Коммутация электрических сетей связана с одной весьма серьезной проблемой. При разрыве электрической цепи в пространстве между размыкаемыми контактами за счет ионизации и термоионизации возникает электрическая дуга. Электрическую дугу, прежде всего, приходится рассматривать как серьезную разрушающую силу, ведь внутри ее ствола температура может достигать 15 тысяч °C. Это губительно как для контактов выключателя, так и для самого контактора в целом, поэтому вопросы гашения дуги не теряют своей актуальности.
Процесс горения дуги наблюдается как в цепях переменного, так и постоянного тока, только в первом случае она гаснет в момент прохождения полупериода тока через ноль, а затем загорается вновь по мере возрастания ионизации. Гаснет дуга в случае, когда деионизация промежутка начинает превышать процесс ионизации, но как этого добиться – попробуем разобраться.
Способы гашения электрической дуги
Ионизация и деионизация дуговых промежутков – два взаимоисключающих друг друга процесса. На практике реализовать активизировать процесс деионизации можно несколькими способами, например путем охлаждения дуги, поскольку снижение температуры приводит к уменьшению интенсивности термоионизации и, как следствие прекращает процесс горения электрической дуги. Другим из вариантов можно считать удлинение самой дуги, например с помощью специальной формы дугогасительных контактов, правда, этот способ применим при напряжениях до 1кВ, ведь в высоковольтных цепях дуга может растягиваться до метра и выше.
Дуга гаснет, если ее разбить на несколько коротких дуг. Этот способ лежит в основе работы дугогасительной камеры с короткими воздушными промежутками между металлическими пластинами. Дуга затягивается в камеру магнитным полем, образуемым вихревыми токами в пластинах, деление ее пластинами способствует быстрому гашению. Применение дугогасительных камер и контактов весьма распространено в воздушных выключателях, это можно рассматривать на примере столь распространенного модульного бытового автоматического выключателя.
В различных выключателях нагрузки применяются дугогасительные камеры с узкими щелями параллельными стволу дуги. Затягиваемая в щель дуга быстро охлаждается о стенки, что способствует ее гашению. Затягивание производится магнитным дутьем, с помощью специальной электромагнитной катушки, поскольку высокая проводимость дуги приближает ее к проводнику. Приведенные выше меры эффективны для низковольтных автоматических воздушных коммутаторов, в высоковольтных выключателях используются другие методы.
- В вакуумных выключателях отсутствие, какого либо газа просто исключает условия возникновения ионизации. Дуга в коммутаторах этого типа в момент размыкания контактов не возникает.
- В масляных выключателях эффективное охлаждение ствола дуги в ходе размыкания силовых контактов происходит за счет газового пузыря, образуемого из масла самой дугой. Охлаждение способствует деионизации и гашению дуги.
- Существуют выключатели с камерами, оснащенными воздушным дутьем, где охлаждение электрической дуги производится сжатым воздухом либо газопаровой смесью.
- Особого внимания заслуживают современные элегазовые высоковольтные выключатели, представляющие достойную альтернативу вышеперечисленным. В качестве рабочей среды элегазовые выключатели используют шестифтористую серу, именуемую элегазом, имеющую многократно превышающую воздух электрическую прочность.
Это наиболее распространенные способы борьбы с разрушительной силой электрической дуги. И хотя само физическое явление находит сегодня себе созидательное применение, например в электродуговой сварке, приведенные выше приемы позволяют минимизировать ее вредное воздействие в моменты отключения нагрузки.
Рейтинг
статьи