Назва роботи: Способи гасіння електричної дуги. Галузь застосування
Предметна область: Комунікація, зв'язок, радіоелектроніка та цифрові прилади
Опис: Способи гасіння електричної дуги. Способи гасіння дуги в комутаційних апаратах до 1 кВ. Подовження дуги при швидкому розбіжність контактів: чим довше дуга тим більша напруга необхідно для її існування. Розподіл довгої дуги на ряд коротких дуг.
Розмір файлу: 47.5 KB
Роботу скачали: 83 чол.
15. Способи гасіння електричної дуги. Галузь застосування.
Способи гасіння дуги в комутаційних апаратах до 1 кВ.
1. Подовження дуги при швидкому розбіжність контактів: чим довше дуга, тим більша напруга необхідно для її існування. Якщо напруга джерела виявиться менше, то дуга гасне.
2. Розподіл довгої дуги на ряд коротких дуг.
3. Гасіння дуги у вузьких щілинах. Якщо дуга горить в вузької щілини, утвореної дугостійкості матеріалом, то завдяки зіткненню з холодними поверхнями відбувається інтенсивне охолодження і дифузія заряджених
частинок у навколишнє середовище. Це призводить до швидкої деионизации і гасіння дуги.
4. Рух дуги в магнітному полі. Електрична дуга може розглядатися як провідник зі струмом. Якщо дуга знаходиться в магнітному полі, то на неї діє сила, яка визначається за правилом лівої руки. Якщо створити магнітне поле, спрямоване перпендикулярно осі дуги, то вона отримає поступальний рух і буде затягнута всередину щілини
дугогасильні камери. У радіальному магнітному полі дуга отримає обертальний рух. Магнітне поле може бути створене постійними магнітами, спеціальними котушками або самим контуром струмоведучих частин. Швидке обертання і переміщення дуги сприяє її охолодження і деионизации.
Останні два способи гасіння дуги (у вузьких щілинах і в магнітному полі) застосовуються також у відключають апаратах напругою вище 1 кВ.
Основні способи гасіння дуги в апаратах вище 1 кВ.
1. Гасіння дуги в маслі. Якщо контакти відключає апарату помістити в масло, то виникає при розмиканні дуга призводить до інтенсивного газоутворення і випаровування олії. Навколо дуги утворюється газовий міхур, що складається в основному з водню (70 # 151; 80%); швидке розкладання масла призводить до підвищення тиску в міхурі, що сприяє її кращому охолодженню і деионизации. Водень володіє високими дугогасними властивостями; стикаючись безпосередньо зі стовбуром дуги, він сприяє її деионизации. Всередині газового міхура відбувається безперервний рух газу і парів масла. Гасіння дуги в маслі широко застосовується в вимикачах.
2. газоповітряної дуття. Охолодження дуги поліпшується, якщо створити спрямований рух газів # 151; дуття. Дуття вздовж або поперек дуга сприяє проникненню газових частинок в її стовбур, інтенсивної дифузії та охолодження дуги. Газ створюється при розкладанні масла дугою (масляні вимикачі) або твердих газогенеруючих матеріалів (автогазовий дуття).
Більш ефективно дуття холодним неіонізованій повітрям, що поступає із спеціальних балонів зі стисненим повітрям (повітряні вимикачі).
3. Багаторазовий розрив ланцюга струму. Відключення великого струму при високих напругах важко. Це пояснюється тим, що при великих значеннях енергії, що підводиться і відновлюється напруги деионизация дугового
проміжку ускладнюється. Тому в вимикачах високої напруги застосовують багаторазовий розрив дуги в кожній фазі. Такі вимикачі мають кілька гасітельних пристроїв, розрахованих на частину номінальної напруги. Число розривів на фазу залежить від типу вимикача і його напруги. У вимикачах 500 # 151; 750 кВ може бути 12 розривів і більше. Щоб полегшити гасіння дуги, відновлюється напруга повинна рівномірно розподілятися між розривами. Для вирівнювання напруги паралельно головним контактам вимикача Г К включають ємності або активні опори.
4. Гасіння дуги в вакуумі. Високоразреженний газ має електричну міцність, в десятки разів більшою, ніж газ при атмосферному тиску. Якщо контакти розмикаються у вакуумі, то відразу ж після першого проходження струму в дузі через нуль міцність проміжку відновлюється і дуга не світиться знову. Ці властивості вакууму використовуються в деяких типах вимикачів.
5. Гасіння дуги в газах високого тиску. Повітря при тиску 2 МПа і більше також володіє високою електричною міцністю. Це дозволяє створювати досить компактні пристрої для гасіння дуги в атмосфері стисненого повітря. Ще більш ефективним є застосування високоміцних газів, наприклад шестифтористой сірки SFg (елегазу). Елегаз володіє не тільки більшою електричною міцністю, ніж повітря і водень, але і кращими дугогасними властивостями навіть при атмосферному тиску. Елегаз застосовується в вимикачах, відділювачах, короткозамикачами та інших приладах високого
Гасіння дуги в масляних вимикачах.
У масляних вимикачах контакти розмикаються в олії, однак внаслідок високої температури дуги, що утворюється між контактами, масло розкладається і дугового розряд відбувається в газовому середовищі. Приблизно половину цього газу (за обсягом) складають пари масла. Інша частина складається з водню (70%) і вуглеводнів різного складу. Гази ці горючі, проте в маслі горіння неможливо через відсутність кисню. Кількість масла, що розкладається дугою, невелика, але обсяг утворюються газів великий. Один грам масла дає приблизно 1500 см3 газу, приведеного до кімнатної температури і атмосферного тиску. Гасіння дуги в масляних вимикачах відбувається найбільш ефективно при застосуванні гасітельних камер, які обмежують зону дуги, сприяють підвищенню тиску в цій зоні і утворення газового дуття крізь дугового стовп.
Гасіння дуги в елегазових вимикачах
Елегаз (SFg # 151; шестифториста сірка) являє собою інертний газ, щільність якого перевищує щільність повітря в 5 разів. Електрична міцність елегазу в 2 # 151; 3 рази вище міцності повітря; при тиску 0,2 МПа електрична міцність елегазу порівнянна з міцністю олії. У елегазі при атмосферному тиску може бути погашена дуга зі струмом, який в 100 разів перевищує струм, що відключається в повітрі при тих же умовах. Здатність елегазу гасити дугу пояснюється тим. що його молекули вловлюють електрони дугового стовпа і утворюють щодо нерухомі негативні іони. Втрата електронів робить дугу нестійкою, і вона легко гасне. У струмені елегазу поглинання електронів з дугового стовпа відбувається
ще інтенсивніше. У елегазових вимикачах застосовують автопневматіческіе дугогасительниє пристрої, в яких газ в процесі відключення стискається поршневим пристроєм і направляється в зону дуги. Елегазовий вимикач представляє
собою замкнуту систему без викиду газу назовні.
Гасіння дуги у вакуумних вимикачах
Електрична міцність вакуумного проміжку у багато разів більше, ніж повітряного проміжку при атмосферному тиску. Ця властивість використовується в вакуумних дугогасильних камерах. Робочі контакти мають вигляд порожніх усічених конусів з радіальними прорізами. Така форма контактів при розмиканні створює радіальне електродинамічне зусилля, що діє на виникає дугу і змушує переміщатися її через зазори на дугогасительниє контакти. Контакти представляють собою диски, розрізані спіральними прорізами на три сектори, за якими рухається дуга. матеріал
контактів підібраний так, щоб зменшити кількість випаровується металу. Внаслідок глибокого вакууму відбувається швидка дифузія заряджених частинок в навколишній простір і при першому переході струму через нуль дуга гасне. Підведення струму до контактів здійснюється за допомогою мідних стрижнів. Рухомий контакт кріпиться до верхнього фланця за допомогою сильфона з нержавіючої сталі. Сильфон служить для забезпечення герметичності вакуумної камери. Металеві екрани служать для вирівнювання електричного поля і для захисту керамічного корпусу від попадання парів металу,
утворюються при гасінні дуги.
СПОСОБИ ГАСІННЯ ДУГИ
Для дуг постійного і змінного струмів існують такі способи гасіння дуги:
- МЕХАНІЧНА розтягування (тільки для "# 151;" струму). Найпростіший спосіб гасіння, але малоефективний. Застосовується лише в слаботочной апаратурі.
- РОЗПОДІЛ ДУГИ НА РЯД КОРОТКИХ дуг (застосовується як на постійному, так і на змінному струмі). Це гасіння дуги за допомогою дугогасительной решітки. Спосіб цей запропонований ще на початку століття російським вченим М. О. Доліво-Добровольським і до сих пір широко застосовується. При розбіжності контактів виникла між ними дуга під впливом магнітного поля рухається на пластини і розбивається на ряд коротких дуг.
Оскільки на змінному струмі деіонная решітка працює ефективніше, ніж на постійному, а апарати можуть використовуватися як на "
"Так і на" # 151; "струмі (наприклад, автомати) число пластин розраховують з умови гасіння дуги" # 151; "струму.
- ГАСІННЯ ДУГИ ВИСОКИМ ТИСКОМ (застосовується як на постійному, так і на змінному струмі). З ростом тиску зростає щільність газу, при цьому збільшується теплопровідність і відведення тепла від дуги. На цьому принципі засноване гасіння дуги в запобіжниках і інших апаратах низької напруги. (В деяких апаратах стінки дугогасящей камери робляться з газогенеруючих матеріалів # 150; наприклад, фібри. Завдяки високій температурі дуги такі стінки виділяють газ і тиск в обсязі піднімається до 10-15 МПа.).
- ГАСІННЯ ДУГИ В ПОТОЦІ СТИСНУТОГО ПОВІТРЯ. В електричних апаратах високої напруги коммутируются струми в десятки кілоампер при напрузі 10 6 В. Для вирішення такого складного завдання використовується вплив на електричну дугу потоку стисненого повітря або інших газів. Стиснене повітря володіє високою щільністю і теплопровідністю. Омиваючи дугу з великою швидкістю, він охолоджує її і при проходженні струму через нуль забезпечує Деионизация дугового стовпа. Повітря при високому тиску володіє також високою електричною міцністю, що створює високу швидкість наростання електричної міцності проміжку.
- ГАСІННЯ ДУГИ В трансформаторного масла. Цей спосіб гасіння дуги знайшов широке застосування в вимикачах змінного струму на високу напругу. Контакти вимикача занурюються в масло. Виникає при розриві дуга (5000-6000 0 С) призводить до дуже інтенсивному випаровуванню навколишнього масла з дисоціацією його парів. Навколо дуги утворюється газова оболонка # 150; газовий міхур, що складається в основному з водню (70-80% газів міхура) і парів масла. Водень, що володіє найвищими серед газів дугогасними властивостями (володіє виключно високою теплопровідністю), найбільш тісно стикається зі стовбуром дуги. Кошти, виділені з величезною швидкістю гази проникають безпосередньо в зону стовбура дуги, викликають перемішування холодного і гарячого газу в міхурі, створюють інтенсивне охолодження і Деионизация проміжку. Швидке розкладання масла призводить до підвищення тиску всередині міхура, що також сприяє гасінню дуги.
- ГАСІННЯ ДУГИ В ВАКУУМНІЙ СЕРЕДОВИЩІ (застосовується як на постійному, так і на змінному струмі). У вакуумному ДУ (дугогасному пристрої) контакти розходяться в середовищі з тиском 10 -4 Па (10 -6 мм рт.ст.), при якому щільність повітря мала. Довжина вільного пробігу молекул досягає 50 і електронів # 150; 300 м. У вакуумі дуже висока швидкість дифузії через велику різницю щільності частинок в дузі і навколишньому її вакуумі. Практично через 10 мкс після нуля струму між контактами відновлюється електрична міцність вакууму. Швидка дифузія частинок, високі електрична міцність вакууму і швидкість її відновлення забезпечують гасіння дуги при першому проходженні струму через нуль. Вакуумні ДУ є в даний час найбільш ефективними і довговічними. Їх термін служби досягає 25 років.
- ГАСІННЯ ДУГИ ПІД ВПЛИВОМ МАГНІТНОГО ПОЛЯ (застосовується як на постійному, так і на змінному струмі). Електрична дуга є своєрідним провідником зі струмом, який може взаємодіяти з магнітним полем. Сила взаємодії між струмом дуги і магнітним полем переміщує дугу, створюється так зване магнітне дуття. У ДУ з магнітним дуттям може бути застосоване або послідовне або паралельне підключення котушки.