Отключение цепей переменного тока. Общие сведения о дуговом разряде. Дуга переменного тока. Электрическая прочность промежутка, страница 2

Дуга переменного тока

Вольт - амперная характеристика дуги переменного тока за время одного периода приведена на рис. 12-12,а. Петля кривой образуется динамическими характеристиками. Пользуясь вольт - амперной характеристикой, можно по- строить кривую изменения напряжения на дуге и  в зависимости от времени t (рис. 12-12,б).

В большинстве отключающих аппаратов дуга переменного тока гасится в момент прохождения тока через свой естественный нуль, когда создаются наиболее благоприятные условия для гашения дуги.

Рассмотрим отключение цепи однофазного переменного тока при индуктивной нагрузке. Этот случай соответствует наиболее тяжелым условиям гашения дуги при протекании тока короткого замыкания, который в цепях высоких напряжений близок к чисто индуктивному. Известно, что в индуктивных цепях в момент прохождения тока через нуль напряжение источника питания достигает своей максимальной величины, а это создает значительно менее благоприятные условия гашения дуги, чем в цепях с активной нагрузкой.

Предположим, что выключатель В отключает ток короткого замыкания в точке К схемы рис. 12-13. Соответствующая осциллограмма напряжения источника питания и, тока г и напряжения на дуге ид приведена на рис. 12-14. Условно принято, что расхождение контактов выключателя и, соответственно, по- явление дуги происходит в момент t1.

При прохождении тока через нуль температура дугового промежутка резко снижается до 50 — 70% температуры дуги при максимальном значении тока, и скорость процесса ионизации падает. В результате концентрация ионов в дуговом промежутке уменьшается и ее электрическое сопротивление растет — электрическая прочность дугового промежутка увеличивается.

Электрическая прочность промежутка характеризуется величиной пробивного напряжения Uпроб, т. е. минимального напряжения, при котором зажигается дуга. Нарастание электрической прочности промежутка показывают кривые Uпроб и U`проб на рис. 12-14.

Начальная электрическая' прочность О2а дугового промежутка определяется его состоянием в момент перехода тока через нуль. Очевидно, интенсивность деионизации и соответственно скорость восстановления электрической прочности зависят от эффективности дугогасящего устройства, используемого в выключателе, от свойств дугогасящей среды. Чем эффективнее воздействие дугогасящего устройства на дуговой промежуток, тем больше скорость нарастания электрической прочности (кривая Uпроб идет круче, кривой Uпроб).

Одновременно с нарастанием электрической прочности промежутка .происходит изменение (восстановление) напряжения на кон- тактах выключателя и, от напряжения гашения дуги, при котором дуга погасла, до величины напряжения источника, питания — кривая Uв. Это напряжение  называют восстанавливающимся напряжением. Скорость нарастания восстанавливающегося напряжения определяется главным образом постоянными отключаемой цепи.

От соотношения скоростей восстановления напряжения на контактах выключателя и нарастания электрической прочности промежутка зависит, произойдет или нет новый про- бой промежутка после естественного погасания дуги в момент прохождения тока через нуль. Если кривая электрической прочности дугового промежутка Uпроб проходит выше кривой восстанавливающегося напряжения Uв, то дуга повторно не зажигается. Если же указанные кривые пересекаются (кривая U`проб), то дуга загорается вновь.

На рис. 12-14 показано, что при первом прохождении тока дуги через нуль (точка 01) еще нет необходимых условий для гашения дуги. К следующему моменту, прохождения тока дуги через нуль (точка 02), когда контакты выключателя уже .разошлись на большее расстояние и электрическая прочность промежутка увеличилась, созданы условия для окончательного погасания дуги.

Наиболее трудно погасить дугу, свободно горящую в воздухе, где процесс деионизации усиливается только за счет охлаждения столба дуги свободной конвекцией воздуха. В результате скорость нарастания электрической прочности дугового промежутка после прохождения тока через нуль получается незначительная, Поэтому для гашения свободной дуги требуется очень большое увеличение ее длины (расхождение контактов).