Гашение дуги высоким давлением

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ЗАКРЫТЫХ ДУГОГАСИТЕЛЬНЫХ КАМЕРАХ

В закрытых (ограниченного объема) дугогасительных камерах движение дуги по контактам сопровождается рядом газодинамических явлений, которые могут замедлить ее движение и способствовать повторным зажиганиям [8].

Газодинамические волны. При появлении дуги возникает волна избыточного давления, которая со скоростью, несколько превышающей скорость звука, рас­пространяется перед движущейся дугой. Достигнув преграды, волна избыточного давления отражается. Отраженная волна давления движется навстречу дуге и, складываясь с первичной волной, воздействует на фронт дуги, замедляет движение последней, что ухудшает условия гашения. После нескольких отражений от преграды и дуги волновые процессы затухают.

Если в преграде имеются щели или отверстия, то наряду с отражением волны давления происходит проникновение части волны давления в эти щели. Таким образом, снизить давление отраженных волн можно, если, уменьшить акустическое сопротивление преград, выполнив дополнительные выхлопные каналы или перфо­рированные перегородки.

Газодинамические потоки. В закрытых камерах значительная часть энергии дуги расходуется на нагрев замкнутого объема воздуха и на газовыделение из стенок камеры. В камере при отключении возникает избыточное давление. Из-за наличия сквозных щелей, зазоров в стенках внутри камеры возникают потоки газа, которые могут способствовать или препятствовать движению дуги. Например, встречные потоки направляются к отверстиям, предназначенным для прохода контактодержателей подвижных контакт-деталей. Эти потоки тормозят движение дуги и, загоняя ионизированные газы в межконтактный промежуток, способствуют повторному зажиганию дуги.

Выхлопные щели и каналы надо выполнять таким образом, чтобы потоки газа в камере способствовали движению дуги. Отверстия для прохода подвижных частей следует выполнять с закрытиями лабиринтного типа или другими уплот­нениями.

Проводимость дугового промежутка зависит от степени ионизации газа. При

неизменной температуре степень ионизации

т. е. степень ионизации падает с ростом давления; Это значит, что для проведения того же тока при более высоком давлении к дуговому промежутку необходимо приложить более высокое напряжение. Иначе говоря, продольный градиент напряжения в дуге возрастает с ростом давления.

С ростом давления возрастает теплопроводность газа. При прочих равных условиях это приводит к усиленному охлаждению дуги и к увеличению градиента напряжения в ней.

Таким образом, повышение давления газа, в котором горит дуга, приводит к возрастанию продольного градиента напряжения в дуге. Экспериментально установлена следующая зависимость градиента напряжения в устойчиво горящей дуге от давления:

(6-10)

где

· Е₀ — градиент напряжения при нормальном атмосферном давлении, а

· к =1/3

Соотношение (6-10) проверено в широком диапазоне давлений (до 1,2 МПа), но для небольших токов (до 10 А) В опытах [5], где исследования велись не при устойчиво горящей дуге, а при луге отключения, происходило более быстрое возрастание градиента с ростом давления. Показатель степени к приоб­ретал значения от 0,5 до 1.

Гашение дуги, при помощи высокого давления, создаваемого самой же дугой в плотно закрытых камерах, широко используется в плавких предохранителях и ряде других аппаратов. В этих аппаратах вся энергия, выделяющаяся в дуге отключения, отдается газу, находящемуся в ограниченном объеме. При условии, когда стенки камеры не выделяют газа, справедливо (в первом приближении) следующее соотношение:

(6-11)

Где

· W_д - энергия дуги, Дж;

· v - объем, см³;

· p - возникающее в камере давление, Па.

В результате дугу удается погасить в небольших плотно закрытых камерах и сделать аппараты совершенно безопасными в пожарном отношении.

Дата добавления: 2013-12-12