Особенности гашения дуги переменного тока.

Электрическая дуга переменного тока, как и дуга постоянного тока, окончательно погаснет тогда, когда скорость деионизации дугового промежутка будет больше скорости его ионизации.

В период бестоковой паузы в результате интенсивной деионизации уменьшается проводимость дугового промежутка, и он превращается в диэлектрик. Одновременно с этим на нем растет напряжение U_д так, что ток в дуге, равный U_д/i_д, будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, что растет быстрее: напряжение на дуговом промежутке U_д или его сопротивление R_д. Если R_д растет быстрее, то ток уменьшается до нуля и дуга погаснет. Если с некоторого момента времени напряжение U_д будет расти быстрее чем R_д, то ток в дуговом промежутке будет увеличиваться, сопротивление R_д уменьшаться и произойдет новое зажигание дуги.

Таким образом, условие гашения дуги переменного тока можно сформулировать так: если после прохождения тока через нуль электрическая прочность дугового промежутка в каждый заданный момент времени будет больше напряжения на нем, то дуга погаснет. Если же в какой-либо момент времени напряжение, приложенное к дуговому промежутку, станет выше электрической прочности промежутка, то процесс гашения дуги прекратится и дуга загорится вновь.

При погасании дуги напряжение на дуговом промежутке нарастает от величины напряжения гашения U_г до мгновенного значения напряжения сети или ЭДС источника питания (рис 1.13).

Процесс изменения напряжения на дуговом промежутке после прохождения тока через нуль называется восстановлением напряжения.

Процесс восстановления напряжения происходит за промежутки времени порядка десятка или сотен микросекунд. ЭДС источника питания, меняющаяся с частотой 50 Гц, можно считать постоянной за такой проме жуток времени.

Uз Uг

Uв wt

Рис. 1.13. Диаграмма процесса восстановления напряжения

Мгновенное значение напряжения на дуговом промежутке, возникающее в процессе восстановления напряжения, называется восстанавливающимся напряжением U_в. После того как дуга погасла, восстанавливающееся напряжение стремится пробить дуговой промежуток, электрическая прочность которого восстанавливается. Дуга окончательно погаснет в том случае, если в любой момент времени электрическая прочность дугового промежутка будет больше восстанавливающегося напряжения.

Восстановление напряжения на дуговом промежутке при индуктивной нагрузке может происходить апериодически (рис 1.13) или носить колебательный характер, как показано на рис 1.14.

В первом случае напряжение на промежутке U_в не может быть больше амплитуды ЭДС источника питания E_m. Во втором случае напряжение практически не превышает двойной амплитуды ЭДС, т.е. U_вмакс ≤ 2E_m. Частота и амплитуда колебаний переходного процесса зависит от параметров цепи и источника питания.

При отключении цепи, обладающей только активным сопротивлением, ток и ЭДС проходят через нуль одновременно, поэтому, восстанавливающееся напряжение будет равно нулю. В связи с этим, отключение активной нагрузки происходит легче, чем индуктивной.

Рис. 1.14. Диаграмма колебательного процесса восстановления

Гашение дуги переменного тока повышенной частоты имеет некоторые особенности. При больших частотах частота колебательного процесса восстановления напряжения может иметь тот же порядок, что и частота тока. При этом, уже нельзя считать ЭДС источника неизменной за время переходного процесса. Совпадение частот собственных колебаний и источника тока оказывает значительное влияние на изменение характера переходного процесса.

Глава 2