Дугогасительные устройства низковольтных аппаратов

Для гашения дуги в аппаратах применяют дугогасительные устройства. Погасить дугу можно двумя способами: за счет ускорения деионизации дугового промежутка или за счет уменьшения скорости восстановления напряжения на нем. Ускорение деионизации достигается увеличением длины дуги, увеличением скорости движения окружающей среды или самой дуги, приведением дуги в соприкосновение с диэлектриком с помощью эффекта узких щелей, созданием вакуума вокруг дуги или повышенного давления в среде, делением длинной дуги на ряд коротких. Уменьшение скорости восстановления напряжения производится включением параллельно дуговому промежутку активных сопротивлений и бесконтактных устройств.

Удлинением дуги за счет расхождения контактов удается успешно гасить дугу только в слаботочных цепях. Дуги с большими токами приходится гасить с применением специальных устройств. В большинстве аппаратов применяются следующие способы гашения дуги:

1. Гашение дуги за счет автодутья. К неподвижному контакту пристраивается специальная пластина – дугогасительный рог, что позволяет быстрее и дальше развести опорные точки дуги. При размыкании контактов между

Рис. 2.5. Конструкции дугогасительных устройств низкого напряжения:

а– дугогасительный рог; б– камера с узкой щелью;

в– магнитное дутье; г– камера с деионной решеткой

ними возникает дуга. За счет того, что при ее горении выделяется большое количество тепла, воздух нагревается, поднимается вверх, увлекая за собой дугу. Происходит сильное ее удлинение, отчего дуга гаснет. Этому же способствуют электродинамические силы, действующие на концы дуги

(рис. 2.5, а)

2. Гашение дуги в камерах. Если контакты окружить изоляционной камерой,

имеющей узкую щель, то гашение будет происходить более успешно, так как в щели дуга соприкасается со стенками камеры и интенсивно охлаждается. Если же сделать щель неровную (так называемая лабиринтная камера), то произойдет ещё и дополнительное удлинение дуги. Этот достаточно простой способ применяется в основном в аппаратах переменного тока средней мощности и в сочетании с другими способами в аппаратах постоянного тока (рис. 2.5, б).

В контакторах магнитных пускателей переменного тока, предохранителях, пакетных выключателях применяют закрытые дугогасительные камеры, в которых гашение дуги ускоряется за счет увеличения давления, поскольку при этом снижается ионизация газа. Этому способствует также применение для стенок камер газогенерирующих материалов, например фибры.

3. Магнитное дутье. В аппаратах постоянного тока обычно недостаточно

использовать только камеры. Для ускорения движения дуги применяют магнитное дутье. Для этого последовательно с контактом включается токовая катушка, рассчитанная на большие токи. При размыкании контактов дуга оказывается помещенной в магнитное поле катушки. Возникают большие электромагнитные силы, заставляющие дугу подниматься вверх (рис. 2.5, в).

4. Деление длинной дуги на ряд коротких. В более мощных аппаратах

используют эффект гашения коротких дуг. Для этого в камере изолированно друг от друга устанавливают металлические пластины, стальные, покрытые медью. При горении дуга поднимается вверх, входит в зону установки пластин и делится ими на ряд последовательно горящих коротких дуг. Для поддержания этих дуг требуется большее напряжение, так как сильнее сказывается увеличение катодного падения напряжения: раньше был один катод, а теперь стало несколько. Напряжение между контактами осталось прежним и его недостаточно для поддержания дуги (рис. 2.5, г).

Во многих случаях применяют комплекс дугогасительных средств, что приводит к более эффективному гашению дуги.

Горение дуги, особенно на постоянном токе, сопровождается большим количеством раскаленных газов, образующих пламя дуги. Это сильно ионизированный газ, пространственный потенциал которого равен нулю. Пламя опасно тем, что способствует пробою промежутка и повреждает детали аппарата. В процессе гашения дуги пламя может выбрасываться далеко за пределы камеры и повреждать окружающее оборудование. Гашение пламени осуществляется решеткой в виде листа с отверстиями, закрывающего выход из камеры, или деионной решеткой, используемой для разделения дуги.

Институтом ВНИИЭлектроаппарат разработаны и внедрены серии контакторов гибридного исполнения, в которых для гашения дуги используют-

Рис. 2.6. Схема бездугового выключения цепи

ся полупроводниковые приборы. Параллельно главному контакту ГК включены встречно-параллельные тиристоры Т1-Т2, управляемые от трансформатора тока ТТ через диоды Д1-Д2 (рис. 2.6). Во включенном состоянии контакта ГК ток идет по нему, тиристоры из-за малого напряжения не открываются. При размыкании контакта ток переходит в тиристоры. Дуга в контактах не образуется из-за малого падения напряжения на тиристорах. При первом переходе тока через ноль ток в тиристорах прекращается.