Из предыдущего изложения ясно, что температура газа дугового столба играет значительную роль и процессах ионизации и дионизации дуговой плазмы, так как при спаде температуры образование новых ионов в дуговом столбе резко уменьшается и усиливается деионизация ранее образовавшихся. В силу этих причин обеспечение условий быстрого спада температуры дугового столба и устранение раскаленного газа, окружающего столб дуги при спаде тока, имеют первостепенное значение для гашения дуги постоянного и переменного тока.
При гашении дуг постоянного тока необходимо обеспечить условие спада тока. Это достигается в результате отбора энергии от дугового столба за счет втягивания дуги, например, в узкие щели и перемещения ее в этих щелях при помощи магнитных полей. При этом напряженность электрического поля дугового столба резко повышается и создаются условия недостаточности напряжения источника для поддержания горения дуги.
При гашении дуг переменного тока очень существенно, чтобы во время перехода тока через нуль остаточный дуговой столб быстро распадался.
Этому способствует активная деионизация канала, при которой диаметр дуги уменьшается почти синхронно с током и устраняется в значительной степени раскаленная газовая прослойка, окружающая дуговой канал. При этом дуговой канал подходит к нулевой паузе с минимальным сечением и, следовательно, с наиболее благоприятными условиями для деионизации, охлаждения и окончательной ликвидации остаточного столба. С этой точки зрения, активное воздействие газовой среды, окружающей дуговой столб, имеет большое значение. Эта среда должна быть активна по своим свойствам (высокая теплопроводность, низкая энергия диссоциации и пр.) и динамическому состоянию (высокая скорость ее подвода и отвода, образование вихрей и т. д.).
При правильном выборе гасящей среды и рациональной конструкции дугогасительной камеры (организация потоков, расположение плоскостей и пр.) можно обеспечить интенсивный отвод энергии от дугового столба без существенного увеличения напряжения на самой дуге во время ее горения и быстрое восстановление прочности промежутка при переходе тока через нуль. Такое сочетание свойств дугогасительного устройства дает, как правило, хорошие характеристики выключателя — относительно малую нагруженность дугогасительных камер и высокую скорость деионизации промежутка во время прохода тока через пуль.
На рис. 2-7 и 2-8 приведены данные по измерению температуры газа в дуге (средней по сечению) за период изменения тока методом синхронно вращающегося термозонда для дуги, горящей в воздухе [Л. 21]. Эти измерения не претендуют на высокую точность, а демонстрируют лишь характер колебания температуры в дуговом канале за период переменного тока.
На рис. 2-7 показано изменение температуры дуги, свободно горящей в воздухе между угольными электродами, в зависимости от времени. Здесь наблюдается относительно плавное изменение температуры газа, а также значительный сдвиг фаз между нулем тока и минимумом температуры (до 30°). Это говорит о том, что открытая необдуваемая угольная дуга обладает значительной тепловой инерцией.
Если диаметр канала дуги обнаруживает запаздывание но отношению к току и температура газа в нулевые паузы тока остается на довольно высоком уровне, то такая дуга при переходе тока через нуль не гаснет, так как дуговой столб сохраняет высокую проводимость.
Несколько иная картина изображена на рис. 2-8. Здесь дуговой столб находится в слабом продольном потоке воздуха. Температура столба в нулевые паузы снижается более резко, а минимум ее по времени почти совпадает с нулем тока (сдвиг 5—6°). При максимуме тока температура газа становится выше, а при переходе через нуль ниже, чем в случае необдуваемой дуги.
Рис. 2-7. Колебание температуры газа в средней части дугового столба открытой дуги переменного тока.
Длина дуги l=10 мм, величина тока в дуге l=25 А.
Рис. 2-8. Колебание температуры газа в средней части дугового столба дуги переменного тока при слабом продольном воздушном дутье (2 м/с).
Длина дуги l=10 мм; величина тока в дуге l=25 А.
Измерения диаметров канала дуги при одном и том же токе (25 А) в необдуваемой и обдуваемой дуге показывают, что в необдуваемой (свободной дуге) диаметр ее испытывает относительно плавные изменения от максимума до минимума, имеет сильный сдвиг gо фазе по отношению к току и обладает более высоким средним значением.
В обдуваемой дуге диаметр столба изменяется почти в фазе с током и среднее его значение становится меньшим, чем у необдуваемой (свободной) дуги.
Экспериментальным путем было установлено, что максимум температуры свободной дуги переменного тока составляет около 6 500 К, минимум 4 000—4 500 К, а при нуле тока около 5 000—5 500 К. Сдвиг минимума температуры по отношению к нулю тока достигает 30°. При интенсивном дутье газа в зоне канала температура в канале дуги может подниматься на максимуме тока до 12 000—15 000 К, в узких каналах и щелях максимум температуры может доходить даже до 17 000—20 000 К.
