- ПРИНЦИП ГАШЕНИЯ ДУГИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ
На рис. 8,а изображена схема дугогасительной камеры электромагнитного выключателя и показано перемещение дуги в процессе отключения выключателя. Электрическая дуга, которая возникает между дугогасительными контактами в момент их размыкания (положение Л), под действием тепловых потоков и электродинамических сил перемещается в камеру на дугогасительные рога. При этом естественное движение тепловых потоков вверх усиливается действием специального воздушного поддува. На рис. 8,а воздушный поддув не показан. При перемещении дуга касается дугогасительного рога 1 над неподвижным контактом. Но пока дуга не оторвется от неподвижного контакта, ток проходит непосредственно с неподвижного контакта на подвижный контакт, минуя катушку электромагнитного дутья 5, которая в этот момент зашунтирована отрезком дуги между неподвижным контактом и его рогом (положение Б). После того как дуга оторвется от неподвижного контакта (положение В), весь ток будет проходить через катушку электромагнитного дутья, вследствие чего создается мощное магнитное поле. В результате взаимодействия дуги с полем происходит дальнейшее перемещение дуги вверх в камеру (положения Г и Д).
Следует отметить, что магнитное дутье создается электромагнитом, катушка которого включается последовательно в контур прохождения тока по цепи: основание неподвижного контакта — катушка электромагнитного дутья—рог неподвижного контакта — дуга — рог подвижного контакта — соединительная шинка с нижним вводом. Напряженность магнитного поля в таком электромагните будет расти пропорционально току. Чем больше ток, тем больше сила магнитного поля, перемещающая электрическую дугу.
У электромагнитных выключателей полярность магнитного поля, создаваемого катушкой электромагнитного
Рис. 8. Дугогасительная камера. а—схема дугогасительной камеры; б—камера со снятой боковой стенкой; в—детали камеры без дугогасительной решетки.
1 —дугогасительный рог неподвижного контакта; 2—вывод от рога неподвижного контакта к катушке электромагнитного дутья; 3— опорные изоляторы; 4—рама; 5— катушка электромагнитного дутья; 6—сердечник магнитопровода; 7— фибровые козырьки; 8—пакет керамических пластин; 9— керамический лоток; 10—асбоцементная пластина; 11—дугогасительный рог подвижного контакта; 12—боковая облицовочная плита 13—латунные шпильки; 14—торцевая изоляционная плита; 15—асбоцементная прокладка; 16—асбестовая прокладка; 17—боковая изоляционная плита; А—Д—положения дуги.
дутья, должна быть такой, что магнитные силы, действующие на дугу, перемещали ее вверх. Поскольку с изменением направления тока меняется и направление магнитного поля, создаваемого этим током, всегда сохраняется условие выталкивания дуги только в одну сторону— вверх, в дугогасительную камеру.
По мере движения дуги вверх она затягивается в узкую зигзагообразную щель керамической решетки, образуемую вырезами в пластинах и промежутками между ними. Описание дугогасительной решетки приведено ниже. Продвигаясь в зазорах между пластинами, дуга изгибается, что дает возможность при сравнительно небольших размерах камеры значительно растянуть дугу. В узком зигзагообразном канале керамической решетки происходит тесное соприкосновение дуги с поверхностью пластин, в результате чего дуга отдает пластинам значительную часть своей тепловой энергии. При подходе тока к нулевому значению происходит интенсивное охлаждение дуговой среды; столб дуги деионизируется, и она гаснет.
Дугогасительные камеры придают траектории дуги большую длину, которая может составлять 1,5—1,8 м, чем обеспечивается значительное увеличение сопротивления дуги и как следствие этого в ней падает напряжение, по величине близкое к напряжению отключаемой цепи. Такие особенности гашения дуги обусловливают, как отмечалось выше, важные положительные качества электромагнитных выключателей.
Быстро возрастающее сопротивление дуги играет роль ограничительного сопротивления, вводимого последовательно в отключаемую цепь. Поэтому к моменту обрыва дуги уменьшается ток короткого замыкания, что облегчает процесс ее гашения. Вследствие большого сопротивления дуги напряжение восстановления сглаживается по форме и снижается по величине. Уменьшение амплитуды и сглаживание формы кривой восстанавливающегося напряжения у электромагнитных выключателей усиливается наличием последугового сопротивления, шунтирующего контакты выключателя. Величина этого сопротивления #ост определяется напряжением сети V и остаточным током iorT распадающейся (деионизирующейся) плазмы ствола дуги R0CT = t//t0CT.
По мере распада (деионизации) плазмы величина гост быстро уменьшается. Однако начальное значение тока iост о относительно велико, поэтому R0CT =U/iocr0 относительно мало, чем создаются благоприятные условия демпфирования колебаний восстанавливающегося напряжения. Остаточная проводимость дуги в межконтактном промежутке существует в течение очень короткого, но достаточного для восстановления напряжения времени.
К моменту разрыва цепи и гашения дуги ее столб охлаждается и в межконтактном промежутке создается высокая, все время возрастающая диэлектрическая прочность, что препятствует повторным зажиганиям. Приведенное краткое описание принципа дугогашения показывает, что электромагнитные выключатели могут обеспечить надежное гашение дуги при отключении. Однако для этого необходимы правильные конструктивные решения всех звеньев дугогасительного устройства, их качественное исполнение и должное эксплуатационное обслуживание.
