Zhášanie oblúka uľahčujú plyny s vysokým výbojom alebo plyny pod vysokým tlakom používané ako vnútorná izolácia zariadení pre napätie nad 1000V.

Zhášanie oblúka vo vákuu. Vysoko vybitý plyn má elektrickú silu desaťkrát väčšiu ako plyn pri atmosférickom tlaku; používa sa vo vákuových stykačoch a spínačoch.

Zhášanie oblúka vo vysokotlakových plynoch. Vzduch pri tlaku 2 MPa a viac má vysokú elektrickú pevnosť, čo umožňuje vytvárať kompaktné hasiace zariadenia vo vzduchových ističoch. Použitie fluoridu sírového SF 6 (SF6) je účinné na hasenie oblúka.

Podmienky zhášania oblúka striedavým prúdom.

Nechajte kontakty oddelené v bode a. Medzi nimi sa zapáli oblúk. Na konci polcyklu sa v dôsledku poklesu prúdu zvyšuje odpor hriadeľa oblúka a podľa toho sa zvyšuje napätie na oblúku. Keď sa prúd priblíži k nule, do oblúka sa dodáva malý výkon, teplota oblúka sa zníži, tepelná ionizácia sa primerane spomalí a deionizačné procesy sa zrýchlia - oblúk zhasne (bod 0 ). Prúd v obvode sa preruší pred jeho prirodzeným prechodom cez nulu. Napätie zodpovedajúce prerušeniu prúdu - tlmiaca špička U g.

Ryža. 22. Zhasnutie AC oblúka s aktívnou záťažou

Po zhasnutí oblúka nastáva proces obnovy elektrickej pevnosti oblúkovej medzery (krivka a 1 - b 1). Pod elektrickou silou oblúkovej medzery sa rozumie napätie, pri ktorom dôjde k elektrickému prerušeniu oblúkovej medzery. Počiatočná elektrická sila (bod a 1) a rýchlosť jej nárastu závisia od vlastností zhášacieho zariadenia. V momente t1 krivka napätia na oblúkovej medzere sa pretína s krivkou obnovenia elektrickej pevnosti oblúkovej medzery - oblúk sa zapáli. Napätie zapaľovania oblúka - vrchol zapaľovania U s. Krivka napätia oblúka má sedlový tvar.

V bode 0 1 oblúk opäť zhasne a nastanú procesy podobné tým, ktoré boli opísané vyššie. Na moment 0 1 v dôsledku divergencie kontaktov sa zväčšuje dĺžka oblúka, zvyšuje sa odvod tepla z oblúka a počiatočná elektrická pevnosť (bod a 2) a rýchlosť jej nárastu (krivka a 2 - v 2) zodpovedajúcim spôsobom zvýšiť. V súlade s tým sa zvyšuje aj mŕtvy čas. 0 1 - t2 > 0 -t1 .

V momente t2 oblúk sa znova zapáli. V bode 0 11 oblúk zhasne. Počiatočná elektrická sila sa opäť zvyšuje (bod a 3) a rýchlosť jej nárastu (krivka a 3 -b 3). Krivka napätia sa nepretína s krivkou zvýšenia dielektrickej pevnosti. Oblúk sa počas tohto polovičného cyklu nezapáli.

V otvorenom oblúku pri vysoké napätie (medzera rohoviny), určujúcim faktorom je aktívny odpor V silne napnutom oblúkovom hriadeli sa podmienky zhášania striedavého oblúka približujú podmienkam zhášania jednosmerného oblúka a procesy po prechode prúdu nulou majú na zhasnutie oblúka malý vplyv.

Pri indukčnej záťaži je doba necitlivosti veľmi malá (približne 0,1 µs), to znamená, že oblúk horí takmer nepretržite. Odpojenie indukčnej záťaže je náročnejšie ako odporovej. Nie je tu žiadne prerušenie.

Vo všeobecnosti je proces oblúka na striedavý prúd jednoduchší ako na jednosmerný prúd. Racionálna podmienka na zhasnutie oblúka striedavého prúdu by sa mala považovať za takú, keď sa zhášanie vykonáva pri prvom prechode prúdu nulou po otvorení kontaktov.

Otázky na samovyšetrenie:

· Oblasti oblúkového výboja.

· Statická charakteristika prúd-napätie.

· Dynamická prúdovo-napäťová charakteristika.

· Podmienky pre stabilné horenie a uhasenie jednosmerného oblúka.

Aké javy sa používajú na zhasnutie oblúka?

· Podmienky hasenia elektrického oblúka.

PREDNÁŠKA 5

ELEKTRICKÝ OBlúK

Výskyt a fyzikálne procesy v elektrickom oblúku. Otvorenie elektrického obvodu pri významných prúdoch a napätiach je sprevádzané elektrickým výbojom medzi divergentnými kontaktmi. Vzduchová medzera medzi kontaktmi sa ionizuje a stáva sa vodivou, horí v nej oblúk. Proces odpojenia spočíva v deionizácii vzduchovej medzery medzi kontaktmi, t.j. v ukončení elektrického výboja a obnovení dielektrických vlastností. Za špeciálnych podmienok: nízke prúdy a napätia, prerušenie obvodu striedavého prúdu v momente, keď prúd prechádza nulou, môže nastať bez elektrického výboja. Toto vypnutie sa nazýva neiskrivá prestávka.

Závislosť poklesu napätia na výbojovej medzere od prúdu elektrického výboja v plynoch je znázornená na obr. jeden.

Elektrický oblúk je sprevádzaný vysokou teplotou. Oblúk preto nie je len elektrický jav, ale aj tepelný. Za normálnych podmienok je vzduch dobrým izolantom. Prerušenie 1 cm vzduchovej medzery vyžaduje napätie 30 kV. Aby sa vzduchová medzera stala vodičom, je potrebné v nej vytvoriť určitú koncentráciu nabitých častíc: voľných elektrónov a kladných iónov. Proces oddeľovania elektrónov od neutrálnej častice a tvorby voľných elektrónov a kladne nabitých iónov sa nazýva ionizácia. Ionizácia plynu nastáva pod vplyvom vysokej teploty a elektrického poľa. Pre oblúkové procesy v elektrických prístrojoch najvyššia hodnota majú procesy na elektródach (termoelektronické a emisie poľa) a procesy v oblúkovej medzere (tepelná a nárazová ionizácia).

Termionická emisia sa nazýva emisia elektrónov zo zahriateho povrchu. Keď sa kontakty rozchádzajú, kontaktný odpor kontaktu a hustota prúdu v kontaktnej oblasti sa prudko zvyšujú. Plošina sa zahrieva, topí a z roztaveného kovu sa vytvorí kontaktná úžina. Isthmus sa zlomí, keď sa kontakty ďalej rozchádzajú, a kov kontaktov sa vyparí. Na negatívnej elektróde sa vytvorí horúca oblasť (katódová škvrna), ktorá slúži ako základňa oblúka a zdroj elektrónového žiarenia. Termionická emisia je príčinou vzniku elektrického oblúka pri otvorení kontaktov. Hustota termionického emisného prúdu závisí od teploty a materiálu elektródy.

Autoelektronické vyžarovanie nazývaný jav emisie elektrónov z katódy pod vplyvom silného elektrického poľa. Keď sú kontakty otvorené, je na ne privedené sieťové napätie. Keď sú kontakty zatvorené, keď sa pohyblivý kontakt približuje k pevnému, zvyšuje sa intenzita elektrického poľa medzi kontaktmi. Pri kritickej vzdialenosti medzi kontaktmi dosahuje intenzita poľa 1000 kV/mm. Takáto intenzita elektrického poľa je dostatočná na vyvrhnutie elektrónov zo studenej katódy. Emisný prúd poľa je malý a slúži len ako začiatok oblúkového výboja.

Výskyt oblúkového výboja na divergentných kontaktoch sa teda vysvetľuje prítomnosťou termionických a autoelektronických emisií. Výskyt elektrického oblúka pri zatvorených kontaktoch je spôsobený autoelektronickou emisiou.

nárazová ionizácia nazývaný vznik voľných elektrónov a kladných iónov pri zrážke elektrónov s neutrálnou časticou. Voľný elektrón rozbije neutrálnu časticu. Výsledkom je nový voľný elektrón a kladný ión. Nový elektrón zase ionizuje ďalšiu časticu. Aby elektrón mohol ionizovať časticu plynu, musí sa pohybovať určitou rýchlosťou. Rýchlosť elektrónu závisí od rozdielu potenciálu na strednej voľnej dráhe. Preto sa zvyčajne neuvádza rýchlosť elektrónu, ale minimálny potenciálny rozdiel po dĺžke voľnej dráhy, aby elektrón nadobudol potrebnú rýchlosť. Tento potenciálny rozdiel sa nazýva ionizačný potenciál. Ionizačný potenciál plynnej zmesi je určený najnižším z ionizačných potenciálov zložiek obsiahnutých v plynnej zmesi a málo závisí od koncentrácie zložiek. Ionizačný potenciál pre plyny je 13 ÷ 16V (dusík, kyslík, vodík), pre pary kovov je približne dvakrát nižší: 7,7V pre pary medi.

Tepelná ionizácia vzniká pod vplyvom vysokej teploty. Teplota oblúkového hriadeľa dosahuje 4000÷7000 K, niekedy 15000 K. Pri tejto teplote sa počet a rýchlosť pohybujúcich sa častíc plynu prudko zvyšuje. Pri zrážke sa atómy a molekuly zničia a vytvoria sa nabité častice. Hlavnou charakteristikou tepelnej ionizácie je stupeň ionizácie, čo je pomer počtu ionizovaných atómov k celkovému počtu atómov v oblúkovej medzere. Udržanie vzniknutého oblúkového výboja dostatočným počtom voľných nábojov je zabezpečené tepelnou ionizáciou.

Súčasne s ionizačnými procesmi v oblúku dochádza k reverzným procesom deionizácia– opätovné spojenia nabitých častíc a vznik neutrálnych molekúl. Pri vzniku oblúka prevládajú ionizačné procesy, pri stále horiacom oblúku sú procesy ionizácie a deionizácie rovnako intenzívne, pri prevahe deionizačných procesov oblúk zhasne.

K deionizácii dochádza hlavne v dôsledku rekombinácie a difúzie. rekombinácia je proces, pri ktorom rôzne nabité častice prichádzajúce do kontaktu vytvárajú neutrálne častice. Difúzia nabitých častíc je proces vynášania nabitých častíc z oblúkovej medzery do okolitého priestoru, čím sa znižuje vodivosť oblúka. Difúzia je spôsobená elektrickými aj tepelnými faktormi. Hustota náboja v drieku oblúka sa zvyšuje od obvodu k stredu. Vzhľadom na to sa vytvára elektrické pole, ktoré núti ióny pohybovať sa zo stredu na perifériu a opustiť oblasť oblúka. V rovnakom smere pôsobí aj teplotný rozdiel medzi hriadeľom oblúka a okolitým priestorom. V stabilizovanom a voľne horiacom oblúku hrá difúzia nepodstatnú úlohu. V oblúku fúkanom stlačeným vzduchom, ako aj v rýchlo sa pohybujúcom otvorenom oblúku, môže mať deionizácia v dôsledku difúzie hodnotu blízkou rekombinácii. Pri horiacom oblúku v úzkej štrbine alebo uzavretej komore dochádza k deionizácii v dôsledku rekombinácie.

POKLES NAPÄTIA V ELEKTRICKOM OBLUKU

Pokles napätia pozdĺž stacionárneho oblúka je nerovnomerne rozdelený. Vzor poklesu napätia U d a pozdĺžny gradient napätia (úbytok napätia na jednotku dĺžky oblúka) E d pozdĺž oblúka je znázornená na obr. 2.

IN anóda oblasti sa vytvorí záporný priestorový náboj, ktorý spôsobí rozdiel potenciálov U ale. Elektróny smerujúce k anóde sú zrýchlené a vyraďujú sekundárne elektróny z anódy, ktoré sa nachádzajú v blízkosti anódy.

Celková hodnota poklesu napätia na anóde a katóde sa nazýva pokles napätia v blízkosti elektródy:
a je 20-30V.

Vo zvyšku oblúka, nazývaného stonka oblúka, pokles napätia U d priamo úmerné dĺžke oblúka:

,

kde E ST je pozdĺžny gradient napätia v drieku oblúka, l ST je dĺžka drieku oblúka.

Gradient je tu pozdĺž stonky konštantný. Závisí od mnohých faktorov a môže sa značne líšiť, dosahujúc 100÷200 V/cm.

Pokles napätia cez oblúkovú medzeru:

STABILITA ELEKTRICKÉHO OBLÚKA DC

Na uhasenie jednosmerného elektrického oblúka je potrebné vytvoriť podmienky, za ktorých by deionizačné procesy v oblúkovej medzere prevyšovali ionizačné procesy pri všetkých hodnotách prúdu.

V bodoch ale A b Platí rovnica (2), takže
. Je tu rovnováha. V bode ale rovnováha je nestabilná, v bode b udržateľný.

Pri prúdoch
, Napätie
, a
, a ak sa z nejakého dôvodu prúd zníži ja ale , potom klesne na nulu - oblúk zhasne.

Ak sa z akéhokoľvek dôvodu prúd mierne zvýši ja ale, potom bude
, v obvode, ako to bolo, bude „nadmerné“ napätie, čo povedie k zvýšeniu prúdu na hodnotu ja b . Za akúkoľvek hodnotu ja ale < i < ja b prúd v oblúku sa zvýši na hodnotu ja b .

medzi bodmi ale A b rozsah
. Zvýšenie prúdu v obvode je sprevádzané akumuláciou elektromagnetickej energie.

Pri aktuálnom
opäť sa ukáže
, ale
, teda na udržanie takejto hodnoty prúdu, napätia U nedostatočné. Prúd v obvode klesne na hodnotu ja b. Oblúk v tomto bode bude horieť stabilne.

Na zhasnutie oblúka je potrebné, aby bola dodržaná podmienka (3) pri akejkoľvek hodnote prúdu, to znamená, že I–V charakteristika oblúka musí ležať nad charakteristikou
(obr. 5) po celej svojej dĺžke a nemajú s touto charakteristikou jediný kontaktný bod.

Elektrický oblúk je typ výboja charakterizovaný vysokou hustotou prúdu, vysokou teplotou, vysoký krvný tlak plyn a malý pokles napätia cez oblúkovú medzeru. V tomto prípade dochádza k intenzívnemu zahrievaniu elektród (kontaktov), ​​na ktorých sa vytvárajú takzvané katódové a anódové škvrny. Žiar katódy sa sústreďuje do malého svetlého bodu, horúca časť protiľahlej elektródy tvorí anódový bod.

V oblúku možno zaznamenať tri oblasti, ktoré sa veľmi líšia povahou procesov, ktoré sa v nich vyskytujú. Priamo k zápornej elektróde (katóde) oblúka susedí oblasť poklesu napätia na katóde. Ďalej prichádza valec plazmového oblúka. Priamo na kladnú elektródu (anódu) prilieha oblasť anódového poklesu napätia. Tieto oblasti sú schematicky znázornené na obr. jeden.

Ryža. 1. Štruktúra elektrického oblúka

Rozmery poklesu katódového a anódového napätia na obrázku sú značne prehnané. V skutočnosti je ich dĺžka veľmi malá.Napríklad dĺžka poklesu napätia na katóde má hodnotu rádovo dráhy voľného pohybu elektrónu (menej ako 1 mikrón). Dĺžka oblasti poklesu anódového napätia je zvyčajne o niečo väčšia ako táto hodnota.

Za normálnych podmienok je vzduch dobrým izolantom. Napätie potrebné na prerušenie vzduchovej medzery 1 cm je teda 30 kV. Aby sa vzduchová medzera stala vodičom, je potrebné v nej vytvoriť určitú koncentráciu nabitých častíc (elektrónov a iónov).

Ako vzniká elektrický oblúk

Elektrický oblúk, ktorý je prúdom nabitých častíc, vzniká v počiatočnom momente kontaktnej divergencie v dôsledku prítomnosti voľných elektrónov v plyne oblúkovej medzery a elektrónov emitovaných z povrchu katódy. Voľné elektróny umiestnené v medzere medzi kontaktmi sa pôsobením síl elektrického poľa pohybujú vysokou rýchlosťou v smere od katódy k anóde.

Intenzita poľa na začiatku divergencie kontaktov môže dosiahnuť niekoľko tisíc kilovoltov na centimeter. Pôsobením síl tohto poľa elektróny unikajú z povrchu katódy a presúvajú sa na anódu, pričom z nej vyrazia elektróny, ktoré tvoria elektrónový oblak. Takto vytvorený počiatočný tok elektrónov následne tvorí intenzívnu ionizáciu oblúkovej medzery.

Spolu s ionizačnými procesmi prebiehajú paralelne a nepretržite v oblúku aj deionizačné procesy. Deionizačné procesy spočívajú v tom, že keď sa dva ióny rôznych znakov alebo kladný ión a elektrón priblížia k sebe, priťahujú sa a pri zrážke sa neutralizujú, navyše nabité častice sa pohybujú z oblasti horenia duší s vyššia koncentrácia náboja do okolia s nižšou koncentráciou náboja. Všetky tieto faktory vedú k zníženiu teploty oblúka, k jeho ochladzovaniu a zhasnutiu.

Ryža. 2. Elektrický oblúk

Oblúk po zapálení

V ustálenom stave horenia sú v ňom procesy ionizácie a deionizácie v rovnováhe. Oblúkový hriadeľ s rovnakým počtom voľných kladných a záporných nábojov sa vyznačuje vysokým stupňom ionizácie plynu.

Látka, ktorej stupeň ionizácie sa blíži k jednotke, t.j. v ktorej nie sú neutrálne atómy a molekuly sa nazýva plazma.

Elektrický oblúk sa vyznačuje nasledujúcimi vlastnosťami:

1. Jasne definovaná hranica medzi hriadeľom oblúka a prostredím.

2. Vysoká teplota vo vnútri valca oblúka, dosahujúca 6000 - 25000 K.

3. Vysoká prúdová hustota a oblúkový hriadeľ (100 - 1000 A/mm2).

4. Malé hodnoty poklesu anódového a katódového napätia a prakticky nezávisia od prúdu (10 - 20 V).

Voltampérová charakteristika elektrického oblúka

Hlavnou charakteristikou jednosmerného oblúka je závislosť napätia oblúka od prúdu, ktorý je tzv prúdovo-napäťová charakteristika (VAC).

Oblúk vzniká medzi kontaktmi pri určitom napätí (obr. 3), nazývanom zapaľovacie napätie Uz a závisí od vzdialenosti medzi kontaktmi, od teploty a tlaku média a od rýchlosti rozbiehania kontaktov. Napätie zhášania oblúka Ug je vždy menšie ako napätie U c.

Ryža. 3. Voltampérová charakteristika jednosmerného oblúka (a) a jeho ekvivalentného obvodu (b)

Krivka 1 predstavuje statickú charakteristiku oblúka, t.j. získané pomalou zmenou prúdu. Charakteristika má pádový charakter. Keď sa prúd zvyšuje, napätie oblúka klesá. To znamená, že odpor medzery oblúka klesá rýchlejšie, ktorého prúd sa zvyšuje.

Ak určitým tempom znížime prúd v oblúku z I1 na nulu a zároveň zafixujeme úbytok napätia na oblúku, získame krivky 2 a 3. Tieto krivky sú tzv. dynamické vlastnosti.

Čím rýchlejšie sa zníži prúd, tým nižšia bude dynamická I–V charakteristika. Vysvetľuje to skutočnosť, že keď prúd klesá, také parametre oblúka, ako je prierez hriadeľa, teplota, nemajú čas na rýchlu zmenu a získanie hodnôt zodpovedajúcich nižšej hodnote prúdu v ustálenom stave.

Pokles napätia cez oblúkovú medzeru:

Ud \u003d U s + EdId,

kde U c \u003d U k + U a - pokles napätia v blízkosti elektródy, Ed - pozdĺžny gradient napätia v oblúku, Id - dĺžka oblúka.

Zo vzorca vyplýva, že so zväčšujúcou sa dĺžkou oblúka sa úbytok napätia na oblúku zvyšuje a charakteristika I–V bude vyššia.

Elektrickým oblúkom bojujú pri návrhu spínania elektrických zariadení. Vlastnosti elektrického oblúka sa využívajú v a v.

22. augusta 2012 o 10:00 hod

Pri otvorení elektrického obvodu vzniká elektrický výboj vo forme elektrického oblúka. Na vznik elektrického oblúka stačí, aby napätie na kontaktoch bolo nad 10 V pri prúde v obvode rádovo 0,1 A alebo viac. Pri významných napätiach a prúdoch môže teplota vo vnútri oblúka dosiahnuť 10 ... 15 tisíc ° C, v dôsledku čoho sa kontakty a časti nesúce prúd roztavia.

Pri napätiach 110 kV a vyšších môže dĺžka oblúka dosiahnuť niekoľko metrov. Preto je elektrický oblúk, najmä vo vysokovýkonných obvodoch, pri napätí nad 1 kV veľkým nebezpečenstvom, hoci vážne následky môžu byť pri inštaláciách pri napätí pod 1 kV. V dôsledku toho musí byť elektrický oblúk čo najviac obmedzený a rýchlo zhasnutý v obvodoch pre napätie nad aj pod 1 kV.

Príčiny elektrického oblúka

Proces vytvárania elektrického oblúka je možné zjednodušiť nasledovne. Keď sa kontakty rozchádzajú, kontaktný tlak a tým aj kontaktná plocha sa najprv zníži, kontaktný odpor sa zvýši (hustota prúdu a teplota - začína lokálne (v určitých častiach kontaktnej plochy) prehrievanie, ktoré ďalej prispieva k emisii termionov, keď, vplyvom vysokej teploty sa zvyšuje rýchlosť elektrónov a tie vyrážajú z povrchu elektródy.

V momente divergencie kontaktov, to znamená prerušenia obvodu, sa napätie v kontaktnej medzere rýchlo obnoví. Keďže vzdialenosť medzi kontaktmi je malá, vzniká elektrické pole vysokej sily, pod vplyvom ktorého elektróny unikajú z povrchu elektródy. Zrýchľujú sa v elektrickom poli a keď narazia na neutrálny atóm, dajú mu svoju kinetickú energiu. Ak je táto energia dostatočná na to, aby odtrhla aspoň jeden elektrón z obalu neutrálneho atómu, dôjde k ionizačnému procesu.

Výsledné voľné elektróny a ióny tvoria plazmu drieku oblúka, teda ionizovaný kanál, v ktorom horí oblúk a je zabezpečený nepretržitý pohyb častíc. V tomto prípade sa záporne nabité častice, predovšetkým elektróny, pohybujú v jednom smere (smerom k anóde) a atómy a molekuly plynu bez jedného alebo viacerých elektrónov - kladne nabitých častíc - v opačnom smere (smerom ku katóde). Vodivosť plazmy je blízka vodivosti kovov.

V drieku oblúka preteká veľký prúd a vzniká vysoká teplota. Takáto teplota drieku oblúka vedie k tepelnej ionizácii - procesu tvorby iónov v dôsledku kolízie molekúl a atómov s vysokou kinetickou energiou pri vysokých rýchlostiach ich pohybu (molekuly a atómy prostredia, kde oblúk horí, sa rozpadajú na elektróny a kladne nabité ióny). Intenzívna tepelná ionizácia udržuje vysokú vodivosť plazmy. Preto je pokles napätia pozdĺž dĺžky oblúka malý.

V elektrickom oblúku nepretržite prebiehajú dva procesy: okrem ionizácie dochádza aj k deionizácii atómov a molekúl. Ten prebieha najmä difúziou, teda prenosom nabitých častíc do prostredia a rekombináciou elektrónov a kladne nabitých iónov, ktoré sa rekombinujú na neutrálne častice s návratom energie vynaloženej na ich rozpad. V tomto prípade sa teplo odvádza do okolia.

Možno teda rozlíšiť tri stupne uvažovaného procesu: zapálenie oblúka, keď v dôsledku nárazovej ionizácie a emisie elektrónov z katódy začne oblúkový výboj a intenzita ionizácie je vyššia ako deionizácia, stabilné horenie oblúka, podporované tepelnou ionizáciou v oblúkovom hriadeli, keď je intenzita ionizácie a deionizácie rovnaká, zhasnutie oblúka, keď je intenzita deionizácie vyššia ako ionizácia.

Spôsoby hasenia oblúka v elektrických spínacích zariadeniach

Aby bolo možné odpojiť prvky elektrického obvodu a tým vylúčiť poškodenie spínacieho zariadenia, je potrebné nielen otvoriť jeho kontakty, ale aj zhasnúť oblúk, ktorý sa medzi nimi objaví. Procesy zhášania oblúka, ako aj horenia, so striedaním a DC rôzne. To je určené skutočnosťou, že v prvom prípade prúd v oblúku prechádza cez nulu každú polovicu cyklu. V týchto momentoch sa uvoľňovanie energie v oblúku zastaví a oblúk zakaždým samovoľne zhasne a potom sa opäť rozsvieti.

V praxi sa prúd v oblúku približuje k nule o niečo skôr ako pri prechode nulou, pretože keď sa prúd zníži, energia dodávaná do oblúka sa zníži, teplota oblúka sa primerane zníži a tepelná ionizácia sa zastaví. V tomto prípade deionizačný proces prebieha intenzívne v oblúkovej medzere. Ak v tento moment otvorte a rýchlo oddeľte kontakty, potom nemusí dôjsť k následnému elektrickému prerušeniu a obvod sa odpojí bez oblúka. V praxi je to však mimoriadne ťažké, a preto sa na urýchlenie zhášania oblúka prijímajú špeciálne opatrenia, ktoré zabezpečujú ochladzovanie priestoru oblúka a zníženie počtu nabitých častíc.

V dôsledku deionizácie sa postupne zvyšuje dielektrická pevnosť medzery a súčasne sa zvyšuje zotavovacie napätie na nej. Od pomeru týchto hodnôt závisí, či bude oblúk svietiť ďalšiu polovicu periódy alebo nie. Ak sa dielektrická pevnosť medzery zvyšuje rýchlejšie a je väčšia ako zotavovacie napätie, oblúk sa už nezapáli, inak bude oblúk stabilný. Prvá podmienka definuje problém zhášania oblúka.

V spínacích zariadeniach sa používajú rôzne spôsoby zhášania oblúka.

Predĺženie oblúka

Keď sa kontakty rozchádzajú v procese vypínania elektrického obvodu, vzniknutý oblúk sa natiahne. V tomto prípade sa zlepšujú podmienky na chladenie oblúka, pretože jeho povrch sa zväčšuje a na spaľovanie je potrebné väčšie napätie.

Rozdelenie dlhého oblúka na sériu krátkych oblúkov

Ak sa oblúk vytvorený pri otvorení kontaktov rozdelí na K krátkych oblúkov, napríklad utiahnutím do kovovej mriežky, potom zhasne. Oblúk je zvyčajne vtiahnutý do kovovej mriežky pod vplyvom elektro magnetické pole indukované v mriežkových doskách vírivými prúdmi. Tento spôsob zhášania oblúka je široko používaný v spínacích zariadeniach pre napätie pod 1 kV, najmä v automatických vzduchových ističoch.

Oblúkové chladenie v úzkych štrbinách

Uľahčuje sa uhasenie oblúka v malom objeme. Preto sú oblúkové komory s pozdĺžnymi štrbinami široko používané v spínacích zariadeniach (os takejto štrbiny sa zhoduje v smere s osou hriadeľa oblúka). Takáto medzera sa zvyčajne vytvára v komorách vyrobených z izolačných materiálov odolných voči oblúku. V dôsledku kontaktu oblúka so studenými povrchmi dochádza k jeho intenzívnemu ochladzovaniu, difúzii nabitých častíc do okolia a tým k rýchlej deionizácii.

Okrem štrbín s rovinne paralelnými stenami sa používajú aj štrbiny s rebrami, výstupkami a nástavcami (vreckámi). To všetko vedie k deformácii hriadeľa oblúka a prispieva k zväčšeniu plochy jeho kontaktu so studenými stenami komory.

Kreslenie oblúka do úzkych štrbín sa zvyčajne vyskytuje pod vplyvom magnetického poľa interagujúceho s oblúkom, ktorý možno považovať za vodič s prúdom.

Vonkajšie magnetické pole na pohyb oblúka najčastejšie zabezpečuje cievka zapojená do série s kontaktmi, medzi ktorými vzniká oblúk. Zhášanie oblúka v úzkych štrbinách sa používa v zariadeniach pre všetky napätia.

Vysokotlakové zhášanie oblúka

Pri konštantnej teplote sa so zvyšujúcim sa tlakom znižuje stupeň ionizácie plynu, pričom sa zvyšuje tepelná vodivosť plynu. Ak sú ostatné veci rovnaké, vedie to k zvýšenému ochladzovaniu oblúka. Zhášanie oblúka pomocou vysokého tlaku vytváraného samotným oblúkom v tesne uzavretých komorách je široko používané v poistkách a množstve iných zariadení.

Zhášanie oblúka v oleji

Ak sú kontakty ističa umiestnené v oleji, potom oblúk, ktorý vzniká pri ich otvorení, vedie k intenzívnemu odparovaniu oleja. V dôsledku toho sa okolo oblúka vytvorí plynová bublina (škrupina), ktorá pozostáva hlavne z vodíka (70 ... 80%), ako aj z olejových pár. Emitované plyny vysokou rýchlosťou prenikajú priamo do zóny oblúkového hriadeľa, spôsobujú miešanie studeného a horúceho plynu v bubline, zabezpečujú intenzívne chladenie a tým aj deionizáciu oblúkovej medzery. Navyše deionizačná schopnosť plynov zvyšuje tlak vznikajúci pri rýchlom rozklade oleja vo vnútri bubliny.

Intenzita procesu zhášania oblúka v oleji je tým vyššia, čím bližšie sa oblúk dotýka oleja a čím rýchlejšie sa olej pohybuje vzhľadom na oblúk. Vzhľadom na to je oblúková medzera obmedzená uzavretým izolačným zariadením - oblúkovým žľabom. V týchto komorách sa vytvára užší kontakt oleja s oblúkom a pomocou izolačných dosiek a výfukových otvorov sa vytvárajú pracovné kanály, ktorými sa pohybuje olej a plyny, čím sa zabezpečuje intenzívne fúkanie (fúkanie) oblúka.

Zhášacie komory sú rozdelené do troch hlavných skupín podľa princípu činnosti: s automatickým fúkaním, kedy vysoký tlak a rýchlosť pohybu plynu v zóne oblúka sa vytvára v dôsledku energie uvoľnenej v oblúku, s núteným výbuchom oleja pomocou špeciálnych čerpacích hydraulických mechanizmov, s magnetickým tlmením v oleji, keď sa oblúk pôsobením magnetu pohybuje do úzkych štrbín lúka.

Najúčinnejšie a najjednoduchšie oblúkové žľaby s automatickým fúkaním. V závislosti od umiestnenia kanálov a výfukových otvorov sa rozlišujú komory, v ktorých je zabezpečené intenzívne fúkanie zmesi plynu a pár a prúdenie oleja pozdĺž oblúka (pozdĺžny prúd) alebo cez oblúk (priečny prúd). Uvažované spôsoby uhasenia oblúka sú široko používané v ističoch pre napätie nad 1 kV.

Iné spôsoby uhasenia oblúka v zariadeniach pre napätie nad 1 kV

Okrem vyššie uvedených spôsobov zhášania oblúka využívajú aj: stlačený vzduch, ktorého prúd fúka pozdĺž alebo naprieč oblúka, čím zabezpečuje jeho intenzívne chladenie (namiesto vzduchu sa používajú aj iné plyny, často získavané z pevných plynov- generujúce materiály - vlákno, vinylový plast atď. - pre ich rozklad samotným horiacim oblúkom), SF6 (fluorid sírový), ktorý má vyššiu elektrickú pevnosť ako vzduch a vodík, v dôsledku čoho oblúk horí v tomto plyn aj pri atmosférickom tlaku rýchlo zhasne, vysoko riedky plyn (vákuum), pri otvorení kontaktov, v ktorých sa oblúk po prvom prechode prúdu nulou opäť nerozsvieti (zhasne).

Najnovšie publikácie