Читать реферат online по теме 'Способы гашения дуги'. Ваш Финансовый Аналитик Crack. Раздел: Другое. Итак начнем. Задаемся вопросами: Что такое электрическая дуга? Электрическая дуга представляет собой длительный электрический разряд, происходящий в газовом промежутке между двумя проводниками . Для электросварки они применили электрическую дугу, т.

1. При размыкании электрической цепивозникает электрический разряд в виде электрической дуги. Для появления электрическойдуги достаточно, чтобы .
2. Создание источника высокого напряжения явилось необходимым условием для получения устойчивой электрической дуги при небольших токах.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА7- 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГАПри размыкании электрических цепей с помощью контактов электрических аппаратов (выключателей, автоматов, рубильников, контакторов) обычно на этих контактах возникает дуговой разряд если величины тока и напряжения превосходят некоторые критические значения. ДУГА – это явление прохождения электрического поля через газ, который под действием различных факторов ионизируется. Известно четыре основных пути появления в дуговом промежутке электрических зарядов – ударная и термическая ионизация, термо- и автоэлектронная эмиссии. Ионизация есть процесс появления в дуговых промежутках электрических зарядов – положительных и отрицательных электронов.

После разрыва жидкометаллического мостика на катоде образуется пятно которое и является основанием дуги. Количество .

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ – это явление испускания электронов из раскаленной поверхности катода. После разрыва жидкометаллического мостика на катоде образуется пятно, которое и является основанием дуги. Под действием температуры этого пятна электроны получают энергию для преодоления потенциального барьера и выскакивают с электрона в пространство.

Количество электронов в результате термоэлектронной эмиссии невелико и этот процесс служит для разжигания дуги, т. Но его недостаточно для поддержания горения. Наряду с этим процессом возникает процесс автоэлектронной эмиссии. АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ – это явление испускания электронов из катода под действием сильного электрического поля.

Этот процесс тоже незначительный, он также может служить только началом развития дугового разряда. Таким образом, возникновение дугового разряда объясняется наличием термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий. Основные два процесса, которые поддерживают дугу это: термическая ионизация – процесс ионизации под воздействием высокой температуры (основной вид ионизации). Температура ствола дуги достигает 7. К. Под действием этой высокой температуры возрастает число и скорость движения заряженных частиц. При этом они соударяются, электрон при столкновении с нейтральной частицей может выбить из нее электрон.

В результате получается свободный электрон и положительный ион. Вновь полученный электрон может, в свою очередь, ионизировать следующую частицу. Такая ионизация называется – ударной ионизацией.

ПРОЦЕССЫ ДЕИОНИЗАЦИИ (гашение дуги): Рекомбинация – процесс образования нейтральных атомов при соударении разноименно заряженных частиц. Диффузия – это процесс выноса заряженных частиц из дугового промежутка в окружающее пространство, что уменьшает проводимость дуги. При свободном горении дуги ВАХ дуги имеет падающий характер – с увеличением тока в дуге напряжение на ней уменьшается, т. При медленном изменении тока процессы ионизации и деионизации успевают следовать за изменениями тока, вольтамперная характеристика, снятая при таком условии, носит название статической. При быстром изменении тока дуговой промежуток не успевает прийти в соответствие с величиной тока в цепи и напряжение на дуге будет уже не таким, как при медленном изменении тока. Характеристику дуги для такого случая называют динамической. Средняя напряженность электрического поля у катода достигает величины порядка 1.

В/см. 7- 7. Анодное падение напряжения – имеет место в области непосредственно примыкающей к аноду. Оно не является необходимым условием существования дугового разряда, т.

Меньшее значение относится к открытым дугам в воздухе при относительно больших токах, а большее – к дугам, находящимся в потоке газов или паров жидкости, когда отбор тепла от дугового столба делается особо интенсивным. УСЛОВИЯ ГОРЕНИЯ И ГАШЕНИЯ ДУГИ ПОСТОЯННОГО ТОКАЧтобы погасить дугу постоянного тока, необходимо создать такие условия, при которых в дуговом промежутке при всех значениях тока от начального до нулевого процессы деионизации превосходили бы процессы ионизации.

Для содержащей активное сопротивление (), индуктивность () и дуговой промежуток с падением напряжения () цепи, к которой приложено напряжение источника тока (), будет в любое время справедливо уравнение: ,где  - падение напряжения на индуктивности при изменении тока. При устойчиво горящей дуге  и . Для погасания дуги необходимо, чтобы ток в ней все время уменьшался.

Это означает, что , а . В точках 1 и 2 выполняется условие.

В этих точках имеет место равновесное состояние. Точка 1. При токе  снова оказывается , а величина  отрицательная. Ток в цепи будет падать до значения .

Дуга в этой точке будет гореть устойчиво. Для погасания дуги необходимо, чтобы при любом значении тока соблюдалось условие. Это значит, что ВАХ дуги (динамическая) должна на всем своем притяжении лежать выше характеристики (U- IR) и не иметь с этой характеристикой ни одной точки соприкосновения. ГОРЕНИЕ И ГАШЕНИЕ ДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАДуга переменного тока обычно гасится легче, чем дуга постоянного тока.

Чтобы погасить дугу постоянного тока, надо насильственно свести к нулю ток цепи путем непрерывного увеличения сопротивления дугового столба. При переменном токе этого делать не требуется, здесь через каждый полупериод ток естественным путем проходит через нулевой значение и надо лишь воспользоваться этим обстоятельством и создать вблизи перехода через нуль такие условия в межконтактном промежутке, чтобы протекание тока цепи вслед за этим переходом не возобновлялось. Рассмотрим два случая гашения дуги переменного тока. ОТКРЫТАЯ ДУГА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ВЫСОКОМ НАПРЯЖЕНИИ ИСТОЧНИКАОткрытая дуга переменного тока в моменты перехода тока через нуль сохраняет высокую проводимость и поэтому в установках высокого напряжения гашение открытой дуги происходит не вследствие перехода через нуль и образования прочности промежутка, а главным образом вследствие растяжения дугового столба и образования на нем высокого напряжения горения (на всем протяжении полупериода). При таком режиме ток в цепи начинает заметно падать за несколько периодов до полного обрыва дуги и причиной его ограничения является возрастание сопротивления канала дуги. При определенной длине дуги переменного тока напряжение сети оказывается недостаточным для поддержания горения дуги (критическая длина), наступает нарушение баланса мощностей (подводимой и отдаваемой) и ток цепи довольно быстро уменьшается и, наконец, совсем прекращается.

Осциллограмма  и  на дуге “~” , возникшей при размыкании ножа разъединителя высокого напряжения. В начале процесса ток в цепи меняется слабо и его величина определяется главным образом сопротивлением цепи. По мере растяжения дуги доминирующим становится сопротивление дуги. Таким образом, если в основу анализа процесса гашения открытой дуги переменного тока положить условие нарушения баланса напряжений при горении дуги (но не нулевые переходы тока), то задача может быть сведена по существу к той же самой, которая возникает и при гашении дуги постоянного тока. ДУГА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В УСЛОВИЯХ АКТИВНОЙ ДЕИОНИЗАЦИИЕсли столб дуги переменного тока подвергается интенсивной деионизации, то в этом случае механизм гашения дуги существенно меняется по сравнению со случаем открытой дуги в цепи высокого напряжения. За счет активного воздействия газовой или жидкой среды диаметр дугового канала сокращается (плотность тока повышается) и изменение его следует почти синхронно с током. При подходе тока к нулю дуговой столб приобретает весьма малые размеры и благодаря этому быстро распадается после достижения током нулевого значения, теряет свою проводимость и приобретает заметную электрическую прочность.

В таком случае восстановление дуги в следующий полупериод связано с пробоем межконтактного промежутка. Эти условия характерны для отключающих аппаратов относительно высокого напряжения. Таким образом, дуга переменного тока в условиях активной деионизации дугового столба представляет собой такое явление, когда при каждом переходе тока через нуль возникает соревнование двух процессов, а именно: процесса восстановления электрической прочности промежутка и процесса восстановления напряжения на промежутке. Исходя из такой трактовки процесса, нетрудно заключить, что для угасания дуги переменного тока при интенсивной деионизации необходимо обеспечить такой режим, при котором электрическая прочность дугового промежутка после достижения током его нулевого значения нарастала бы достаточно быстро и достигала бы достаточного уровня. Условие гашения дуги переменного тока: восстанавливающая прочность должна быть больше восстанавливающегося напряжения. ДУГА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В УСЛОВИЯХ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЦЕПЕЙ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯВ установках низкого напряжения (до 1.

В) электрическое сопротивление столба дуги обычно бывает соизмеримым с сопротивлением отключаемой цепи, а напряжение на дуге – с напряжением источника питания. В таких условиях уже нельзя пренебрегать влиянием напряжения (и сопротивления) дуги, а с другой стороны - нельзя не рассматривать явлений на нуле тока, т. Простейший способ гашения, но малоэффективен.

Применим только в слаботочной аппаратуре. Это гашение дуги с помощью дугогасительной решетки. Способ этот предложен еще в начале века русским ученым М. Доливо- Добровольским и до сих пор широко применяется.

При расхождении контактов возникшая между ними дуга под воздействием магнитного поля движется на пластины и разбивается на ряд коротких дуг. Т. к. ГАШЕНИЕ ДУГИ ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ (применяется как на постоянном, так и на переменном токе). С ростом давления возрастает плотность газа, при этом увеличивается теплопроводность и отвод тепла от дуги. На этом принципе основано гашение дуги в предохранителях и других аппаратах низкого напряжения. Благодаря высокой температуре дуги такие стенки выделяют газ и давление в объеме поднимается до 1. МПа.). ГАШЕНИЕ ДУГИ В ПОТОКЕ СЖАТОГО ВОЗДУХА.

В электрических аппаратах высокого напряжения коммутируются токи в десятки килоампер при напряжении 1. В. Для решения такой сложной задачи используется воздействие на электрическую дугу потока сжатого воздуха или других газов. Сжатый воздух обладает высокой плотностью и теплопроводностью. Омывая дугу с большой скоростью, он охлаждает ее и при прохождении тока через нуль обеспечивает деионизацию дугового столба. Воздух при высоком давлении обладает также высокой электрической прочностью, что создает высокую скорость нарастания электрической прочности промежутка. ГАШЕНИЕ ДУГИ В ТРАНСФОРМАТОРНОМ МАСЛЕ. Этот способ гашения дуги нашел широкое применение в выключателях переменного тока на высокое напряжение.

Контакты выключателя погружаются в масло. Возникающая при разрыве дуга (5. С) приводит к очень интенсивному испарению окружающего масла с диссоциацией его паров. Вокруг дуги образуется газовая оболочка – газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (7. Водород, обладающий наивысшими среди газов дугогасящими свойствами (обладает исключительно высокой теплопроводностью), наиболее тесно соприкасается со стволом дуги.

Выделяемые с громадной скоростью газы проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают перемешивание холодного и горячего газа в пузыре, создают интенсивное охлаждение и деионизацию промежутка. Быстрое разложение масла приводит к повышению давления внутри пузыря, что также способствует гашению дуги. ГАШЕНИЕ ДУГИ В ВАКУУМНОЙ СРЕДЕ (применяется как на постоянном, так и на переменном токе). В вакуумном ДУ (дугогасительном устройстве) контакты расходятся в среде с давлением 1. Па (1. 0- 6 мм рт.

Длина свободного пробега молекул достигает 5. В вакууме очень высокая скорость диффузии из- за большой разницы плотностей частиц в дуге и окружающем ее вакууме.

Практически через 1. Быстрая диффузия частиц, высокие электрическая прочность вакуума и скорость ее восстановления обеспечивают гашение дуги при первом прохождении тока через нуль. Вакуумные ДУ являются в настоящее время наиболее эффективными и долговечными. Их срок службы достигает 2. ГАШЕНИЕ ДУГИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (применяется как на постоянном, так и на переменном токе). Электрическая дуга является своеобразным проводником с током, который может взаимодействовать с магнитным полем. Сила взаимодействия между током дуги и магнитным полем перемещает дугу, создается так называемое магнитное дутье.

В ДУ с магнитным дутьем может быть применено либо последовательное либо параллельное подключение катушки.