Дугогасильні камери (дугогасительная решітка) - спеціальний пристрій, що застосовуються в пристроях дугогашенія в різних електричних комутаційних апаратах для запобігання горіння і швидкого гасіння електричної дуги.
Найпростіша дугогасительная решітка, що застосовується, наприклад, в секційних ізоляторах може бути виконана у вигляді двох пластин, розташованих під кутом. Дуга, просуваючись по пластинах, розтягується, охолоджується і гасне.
Дугогасительная решітка вимикачів представляє собою набір металевих (зазвичай сталевих) штампованих прямокутних пластин з V - подібним вирізом, гальванічно покритих міддю або хромом для поліпшення електричної провідності і захисту від корозії, закріплених паралельно або віялоподібно на деякій відстані один від одного між двома власниками, виготовленими з діелектрика (зазвичай електрокартону), або, в пристроях великий комутованої потужності в тримачі з азбестоцементу, причому дугогасительниє пластини електричні і ізольовані один від одного. У дугогасительниє камери потужних комутаційних пристроїв входять постійні магніти або електромагніти, відразливі шнур плазми електричної дуги від металевих контактів в дугогасительную камеру (так зване «магнітне дуття»).
Принцип дії дугогасительной решітки заснований на тому, що поблизу електродів є істотне падіння напруги (сумарне падіння прікатодном і пріанодном напружень на одному контакті становить 15 - 30 В) в стовбурі дуги. Під дією власного магнітного поля плазма дуги починає рухатися по дугогасним рогам комутуючих контактів (рух дуги під власним магнітним полем - це рух провідника зі струмом, що взаємодіє з самопорождённим магнітним полем, так як газ в дузі сильно іонізований і, в першому наближенні, може розглядатися як еластичний провідник зі струмом. Рух провідника зі струмом при взаємодії з магнітним полем описується законом Ампера). При цьому плазма дуги втягується в дугогасительную камеру і розбивається на ряд дрібних дуг між пластинами, що еквівалентно ряду послідовних контактів, на кожному з яких відбувається околоелектродное падіння напруги.
Так як Високоіонізоване плазма має дуже високу теплопровідність, обумовлену високою концентрацією вільних електронів, то вона охолоджується, віддаючи частину тепла пластин решітки, що тягне Деионизация через рекомбінації іонів і подальше гасіння дуги. Виготовлення пластин дугогасительной решітки з феромагнітного матеріалу (зазвичай - стали) обумовлено переважно не так міркуваннями економії кольорових металів, а полегшенням входження дугового шнура в решітку: магнітне поле дуги прагне замкнутися по феромагнітної маси, в результаті чого виникають сили, що втягують газ плазми дуги в дугогасительную решітку. Додаткова перевага феромагнітних дугогасильних пластин - електромагнітні сили не тільки втягують дугу в решітку, а й виключають вихід іонізованої плазми з іншого боку дугогасительной системи.
Дугогасильні камери сконструйована таким чином, що електрична дуга, що утворюється при розмиканні контактів комутаційних апаратів, втягується в дугогасительную грати, так як такий рух плазми енергетично вигідно. Втягнувшись в проміжки пластин камери, електрична дуга подовжується, розбивається пластинами камери на кілька дрібніших по довжині дуг, при цьому швидко деіонізіруется, охолоджується і гасне. У дугогасильних камерах з магнітним дуттям, які здійснюються за допомогою додаткового магнітного поля, що створюється за допомогою постійних магнітів або електромагнітів, плазма дуги ефективніше втягується в дугогасительную камеру впливом на неї магнітного поля, що породжується цими магнітами, так як плазма через високу електропровідності прагне виштовхнути з магнітного поля, зберігаючи потік магнітного поля всередині себе незмінним. Сприятливим додатковим фактором взаємодії з феромагнітної гратами, який впливає на рух ряду малих дуг (отриманих при розбитті великий дуги) - це вирівнювання їх швидкостей: вирвалися вперед дуги будуть гальмуватися, а відстаючі - прискорюватися, виключаючи вихід їх із зовнішнього боку решітки і втягуючи дугу при малих токах в дузі.
Дугогасительниє камери застосовуються в автоматичних повітряних вимикачах, магнітних пускателях (починаючи з другої величини), контакторах, електромагнітних вимикачах, секційних ізоляторах контактної мережі, вимикачі навантаження і рубильниках, в конструкції деяких з них передбачені дугогасящие пристрою.
В автоматичних вимикачах знайшли застосування два виконання дугогасильних пристроїв - напівзакрите і відкрите.
В напівзакритому виконанні автоматичний вимикач закритий кожухом, що має отвори для виходу гарячих газів. Обсяг кожуха робиться досить великим, щоб уникнути появи всередині кожуха великих надлишкових тисків. При напівзакритому виконанні зона викиду гарячих і іонізованих газів становить зазвичай кілька сантиметрів від вихлопних щілин. Таке конструктивне рішення застосовується в автоматичних вимикачах, що вмонтовуються поряд з іншими апаратами, в розподільних пристроях, в автоматах з ручним керуванням. Граничний струм автоматичного вимикача не перевищує 50 кА.
При токах 100 кА і вище в автоматичних вимикачах застосовуються камери відкритого виконання з великою зоною викиду. Напівзакрите виконання застосовується, як правило, в настановних і універсальних автоматах, відкрите - в швидкодіючих і автоматах на великі граничні струми (100 кА і вище) або велику напругу (вище 1000В).
В автоматичних вимикачах масового застосування (настановних і універсальних) широке застосування отримала деіонная дугогасительная решітка зі сталевих пластин. Оскільки автоматичні вимикачі повинні працювати як на змінному, так і на постійному струмі, число пластин вибирається з умови відключення ланцюга постійного струму. На кожну пару пластин має припадати напруга менш 25 В.
У ланцюгах змінного струму з напругою 660 В такі дугогасительниє пристрої забезпечують гасіння дуги зі струмом до 50 ка. На постійному струмі ці пристрої працюють при напрузі до 440 В і відключають струми до 55 кА. У дугогасильних пристроях зі сталевими пластинами гасіння відбувається спокійно, з мінімальним викидом іонізованих і нагрітих газів з дугогасительного пристрою.
При великих токах застосовуються лабіринтно-щілинні камери і камери з прямого поздовжнього щілиною. Втягування дуги в щілину здійснюється магнітним дуттям з котушкою струму.
Поздовжньо-щілинна камера може мати кілька паралельних щілин незмінного перерізу. Це зменшує аеродинамічний опір камери і полегшує входження дуги з великим струмом в щілини. Спочатку дуга розбивається на ряд паралельних волокон. Але потім з усіх паралельних гілок залишається лише одна, в якій остаточно відбувається гасіння. Стінки камери і перегородки виготовляються з азбестоцементу.
У лабіринтно-щілинний камері поступове входження дуги в зигзагоподібну щілину не створює високого аеродинамічного опору при великих токах. Вузька щілина підвищує градієнт напруги в дузі, що скорочує необхідну довжину дуги при гасінні. Зигзагоподібна форма щілини зменшує габарити автомата.
У лабіринтно-щілинний камері здійснюється інтенсивне охолодження дуги стінка-ми камери. З огляду на те що дуга віддає велику кількість тепла стінок щілини, матеріал камери повинен володіти високою теплопровідністю і температурою плавлення.
Для того щоб не відбувалося руйнування камери від високої температури, необхідно, щоб дуга рухалася безперервно з великою швидкістю. Це вимагає створення потужного магнітного поля на всьому шляху руху дуги в щілини. При недостатній швидкості руху відбувається руйнування дугогасительного пристрою.
Як матеріал для камери застосовується кордиерит. Газоутворюючі матеріали типу фібри, органічного скла не застосовуються через підвищення аеродинамічного опору.
В даний час з метою спрощення конструкції (відмова від потужних і складних систем магнітного дуття) знову повертаються до ідеї деіонной сталевих грат. Сталеві пластини, що мають паз для дугогасильних контактів створюють зусилля, що переміщує дугу. На відміну від звичайної решітки дуга стикається з ізольованими сталевими пластинами: гасіння відбувається так само, як в камері з поперечними ізоляційними перегородками, але при відсутності спеціальної магнітної системи, що рухає дугу.
Тема 8. Реле й датчики.