Як відбувається гасіння електричної дуги в автоматичних вимикачах - Школа для електрика все
Автоматичний вимикач повинен забезпечувати гасіння дуги за всіх можливих режимів мережі.
В автоматичних вимикачах знайшли застосування два виконання дугогасних пристроїв — напівзакрите та відкрите.
У напівзакритому виконанні автоматичний вимикач закритий кожухом з отворами для виходу гарячих газів. Обсяг кожуха робиться досить великим, щоб уникнути появи всередині кожуха великих надлишкових тисків. При напівзакритому виконанні зона викиду гарячих та іонізованих газів зазвичай становить кілька сантиметрів від вихлопних щілин. Таке конструктивне рішення застосовується в автоматичних вимикачах, що монтуються поряд з іншими апаратами, у розподільчих пристроях, в автоматах з ручним керуванням. Граничний струм автоматичного вимикача вбирається у 50 кА.
При струмах 100 кА і вище автоматичних вимикачах застосовуються камери відкритого виконання з великою зоною викиду. Напівзакрите виконання застосовується, як правило, в настановних та універсальних автоматах, відкрите - у швидкодіючих і автоматах на великі граничні струми (100 кА і вище) або більші напруги (вище 1000В).
Способи гасіння електричної дуги в установочних та універсальних автоматичних вимикачах
У ланцюгах змінного струму знапругою 660 В такі дугогасні пристрої забезпечують гасіння дуги зі струмом до 50 кА. На постійному струмі ці пристрої працюють при напрузі до 440 і відключають струми до 55 кА. У дугогасних пристроях зі сталевими пластинами гасіння відбувається спокійно, з мінімальним викидом іонізованих та нагрітих газів із дугогасного пристрою.
Види дугогасних камер автоматичних вимикачів
При великих струмах застосовуються лабіринтно-щілинні камери та камери з прямою поздовжньою щілиною. Втягування дуги в щілину здійснюється магнітним дуванням з котушкою струму.
Поздовжньо-щілинна камера може мати кілька паралельних щілин постійного перерізу. Це зменшує аеродинамічний опір камери та полегшує входження дуги з великим струмом у щілини. Спочатку дуга розбивається ряд паралельних волокон. Але потім із усіх паралельних гілок залишається лише одна, в якій остаточно відбувається гасіння. Стінки камери та перегородки виготовляються з азбоцементу.
У лабіринтно-щілинній камері поступове входження дуги в звивисту щілину не створює високого аеродинамічного опору при великих струмах. Вузька щілина підвищує градієнт напруги у дузі, що скорочує необхідну довжину дуги під час гасіння. Зигзагоподібна форма щілини зменшує габарити автомата.
У лабіринтно-щілинній камері здійснюється інтенсивне охолодження дуги стінками камери. Зважаючи на те, що дуга віддає велику кількість тепла стінкам щілини, матеріал камери повинен мати високу теплопровідність і температуру плавлення.
Як матеріал для камери застосовується кордієрит. Газоутворювальні матеріали типу фібри, органічного скла не застосовуються через підвищення аеродинамічного опору.
В даний час з метою спрощення конструкції (відмова від потужних і складних систем магнітного дуття) знову повертаються до ідеї деіонних сталевих ґрат. Сталеві пластини, що мають паз для дугогасних контактів, створюють зусилля, що переміщає дугу. На відміну від звичайної решітки дуга стикається із ізольованими сталевими пластинами: гасіння відбувається так само, як у камері з поперечними ізоляційними перегородками, але за відсутності спеціальної магнітної системи, що рухає дугу.
Вплив електричної дуги на контакти автоматичних вимикачів
Великі номінальні струми вимагають застосування в автоматичних вимикачах двоступінчастого контакту типу моста, що перекочується, або пари основних і дугогасних контактів. Основні контакти автоматичних вимикачів облицьовуються або сріблом, або металокерамікою (срібло, нікель, графіт). Дугогасний нерухомий контакт покривається металокерамікою СВ-50 (срібло, вольфрам), рухомий СН-29ГЗ. В автоматичних вимикачах застосовується металокераміка та інших марок.
В автоматичних вимикачах великих номінальних струмів застосовується включення кількох паралельних пар основних контактів.
У швидкодіючих автоматичнихвимикачі з метою зменшення власного часу застосовуються виключно торцеві контакти, що мають малий провал. Контакти виготовляються з міді та поверхні торкання піддаються срібленню. У зв'язку зі зростанням номінального струму та відносно високим опором контактів автоматичних вимикачів, в даний час проводяться роботи з штучного охолодження контактів за допомогою рідини. Таке рішення задачі дозволяє зберегти малу масу та швидкодію автоматичного вимикача та збільшити тривалий струм з 2500 до 10 000 А.
Стійкість контактів автоматичних вимикачів при включенні на коротке замикання
В універсальних автоматичних вимикачах, що працюють селективно, створюється навмисна витримка часу під час протікання струму короткого замикання.
Щоб уникнути зварювання контактів автоматичного вимикача, обов'язково застосовується електродинамічна компенсація. При протіканні струму в дугогасильному контурі на провідник, що несе нерухомий дугогасний контакт автоматичного вимикача, діє електродинамічна сила, що збільшує натискання контактів.