.

Виды дугогосящих устройств, классификация их по способу воздействия на дугу (реферат)

Язык: русский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 633
Скачать документ

Условия возникновения и горения дуги

При замыкании контактов в цепи высокого напряжения возникает
электрический разряд в виде дуги. В дуге различают околокатодное
пространство, ствол дуги и околоанодное пространство. Все напряжение
распределяется между этими областями. Около катода наблюдается высокая
напряженность электрического поля (105—106 В/см). При таких высоких
напряженностях происходит ударная ионизация. Электроны, вырванные из
катода силами электрического поля (автоэлектронная эмиссия) или за счет
нагрева катода (термоэлектронная эмиссия), разгоняются в электрическом
поле и при ударе в нейтралый атом отдают ему свою кинетическую энергию.
Образовавшиеся в результате ионизации свободные электроны и ионы
составляют плазму ствола дуги. В стволе дуги проходит большой ток и
создается высокая температура.

Высокие температуры в стволе дуги приводят к интенсивной термоионизации,
которая поддерживает большую проводимость плазмы. Чем больше ток в дуге,
тем меньше ее сопротивление, поэтому требуется меньшее напряжение для
горения дуги, т. е. дугу с большим током погасить труднее.

Если дуга погашена теми или иными способами, то напряжение между
контактами выключателя должно восстановиться до напряжения питающей
сети. Однако поскольку в цепи имеются индуктивные, активные и ем-жюстные
сопротивления, возникает переходный процесс, появляются колебания
напряжения, амплитуда которых может значительно превышать нормальное
напряжение. Для отключающей аппаратуры важно, с какой скоростью
восстанавливается напряжение.

Таким образом, можно заключить, что дуговой разряд начинается за счет
ударной ионизации и эмиссии электронов с катода, а после зажигания дуга
поддерживается термоионизацией в стволе дуги.

Гашение дуги

В коммутационных аппаратах необходимо не только разомкнуть контакты, но
и погасить возникшую между ними дугу.

В цепях переменного тока ток в дуге каждый полупериод проходит черв
нуль, в эти моменты дуга гаснет самопроизвольно, но в следующий
полупериод она может возникнуть вновь. Как показывают осцилограммы, ток
в дуге становится близким нулю несколько раньше естественного перехода
через нуль. Это объясняется тем, что при снижении тока энергия,
подводимая к дуге, уменьшается, следовательно уменьшается температура
дуги и прекращается термоионизация. Длительность бестоковой паузы
невелика (от десятков до нескольких сотен микросекунд), но играет важную
роль в гашении дуги. Если разомкнуть контакты в бестоковую паузу и
развести их с достаточной скоростью на большое расстояние, чтобы не
произошел электрический пробой, то цепь будет отключена очень быстро.

Во время бестоковой паузы интенсивность ионизации сильно падает, так как
не происходит термоионизации. В коммутационных аппаратах, кроме того,
принимаются искусственные меры охлаждения дугового пространства и
уменьшения числа заряженных частиц.

Резкое увеличение электрической прочности промежутка после перехода тока
через нуль происходит главным образом за счет увеличения прочности
околокатодного пространства.

Задача гашения дуги сводится к созданию таких условий, чтобы
электрическая прочность промежутка между контактами была больше
напряжения между ними.

В отключающих аппаратах до 1 кВ широко используются следующие способы
гашения дуги.

Способы гашения дуги в коммутационных аппаратах до 1 кВ.

В отключающих аппаратах до 1 кВ широко используются следующие способы
гашения дуги.

1. Удлинение дуги при быстром расхождении контактов: чем длинее дуга,
тем большее напряжение необходимо для ее существования. Если напряжение
источника окажется меньше, то дуга гаснет.

2. Деление длинной дуги на ряд коротких дуг.

3. Гашение дуги в узких щелях. Если дуга горит в узкой щели,
образованной дугостойким материалом, то благодаря соприкосновению с
холодными поверхностями происходит интенсивное охлаждение и диффузия
заряженных частиц в окружающую среду. Это приводит к быстрой деионизации
и гашению дуги.

4. Движение дуги в магнитном поле. Электрическая дуга может
рассматриваться как проводник с током. Если дуга находится в магнитном
поле, то на нее действует сила, определяемая по правилу левой руки. Если
создать магнитное поле, направленное перпендикулярно оси дуги, то она
получит поступательное движение и будет затянута внутрь щели
дугогасительной камеры.

В радиальном магнитном поле дуга получит вращательное движение.
Магнитное поле может быть создано постоянными магнитами, специальными
катушками или самим контуром токоведущих частей

Быстрое вращение и перемещение дуги способствует ее охлаждению и
деионизации.

Последние два способа гашения дуги (в узких щелях и в магнитном поле)
применяются также в отключающих аппаратах напряжением выше 1 кВ.

Основные способы гашения дуги в аппаратах выше 1 кВ.

1. Гашение дуги в масле. Если контакты отключающего аппарата поместить в
масло, то возникающая при размыкании дуга приводит к интенсивному
газообразованию и испарению масла. Вокруг дуги образуется газовый
пузырь, состоящий в основном из водорода (70—80%); быстрое разложение
масла приводит к повышению давления в пузыре, что способствует ее
лучшему охлаждению и деионизации. Водород обладает высокими дугогасящими
свойствами; соприкасаясь непосредственно со стволом дуги, он
способствует ее деионизации. Внутри газового пузыря происходит
непрерывное движение газа и паров масла. Гашение дуги в масле широко
применяется в выключателях.

2. Газовоздушное дутье. Охлаждение дуги улучшается, если создать
направленное движение газов — дутье. Дутье вдоль или поперек дуга
способствует проникновению газовых частиц в ее ствол, интенсивной
диффузии и охлаждению дуги. Газ создается при разложении масла дугой
(масляные выключатели) или твердых газогенерирующих материалов
(автогазовое дутье). Более эффективно дутье холодным неионизированным
воздухом, поступающим из специальных баллонов со сжатым воздухом
(воздушные выключатели).

3. Многократный разрыв цепи тока. Отключение большого тока при высоких
напряжениях затруднительно. Это объясняется тем, что при больших
значениях подводимой энергии и восстанавливающегося напряжения
деионизация дугового промежутка усложняется. Поэтому в выключателях
высокого напряжения применяют многократный разрыв дуги в каждой фазе.
Такие выключатели имеют несколько гасительных устройств, рассчитанных на
часть номинального напряжения. Число разрывов на фазу зависит от типа
выключателя и его напряжения. В выключателях 500—750 кВ может быть 12
разрывов и более. Чтобы облегчить гашение дуги, восстанавливающееся
напряжение должно равномерно распределяться между разрывами. Для
выравнивания напряжения параллельно главным контактам выключателя Г К
включают емкости или активные сопротивления.

4. Гашение дуги в вакууме. Высокоразреженный газ обладает электрической
прочностью, в десятки раз большей, чем газ при атмосферном давлении.
Если контакты размыкаются в вакууме, то сразу же после первого
прохождения тока в дуге через нуль прочность промежутка
восстанавливается и дуга не загорается вновь. Эти свойства вакуума
используются в некоторых типах выключателей.

5. Гашение дуги в газах высокого давления. Воздух при давлении 2 МПа и
более также обладает высокой электрической прочностью. Это позволяет
создавать достаточно компактные устройства для гашения дуги в атмосфере
сжатого воздуха. Еще более эффективно применение высокопрочных газов,
например шестифтористой серы SFg (элегаза). Элегаз обладает не только
большей электрической прочностью, чем воздух и водород, но и лучшими
дугогасящими свойствами даже при атмосферном давлении. Элегаз
применяется в выключателях, отделителях, ко-роткозамыкателях и другой
аппаратуре высокого напряжения.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020