аппаратов постоянного тока.

На постоянном и переменном токе частотой 50Гц применяются ферромагнитные пластины. Электромагнитная сила, действующая на дугу, перемещает её в решётку и препятствует выходу дуги из неё. Выход дуги из решётки увеличивает магнитное сопротивление, уменьшает поток, что вызывает появление силы, стремящейся втянуть дугу в решётку. Это явление является большим достоинством ферромагнитных пластин.

Прямоугольные пластины обладают следующим недостатком – опасность горения дуги внутри аппарата. Решением данной проблемы является использование торообразных решёток (рис.5.24) вместо прямоугольных.

Рис.5.24. – Торооборазная дугогасительная решетка

Недостатком дугогасительной решётки является прогорание пластин в повторно-кратковременном режиме при токе 600 А и более. Для уменьшения коррозии пластины покрываются медью или цинком.

5.7.5.Соприкосновение дуги с поверхностью твёрдого диэлектрика

Вэлектрических аппаратах низкого напряжения часто используются ДГУ со стенками из диэлектрика. Под действием магнитного поля (магнитное дутьё) дуга поступает к керамической пластине и попадает в щель. Там она становиться плоской и быстро гаснет (рис.5.25. а, б). В ряде случаев для увеличения длины дуги используют щель более сложной формы (рис 5.25. в, г).

83