Рис. VII.14. Схема гашения поля с помощью дуги, вращающейся в дугогасительной решетке
Рис. VII.15. Зависимость напряжения и тока дуги от времени при гашении поля вращением дуги в дугогасительной решетке
Своеобразную роль играет дуга в автоматах гашения поля. При повреждении изоляции в генераторе переменного тока в его обмотке возникает короткое замыкание, представляющее собой тяжелую аварию, связанную с выгоранием части обмотки и стали генератора. Размеры аварии определяются величиной тока короткого замыкания и продолжительностью его действия. Ток короткого замыкания в данном случае поддерживается напряжением генератора, которое в свою очередь поддерживается током возбуждения. Для ограничения размеров аварии необходимо как можно скорее прекратить ток возбуждения, или, как говорят, погасить магнитное поле.
Существует несколько методов гашения поля, из них наиболее эффективен метод разряда обмотки возбуждения на дугу, вращающуюся в дугогасительной решетке (рис. VII. 14). Здесь В — возбудитель; k1 и k2 — контакты выключателей; Др — дугогасительная решетка; r и L — активное сопротивление и индуктивность обмотки возбуждения; С— статор генератора; R — ограничительное сопротивление. При гашении поля контакты k1 первоначально замкнутые, отключаются, контакты k2, первоначально замкнутые, также отключаются. Запасенная в обмотке возбуждения электромагнитная энергия разряжается на дугу. Процесс разряда описывается выражением
так как r «R.
Поставим условие, чтобы произведение L(di/df) оставалось постоянным в течение процесса гашения поля, т. е.
(VII.5)
здесь Um— наибольшее допустимое с точки зрения изоляции генератора напряжение.
Если проинтегрировать (VII.5), то
(VII.6)
где I0 — начальный ток.
Из (VI 1.6) следует, что ток будет убывать по линейному закону (рис. VII.I5). Сравнение данного метода с другими показывает, что в нем длительность дуги оказывается наименьшей.
Рис. VII. 16. Схема автомата гашения поля:
1— катушки, создающие радиальное поле; 2 — пластины дугогасительной решетки; 3 — изоляция стольного стержня; 4 — магнитопровод; 5 — стальной стержень; 6 — дуга; 7 — катушка магнитного дутья; 8 — рога
Приведенным условиям удовлетворяет короткая электрическая дуга. Напряжение на дуге в металлической решетке практически не зависит от тока при изменении его в широких пределах. Снятые осциллограммы подтверждают сказанное.
Процесс гашения поля в крупных синхронных машинах длителен. Продолжительность гашения поля может достигать 1—2 сек.
Чтобы дуга, существующая столь долго, не сожгла пластины дугогасительной решетки, ее заставляют быстро двигаться по пластинам под действием радиального магнитного поля. Такое устройство показано на рис. VII. 16. Это устройство разработано и применяется в выпускаемых заводом «Электросила» автоматах гашения поля. Это интересный пример того, что дуга и в выключающих аппаратах может играть полезную роль.
Рис. VII.17. Осциллограмма отключения тока в дугогасительной решетке автомата гашения поля:
Рис. VII.18. Осциллограмма отключения тока автоматом гашения поля при шунтировании групп пластин омическими сопротивлениями
иа — напряжение дуга; i— ток
При большом числе пластин приходится опасаться неравномерного распределения напряжения между ними и перенапряжения при окончательном отключении тока. Чтобы избежать этого, группы пластин шунтируются активными сопротивлениями. В этом случае удается ограничить перенапряжение допустимой величиной.
На рис. VII. 17 приведена осциллограмма отключения тока в дугогасительной решетке описанного типа. В момент окончательного гашения дуги возникает значительное перенапряжение, которое может вызвать повторное зажигание дуги или даже пробой изоляции генератора. Если часть пластин зашунтировать активными сопротивлениями, то картина существенно меняется (рис. VII.18). При переходе от одной группы пластин к другой происходят небольшие толчки напряжения, и окончательное гашение дуги не сопровождается ощутимыми перенапряжениями.
