Процессы ионизации и деионизации электрической дуги переменного тока аналогичны таким же процессам дуги постоянного тока, условия же гашения дуги имеют существенные отличия. В дуге постоянного тока уменьшение тока до нуля всегда осуществляется принудительно при достаточно интенсивной деионизации дугового промежутка. При переменном же токе ток в дуге через каждый полупериод, проходит через нуль самостоятельно независимо от степени ионизации дугового промежутка. Поскольку ток переменный, ток дуги изменяется не только по величине, но и по знаку, что видно из приближенной вольт-амперной характеристики дуги за один период переменного тока (рис. 13, а). В верхней части характеристики изображено изменение тока дуги за первую половину периода, в нижней — за вторую. Стрелки указывают направление изменения тока, точки А и Б — напряжения дуги, соответствующие амплитудам переменного тока, U„ и Uv — напряжения зажигания и гашения дуги.
Рис. 13. Вольт-амперная характеристика (о), изменение тока и напряжения но времени (б), условия горения и гашения (в, г) дуги переменного тока
Напряжение на дуге имеет седлообразную форму. В начале первого полупериода оно возрастает (рис. 13, б) до значения Ua, а после зажигания до середины полупериода уменьшается, что соответствует наибольшей ионизации дугового промежутка и соответственно наибольшему значению тока дуги I. К концу полупериода напряжение дуги опять увеличивается до значения Uг вследствие уменьшения ионизации и увеличения сопротивления дугового промежутка. Во второй полупериод после перехода через нуль провесе повторяется, но с противоположным знаком. Дугу переменного тока можно погасить двумя способами: в середине полупериода принудительным уменьшением тока до нуля; в конце полупериода в один из моментов естественного перехода тока через нуль, когда дуга самостоятельно погаснет на время бестоковой паузы. В первом случае процесс гашения дуги совершенно аналогичен процессу гашения дуги постоянного тока; он сопровождается большими перенапряжениями и для переменного тока не применяется. Во втором случае условия гашения дуги являются более легкими, так как при прохождении тока через нуль дуга гаснет самостоятельно независимо от степени ионизации дугового промежутка, и задача гашения дуги сводится к тому, чтобы не допустить ее повторного зажигания. Величина тока становится очень малой несколько раньше момента естественного перехода синусоиды через нуль; такое же явление имеет место и после. прохождения через нуль. Поэтому считают, что ток в дуге отсутствует в течение некоторого конечного времени, представляющего бестоковую паузу. Длительность бестоковой паузы лежит в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен микросекунд и зависит от скорости деионизации дугового промежутка и вида нагрузки цепи (R, L, С). За очень короткий отрезок времени бестоковой паузы развиваются процессы, имеющие решающее значение для гашения дуги. В течение t подвод энергии к дуге прекращается, резко снижается температура дуги (до 3500—4000°С) и термическая ионизация исчезает, идет интенсивный процесс деионизации и возрастания сопротивления столба дуги, особенно около катода. Околокатодное пространство почти мгновенно (0, 1 мкс) приобретает высокую электрическую прочность. Но одновременно на расходящихся контактах восстанавливается синусоидальное напряжение, которое стремится пробить деионизированный промежуток и зажечь дугу.
Возникнет ли новое зажигание или дуга останется погашенной, это зависит от скорости развития этих противоположных процессов в дуговом промежутке, т. е. от того, что будет преобладать — скорость деионизации или скорость восстановления напряжения. Условия повторного зажигания дуги в зависимости от процессов, развивающихся в дуговом промежутке за время t (см. рис. 13, б), изображены на рис. 13, в и г, где А и К — расходящиеся контакты; 1 — кривая роста электрической прочности дугового промежутка; 2— синусоида восстанавливающегося напряжения U , на контактах А и К, поступающего от источника питания; Ua — напряжение, необходимое для зажигания дуги в зависимости от расстояния между контактами и степени деионизации дугового промежутка. На рис. 13, в видно, что восстанавливающееся напряжение растет быстрее электрической прочности; кривые 1 и 2 пересекаются, т. е. дуговой промежуток пробивается, и дуга зажигается повторно. Напряжение на дуговом промежутке опять изменяется седлообразно и длительность горения дуги увеличивается по крайней мере еще на один полупериод. На рис. 13, г кривая электрической прочности 1 идет круче кривой 2, эти кривые не пересекаются, дуговой промежуток не пробивается, так как восстанавливающееся напряжение UB меньше напряжения зажигания U3, и дуга гаснет окончательно.
