Высоковольтные выключатели переменного тока - Характеристики процесса гашения электрической дуги в области перехода тока через нуль при продольном воздушном дутье

5-5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ГАШЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ В ОБЛАСТИ ПЕРЕХОДА ТОКА ЧЕРЕЗ НУЛЬ ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ВОЗДУШНОМ ДУТЬЕ
Параметры дугогасительного устройства должны быть такими, чтобы при заданных исходных условиях в конце заданного полупериода горения дуги возможность повторного зажигания ее была, исключена (или маловероятна).
Как известно [85, 91], в дугогасителях с продольным газовым дутьем повторное зажигание (возобновление) дуги под действием восстанавливающегося напряжения (см. § 4-1), в зависимости от исходного начального состояния остаточного ствола и от характера внешних воздействий на дуговой промежуток (внешнего электрического поля, газовых потоков и др.), может происходить в результате или так называемого теплового пробоя, или электрического пробоя.
Тепловой пробой характеризуется тем, что при восстановлении напряжения на промежутке, область которого обладает относительно высокой начальной температурой и относительно большой электрической проводимостью, в остаточном стволе протекает ток и выделяется электрическая энергия.
Если выделяющаяся мощность превышает мощность, отводимую от ствола, в нем могут развиваться (прогрессивно) процессы термической ионизации (посредством многократных столкновений), повышаться температура и увеличиваться ток, что завершается образованием электродугового разряда. Такой тип развития дугового разряда называется тепловым  пробоем. Характеризуется он величиной электрической прочности как функцией времени
Развитие повторного зажигания дуги в результате электрического, пробоя может происходить при двух условиях: при отсутствии или при наличии некоторой начальной ионизации.
В первом случае, после перехода тока через нуль с течением времени температура и электронная проводимость в междуконтактном промежутке существенно понижается, количество носителей зарядов становится ничтожным, хотя при этом температура газа несколько выше, чем температура исходного холодного газового потока. Поэтому при повышении восстанавливающегося напряжения до момента начала лавинного образования носителей заряда величина тока в промежутке очень мала и в пределе равна нулю.

Рис. 5-26. Эквивалентная электрическая прочность междуконтактного промежутка при гашении дуги
Образование дуги происходит в результате лавинообразного пробоя при некотором значении восстанавливающегося напряжения.
Рис. 5-25. Характеристики двух типов пробоя при повторном зажигании дуги
после перехода тока через нуль А (X) — электрический пробой; В (V) — тепловой пробой; С (О) — отсутствие пробоя (успешное гашение дуги); ле— концентрация электронов; Е —  напряженность электрического поля
Электрический пробой при наличии начальной ионизации (второй случай) может происходить, когда в течение некоторого короткого отрезка времени непосредственно после перехода тока через нуль в области промежутка температура газа относительно мала, но достаточна еще для термической ионизации, плотность газа при этом мала, относительно невелика и степень ионизации. При этих условиях приложенное к промежутку восстанавливающееся напряжение вызывает вначале тлеющий разряд, который затем переходит в дуговой разряд.
Динамическое состояние промежутка в околонулевой области тока при электрическом пробое характеризуется величиной электрической прочности как функцией времени
Вероятность развития какого-либо из рассмотренных типов пробоя при повторном зажигании дуги зависит от исходного начального состояния остаточного ствола, а также и от условий распада плазмы в течение короткого промежутка времени в околонулевой области тока. 
На рис. 5-25 приведены характеристики двух типов пробоя [91]. Как видно из этих данных, для электрического пробоя характерны