Электрическая дуга и методы ее гашения

При размыкании контактов электрического аппарата вследствие ионизации пространства между ними возникает электрическая дуга. Промежуток между контактами при этом остается проводящим и прохождение тока по цепи не прекращается.

Для ионизации и образования дуги необходимо, чтобы напряжение между контактами было примерно 15-30 В и ток цепи 80-100 мА.

Условия гашения дуги постоянного тока зависят не только от ее вольт-амперной характеристики, но и от параметров электрической цепи (напряжение, ток, сопротивление и индуктивность), которую включают и отключают контакты аппарата. Вольт-амперная характеристика (рисунок 16) дуги (кривая 1) и зависимость падения напряжения на резисторе R, включенном в данную цепь (прямая 2).

В установившемся режиме напряжение U_И источника тока равно сумме падений напряжения в дуге U_ДГ и IR на резисторе R. При изменении тока в цепи к ним добавляется э. д. с. Самоиндукции ±е_L (изображена заштрихованными ординатами). Длительное горение дуги возможно только в режимах, соответствующих точкам А и В, когда напряжение U_и - IR, приложенное к промежутку между контактами, равно падению напряжения U_ДГ.

Рисунок 16- Вольт-амперные характеристики дуги при устойчивом горении (а) и гашении (б)

. При этом в режиме, соответствующем точке А, горение дуги неустойчиво. Если при горении дуги в этой точке характеристики ток по каким-то причинам увеличился, то напряжение U_ДГ станет меньше приложенного напряжения U_И - IR. Избыток приложенного напряжения вызовет увеличение тока, который будет расти до тех пор, пока не достигнет значения I_В.

Если в режиме, соответствующем точке А, ток уменьшится, приложенное напряжение U_И - IR станет меньше U_ДГ и ток будет продолжать уменьшаться, пока дуга не погаснет. В режиме, соответствующем точке В, дуга горит устойчиво. При увеличении тока свыше I_В падение напряжения в дуге U_ДГ станет больше приложенного напряжения U_И - IR и ток начнет уменьшаться. Когда ток в цепи станет меньше I_В, приложенное напряжение U_И - IR станет больше U_ДГ и ток начнет увеличиваться.

Очевидно, чтобы обеспечить гашение дуги во всем заданном диапазоне изменения тока I от наибольшего значения до нуля при отключении цепи, нужно, чтобы вольт-амперная характеристика 1 располагалась выше прямой 2 для отключаемой цепи (рисунок 16, б). При этом условии падение напряжения в дуге U_ДГ будет всегда больше приложенного к ней напряжения U_и - IR и ток в цепи будет уменьшаться.

Основным средством повышения падения напряжения в дуге является увеличение длины дуги. При размыкании цепей низкого напряжения со сравнительно небольшими токами гашение обеспечивается соответствующим выбором раствора контактов, между которыми возникает дуга. В этом случае дуга гаснет без каких-либо дополнительных устройств.

Для контактов, разрывающих силовые цепи, необходимая для гашения длина дуги настолько велика, что практически осуществить такой раствор контактов уже не представляется возможным. В таких электрических аппаратах устанавливают специальные дугогасительные устройства.