Особенности горения и гашения дуги переменного тока

Условия гашения дуги постоянного тока.

Вольт-амперная характеристика дуги.

U _д

I

I ₀

U _з

U _г

U _г

ВАХ дуги – это зависимость падения напряжения на стволе дуги от тока.

U_з – напряжение зажигания дуги (начало дугового разряда);

U_г – напряжение гашения дуги;

U_з, U_г – характеризуют изоляционные свойства промежутка, это напряжения, которые необходимо приложить при данном состоянии промежутка, чтобы возбудить дугу.

U_з соответствует началу дугового разряда. С ростом тока напряжение падает. Это означает, что сопротивление дугового промежутка падает быстрее, чем увеличивается ток. Для каждого значения тока в какой-то момент времени устанавливается равновесное состояние, когда ионизация будет равна деионизации. Электрическое сопротивление дугового промежутка и падение напряжения на нем станут величинами постоянными, не зависящими от времени. Режим называется статическим, а кривая 1 – статическая характеристика дуги.

Если уменьшить ток в дуге от I₀ до 0 и при этом фиксировать падение напряжения на дуге в зависимости от тока, то получится ряд кривых 2, лежащих ниже кривой 1. Чем быстрее изменение тока, тем ниже характеристика.

В пределе при мгновенном изменении тока до 0, получим прямую 3.

Только при медленном изменении тока до 0 процесс будет проходить по прямой 1. Это объясняется тем, что при быстром изменении тока ионизационное состояние промежутка не успевает за изменением тока. Для деионизации требуется некоторое время.

ВАХ, полученные при быстром изменении тока до 0 называют динамическими (2).

L,R

i

U_д

U

Чтобы погасить дугу постоянного тока необходимо создать такие условия, чтобы процессы деионизации превосходили бы процессы ионизации.

По второму закону Кирхгофа:

U=U _д +i·R+L· (di/dt)

При устойчиво горящей дуге: (di / dt)=0

U = U _д +i·R

Для погасания дуги необходимо, чтобы ток уменьшался (di / dt)<0

U

а

б

I_а

I_б

U_д

iR

1

2

3

dt

di

-L

dt

di

+L

U

i

Значит необходимо, чтобы: U _д > U-i·R.

1 – внешнее напряжение U;

2 – падение напряжения (U- iR);

3 – ВАХ U_д;

В точках а и б: U = U _д+ iR; L (di / dt)=0; Равновесное состояние.

т. а – равновесие неустойчивое, т.к. ток маленький. Дуга горит на пределе.

т. б – равновесие устойчивое.

При i<I_а; U _д > U - iR; L (di / dt)<0; Дуга гаснет.

При i>I_б; U _д > U - iR; L (di / dt)<0; Дуга гаснет

I_а<i< I_б L (di / dt)>0; ток растет до I _б Рост электромагнитной энергии.

U

2

1

3

i

При i>I_б; U _д > U - iR; L (di / dt)<0; ток уменьшается, дуга гаснет.

Для погасания дуги необходимо, чтобы di / dt)<0, это значит ВАХ дуги должна быть выше U - iR < U _д и не должны пересекаться.

При переменном токе, ток в дуге независимо от степени ионизации дугового промежутка переходит через 0 каждый полупериод. Задача гашения дуги облегчается. Здесь необходимо создать условия, при которых ток не восстановился бы после прохождения через 0.

При переходе тока через 0 происходит интенсивная деионизация дугового промежутка, которая приводит к уменьшению его проводимости. Чем больше промежуток будет деионизирован, тем большее напряжение потребуется для его пробоя и повторного зажигания дуги.

U_д

U _пр

U

t

А

U,i

U _з

i

U _д

U _г

U _г

U _з

U _д

e_L

E

t

i

U

0

Условие гашения дуги при переменном токе – при переходе через 0 нарастание сопротивления промежутка, выраженное его пробивным напряжением (U _пр), должно опережать нарастание напряжения дуги U_д.

U _пр> U_д.

1,3 – кривая пробивного напряжения;

2 – напряжение дуги;

4 – падение напряжения при зажигании дуги (переход тока через 0).

При погасании дуги напряжение на дуговом промежутке нарастает от напряжения U_г до напряжения сети или ЭДС U_{в мах} источника тока.

Процесс носит название процесса восстановления напряжения на дуговом промежутке или восстановления прочности промежутка.

Отключение активной цепи происходит легче, чем индуктивной, т.к. ток и ЭДС совпадают по фазе. U_в=0

Дата добавления: 2014-01-07