Здавалка
Главная | Обратная связь

Перенапряжения при гашении дуги



 

Большинство коммутаций в цепях высокого напряжения сопровож-

даются возникновением электрической дуги, которая представляет собой

вид электрического разряда, характеризуемый большой плотностью тока и

термической ионизацией молекул газа. Скорость снижения тока при гаше-

нии дуги определяет возникающие перенапряжения в сети.

Условия существования дуги и ее характеристики зависят от скоро-

сти ее охлаждения. При токах более 200-300 А и неподвижной дуге в воз-

духе средний градиент потенциала на дуге составляет 8..10 В/см. Если на-

пряжение на размыкаемых контактах меньше 15..20 В, то дуга возникнуть

не может и ток прерывается за очень короткое время (менее 1 мс), что при

больших токах и значительных индуктивностях в цепи приводит к боль-

шим перенапряжениям. При небольших токах, менее 0,4..1 А, не обеспечи-

вается баланс тепла в дуге и размыкание цепи сопровождается многочис-

ленными неустойчивыми разрядами со значительными перенапряжениями.

При достаточно больших токах и напряжениях на размыкаемых кон-

тактах возникает устойчивая дуга, свойства которой определяются вольт-

амперной характеристикой (статической для установившейся дуги посто-

янного тока и динамической при отключении или при переменном напря-

жении). Для иллюстрации влияния скорости гашения дуги на возникаю-

щие перенапряжения достаточно рассмотреть процессы в простейшей цепи

постоянного тока с резистором и катушкой по рис. 15.3.

di


Согласно второму закону Кирхгофа U = iR + L + u д.При располо-

dt

жении вольтамперной характеристики дуги по рис. 15.4а и токе i > I1по-

di


лучается


L


dt


= UiRu д>0 , так что ток в цепи растет вплоть до значе-

di


ния I2, и при токе I2получается L


dt


= UiR=0 , изменения тока не


будет и дуга будет гореть длительно. Точка

тойчивого равновесия.

 

 


i = I1является точкой неус-



 

 

ua=U


 

 

a


 

 

R


 

 

b

 

ub


 

 

L

 

i


 

uc=uд


 

 

c


 

 

а)


 

 

u


 

 

Рис. 15.3. Схема цепи постоянного тока

 

б) u


 

 

U


вах дуги

 

i R di


 

 

U


вах дуги


 

 

0I1


 

I


 

 


L


dt


U-i R

 

I2IКЗ


 

i


 

 


 

L


di

dt


 

 


 

I


i R


 

IКЗ


 

i


Рис. 15.4. Вольтамперная характеристика устойчивой (а) и неустойчивой

(б) электрической дуги

 

Чтобы дуга могла погаснуть, необходимо увеличивать , д например,

путем растягивания дуги. Если ее вольтамперная характеристика будет

везде выше прямой (UiR) , как на рис. 15.4б, то везде

di


L


dt


= UiR<0 , источник питания не сможет поддерживать дугу, ток


будет уменьшаться и дуга погаснет. Скорость снижения тока при этом бу-

дет определяться параметрами цепи и скоростью удлинения дуги. Удлине-

ние дуги может быть естественным, как в роговых разрядниках, или при-

нудительным под действием магнитного поля; изменение вольтамперной

характеристики дуги может быть и под действием принудительного ее ох-

лаждения.

При переменном напряжении ток дуги периодически снижается до

нуля и дуга полностью прекращается. Если восстанавливающееся напря-

жение на промежутке меньше пробивного напряжения промежутка, то ду-

га возникнуть больше не может и ток естественным образом прекращается;

по этой причине гашение дуги переменного тока происходит значительно

легче гашения дуги постоянного тока.

Потенциалы точек схемы рис. 15.3 меняются во времени, что показа-

но на рис. 15.5. Потенциал точки b определяется равенством ub= −

U iR , а

потенциал точки c, то есть напряжение на дуге, равен

 



 

uc= UiR L


 

di

dt


 

 

=


 

 

+

UiR L


 

di

dt


 

 

u

=b+


 

 

L


 

di

dt


 

 

.


u

 

U

 


 

i


 

 

iR


 

 

ub


 

 

uc


 

 

ô


 

 

L


 

 

di

dt


 

t


Рис. 15.5. Перенапряжения при гашении дуги

 

На рис. 15.5 показано кривая изменения во времени напряжения в

точке b, из которой хорошо видно, что возникающее перенапряжение оп-

ределяется скоростью снижения тока в цепи.

 

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.