Возникновение и гашение электрической дуги.

В коммутационных электрических аппаратах, предназначенных для замыкания и размыкания цепи с током, возникает при отключении разряд в газе в виде тлеющего разряда или дуги. Образование электрической дуги обусловливается явлениями ионизации, происходящими в пространстве между контактами. Этот процесс заключается в отделении от нейтральных атомов воздуха одного или нескольких электронов и образовании свободных положительно заряженных частиц — ионов.

Для процессов, происходящих в межконтактном промежутке, характерны четыре вида ионизации: термо- и автоэлектронная эмиссии (процессы, происходящие вблизи контактов — электродов), термическая и ударная ионизации (процессы, протекающие в объеме столба дуги).

Термоэлектронная эмиссия — процесс испускания электронов с поверхности контакта под воздействием высокой температуры его, а автоэлектронная — под воздействием электрического поля, возникающего между контактами при их расхождении.

Термическая ионизация — процесс образования электронов и ионов в межконтактном промежутке под воздействием высокой {до 15000 К) температуры, а ударная ионизация — процесс образования электронов и ионов в результате соударения в межконтактном промежутке электронов с нейтральными атомами под воздействием электрического поля.

При размыкании небольших токов (до 0,1 А) напряжением 200—300 В возникает разряд, называемый тлеющим. Размыкание контактов может произойти без образования дуги. Такое отключение называется безыскровым. Безыскровый разрыв наблюдается также в аппаратах переменного тока при расхождении контактов в момент перехода тока через нуль.

Разряд тока с образованием электрической дуги называется дуговым и характеризуется большой плотностью тока, высокой температурой центральной части дуги, незначительным падением напряжения у электродов и относительно невысоким напряжением и дуговом промежутке. Минимальные напряжение и ток, необходимые для поддержания дугового разряда, зависят от материала контактов.

Возникновение электрического разряда между контактами приводит к их электрическому износу. При отключении электрической цени, имеющей небольшие ток и напряжение, между контактами образуется мостик расплавленного металла, который разбрызгивается и испаряется. При размыкании больших токов и напряжении в результате теплового воздействия электрической дуги это явление значительно усиливается. Чтобы уменьшить износ контактов, применяют специальные .устройства, обеспечивающие быстрое гашение дуги.

Одновременно с ионизацией происходит обратный процесс — деионизация, т. е. воссоединение (нейтрализация) заряженных и образование нейтральных частиц. Деионизация приводит к гашению дуги. Она происходит с участием третьего тела (например, стенки камер, расположенных вблизи, или нейтральных частиц га- . зов, находящихся в объеме дугового промежутка), а также в результате выноса заряженных частиц из пространства между электродами (диффузия заряженных частиц), отчего уменьшается число электронов и ненов, участвующих в поддержании горения дуги.

Гашение электрической дуги возможно только при условии, если процессы деионизации протекают с большей скоростью, чем процессы ионизации.

Для интенсивной деионизации дугового промежутка при расхождении контактов увеличивают длину дуги, повышают скорость расхождения контактов, перемещают дугу в окружающем воздухе, способствующем ее охлаждению, приводят дугу в тесное соприкосновение со стенками камеры, разбивают ее на ряд коротких дуг, перемещают через неподвижные газ или жидкость.

Главным ионизирующим фактором, поддерживающим горение электрической дуги, является термическая ионизация, поэтому гашение дуги должно происходить в основном за счет ее охлаждения.

При гашении дуги постоянного тока необходимо создать условия, при которых ток упал бы до нуля. При горении дуги переменного тока ток в ней проходит каждый полупериод через нуль независимо от степени ионизации дугового промежутка, т. е. каждый полупериод дуга гаснет и зажигается вновь. Задача гашения дуги несколько облегчается. В этом случае следует создать условия, при которых ток не восстановился бы после прохождения через нуль.

Устройства, используемые в электрических аппаратах для гашения дуги, называют дугогасительными. Конструктивное исполнение и принцип их действия описываются ниже при рассмотрении конструкции отдельных аппаратов.

 
< Пред.   След. >

Новые статьи

 



           

Партнеры