Условие гашения дуги переменного тока. Аналитическая и графическая формы записи условия. Способы выполнения условия.

Эл. дуга перем. тока гасится знач. легче, чем дуга пост. тока. При гашении дуги перем. тока не требуется насильственно ↓ I_д до 0. Здесь ток сам по закону синуса спадает до 0, при переходе через 0 дуга гаснет. Необх-мо выполнить условие, чтобы при прохождении через 0 дуга не возникала бы вновь. Проанализируем врем. диаг-му U_с, U_д, I_д,R_д, U_вн, U_вп=ƒ(t) при откл-ии инд. цепи перем. тока (см. рис.3.7)

До МРК по цепи протекал ток опр-мый U_с= U_стsinwt, x=wL, I отстаёт от U на угол φ=90º.

В wt= t₀, контакты начали размыкаться, появл-ся дуга с U_д и ток I_д. По мере размыкания контактов Rд↑, при этом I_д и угол φ постепенно↓.

При t= t₁ и t= t₂ дуга погасла, но после 0 тока вновь возобновилась.

В t= t₃ дуга вновь погасла, а возобновиться не смогла, т.к. после погасания дуги в 0 тока начинает интенсивно проходить 2 процесса:

1) процесс восстановления U на контактах, к-ое хар-ся восстанавливающимся напр-ем Uвн.

2) Процесс восстановления эл. прочности межконт. пром-ка, к-ое хар-ся восстанавливающейся прочностью Uвп.

Uвн – мгн. знач-е напр-я на контактах, изменяется с напр-я в момент гашения дуги U_г до U_сети.

Uвп – мгн. знач-е эл. прочности межконт. пром-ка нарастающее с эл. прочности межконт. пром-ка в момент гашения до знач-я соотв-му max раствору контактов.

Условия окончат. гашения дуги перем. тока заключается в выполнение после погасания дуги в момент перехода I через 0 неравенства: U_вп> U_вн.

Графич. это условие изобр-ся превышением кривой Uвп над кривой Uвн (рис.3.8.б).

В t= t_1, t= t₂ дуга гасла, но затем возобновляется т.к. кривая Uвн> Uвп (см.рис.3.8.а), к t= t₃ контакты разомкнулись на значительную величину Uвп> Uвн - окончательное гашение дуги. Силовые коммут-ые ЭА должны отк-ть цепь переем. тока за t=0,02с.

Способы снижения скорости нарастания восстанав-ся напр-я:

Напр-е на контактах = напр-ю на конденсаторе в схеме замещения Þ :

1. Чем С > в схеме замещения, тем медленнее заряжается к-р.Þ ¯. Поэтому С увеличивают, включая параллельно контактам реальный к-р (используется для цепей НН).

2. R_ш¯ Þ С заряжается медленнее. Для этого параллельно контактам включают высокоомный резистор (для ВН).

При некоторых условиях периодич. процесс перейдёт в апериодический. На границе перехода ω₀=0 , т.е. — критический случай.

1). – сопротивление цепи.

.

Для надежности берут R_ш < R_ш.кр.

2). .

 

Для увеличения восстанавливающейся прочности применяется дугогасительная решётка: увеличивается число прикатодных зон.

6. Восстанавливающееся напряжение U_ВН но контактах ЭА при отключении переменного тока.

В общем случае отключаемую цепь ~ т. в первый момент времени можно представить схемой замещения (рис3.9)

Рис 3.9

U₀ – мгновенное значение ЭДС источника энергии отключаемой цепи в момент погасания дуги, называемое мгновенным возвращающимся напряжением.

R и L – акт. сопр. и индуктивность отключаемой цепи; R_ш – сопр. межконтактного промежутка после погасания дуги, называемое остаточным сопр-ем дугового канала; С – приведённая к контактам ЭА ёмкость обмоток источника энергии, приёмника, соед. проводов и самих контактов.

Решение этой схемы отн-но напряжения на контактах показывает, что процесс восстановления напряжения на них может быть апериодическим и колебательным. Наиб. тяжёлые условия возникают при колебат. процессе.

При этом:

– коэф-т. затухания.

– собственная частота отключаемой цепи.

.

f₀ =3…100 кГц – в низковольтных цепях. В высоковольтных ниже, но всё равно намного больше, чем 50 Гц.

Поэтому в схеме показан источник постоянного напряжения, т.к. в процессе гашения дуги напряжение сети практически неизменно.

Пренебрегаем U_Г, т.е. U_Г=0

,

т.е. напряжение изменяется по затухающей косинусоиде (рис 3.10)

Рис 3.10

При .

мс =10 мкс.

контакты за это время не успевают разойтись так, чтобы . Это достигается только в 3 переход через 0.

.

Восстанавливающееся напряжение хар-ся 2-мя параметрами:

1. Коэф-т превышения амплитуды восстанавливающегося напряжения

.

т.е. когда L­ и С¯ и R®0, тогда f¯ Þ и К_а®2.

Этот случай хар-н. для для цепей высокого напряжения и для случая отключеня КЗ.

Когда L¯ и С¯ и R­, тогда f­ Þ и К_а®1. Этот случай хар-н. для для цепей низкого напряжения.

К_а=1,5…2,0 для цепей ВН.

К_а=1,1…1,5 для цепей НН.

2. Средняя скорость нарастанияU_ВН (рис 3.11)

рис 3.11

.

Скорость нарастания вост. напр. определяется прежде всего параметрами отключаемой цепи, к-е определяют угол j_Н (R и L) и f₀. а также от напряжения сети.

Если L=0, то j_Н=0 (рис 3.12).

Рис 3.12

Отключение активной цепи ~ т. – наиболее лёгкий случай.

Индуктивная цепь: j_Н=90º (Рис 3.7). Отключение цепи облегчается, если снизить .

Способы снижения скорости нарастания восстанавливающегося напряжения:

Напряжение на контактах = напряжению на конденсаторе в схеме замещения Þ :

1. Чем С > в схеме замещения, тем медленнее заряжается к-р.Þ ¯. Поэтому С увеличивают, включая параллельно контактам реальный к-р.(используется для цепей НН).

2. R_ш¯ Þ С заряжается медленнее. Для этого параллельно контактам включают высокоомный резистор (для ВН).

При некоторых условиях периодич. процесс перейдёт в апериодический. На границе перехода ω₀=0 , т.е. — критический случай.

1). – сопротивление цепи.

.

Для надежности берут R_ш < R_ш.кр.

2). .