Сопротивление и мощность дуги. Энергия, выделяемая в дуге

Сопротивление дуги Р _д независимо от рода тока можно считать чисто активным. Оно является величиной переменной, падающей с ростом тока, и может быть определено из вольтамперной характеристики дуги.

Сопротивление дуги

(5-5)

Мощность электрической дуги

(5-6)

Энергия W _д, выделяемая в дуге за время t _r ее горения,

(5-7)

Для выключающих аппаратов существенно определить значение этой энергии за одно отключение. Подставив в (5-7) значение U _д согласно (5-2), получим для дуги постоянного тока

(5-8)

где W _м = L — энергия, запасенная в магнитном поле отключаемой цепи;

— энергия, поступающая от генератора в дугу за время ее горения; I ₀ = U/R — начальное значение тока.

Таким образом, независимо от способа гашения дуги постоянного тока в ней выделится энергия, запасенная в магнитном поле отключаемой цепи, плюс еще какая-то доля энергии, которая поступит от генератора за время горения дуги (в устойчиво горящей дуге вся выделяющаяся в ней энергия поступает от генератора).

Изменение тока в дуге при отключении может быть охарактеризовано следующим эмпирическим выражением:

(5-9)

где t _г — время гашения; t — текущая координата; n — некоторая постоянная для данных условий величина.

Рис. 5-5. Кривая: а – зависимости

Графически уравнение (5-9) представлено семейством кривых на рис. 5-5, а. Для дугогасительных устройств с узкими щелями и для закрытых дугогасительных устройств, а также при значительных индуктивностях n > 1 (порядка 2-4). Для открытых дугогасительных устройств и при активной нагрузке n ≤ 1.

Подставив (5-9) в выражение для W _г., получим

(5-10)

где k = n /(2 n ² + З n + n); Т = L/R — постоянная времени отключаемой цепи.

Рис. 5-5. Кривая: б – зависимости k = f (n)

Кривая, характеризующая зависимость k = f (n), приведена на рис. 5-5, б. Энергия, поступающая в дугу от генератора, пропорциональна времени горения и зависит от коэффициента k, характеризующего в некоторой степени дугогасительное устройство. Максимальное количество энергии выделится в дуге при изменении тока по закону, близкому к линейному. При этом k_{п =1} = 0,167, а ток в цепи за время отключения меняется по линейному закону:

Таким образом, энергия, выделяющаяся в дуге при отключении постоянного тока,

(5-11)

В дуге отключения переменного тока, если гашение происходит в момент перехода тока через нуль, выделится только энергия

(5-12)

где f — частота; I_m — ток; U _д — падение напряжения на дуге, m — число полупериодов горения дуги.

Энергия, запасенная в магнитном поле отключаемой цепи, возвращается в генератор. Минимальное количество энергии выделится, если дуга погаснет при первом прохождении тока через нуль (m = 1). Если дуга начнет гаснуть раньше естественного перехода через нуль, то часть энергии не успеет вернуться в генератор и выделится в дуге.

Дата добавления: 2014-10-15