Dom > Sprzęt do transportu drogowego

napięcie łuku. Co to jest łuk elektryczny i jak on powstaje

22 sierpnia 2012 o 10:00

Kiedy obwód elektryczny jest otwarty, następuje wyładowanie elektryczne w postaci łuku elektrycznego. Do pojawienia się łuku elektrycznego wystarczy, że napięcie na stykach wynosi powyżej 10 V przy prądzie w obwodzie rzędu 0,1 A lub większym. Przy znacznych napięciach i prądach temperatura wewnątrz łuku może osiągnąć 10 ... 15 tysięcy ° C, w wyniku czego topią się styki i części przewodzące prąd.

Przy napięciach 110 kV i wyższych długość łuku może sięgać kilku metrów. Dlatego łuk elektryczny, zwłaszcza w obwodach elektroenergetycznych dużej mocy, przy napięciach powyżej 1 kV stanowi duże zagrożenie, chociaż poważne konsekwencje mogą mieć w instalacjach przy napięciach poniżej 1 kV. W rezultacie łuk elektryczny musi być maksymalnie ograniczany i szybko wygaszony w obwodach dla napięć zarówno powyżej, jak i poniżej 1 kV.

Przyczyny powstania łuku elektrycznego

Proces powstawania łuku elektrycznego można uprościć w następujący sposób. Kiedy styki się rozchodzą, najpierw zmniejsza się docisk styku i odpowiednio powierzchnia styku, wzrasta rezystancja styku (gęstość prądu i temperatura - zaczyna się miejscowe (w pewnych częściach powierzchni styku) przegrzewanie, które dodatkowo przyczynia się do emisji termoelektrycznej, gdy: pod wpływem wysokiej temperatury prędkość elektronów wzrasta i wybijają się one z powierzchni elektrody.

W momencie rozbieżności styków, czyli przerwania obwodu, napięcie na przerwie stykowej jest szybko przywracane. Ponieważ odległość między stykami jest niewielka, powstaje pole elektryczne o dużej sile, pod wpływem którego elektrony uciekają z powierzchni elektrody. Przyspieszają w polu elektrycznym i trafiając w neutralny atom, oddają mu swoją energię kinetyczną. Jeśli ta energia jest wystarczająca do oderwania przynajmniej jednego elektronu od powłoki neutralnego atomu, następuje proces jonizacji.

Powstające swobodne elektrony i jony tworzą plazmę wału łuku, czyli zjonizowanego kanału, w którym pali się łuk i zapewniony jest ciągły ruch cząstek. W tym przypadku ujemnie naładowane cząstki, głównie elektrony, poruszają się w jednym kierunku (w kierunku anody), a pozbawione jednego lub więcej elektronów atomy i cząsteczki gazu - dodatnio naładowane cząstki - w przeciwnym kierunku (w kierunku katody). Przewodność plazmy jest zbliżona do przewodności metali.

W wale łuku płynie duży prąd i wytwarzana jest wysoka temperatura. Taka temperatura trzonu łuku prowadzi do jonizacji termicznej - proces powstawania jonów w wyniku zderzenia cząsteczek i atomów o dużej energii kinetycznej przy dużych prędkościach ich ruchu (cząsteczki i atomy ośrodka, w którym pali się łuk, rozpadają się na elektrony i dodatnio naładowane jony). Intensywna jonizacja termiczna utrzymuje wysoką przewodność plazmy. Dlatego spadek napięcia na długości łuku jest niewielki.

W łuku elektrycznym zachodzą w sposób ciągły dwa procesy: oprócz jonizacji zachodzi również dejonizacja atomów i cząsteczek. Ta ostatnia zachodzi głównie przez dyfuzję, czyli przenoszenie naładowanych cząstek do środowiska oraz rekombinację elektronów i dodatnio naładowanych jonów, które są rekombinowane w cząstki obojętne z powrotem energii zużytej na ich rozpad. W takim przypadku ciepło jest odprowadzane do otoczenia.

Można więc wyróżnić trzy etapy rozważanego procesu: zajarzenie łuku, w którym na skutek jonizacji uderzeniowej i emisji elektronów z katody rozpoczyna się wyładowanie łuku, a intensywność jonizacji jest większa niż dejonizacji, stabilne spalanie łuku wspomagane jonizacją termiczną w wale łuku, gdy intensywność jonizacji i dejonizacji jest taka sama, wygaszenie łuku, gdy intensywność dejonizacji jest większa niż jonizacji.

Metody gaszenia łuku w elektrycznych aparatach łączeniowych

Aby rozłączyć elementy obwodu elektrycznego i tym samym wykluczyć uszkodzenie urządzenia łączeniowego, konieczne jest nie tylko otwarcie jego styków, ale także wygaszenie łuku, który pojawia się między nimi. Procesy gaszenia łuku, a także spalania są inne dla prądu przemiennego i stałego. Wynika to z faktu, że w pierwszym przypadku prąd w łuku przechodzi przez zero co pół cyklu. W tych momentach uwalnianie energii w łuku zatrzymuje się i łuk za każdym razem samorzutnie gaśnie, a następnie ponownie się zapala.

W praktyce prąd w łuku zbliża się do zera nieco wcześniej niż przejście przez zero, ponieważ gdy prąd maleje, energia dostarczana do łuku maleje, temperatura łuku odpowiednio spada, a jonizacja termiczna ustaje. W tym przypadku proces dejonizacji przebiega intensywnie w przerwie łukowej. Jeśli w tej chwili otworzą się i szybko rozdzielą styki, to późniejsza awaria elektryczna może nie wystąpić, a obwód zostanie wyłączony bez łuku. Jednak w praktyce jest to niezwykle trudne, dlatego podejmuje się specjalne środki przyspieszające wygaszenie łuku, które zapewniają chłodzenie przestrzeni łukowej i zmniejszenie liczby naładowanych cząstek.

W wyniku dejonizacji wytrzymałość dielektryczna szczeliny stopniowo wzrasta, a jednocześnie wzrasta na niej napięcie powrotne. Od stosunku tych wartości zależy, czy łuk zaświeci się przez kolejną połowę okresu, czy nie. Jeśli wytrzymałość dielektryczna szczeliny wzrasta szybciej i jest większa niż napięcie powrotne, łuk nie będzie się już zapalał, w przeciwnym razie łuk będzie stabilny. Pierwszy warunek definiuje problem gaszenia łuku.

W aparatach łączeniowych stosuje się różne metody gaszenia łuku.

Przedłużenie łuku

Gdy styki rozchodzą się w procesie wyłączania obwodu elektrycznego, powstały łuk jest rozciągany. W tym przypadku poprawiają się warunki chłodzenia łuku, ponieważ zwiększa się jego powierzchnia i do spalania potrzebne jest większe napięcie.

Dzielenie długiego łuku na serię krótkich łuków

Jeśli łuk powstały podczas otwierania styków zostanie podzielony na K krótkich łuków, na przykład poprzez zaciśnięcie go w metalową siatkę, wówczas zgaśnie. Łuk jest zwykle wciągany do metalowej siatki pod wpływem pola elektromagnetycznego indukowanego w płytach siatki przez prądy wirowe. Ten sposób gaszenia łuku jest szeroko stosowany w aparatach łączeniowych na napięcia poniżej 1 kV, w szczególności w automatycznych wyłącznikach powietrznych.

Chłodzenie łukowe w wąskich szczelinach

Ułatwione jest gaszenie łuku w małej objętości. Dlatego też w aparatach łączeniowych szeroko stosowane są komory łukowe ze szczelinami podłużnymi (oś szczeliny pokrywa się w kierunku z osią wału łukowego). Taka szczelina powstaje zwykle w komorach wykonanych z materiałów izolacyjnych łukoodpornych. Ze względu na kontakt łuku z zimnymi powierzchniami następuje jego intensywne chłodzenie, dyfuzja naładowanych cząstek do otoczenia i odpowiednio szybka dejonizacja.

Oprócz szczelin ze ściankami płasko-równoległymi stosuje się również szczeliny z żebrami, występami i przedłużeniami (kieszeniem). Wszystko to prowadzi do deformacji wału łukowego i przyczynia się do zwiększenia obszaru jego kontaktu z zimnymi ściankami komory.

Ciągnięcie łuku w wąskie szczeliny zwykle następuje pod wpływem pola magnetycznego oddziałującego z łukiem, który można uznać za przewodnik przewodzący prąd.

Zewnętrzne pole magnetyczne do przemieszczania łuku zapewnia najczęściej cewka połączona szeregowo ze stykami, pomiędzy którymi występuje łuk. Gaszenie łuku w wąskich szczelinach jest stosowane w urządzeniach na wszystkie napięcia.

Wysokociśnieniowe gaszenie łuku

W stałej temperaturze stopień jonizacji gazu maleje wraz ze wzrostem ciśnienia, natomiast wzrasta przewodność cieplna gazu. Niezmienne inne czynniki prowadzą do zwiększonego chłodzenia łuku. Gaszenie łuku za pomocą wysokiego ciśnienia wytwarzanego przez sam łuk w szczelnie zamkniętych komorach jest szeroko stosowane w bezpiecznikach i wielu innych urządzeniach.

Gaszenie łuku w oleju

Jeżeli styki wyłącznika są umieszczone w oleju, to łuk powstający po ich otwarciu prowadzi do intensywnego parowania oleju. W rezultacie wokół łuku tworzy się pęcherzyk gazu (powłoka), składający się głównie z wodoru (70...80%) oraz oparów oleju. Wydzielane gazy z dużą prędkością wnikają bezpośrednio w strefę trzonu łuku, powodują mieszanie się w bańce zimnego i gorącego gazu, zapewniają intensywne chłodzenie i odpowiednio dejonizację szczeliny łukowej. Ponadto zdolność gazów do dejonizacji zwiększa ciśnienie powstające podczas szybkiego rozkładu oleju wewnątrz bańki.

Intensywność procesu gaszenia łuku w oleju jest tym większa, im bliżej łuk styka się z olejem i im szybciej olej porusza się względem łuku. Biorąc to pod uwagę, szczelina łukowa jest ograniczona przez zamknięte urządzenie izolacyjne - komorę łukową. W tych komorach powstaje bliższy kontakt oleju z łukiem, a za pomocą płyt izolacyjnych i otworów wydechowych powstają kanały robocze, przez które przepływają olej i gazy, zapewniając intensywne nadmuch (nadmuch) łuku.

Zgodnie z zasadą działania komory łukowe dzielą się na trzy główne grupy: z samonadmuchem, gdy pod wpływem energii uwalnianej w łuku powstaje wysokie ciśnienie i prędkość ruchu gazu w strefie łuku, z wymuszonym nadmuchem oleju za pomocą specjalnych pompowanie mechanizmów hydraulicznych, z hartowaniem magnetycznym w oleju, gdy łuk pod działaniem pola magnetycznego przesuwa się w wąskie szczeliny.

Najbardziej wydajne i proste komory łukowe z funkcją automatycznego nadmuchu. W zależności od umiejscowienia kanałów i otworów wylotowych wyróżnia się komory, w których zapewnione jest intensywne nadmuch mieszaniny gazowo-parowej i oleju przepływającego po łuku (dmuch wzdłużny) lub w poprzek łuku (dmuch poprzeczny). Rozważane metody gaszenia łuku są szeroko stosowane w wyłącznikach na napięcia powyżej 1 kV.

Inne sposoby gaszenia łuku w urządzeniach na napięcia powyżej 1 kV

Oprócz powyższych metod gaszenia łuku wykorzystują one również: sprężone powietrze, którego przepływ wieje wzdłuż lub w poprzek łuku, zapewniając jego intensywne chłodzenie (zamiast powietrza stosuje się również inne gazy, często otrzymywane z gazu stałego- materiały generujące – włókno, tworzywo winylowe itp. – ponieważ ze względu na ich rozkład przez sam płonący łuk) SF6 (sześciofluorek siarki), który ma wyższą wytrzymałość elektryczną niż powietrze i wodór, w wyniku czego łuk spala się w tym gaz, nawet przy ciśnieniu atmosferycznym, szybko gaśnie, silnie rozrzedzony gaz (próżnia), przy otwarciu styku, w którym łuk nie zapala się ponownie (gaśnie) po pierwszym przejściu prądu przez zero.

Najnowsze publikacje

Witam wszystkich odwiedzających mój blog. Tematem dzisiejszego artykułu jest łuk elektryczny i ochrona przed łukiem elektrycznym. Temat nie jest przypadkowy, piszę ze szpitala Sklifosovsky. Zgadnij dlaczego?

Co to jest łuk elektryczny

Jest to jeden z rodzajów wyładowań elektrycznych w gazie (zjawisko fizyczne). Nazywa się to również - wyładowaniem łukowym lub łukiem Voltaic. Składa się ze zjonizowanego, elektrycznie quasi-obojętnego gazu (plazmy).

Może wystąpić między dwiema elektrodami, gdy napięcie między nimi wzrasta lub gdy zbliżają się do siebie.

Krótko o nieruchomości: temperatura łuku elektrycznego, od 2500 do 7000 °C. Jednak nie mała temperatura. Oddziaływanie metali z plazmą prowadzi do nagrzewania, utleniania, topnienia, parowania i innych rodzajów korozji. W towarzystwie promieniowania świetlnego, fali uderzeniowej i uderzeniowej, ultrawysokiej temperatury, uwalniania ognia, ozonu i dwutlenku węgla.

W Internecie jest wiele informacji o tym, czym jest łuk elektryczny, jakie są jego właściwości, jeśli interesuje Cię więcej szczegółów, zajrzyj. Na przykład w en.wikipedia.org.

Teraz o moim wypadku. Trudno w to uwierzyć, ale 2 dni temu bezpośrednio zetknąłem się z tym zjawiskiem i bezskutecznie. To było tak: 21 listopada w pracy zostałem poinstruowany, aby wykonać okablowanie lamp w skrzynce połączeniowej, a następnie podłączyć je do sieci. Nie było problemów z okablowaniem, ale gdy wszedłem do tarczy, pojawiły się pewne trudności. Szkoda, że ​​androyd zapomniał o swoim domu, nie zrobił zdjęcia panelu elektrycznego, inaczej byłoby wyraźniej. Może zrobię więcej, kiedy wrócę do pracy. Ekran był więc bardzo stary - 3 fazy, zero magistrali (czyli uziemienie), 6 automatów i przełącznik pakietów (wydaje się, że wszystko jest proste), warunek początkowo nie był wiarygodny. Długo walczyłem z oponą zero, ponieważ wszystkie śruby były zardzewiałe, po czym bez problemu przestawiłem fazę na maszynę. Wszystko w porządku, lampy sprawdziłem, działają.

Następnie wrócił do tarczy, aby ostrożnie ułożyć przewody i zamknąć je. Zaznaczam, że panel elektryczny znajdował się na wysokości ~2 metrów, w wąskim przejściu, a żeby się do niego dostać, użyłem drabiny (drabiny). Układając przewody znalazłem iskry na stykach innych maszyn, które powodowały mruganie lampek. W związku z tym przedłużyłem wszystkie kontakty i kontynuowałem kontrolę pozostałych przewodów (aby zrobić to raz i nie wracać do tego ponownie). Po odkryciu, że jeden kontakt na torbie ma wysoką temperaturę, postanowiłem go również przedłużyć. Wziąłem śrubokręt, oparłem go o śrubę, przekręciłem, huk! Nastąpiła eksplozja, błysk, zostałem odrzucony, uderzyłem w ścianę, upadłem na podłogę, nic nie było widać (oślepiono), tarcza nie przestała eksplodować i buczeć. Dlaczego ochrona nie zadziałała, nie wiem. Czując spadające na mnie iskry, zdałem sobie sprawę, że muszę się wydostać. Wyszedłem przez dotyk, czołgając się. Wyszedłszy z tego wąskiego przejścia, zaczął wołać swojego partnera. Już w tym momencie poczułem, że coś jest nie tak z moją prawą ręką (trzymałem w niej śrubokręt), poczułem straszny ból.

Razem z moim partnerem zdecydowaliśmy, że musimy biec do punktu pierwszej pomocy. Co wydarzyło się później, myślę, że nie warto mówić, po prostu ukąsili i poszli do szpitala. Nigdy nie zapomnę tego okropnego dźwięku długiego zwarcia - swędzenia z brzęczeniem.

Teraz jestem w szpitalu, mam otarcia w kolanie, lekarze uważają, że byłam w szoku, to jest wyjście, więc monitorują moje serce. Uważam, że prąd mnie nie pokonał, ale oparzenie na ramieniu spowodowane było łukiem elektrycznym, który powstał podczas zwarcia.

Co tam się stało, dlaczego doszło do zwarcia, jeszcze nie wiem, chyba jak przekręcona śruba to sam styk się poruszył i doszło do zwarcia międzyfazowego, lub za pakietem był goły przewód przełącznik i kiedy śruba się zbliżyła łuk elektryczny. Dowiem się później, jeśli się zorientują.

Cholera, poszłam po opatrunek, owinęli mi rękę tak mocno, że piszę z jednym teraz)))

Nie zrobiłem zdjęcia bez bandaży, to niezbyt przyjemny widok. Nie chcę straszyć początkujących elektryków....

Jakie środki ochrony przed łukiem elektrycznym mogą mnie chronić? Po przeanalizowaniu internetu zauważyłem, że najpopularniejszym sposobem ochrony ludzi w instalacjach elektrycznych przed łukiem elektrycznym jest kombinezon żaroodporny. W Ameryce Północnej bardzo popularne są specjalne automaty firmy Siemens, które chronią zarówno przed łukiem elektrycznym, jak i maksymalnym prądem. W Rosji w tej chwili takie maszyny są używane tylko w podstacjach wysokiego napięcia. W moim przypadku wystarczyłaby mi rękawica dielektryczna, ale zastanów się, jak podłączyć w nich lampy? To bardzo niewygodne. Polecam również używanie gogli do ochrony oczu.

W instalacjach elektrycznych walka z łukiem elektrycznym odbywa się za pomocą wyłączników próżniowych i olejowych, a także cewek elektromagnetycznych wraz z komorami łukowymi.

To wszystko? Nie! Moim zdaniem najbardziej niezawodnym sposobem ochrony przed łukiem elektrycznym są praca odprężająca . Nie wiem jak wy, ale nie będę już pracował w stresie...

To jest mój artykuł łuk elektryczny oraz ochrona łukowa kończy się. Czy jest coś do dodania? Zostaw komentarz.

W książce „Wiadomości o eksperymentach galwaniczno-woltaicznych za pomocą ogromnej baterii, czasami składającej się z 4200 kręgów miedzianych i cynkowych” (St. Petersburg, 1803). Łuk elektryczny jest szczególnym przypadkiem czwartej postaci stanu skupienia – plazmy – i składa się ze zjonizowanego, elektrycznie quasi-obojętnego gazu. Obecność wolnych ładunków elektrycznych zapewnia przewodnictwo łuku elektrycznego.

zjawiska fizyczne

Łuk elektryczny między dwiema elektrodami w powietrzu pod ciśnieniem atmosferycznym powstaje w następujący sposób:

Gdy napięcie między dwiema elektrodami wzrasta do pewnego poziomu w powietrzu, następuje przebicie elektryczne między elektrodami. Napięcie przebicia elektrycznego zależy od odległości między elektrodami i innych czynników. Potencjał jonizacji pierwszego elektronu atomów metalu wynosi około 4,5 - 5 V, a napięcie łuku jest dwukrotnie wyższe (9 - 10 V). Wymagane jest wydatkowanie energii na wyjście elektronu z atomu metalu jednej elektrody i na jonizację atomu drugiej elektrody. Proces prowadzi do powstania plazmy między elektrodami i spalenia łuku (dla porównania: minimalne napięcie do powstania wyładowania iskrowego nieznacznie przekracza potencjał wyjściowy elektronów - do 6 V).

Aby zainicjować przebicie przy dostępnym napięciu, elektrody zbliżają się do siebie. Podczas awarii zwykle dochodzi do wyładowania iskrowego między elektrodami, zamykając impulsowo obwód elektryczny. Elektrony w wyładowaniach iskrowych jonizują cząsteczki w szczelinie powietrznej między elektrodami. Przy wystarczającej mocy źródła napięcia w szczelinie powietrznej powstaje wystarczająca ilość plazmy dla znacznego spadku napięcia przebicia lub rezystancji szczeliny powietrznej. W tym przypadku wyładowania iskrowe zamieniają się w wyładowanie łukowe – przewód plazmowy między elektrodami, który jest tunelem plazmowym. Powstały łuk jest w rzeczywistości przewodnikiem i zamyka obwód elektryczny między elektrodami. W rezultacie średni prąd wzrasta jeszcze bardziej, nagrzewając łuk do 5000-50000. W takim przypadku uważa się, że zajarzenie łuku zostało zakończone. Stabilne spalanie łuku po zapłonie zapewnia emisja termojonowa z katody nagrzanej prądem i bombardowaniem jonowym.

Po zapłonie łuk może pozostać stabilny, gdy styki elektryczne są rozdzielone na pewną odległość.

Oddziaływanie elektrod z plazmą łukową prowadzi do ich nagrzewania, częściowego topnienia, parowania, utleniania i innych rodzajów korozji.

Podczas pracy instalacji elektrycznych wysokiego napięcia, w których pojawienie się łuku elektrycznego jest nieuniknione podczas przełączania obwodu elektrycznego, walka z nim prowadzona jest za pomocą cewek elektromagnetycznych połączonych z komorami łukowymi. Znane jest między innymi zastosowanie wyłączników próżniowych, powietrznych, SF6 i olejowych, a także metody przekierowania prądu do tymczasowego obciążenia, które niezależnie przerywa obwód elektryczny.

Struktura łuku

Łuk elektryczny składa się z obszarów katody i anody, kolumny łukowej, obszarów przejściowych. Grubość obszaru anody wynosi 0,001 mm, a obszaru katody około 0,0001 mm.

Temperatura w obszarze anodowym podczas spawania elektrodą topliwą wynosi około 2500...400°C, temperatura w kolumnie łukowej od 7000 do 18 000°C, w obszarze katodowym - 9000 - 1200°C.

Kolumna łukowa jest elektrycznie obojętna. W każdej z jego sekcji znajduje się taka sama liczba naładowanych cząstek o przeciwnych znakach. Spadek napięcia w kolumnie łukowej jest proporcjonalny do jej długości.

Łuki spawalnicze są klasyfikowane według:

  • Materiały elektrodowe - z elektrodą zużywalną i nie zużywającą się;
  • Stopnie ściskania kolumny - łuk swobodny i ściśnięty;
  • Zgodnie z zastosowanym prądem - łuk prądu stałego i łuk prądu przemiennego;
  • Zgodnie z polaryzacją bezpośredniego prądu elektrycznego - polaryzacja bezpośrednia ("-" na elektrodzie, "+" - na produkcie) i odwrotna polaryzacja;
  • Podczas korzystania z prądu przemiennego - łuki jednofazowe i trójfazowe.

Łuk samoregulujący

W przypadku wystąpienia zewnętrznego zakłócenia - zmiany napięcia sieciowego, prędkości podawania drutu itp. - dochodzi do naruszenia ustalonej równowagi między prędkością podawania a prędkością topienia. Wraz ze wzrostem długości łuku w obwodzie prąd spawania i szybkość topnienia drutu elektrodowego maleją, a szybkość podawania pozostająca stała staje się większa od szybkości topnienia, co prowadzi do przywrócenia długości łuku. Wraz ze spadkiem długości łuku szybkość topienia drutu staje się większa niż szybkość podawania, co prowadzi do przywrócenia normalnej długości łuku.

Na sprawność procesu samoregulacji łuku istotny wpływ ma kształt charakterystyki prądowo-napięciowej źródła zasilania. Wysoka prędkość oscylacji długości łuku jest wyliczana automatycznie przy sztywnej charakterystyce prądowo-napięciowej obwodu.

Przydatna aplikacja

Spawanie elektryczne

Łuk elektryczny stosowany jest w spawaniu elektrycznym metali, wytopie stali (piec łukowy do stali) oraz oświetleniu (w lampach łukowych). Czasami wykorzystywana jest właściwość nieliniowej charakterystyki woltamperowej łuku (patrz Maszyna do gaszenia pola).

Źródła światła

Walka z łukiem elektrycznym

W wielu urządzeniach zjawisko łuku elektrycznego jest szkodliwe. Są to przede wszystkim łączniki stykowe stosowane w zasilaniu i napędzie elektrycznym: wyłączniki wysokiego napięcia, wyłączniki automatyczne, styczniki, izolatory sekcyjne na sieci trakcyjnej zelektryfikowanej kolei i miejskiego transportu elektrycznego. Gdy obciążenia są odłączane przez powyższe urządzenia, między stykami wyłączającymi powstaje łuk.

Mechanizm występowania łuku w tym przypadku jest następujący:

  • Zmniejszenie nacisku stykowego - zmniejsza się liczba punktów styku, wzrasta rezystancja w węźle stykowym;
  • Początek rozbieżności kontaktów - tworzenie „mostków” z roztopionego metalu styków (w miejscach ostatnich punktów styku);
  • Pęknięcie i odparowanie „mostów” ze stopionego metalu;
  • Powstawanie łuku elektrycznego w oparach metalu (co przyczynia się do większej jonizacji szczeliny stykowej i trudności w gaszeniu łuku);
  • Stabilne wyładowanie łukowe z szybkim wypalaniem się styków.

W celu zminimalizowania uszkodzeń styków konieczne jest wygaszenie łuku w jak najkrótszym czasie, dokładając wszelkich starań, aby łuk nie znajdował się w jednym miejscu (podczas ruchu łuku wydzielane w nim ciepło będzie równomiernie rozłożone na kontakt).

W celu spełnienia powyższych wymagań stosuje się następujące metody gaszenia łuku:

  • chłodzenie łuku przez przepływ czynnika chłodzącego - cieczy (wyłącznik olejowy); gaz - (wyłącznik powietrzny, automatyczny wyłącznik gazowy, wyłącznik olejowy, wyłącznik SF6), a przepływ czynnika chłodzącego może przebiegać zarówno wzdłuż wału łuku (tłumienie wzdłużne), jak i w poprzek (tłumienie poprzeczne); czasami stosuje się tłumienie wzdłużno-poprzeczne;
  • wykorzystanie zdolności gaszenia łuku przez próżnię – wiadomo, że gdy ciśnienie gazów otaczających przełączane styki spada do określonej wartości, wyłącznik próżniowy prowadzi do skutecznego wygaszenia łuku (ze względu na brak nośników do powstawania łuku) .
  • użycie bardziej odpornego na łuk materiału stykowego;
  • zastosowanie materiału kontaktowego o wyższym potencjale jonizacyjnym;
  • zastosowanie siatek łukowych (wyłącznik automatyczny, wyłącznik elektromagnetyczny). Zasada stosowania gaszenia łuku na siatkach opiera się na zastosowaniu efektu przykatodowego spadku łuku (większość spadku napięcia w łuku to spadek napięcia na katodzie; komora łukowa jest w rzeczywistości szeregiem styki szeregowe dla łuku, który tam dotarł).
  • zastosowanie zsypów łukowych - dostając się do komory wykonanej z łukoodpornego tworzywa, takiego jak mikowy plastik, z wąskimi, niekiedy zygzakowatymi kanałami, łuk rozciąga się, kurczy i intensywnie stygnie od kontaktu ze ściankami komory.
  • zastosowanie „wybuchu magnetycznego” - ponieważ łuk jest silnie zjonizowany, to w pierwszym przybliżeniu można go uznać za elastyczny przewodnik z prądem; Tworząc specjalne elektromagnesy (połączone szeregowo z łukiem), pole magnetyczne może wywołać ruch łuku, aby równomiernie rozprowadzić ciepło po styku i wprowadzić go do komory łukowej lub rusztu. Niektóre konstrukcje wyłączników wytwarzają promieniowe pole magnetyczne, które przekazuje moment obrotowy do łuku.
  • bocznikowanie styków w momencie otwarcia klucza półprzewodnikowego mocy z tyrystorem lub triakiem połączonym równolegle ze stykami, po rozwarciu styków klucz półprzewodnikowy jest wyłączany w momencie przejścia napięcia przez zero (stycznik hybrydowy, tyrykon).
    • .
  • wyładowanie iskrowe- artykuł z Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej.
  • Reiser Yu.P. Fizyka wyładowania gazowego. - wyd. 2 - M. : Nauka, 1992. - 536 s. - ISBN 5-02014615-3.
  • Rodshtein L.A. Urządzenia elektryczne, L 1981
  • Clerici, Matteo; Hu, Yi; Lassonde, Filip; Milian, Carles; Couairon, Arnaud; Christodoulides, Demetrios N.; Chen, Zhigang; Razzari, Luca; Vidal, Francois (2015-06-01). „Wspomagane laserowo prowadzenie wyładowań elektrycznych wokół obiektów”. Postępy naukowe 1(5): e1400111. Kod Bibcode: 2015SciA….1E0111C. doi:10.1126/sciadv.1400111. ISSN 2375-2548.

Występowanie łuku elektrycznego i jego właściwości, procesy powodujące narodziny i podtrzymujące spalanie, a także rozwiązania konstrukcyjne urządzeń łączeniowych do gaszenia wyładowania łukowego.

Podsumowanie artykułu:

Właściwości łuku elektrycznego lub wyładowania łukowego

W elektrotechnice (wyłączniki automatyczne, wyłączniki nożowe, styczniki) gdy obciążony obwód jest wyłączony, powstaje łuk elektryczny.

Ustalmy granice: poniżej opisano procesy typowe dla urządzeń o nominalnym prądy od 1 do 2000 amperów i przystosowane do pracy w sieciach pod napięciem do 1000 woltów(sprzęt niskiego napięcia). W przypadku urządzeń wysokonapięciowych istnieją inne warunki występowania i spalania łuku.

Ważne parametry łuku elektrycznego:

  • wyładowanie łukowe może powstać tylko przy wysokich prądach (w przypadku metalu prąd ten wynosi 0,5 ampera);
  • temperatura w wale łuku jest znaczna i wynosi około 6-18 tys. kelwinów (często 6-10 tys. kelwinów);
  • spadek napięcia na katodzie jest nieznaczny i wynosi 10-20 woltów.

Wyładowanie łukowe jest warunkowo podzielone na trzy strefy:

  • blisko katody;
  • pień łuku (część główna);
  • blisko anody.

W wybranych strefach jonizacja i dejonizacja przebiegają różnie:

  • jonizacja- proces rozpadu obojętnego atomu na elektron ujemny i jon dodatni;
  • dejonizacja- proces przeciwny do jonizacji (antonim), w którym elektron i jon łączą się w obojętną cząstkę.


2-minutowe funkcje wideo fotografia poklatkowa gaszenia łuku elektrycznego; w wyłączniku modułowym ABB:

Procesy towarzyszące narodzinom łuku elektrycznego

Na początkowym etapie hodowli główne kontakty narodził się łuk podczas następujących procesów:

  • emisja termionowa (uwalnianie ujemnych elektronów z nagrzanej powierzchni styku);
  • emisja pola (odrywanie elektronów od katody pod wpływem silnego pola elektrycznego).

Emisja termionowa. Gdy styki zostaną zerwane w obszarze ostatniego obszaru styku, powstaje strefa z roztopioną miedzią o odpowiedniej temperaturze. Miedź paruje na elektrodzie ujemnej z tzw. plamki katodowej, która jest źródłem wolnych elektronów. Wpływ na ten proces mają: temperatura i metal powierzchni styku; wystarczy stworzyć łuk elektryczny, ale nie wystarczy do podtrzymania jego spalania.

Emisja polowa. Przestrzeń powietrzna między stykami można uznać za rodzaj kondensatora, którego pojemność w pierwszej chwili jest nieograniczona, a następnie zmniejsza się w zależności od powiększającej się szczeliny między stykiem ruchomym a nieruchomym. Opisany kondensator jest stopniowo ładowany, a napięcie w nim porównywane z napięciem obwodu głównego. Natężenie pola elektrycznego osiąga wartości, przy których powstają warunki do wyjścia elektronów z powierzchni nieogrzewanej katody.

Stosunek wpływu opisanych procesów na inicjację łuku zależy od siły wyłączanego prądu, metalu grupy styków, czystości powierzchni styku, szybkości separacji styków i innych czynników. Dominacja jednego rodzaju emisji nad innym jest indywidualna.

Procesy wspomagania łuku.

Za pomocą następujących mechanizmów interakcji cząstek powstają warunki do spalania wyładowania:

  • jonizacja przez wypychanie (rozproszony elektron zderza się z obojętną cząsteczką i „wybija” z niej również elektron);
  • jonizacja termiczna (niszczenie obojętnych atomów przez znaczne temperatury).

Jonizacja wypychana. Wolny elektron o określonej prędkości jest w stanie rozbić obojętną cząstkę na elektron i jon. Nowo uzyskany elektron jest w stanie rozerwać wewnętrzne wiązania kolejnej cząstki, powodując reakcję łańcuchową. Prędkość elektronu jest funkcją różnicy potencjałów w obszarze ruchu (potencjał wystarczający do wybicia elektronu: 13–16 V dla tlenu, wodoru, azotu; 24 V dla helu; 7,7 V dla pary miedzi) .

Jonizacja termiczna. W wysokich temperaturach wzrastają prędkości cząstek w plazmie, co prowadzi do niszczenia atomów obojętnych na zasadzie jonizacji przez wypychanie.

Równolegle z procesami jonizacji zachodzą procesy dejonizacji na skutek rekombinacji (wzajemny kontakt cząstek „-” i „+” prowadzi do ich fuzji w neutralny atom) i dyfuzji (wyjście elektronów z łuku do środowiska zewnętrznego, gdzie są wchłaniane w normalnych warunkach).

Istotny czynnik dla kontynuacji łuku w naszym przypadku jest jonizacja termiczna, dlatego, aby ugasić wyładowanie stosowane jest chłodzenie tułowia(kontakt z materiałem o wysokiej przewodności cieplnej), a także wydłużanie sam łuk w przydzielonej mu przestrzeni.

Metody gaszenia łuku elektrycznego

Aby ograniczyć negatywny wpływ łuku elektrycznego na styki łącznika i jego elementów, łuk należy jak najszybciej wygasić. Negatywne skutki obejmują:

  • wysokie temperatury (topienie, parowanie materiału stykowego);
  • tworzenie cieśniowych przewodników prądu elektrycznego (łuk łatwo przewodzi prąd, dlatego może przewodzić go do obszarów, które nie przewodzą prądu podczas normalnej pracy);
  • naruszenie normalnego obwodu elektrycznego aparatu (zniszczenie izolacji).

Łuk jest szczególną manifestacją jednego ze stanów skupienia, zwanego osocze. Lufa łukowa charakteryzuje się wysokimi temperaturami i dużą ilością wolnych jonów. Od głównego czynnikiem przedłużającym spalanie jest jonizacja termiczna, to trzeba intensywnie schłodzić beczkęłuk elektryczny. W tym celu w urządzeniach przełączających stosować następujący konstruktywny rozwiązania:

  • przedmuch magnetyczny lub wtrysk chłodziwa lub gazu w celu wydłużenia łuku (b o Większa powierzchnia, więcej ciepła rozprasza się
  • siatka dejonowa lub zestaw profilowanych stalowych płyt, które jednocześnie działają jak promienniki i dzielą łuk na oddzielne składniki;
  • komora łukowa szczelinowa, wykonana z materiału o wysokiej przewodności cieplnej i odporności na wysokie temperatury (łuk elektryczny w kontakcie z materiałem komory oddaje energię cieplną);
  • tworzenie zamkniętej przestrzeni z materiału, który pod wpływem temperatury uwalnia gaz (wysokie ciśnienie gazu zapobiega zapaleniu się łuku);
  • specjalne stopy kontaktowe w celu zmniejszenia zawartości metali w plazmie;
  • wypompować powietrze z przestrzeni bliskiej kontaktu, aby wytworzyć próżnię (brak substancji - brak jonizacji);
  • w urządzeniach do prądu przemiennego otwarte w momencie, gdy prąd przechodzi przez zero (mniej energii do wytworzenia łuku);
  • wprowadzić w szczelinę między rozbieżnymi stykami półprzewodniki, które będą odbierały prąd i nie pozwolą na rozbłysk łuku;
  • zastosować podwójną przerwę w obwodzie (wyłączając część przewodnika z obwodu, odległość między katodą a anodą natychmiast i znacznie wzrasta).

Bibliografia

Markov A.M. Urządzenia elektryczne i elektroniczne. Część 1. Urządzenia elektromechaniczne. - Psków: Wydawnictwo Pskov GU, 2013 - 128 s (link do książki na stronie "Cennik").

W elektrycznych urządzeniach przełączających zaprojektowanych do zamykania i otwierania obwodu z prądem, po odłączeniu, a wyładowanie elektryczne w gazie lub w postaci wyładowanie jarzeniowe, lub w formie łuki. Wyładowanie jarzeniowe występuje, gdy prąd jest poniżej 0,1A, a napięcie na stykach wynosi 250-300V. Wyładowanie jarzeniowe występuje na stykach przekaźników małej mocy. Wyładowanie łukowe obserwuje się tylko przy wysokich prądach. Minimalny prąd dla metali wynosi 0,4-0,9A.


W wyładowaniu łukowym rozróżnia się trzy obszary: okolice katody, obszar wału łukowego i okolice anody (ryc. 15).

Ryż. 15. Obszary wyładowania łukowego

Region w pobliżu katody zajmuje bardzo małą przestrzeń (całkowita jego długość i obszar anodowy wynosi około 10 -6 m). Spadek napięcia na nim wynosi 10-20V i praktycznie nie zależy od prądu. Średnia siła pola elektrycznego osiąga 100 kV/cm. Tak bardzo wysokie natężenie pola elektrycznego, wystarczające do jonizacji uderzeniowej gazu (powietrza o normalnym ciśnieniu atmosferycznym) lub par materiału katody, jest spowodowane obecnością w tym obszarze nieskompensowanego dodatniego ładunku przestrzennego. Jednak ze względu na mały zasięg obszaru przy katodzie elektrony nie uzyskują prędkości wystarczającej do jonizacji uderzeniowej. Najczęściej po uderzeniu atom przechodzi w stan wzbudzony (elektron atomu trafia na orbitę bardziej odległą od jądra). Teraz do jonizacji wzbudzonego atomu potrzeba mniej energii. Ta jonizacja nazywa się schodkowy. Przy jonizacji krokowej konieczne jest wielokrotne (kilkadziesiąt) uderzenie elektronów na atom.

Obecność nieskompensowanego dodatniego ładunku przestrzennego w dużej mierze determinuje niezwykle wysoką gęstość prądu na katodzie - 100-1000 A/mm2.

Jony dodatnie są przyspieszane w polu spadku napięcia katody i bombardują katodę. Po uderzeniu jony oddają energię katodzie, podgrzewając ją i tworząc warunki do uwolnienia elektronów, emisja termionowa elektrony z katody .

Powierzchnia wału łukowego jest gazową, wzbudzoną termicznie, zjonizowaną quasi-obojętną plazmą medium, w której pod wpływem pola elektrycznego nośniki ładunku (elektrony i jony) poruszają się w kierunku elektrod o przeciwnym znaku.

Średnia siła pola elektrycznego wynosi około 20-30 V/cm, co nie wystarcza do jonizacji uderzeniowej. Głównym źródłem elektronów i jonów jest jonizacja termiczna, gdy w wysokiej temperaturze prędkość cząstek obojętnych wzrasta tak bardzo, że zderzając się, ulegają one jonizacji.

Region anodowy, który ma bardzo mały zasięg, charakteryzuje się również gwałtownym spadkiem potencjału ze względu na obecność nieskompensowanego ujemnego ładunku kosmicznego. Elektrony są przyspieszane w polu spadku napięcia anodowego i bombardują anodę, która jest nagrzewana do temperatury zwykle wyższej niż temperatura katody. Obszar przyanodowy nie ma istotnego wpływu na występowanie i istnienie wyładowania łukowego. Zadaniem anody jest odbieranie przepływu elektronów z wału łukowego.



Jeśli U c<(U к +U А), то дуга называется короткой, она характерна для некоторых низковольтных аппаратов.

Jeśli U c > (U do + U A), to łuk nazywa się długim, jest to typowe dla urządzeń wysokonapięciowych.

Statyczna charakterystyka prądowo-napięciowa- Ustala zależność między różnymi wartościami stałego prądu stałego i spadkiem napięcia na łuku przy stałej długości łuku i stałych warunkach spalania łuku. W tym przypadku przy każdej wartości prądu stałego w stanie ustalonym ustalany jest bilans cieplny (ilość ciepła wydzielonego w łuku jest równa ilości ciepła oddanego przez łuk do otoczenia)

gdzie m- wskaźnik w zależności od rodzaju (metody) oddziaływania środowiska na wał łuku; Jestem jest stałą wyznaczoną przez intensywność wymiany ciepła w strefie wału łukowego przy zadanym ( m) sposób narażenia na środowisko; ja - długość łuku.

Cecha ma charakter opadający. Wraz ze wzrostem natężenia prądu wzrasta termionowa emisja elektronów z katody oraz stopień jonizacji łuku, w wyniku czego zmniejsza się rezystancja łuku. Ponadto tempo spadku rezystancji łuku jest wyższe niż tempo wzrostu prądu.

Dynamiczna charakterystyka prądowo-napięciowa- ustala zależność pomiędzy prądem, który zmienia się w określony sposób w czasie, a spadkiem napięcia na łuku przy stałej długości łuku i stałych warunkach jego palenia. W takim przypadku szybkość zmiany prądu jest taka, że ​​bilans cieplny nie ma czasu na ustalenie, zmiana rezystancji łuku pozostaje w tyle za zmianą prądu.

Wraz ze wzrostem prądu charakterystyka dynamiczna (krzywa B na rys. 16) staje się wyższa niż statystyczna (krzywa A na rys. 16), ponieważ przy szybkim wzroście prądu rezystancja łuku spada wolniej niż prąd rośnie. Wraz ze spadkiem jest on mniejszy, ponieważ w tym trybie rezystancja łuku jest mniejsza niż przy powolnej zmianie prądu (krzywa C na ryc. 16).


Odpowiedź dynamiczna jest w dużej mierze zdeterminowana przez szybkość zmian prądu w łuku. Jeżeli do obwodu zostanie wprowadzony bardzo duży opór na czas nieskończenie mały w porównaniu do termicznej stałej czasowej łuku, to w czasie, gdy prąd spadnie do zera, rezystancja łuku pozostanie stała. w tym przypadku charakterystyka dynamiczna będzie zobrazowana linią prostą przechodzącą do początku współrzędnych (linia prosta D na rys. 16), tj. łuk zachowuje się jak przewodnik metalowy, ponieważ napięcie na łuku jest proporcjonalne do obecny.

Warunki stabilnego palenia i gaszenia łuku DC. Rozważ obwód prądu stałego (ryc. 17).

Rys.17. Łuk w obwodzie prądu stałego

Dla rozważanego obwodu

Oczywiście tryb stacjonarny, w którym łuk pali się stabilnie, będzie trybem, w którym prąd w obwodzie się nie zmienia, tj. W tym trybie tempo wzrostu liczby zjonizowanych cząstek jest równe tempu ich zanikania w wyniku procesów dejonizacji - ustala się równowaga dynamiczna.

Wykres przedstawia opadającą charakterystykę prądowo-napięciową łuku oraz nachyloną linię prostą U-iR. Z (48) wynika, że

Stąd jest oczywiste, że w punktach 1 i 2. Co więcej, punkt 1 jest punktem równowagi niestabilnej; losowe, arbitralnie małe odchylenia prądu albo prowadzą do wzrostu prądu do wartości ja 2 lub zredukuj ją do zera. W punkcie 2 łuk pali się stabilnie; przypadkowe małe odchylenia prądu w jednym lub drugim kierunku prowadzą go z powrotem do wartości ja 2. Z wykresu widać, że łuk przy wszystkich wartościach prądu nie może palić się stabilnie, jeśli spadek napięcia na łuku () przekracza napięcie dostarczane do łuku ze źródła ()

Tak więc, aby wygasić łuk, konieczne jest stworzenie warunków, w których spadek napięcia na łuku przekroczyłby napięcie dostarczane do łuku ze źródła, w granicach napięcia sieciowego.

Do gaszenia łuku wykorzystywane są trzy zjawiska:

1. Zwiększenie długości łuku poprzez jego rozciąganie.

Im dłuższy łuk, tym większe napięcie niezbędne do jego istnienia (im wyższa jest jego charakterystyka prądowo-napięciowa - (krzywa U 1 d na ryc. 17). Jeżeli napięcie dostarczane do łuku ze źródła (proste) okazuje się być mniejsze niż charakterystyka prądowo-napięciowa łuku - (krzywa U 1 e), wtedy nie ma warunków do stabilnego spalania łuku, łuk gaśnie.

To najłatwiejszy, ale najbardziej nieefektywny sposób. Na przykład, aby np. zgasić łuk prądem 100A przy napięciu 220 V, wymagane jest rozciągnięcie łuku na odległość 25 ÷ 30 cm, co jest praktycznie niemożliwe w urządzeniach elektrycznych (wymiary rosną). Dlatego ta metoda jest stosowana jako główne jedyne urządzenia elektryczne niskiego napięcia (przekaźniki, rozruszniki magnetyczne, przełączniki).

2. Oddziaływanie na wał łuku poprzez chłodzenie, osiąganie wzrostu gradientu naprężeń wzdłużnych.


2.1 Gaszenie łuku w wąskich szczelinach(rys. 18). Jeżeli łuk pali się w wąskiej szczelinie utworzonej przez materiał łukoodporny, to w wyniku kontaktu z zimnymi powierzchniami następuje intensywne chłodzenie i dyfuzja naładowanych cząstek z kanału łukowego do otoczenia. Prowadzi to do wygaśnięcia łuku. Metodę stosuje się w urządzeniach na napięcie do 1000V.

Ryż. 18. Gaszenie łuku w wąskich szczelinach

2.2 Gaszenie łuku w oleju(rys.19) . Jeżeli styki odłącznika są umieszczone w oleju, to łuk powstający podczas otwierania prowadzi do intensywnego tworzenia się gazu i parowania oleju. Wokół łuku tworzy się pęcherzyk gazu, składający się głównie z wodoru, który ma wysokie właściwości gaszenia łuku. Zwiększone ciśnienie wewnątrz pęcherzyka gazu przyczynia się do lepszego chłodzenia łuku i jego wygaszenia. Metodę stosuje się w urządzeniach na napięcia powyżej 1000V.


2.3 Podmuch gazowo-powietrzny(rys.20) . Chłodzenie łuku poprawia się, gdy powstaje kierunkowy ruch gazów – dmuchanie wzdłuż lub w poprzek łuku .

Rys. 20. Podmuch gaz-powietrze: a - wzdłuż łuku, b - w poprzek łuku .

Metodę stosuje się w urządzeniach na napięcia powyżej 1000V.

3. Za pomocą spadku napięcia w pobliżu elektrody.

Dzielenie długiego łuku na serię krótkich(rys. 21). Jeśli długi łuk zostanie wciągnięty do komory łukowej z metalowymi płytami (ruszt łukowy), zostanie on podzielony na P krótkie łuki. Na każdej kratce występują spadki napięcia przy elektrodach. Ze względu na sumę spadków napięcia w pobliżu elektrod, całkowity spadek napięcia staje się większy niż podany przez źródło zasilania i łuk gaśnie. Łuk gaśnie, jeśli U gdzie U- napięcie sieciowe: U kota- katodowy spadek napięcia (20-25 V w łuku DC; 150-250 V w łuku AC). Metodę stosuje się w urządzeniach na napięcia powyżej 1000V.


Rys.21. Dzielenie długiego łuku na serię krótkich

Gaszenie łuku ułatwiają gazy wysokowyładowane lub gazy wysokociśnieniowe stosowane jako wewnętrzna izolacja urządzeń na napięcia powyżej 1000V.

Gaszenie łuku w próżni. Silnie rozładowany gaz ma dziesięciokrotnie większą wytrzymałość elektryczną niż gaz pod ciśnieniem atmosferycznym; jest stosowany w stycznikach i wyłącznikach próżniowych.

Gaszenie łuku w gazach pod wysokim ciśnieniem. Powietrze o ciśnieniu 2 MPa lub wyższym ma dużą wytrzymałość elektryczną, co umożliwia tworzenie kompaktowych urządzeń gaśniczych w wyłącznikach powietrznych. Zastosowanie sześciofluorku siarki SF 6 (SF6) jest skuteczne do gaszenia łuku.

Warunki gaszenia łuku AC.

Niech styki rozdzielą się w punkcie a. Między nimi zapala się łuk. Pod koniec półcyklu, z powodu spadku prądu, rezystancja wału łuku wzrasta i odpowiednio wzrasta napięcie na łuku. Gdy prąd zbliża się do zera, do łuku dostarczana jest mała moc, temperatura łuku spada, jonizacja termiczna odpowiednio zwalnia, a procesy dejonizacji przyspieszają – łuk gaśnie (pkt. 0 ). Prąd w obwodzie pęka przed jego naturalnym przejściem przez zero. Napięcie odpowiadające przerwie w prądzie - szczyt tłumienia U g.


Ryż. 22. Gaszenie łuku prądu przemiennego przy aktywnym obciążeniu

Po wygaszeniu łuku następuje proces przywracania wytrzymałości elektrycznej przerwy łukowej (krzywa a 1 - b 1). Pod wytrzymałością elektryczną przerwy łukowej rozumie się napięcie, przy którym następuje przebicie elektryczne przerwy łukowej. Początkowa wytrzymałość elektryczna (punkt a 1) i szybkość jej wzrostu zależą od właściwości urządzenia do gaszenia łuku. W tym momencie t1 krzywa napięcia na przerwie łukowej przecina się z krzywą przywracania wytrzymałości elektrycznej przerwy łukowej – łuk zostaje zajarzany. Napięcie zapłonu łuku — szczyt zapłonu Nas. Krzywa napięcia łuku ma kształt siodła.

W punkcie 0 1 łuk ponownie gaśnie i zachodzą procesy podobne do opisanych wcześniej. Do chwili obecnej 0 1 ze względu na rozbieżność styków zwiększa się długość łuku, odpowiednio wzrasta odprowadzanie ciepła z łuku, a początkowa wytrzymałość elektryczna (punkt a 2) i szybkość jej wzrostu (krzywa a 2 - w 2) odpowiednio zwiększyć. W związku z tym wydłuża się również czas martwy. 0 1 - t2 > 0 -t1 .

W tym momencie t2łuk jest ponownie zapalany. W punkcie 0 11 łuk gaśnie. Początkowa moc elektryczna ponownie wzrasta (punkt a 3) i tempo jej wzrostu (krzywa a 3 -b 3). Krzywa napięcia nie przecina się z krzywą wzrostu wytrzymałości dielektrycznej. Łuk nie zapala się podczas tej połowy cyklu.

W otwartym łuku przy wysokim napięciu(horn gap) czynnikiem decydującym jest rezystancja czynna silnie rozciągniętego wału łukowego.Warunki gaszenia łuku AC zbliżają się do warunków gaszenia łuku DC, a procesy po przejściu prądu przez zero mają niewielki wpływ na wygaszenie łuku łuk.

Przy obciążeniu indukcyjnym czas martwy jest bardzo mały (około 0,1 µs), co oznacza, że ​​łuk pali się prawie w sposób ciągły. Odłączenie obciążenia indukcyjnego jest trudniejsze niż obciążenia rezystancyjnego. Tutaj nie ma przerwy.

Ogólnie proces wyładowania łukowego przy prądzie przemiennym jest łatwiejszy niż przy prądzie stałym. Racjonalny warunek gaszenia łuku prądu przemiennego należy uznać za taki, gdy gaszenie odbywa się przy pierwszym przejściu prądu przez zero po otwarciu styków.

Pytania do samodzielnego zbadania:

· Obszary wyładowań łukowych.

· Statyczna charakterystyka prądowo-napięciowa.

· Dynamiczna charakterystyka prądowo-napięciowa.

· Warunki stabilnego spalania i gaszenia łuku DC.

Jakie zjawiska są wykorzystywane do gaszenia łuku?

· Warunki gaszenia łuku AC.

Polecamy również

Ładowanie...Ładowanie...