§ VI 1.4. ОТКЛЮЧЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЦЕПЕЙ
В настоящее время широко применяется переменный ток высокой частоты (400—10 000 гц) в установках индукционного нагрева и плавки. Процессы при переходе тока через нуль при промышленной и при высокой частоте существенно отличаются друг от друга. При ‘промышленной частоте восстанавливающееся напряжение почти всегда имеет частоту много выше рабочего. В высокочастотных установках они близки. При обычных условиях в цепях промышленной частоты
(VII.4)
где ω0 — промышленная частота; ω —частота восстанавливающегося напряжения.
Если принять
то (VII.4) превращается в следующее выражение:
Если частоты ω0 и ω близки, то
Эго значит, что амплитуда напряжения на контактах выключателя возрастает по экспоненте и не превосходит Um (рис. VII.12, а). Если ω=ω0. наложение колебаний может дать сильно искаженную форму кривой напряжения, как показано на рис. VI 1.12, б. Здесь ω = 2ω0. Рассмотрение этих рисунков показывает, что при высокой частоте процесс восстановления напряжения идет благоприятно для отключения цепи. Начальная скорость восстановления напряжения не превышает скорости нарастания возвращающегося напряжения, а первая амплитуда восстанавливающегося напряжения невелика.
Однако отключение чисто активной нагрузки при высокой частоте цепи протекает менее благоприятно, чем при 50 гц. При активной нагрузке напряжение находится в фазе с током и переходные процессы после перехода тока через нуль отсутствуют. Восстанавливающееся напряжение равно возвращающемуся напряжению цепи. Так как скорость восстановления напряжения пропорциональна частоте, то при высокой частоте она соответственно выше, чем при 50 гц.
Следует отметить одну особенность гашения высокочастотной дуги в дугогасительной решетке.
При промышленной частоте дуга втягивается в решетку (рис. VII. 13, с). При высокой частоте, вследствие действия вихревых токов в стальных пластинах, создаются электромагнитные силы, препятствующие вхождению дуги в решетку (рис. VII.13, б).
Рис. VII.13. Картина магнитных силовых линий около проводника и пластин дугогасительной решетки:
а — промышленная частота; б — высокая частота
Трудности гашения дуги в решетке привели к убеждению в том, что применение решетки полезно только при 2000 гц. При больших частотах (до 10 кгц) была применена система двух параллельно включенных контактов — главного и дугогасительного. Смысл этого устройства таков. Последовательно с дугогасительным контактом включается дугогасительная катушка. Дугогасительный контакт включается раньше главного, а отключается позже. Главный контакт во время включения и отключения шунтируется дугогасительным, а во включенном положении аппарата дугогасительный контакт и катушка шунтированы главным контактом. Поэтому дугогасительная катушка пропускает ток только в моменты включения и отключения аппарата и при рабочем токе не нагревается.
Надо заметить, что индуктивное сопротивление катушки растет пропорционально частоте; вместе с тем падение напряжения в ней также растет, что нежелательно. Такая система работает удовлетворительно при частотах до 10 кгц. Гашение дуги осуществляется в узкой щели.
При высоких рабочих напряжениях (1500 в и более) приходится применять последовательное включение нескольких дугогасительных систем. При этом полезна комбинация дугогасительной решетки с узкой щелью.
