Способы гашения электрической дуги

Материалы для контактов.

От материала контакта зависит его срок службы и надежность работы. К материалам предъявляют следующие требования:

1) Они должны обладать высокой электропроводностью и теплопроводностью.

2) Быть устойчивыми к коррозии и иметь токопроводящую окисную пленку, т.е. иметь высокую температуру плавления и испарения.

3) Быть твердыми, механически прочными и легко поддаваться механической обработке.

4) Иметь невысокую стоимость.

Для контактов применяют:

1) Медь

2) Серебро

3) Алюминий

4) Платина

5) Золото

6) Молибден

7) Вольфрам

8) Металлокерамика

Медь удовлетворяет практически все условиям за исключением коррозиостойкости. Применяется как для неразмыкаемых, так и для коммутирующих контактов.

Серебро удовлетворяет почти все требованиям за исключением дугоустойчивости при значительных токах. Применяется в главных контактах в аппаратах на большие токи, в контактах на малые токи при малых нажатиях, контактных реле. Серебро обычно применяют в виде контактных наплавок, вся деталь выполняется из меди или другого металла, а на рабочей поверхности приваривается серебряная накладка.

Алюминий по сравнению с медью обладает меньшей электропроводимостью и механической прочностью. Образует плохопроводящую твердую окисную пленку, что ограничивает его применение. Применяют в неразмыкаемых контактах, соединениях (шинопроводы, контактные провода), для того контактные рабочие поверхности серебрятся и армируются медью. Для коммутирующих контактов непригоден.

Платина, золото, молибден применяются для коммутирующих аппаратов на очень малые токи при малых нажатиях. Не образуют окисных пленок.

Вольфрам и его сплавы имеют большую твердость, высокую температуру плавления, высокую электрическую износостойкость. Применяют при малых токах и большой частоте размыканий.

Металлокерамика – это механическая смесь 2-х практически несплавляющихся металлов, получается методом спекания смеси их порошков или пропиткой одного расплавом другого. При этом один из металлов имеет большую электропроводность, а другой большую механическую прочность. Является тугоплавким и дугостойким. Применяется в качестве дугогасительных контактов на средние и большие отключаемые токи, а так же как главные контакты на номинальные токи до 600 А.

Для того, чтобы электрическая дуга погасла, необходимо создать условие:

Погасить дугу можно тремя способами:

1) Увеличить ее длину

2) Воздействовать на ее ствол, увеличив E_д

3) Используя U_Э

Деионизация ствола дуги связана с рассеянием энергии. При неизменном токе усиление процессов деионизации приводит к повышению падения напряжения на дуге.

Механическое растягивание:

Для погашения дуги, ее необходимо растянуть на большую длину

, осуществляется расхождением контактов с определенной скоростью, при этом дуга приобретает скорость вращения в направлении своей оси и время гашения дуги определяется по формуле: , при механическом растягивании опорные точки дуги стоят неподвижно на электродах. Это приводит к их сильному обгоранию. Для уменьшения обгорания контактов нужно обеспечить большие скорости расхождения контактов, что требует более мощных пружин. Малые Е_д обеспечивают ее большую .

Пример: при токе 600А и напряжении 220В

Гашение дуги путем механического растягивания применяется при малых токах, до 1 кА.

Гашение открытой дуги в магнитном поле:

Главным ионизирующим фактором поддержания горящей дуги является термическая ионизация, следовательно гашение должно осуществляться за счет ее охлаждения. Можно охлаждать дугу обдувая ее, можно не обдувать, а двигать через неподвижный воздух. С ростом скорости движения дуги охлаждение усиливается и продольный градиент напряжения в дуге резко возрастает.

За движущейся дугой можно наблюдать хвост светящихся ионизированных газов. В открытой, неподвижной и искусственно неохлаждаемой дуге плотность тока мала, диаметр такой дуги велик. Как только дуга начинает двигаться, то плотность тока в ней и температура возрастают.

Если в неподвижной дуге , то в движущейся дуге до десятков тысяч А/см² . Электромагнитные силы взаимодействия тока дуги и собственного магнитного поля направлены к центру дуги и они сжимают ее. На поверхности дуги это давление равно 0, а на оси дуги это давление достигает максимального значения: . Повышение давления приводит к усилению деионизации в стволе дуги и возрастанию E_Д.

Дуга на параллельных и рогообразных электродах:

1) На параллельных электродах (рис а).

Участок I:

Когда расстояние между элементами <0,5мм, то дуга с током от 100 до 400 А не движется даже при наличии значительного магнитного поля.

Участок II:

. Здесь наблюдается резкое возрастание скорости движения дуги с ростом ее длины. Трение газа об электроды тормозит движение дуги. Силы движущие дугу пропорциональны длине дуги, но силы трения не зависят от длины дуги и их тормозящее действие падает с увеличением длины дуги.

Участок III:

. Здесь наблюдается снижение скорости движения дуги с ростом ее длины. Это объясняется тем, что под действием собственного поля дуга стремится свернуться в спираль. Встречный поток воздуха, проникая в дугу, стремится расщепить ее на отдельные волокна. Оба этих явления приводят к увеличению сечения дуги и увеличению сил сопротивления дуги, следовательно, и к уменьшению скорости дуги.

Дата добавления: 2014-01-07