Пламя дуги и борьба с ним

Свойства электрической дуги постоянного и переменного тока

Дуга в ребристой щели. В дугогасительных устройствах, помимо щелей с плоскопараллельными стенками, применяют щели с ребрами, выступами, уширениями. Наличие ребер и уши рений мало влияет на скорость движения дуги. Значе­ние продольного градиента напряжения зависит от числа ребер и формы уширение. Наличие прорезей (ребер) повышает напряжение на дуге по сравнению с тем, что имеет место в щели с плоскопараллельными стенками. Зажатая и деформи­рованная в узкой щели дуга будет давить на стенки и при наличии прорези в стенке вдавливаться в промежуток образованный прорезью.

Деформация ствола дуги, вызванная наличием прорези, приводит,

· во-первых, к увеличению площади соприкосновения дуги с холодными стенками камеры;

· во-вторых (и это, видимо, главное), ребра, образующие прорезь, проникают внутрь дуги и способствуют ее интенсивному охлаждению.

Указанные обстоятельства приводят к местному повышению градиента напряжения.

Повышение напряжения на дуге в ребристой щели пропорционально числу прорезей (ребер) на единицу длины щели, не зависит от ширины прорезей (в пре­делах у = 1... 2 мм) и возрастает с уменьшением ширины щели.

Открытая электрическая дуга сопровождается выделением большого коли­чества светящихся газов, представляющих собой пламя дуги. Эти газы занимают большой объем.

Причина возникновения пламени заключаемся в высокой температуре газов, окружающих дугу или проходящих через нее. Эта температура вызывает тепловую ионизацию и свечение всего объема, занятого ионизированным газом. В нем имеет мест одинаковая концентрация положительных и отрицательных частиц, и поэтому пространственный заряд пламени практически равен нулю. Большая концентрация наряженных частиц приводит к большой проводимости пламени, приближающее его по свойствам к проводнику. Присутствие паров меди в пламени сильно способствует его поддержанию в течение сотых и даже десятых долей секунды после погасания дуги. Борьба с пламенем представляет собой важ­ную задачу при построении дугогасительных устройств.

Высокая проводимость пламени дуги приводит к тому, что это пламя может вызвать при напряжении несколько десятков вольт перекрытие таких промежутков, которые в нормальных условиях не пробиваются при десятках тысяч вольт. В этом главная опасность пламени. Вторая опасность связана с высокой температурой. Хотя температура пламени дуги и ниже, чем в самой дуге, однако она все же достаточна для воспламенения легкогорючих материалов или газов, имеющихся в пожароопасных производствах.

В пламени дуги происходят опасные для аппаратов химические процессы. Пары меди контактов, попадая в пламя дуги, окисляются при высокой тем­пературе и поглощают кислород воздуха. Оставшийся после этого азот соединя­ется с парами воды и кислородом, образуя азотную кислоту. Капли этой кислоты могут образовать проводящие контактные перешейки и привести к опасным перекрытиям между токоведущими частями и таких местах, куда ни дуга, ни ее пламя не могут попасть.

В дугогасительных устройствах с широкими продольными щелями дуга и ее пламя занимают чрезвычайно большой объем за пределами камер. В объеме занятом пламенем, не могут находиться другие аппараты или токоведущие части. Это вызывает увеличение размеров комплектных устройств (глав­ным образом закрытых) в 2-2,5 раза по отношению к тем, какие требуют гео­метрические размеры аппаратов и монтажные схемы их соединений.

Весьма эффективным способом гашения электрической дуги является приме­нение узких продольных щелей. В таких щелях достигается и некоторое ограни­чение размеров пламени дуги. Размеры пламени дуги существенно меньше в камере с узкой зигзаго­образной щелью. Однако погасить пламя в объеме камеры посредством узких щелей невозможно. Высота пламени практически не зависит от пути, проходимого дугой по щели, а зависит главным образом от ширины щели. Очень узкие щели делать невозможно, так как для того чтобы предотвратить остановку дуги со всеми вытекающими пагубными последствиями, необходимо создать большие напряжен­ности магнитного поля, что требует весьма громоздких устройств.

Эффективным способом борьбы с пламенем электрической дуги является установка решетки из теплопроводящих металлических пластин над узкой щелью камеры. Получаемая при этом комбинированная система дугогашения, состоящая из камеры с узкой щелью и пламегасительной решетки неболь­ших размеров (h = 5... 20 мм), позволяет достигнуть, полной деионизации дуги и ее пламени в объеме дугогасительных устройств при отключении весьма больших токов как в контакторах, так и в автоматических выключателях.

Дата добавления: 2013-12-12