Як відбувається гасіння електричної дуги в автоматичних вимикачах

Види дугогасильних пристроїв в автоматичних вимикачах

Автоматичний вимикач повинен забезпечувати гасіння дуги при всіх можливих режимах мережі.

В автоматичних вимикачах знайшли застосування два виконання дугогасильних пристроїв - напівзакрите і відкрите.

В напівзакритому виконанні автоматичний вимикач закритий кожухом, що має отвори для виходу жарких газів. Обсяг кожуха робиться досить великим, щоб уникнути виникнення всередині кожуха величезних зайвих тисків. При напівзакритому виконанні зона викиду жарких і іонізованих газів становить зазвичай кілька см від вихлопних щілин. Таке конструктивне рішення застосовується в автоматичних
вимикачах, що вмонтовуються поряд з іншими апаратами, в розподільних пристроях, в автоматах з ручним керуванням. граничний струм
автоматичного вимикача не перевищує 50 кА.

При токах 100 кА і вище в автоматичних вимикачах використовуються камери відкритого виконання з великою зоною викиду. Напівзакрите виконання застосовується, зазвичай, в настановних і універсальних
автоматах, відкрите - в швидкодіючих і автоматах на величезні граничні струми (100 кА і вище) або величезні напруги (вище 1000В).

Методи гасіння електронної дуги в настановних і
універсальних автоматичних вимикачах

В автоматичних вимикачах масового впровадження (настановних і універсальних) широке застосування отримала деіонная дугогасительная решітка із залізних пластинок. Так як
автоматичні вимикачі повинні працювати як на змінному, так і на постійному струмі, число пластинок вибирається з умови відключення ланцюга незмінного струму. На кожну пару платівок має припадати напруга найменш 25 В.

У ланцюгах змінного струму з напругою 660 В такі дугогасительниє пристрої забезпечують гасіння дуги зі струмом до 50 ка. На постійному струмі ці пристрої працюють при напрузі до 440 В і відключають струми до 55 кА. У дугогасильних пристроях зі сталевими пластинами гасіння відбувається спокійно, з найменшим викидом іонізованих і нагрітих газів з дугогасительного пристрою.

Види дугогасильних камер автоматичних вимикачів

При величезних токах використовуються лабіринтно-щілинні камери і камери з прямого поздовжнього щілиною. Втягування дуги в щілину здійснюється магнітним дуттям з котушкою струму.

Поздовжньо-щілинна камера може мати кілька паралельних щілин постійного перетину. Це зменшує аеродинамічний опір камери і спрощує входження дуги з величезним струмом в щілини. Спочатку дуга розбивається на ряд паралельних волокон. Але потім з усіх паралельних гілок залишається тільки одна, в якій зовсім відбувається гасіння. Стіни камери і перегородки робляться з азбестоцементу.

У лабіринтно-щілинний камері поступове входження дуги в звивисту щілина не робить найвищого аеродинамічного опору при величезних токах. Вузенька щілину збільшує градієнт напруги в дузі, що зменшує потрібну довжину дуги при гасінні. Звивиста форма щілини зменшує габарити автомата.

У лабіринтно-щілинний камері здійснюється насичене охолодження дуги стінка-ми камери. З огляду на те що дуга дає величезну кількість тепла стін щілини, матеріал камери повинен володіти високою теплопровідністю і температурою плавлення.

Для того щоб не відбувалося руйнування камери від високої температури, потрібно, щоб дуга рухалася безперервно з великою швидкістю. Це вимагає створення потужного магнітного поля на всьому шляху руху дуги в щілини. При недостатній швидкості руху відбувається руйнування дугогасительного пристрою.

Як матеріал для камери застосовується кордиерит. Газоутворюючі матеріали типу фібри, органічного скла не використовуються через збільшення аеродинамічного опору.

В даний час з метою спрощення конструкції (відмова від масивних і складних систем магнітного дуття) знову повертаються до ідеї деіонной металевої решітки. Залізні пластинки, що мають паз для дугогасильних контактів роблять зусилля, що переміщує дугу. На відміну від звичайної решітки дуга стикається з ізольованими залізними пластинами: гасіння відбувається так само, як в камері з поперечними ізоляційними перегородками, але при відсутності спеціальної магнітної системи, що рухає дугу.

Вплив електронної дуги на контакти автоматичних
вимикачів

Більш відповідальною частиною токоведущей ланцюга автоматичних
вимикачів є контакти. При номінальних токах до 200 А в автоматичних
вимикачах застосовується одна пара контактів, які для росту дугостійкості можуть бути облицьовані металокерамікою.

Величезні номінальні струми вимагають впровадження в автоматичних
вимикачах двоступеневого контакту типу перекочувати моста або пари головних і дугогасильних
контактів. Головні контакти автоматичних вимикачів облицьовуються або сріблом, або металокерамікою (срібло, нікель, графіт). Дугогасительного непорушний контакт покривається металокерамікою СВ-50 (срібло, вольфрам), рухливий СН-29ГЗ.
У автоматічекскіх вимикачах застосовується металокераміка і інших марок.

В автоматичних виключатлелях на величезні номінальні струми застосовується включення декількох паралельних пар головних контактів.

У швидкодіючих автоматичних вимикачах з метою зменшення власного часу використовуються тільки торцеві контакти, які мають малий провал. Контакти робляться з міді і поверхні торкання піддаються сріблення. У зв`язку із зростанням номінального струму і відносно високою опором контактів
автоматичних вимикачів, в даний час, проводяться роботи по штучному охолодженню контактів за допомогою води. Таке рішення задачки дозволяє зберегти малу масу і швидкодія
автоматичного вимикача і збільшити довгий струм з 2500 до 10 000 А.

Стійкість контактів автоматичних вимикачів при
включенні на короткий замикання

Стійкість контактів автоматичних вимикачів при включенні на короткий замикання залежить від швидкості наростання тиску в контактах. При амплітуді включається струму більше 30 - 40 кА використовують автомати моментного діяння, у яких швидкість руху контактів і натискання в їх не залежать від швидкості переміщення включає ручки.

В універсальних автоматичних вимикачах, які працюють селективно, створюється навмисна витримка часу при протіканні струму короткого замикання.

Щоб уникнути зварювання контактів автоматичного вимикача неодмінно застосовується електродинамічна компенсація. При протіканні струму в дугогасному контурі на провідник, який несе непорушний дугогасительного контакт
автоматичного виключатлеля, діє електродинамічна сила, яка збільшує натискання контактів.