Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Электрические аппараты автоматического управления

Дуга переменного тока и гашение - Электрические аппараты автоматического управления

Оглавление
Электрические аппараты автоматического управления
Общие сведения о дуге
Дуга постоянного тока и гашение
Дуга переменного тока и гашение
Переходное сопротивление электрических контактов
Работа контактов в нормальном режиме и при кз
Материалы, износ и вибрация контактов
Типы контактов и их разрывная способность
Магнитоуправляемые контакты
Неавтоматические ручные выключатели
Предохранители до 1000 В
Конструкции предохранителей до 1000 В
Автоматические выключатели
Устройство и типы воздушных автоматов
Контакторы
Тяговые статические характеристики и коэффициент возврата контакторов постоянного тока
Магнитные пускатели
Электромагниты
Электрогидравлические толкатели
Электромагнитные муфты управления
Электрические командо-аппараты
Сопротивления
Реостаты
Контроллеры
Реле
Реле защиты
Слаботочные реле постоянного тока
Датчики
Датчики с промежуточным преобразованием
Бесконтактные аппараты автоматического управления, диоды
Триоды
Тиристор, варисторы
Магнитные усилители
Разновидности магнитных усилителей
Коэффициент усиления магнитного усилителя
Конструкции магнитных усилителей
Однотактные и двухтактные блоки магнитных усилителей
Быстродействующие магнитные усилители
Магнитно-полупроводниковые, каскадные, трехфазные магнитные усилители, расчет
Бесконтактные реле
Бесконтактное магнитное реле
Бесконтактные феррорезонансные реле, управляемые трансформаторы
Магнитные гистерезисные реле, трансфлюксор, параметрон
Электронные реле
Бесконтактные путевые выключатели
Элементы логического действия
Конструкции ЭЛД
Бесконтактные элементы математических моделей и цифровых машин
Преобразователи тока и напряжения
Комплектные устройства с магнитными усилителями

§ 4.3. ДУГА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ГАШЕНИЕ ЕЕ
Принципиальной разницы между дугой постоянного и переменного тока нет. Однако род тока накладывает свои особенности в отношении гашения дуги. Основной особенностью дуги переменного тока является то, что ток ее 2/ раз (где / частота тока) в секунду проходит через 0, точки а, b (рис. 4.10).

Рис. 4.10                                                           Рис. 4.1 i
Это обстоятельство решающим образом облегчает гашение дуги переменного тока. Когда ток дуги проходит через нуль, энергия дуги становится равной 0, происходит деионизация дугового промежутка, и если извне усилить этот процесс деионизации, что и делают дугогасительные устройства выключателей, то дуга после прохождения тока через 0 вновь не загорится, погаснет. С точки зрения гашения различают дуги переменного тока: открытую, короткую и длинную.
Открытая дуга переменного тока гасится без участия специальных дугогасительных устройств. Ее вольт-амперная характеристика приведена на рис.· 4.11. Из этой характеристики следует, что в открытой дуге после прохождения тока дуги через 0 дуговой промежуток мало деионизирован, и с ростом напряжения почти пропорционально (вначале) растет ток дуги. Это свидетельствует о том, что открытая дуга переменного тока по трудности гашения близка к дуге постоянного тока и, чтобы ее погасить, необходимо растянуть до критической длины. Маломощные открытые дуги, например на контактах бытовых выключателей, рубильников и т. д., гасятся простым разрывом дуги на воздухе. Мощные открытые дуги, например на линиях высокого напряжения, можно погасить только путем снятия напряжения. После снятия напряжения дуга гаснет, дуговой промежуток деионизируется. Если вновь подать напряжение на линию, то дуга, как правило, не загорается, и линия продолжает работать. На практике это делается так: защита отключает линию или другой объект, и дуга гаснет, а затем через 0,8—1 сек срабатывает АПВ (автомат повторного включения) и подается напряжение на объект, на котором была дуга, и он удерживается в работе.
Короткая дуга переменного тока имеет длину 1,5—2 мм.
В электрических аппаратах, как правило, имеют место длинные дуги, т. е. дуги длиной больше, чем 2 мм. Поэтому на практике короткие дуги получают искусственно. Для этого длинную дугу разбивают на короткие дуги с помощью металлических пластин.
Если взять несколько пластин и расположить их на расстоянии 1,5—2 мм друг от друга, то дуга, будучи затянута между этими пластинами, разобьется на ряд коротких дуг (см. рис. 4.9, а). Известно, что всякий дуговой промежуток после прохождения тока дуги через 0 обладает начальной электрической прочностью. Поэтому дуга может загореться вновь после прохождения тока дуги через нуль только в том случае, если восстанавливающееся напряжение на дуговом промежутке станет равным или больше начальной электрической прочности дугового промежутка. Этим свойством обладает также и дуговой промежуток короткой дуги. Поэтому если обозначить начальную электрическую прочность одного дугового промежутка через t/„aч, то при наличии п таких промежутков начальная электрическая прочность составит
(4.6)
Это свойство и положено в основу гашения дуг переменного тока путем разделения их на короткие дуги. Когда дуга разбита на короткие дуги, то восстанавливающееся напряжение на дуговом промежутке после прохождения тока дуги через 0 должно достигнуть значения не Umax a tiUuaч, чтобы дуга загорелась вновь, а так как и находится в распоряжении конструктора, то, принимая соответствующие /г, можно добиться того, что дуга после прохождения тока через 0 вновь загораться не будет, т. е. погаснет, и таким образом цель будет достигнута.
Возникновение начальной электрической прочности Uнач дугового промежутка связано с тем, что после прохождения тока дуги через 0 у катода появляется положительный объемный заряд. Чтобы дуговой промежуток стал проводить ток вновь, необходимо разрушить этот объемный положительный заряд, т. е. приложить напряжение, которое бы его разрушило.
Начальная электрическая прочность дугового промежутка Uнач может достигать 300 в, однако для определения числа п промежутков берут самый неблагоприятный случай и принимают Uнач= 100 в. Гашение дуг в аппаратах низкого напряжения переменного тока (контакторы, пускатели и т. д.) основано на использовании начальной электрической прочности дугового промежутка коротких дуг после прохождения тока дуги через 0.

Для этого аппараты снабжаются дугогасительными решетками, состоящими из нескольких стальных омедненных пластин (рис. 4.9, а). Стальная омедненная пластина представлена на рис. 4.9,6. Число коротких дуг — дуговых промежутков можно определять по выражению
(4.7)
где Um:i — линейное амплитудное значение напряжения сети, в которой установлен аппарат;
— 100 в;
п — число дуговых промежутков.
Число пластин
k = n+1.                                                                    (4.8)
Короткая дуга в смысле гашения отличается от открытой дуги тем, что она гасится в условиях интенсивной деионизации дугового промежутка, поэтому ее вольт-амперная характеристика (рис. 4.12) будет отличаться от подобной характеристики открытой дуги.
Как следует из рис. 4.12, короткая дуга характеризуется тем, что после прохождения тока дуги через 0 дуга не загорается, пока восстанавливающееся напряжение на дуговом промежутке не достигнет величины СУ3, равного величине начальной электрической прочности ttlWi дугового промежутка. Как говорят, короткая дуга гасится в условиях интенсивной деионизации дугового промежутка в отличие от открытой дуги, в дуговом промежутке которой нет интенсивной деионизации после прохождения тока дуги через 0. В этом отличие гашения короткой дуги от гашения открытой.

Длинная дуга переменного тока может достигать нескольких сот мм и имеет место в электрических аппаратах высокого напряжения. Так как длинная дуга горит в цепях высокого напряжения, то напряжение на ней может достигать тысяч и десятков тысяч вольт на один промежуток. Понятно, что в этих условиях начальная электрическая прочность промежутка, достигающая 300 в, не может иметь существенного значения. Поэтому процесс деионизации дугового промежутка длинной дуги сводится к охлаждению газов, образующих дуговой столб, и распаду дугового столба. Этот процесс осуществляется с помощью дугогасительных устройств, которыми снабжаются выключатели. Распад дугового столба протекает особенно интенсивно в момент прохождения тока дуги через 0. Если же в это время будет действовать дугогасительное устройство, то может произойти настолько глубокая в* деионизация (охлаждение до 4000° К) дугового промежутка, что дуга после прохождения тока через 0 не загорится вновь,— погаснет. Так как гашение длинной дуги происходит в условиях интенсивной деионизации дугового промежутка, то вольт-амперная характеристика ее будет такой же, как и для короткой дуги, т. е. такой, как это представлено на рис. 4.12. Охлаждение длинной дуги осуществляется с помощью либо продольного, либо поперечного дутья (рис. 4.13).

продольное дутье
Рис. 4.13

Рис. 4.12

На рис. 4.13 а продольное дутье, b — поперечное. Газы, которыми обдувается дуга, должны содержать значительный процент (до 60%) водорода, так как он обладает высокой теплопроводностью и низкой температурой диссоциации. При гашении длинных дуг используются различные тела: жидкие (трансформаторное масло, вода), твердые (фибра, органическое стекло, винипласт), газообразные (сжатый воздух). Однако независимо от физического состояния в исходном положении в момент гашения дуги все они становятся газообразными, гак как превращаются в газ за счет тепловой энергии дуги. В плавких предохранителях весьма широкое применение для гашения дуги получил кварцевый песок. Кварцевый песок должен быть сухим (абсолютная сухость до 95%), в противном случае влага, испаряясь, будет создавать давление пара, которое может разрушить предохранитель.



 
« Электрическая прочность междуфазовых полимерных распорок ВЛ   Электрические сети промышленных предприятий »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.