Учебное пособие: Проектирование электромеханических устройств

где: – градиент напряжения на столбе дуги, В/см

– длина дуги, см

 – приэлектродное падение напряжения на контактах, В

Для низковольтных аппаратов  не превышает по максимуму 20÷30 В, поэтому в практических расчётах, если не предусмотрена решётка, этим параметром пренебрегают (тогда считают ,  < 30 см).

Для реализации условия гашения дуги можно воздействовать на  путём перемещения дуги  из зоны контактов за счёт ЭДУ контура или специальной схемы магнитного дутья.

Модно также воздействовать на увеличение  за счёт увеличения раствора контактов, однако, у   есть ограничения   ≤ 30 см.

16.3 Условия гашения дуги переменного тока

В любой момент времени после погасания дуги (проход тока через естественный ноль) восстанавливающая прочность межконтактного промежутка должна быть больше восстанавливающегося напряжения.

где: – мгновенно восстанавливающаяся прочность, она зависит от материала контакта и предшествующей величины тока в дуге

– скорость роста восстанавливающейся прочности,

– время, с 

Рисунок 1.31 – Изменение восстанавливающейся прочности во времени

В зависимости от характера отключаемой цепи, закон изменения восстанавливающегося напряжения может быть апериодическим и колебательным.

Рисунок 1.32 – Колебательный процесс восстановления напряжения

,  – собственная частота,

Если эти две характеристики пересекаются, то происходит повторный пробой промежутка между контактами и дуга восстанавливается. При колебательном процессе восстановления напряжения максимальное напряжение не может быть больше .

В расчётах это учитывается путём введения коэффициента Ка– коэффициента превышения амплитуды.

Рисунок 1.33 – Апериодический процесс восстановления напряжения

При апериодическом процессе восстановления напряжения, максимальное напряжение не может быть больше Uс.

16.4 Значения токов, для которых производится расчёт дугогасительного устройства

Значения токов назначаются с учётом зависимости времени горения дуги от величины отключаемого тока и категории применения аппарата.

Рисунок 1.34 – Зависимость времени горения дуги от величины тока отключения

1–область, где гашение дуги, в основном, определяется механическим растяжением, т.е. ЭДУ малы и основную роль играет раствор контактов.

3 – область значительных токов, где решающим фактором в процессе гашения дуги является ЭДУ, между областью 1 и областью 3 находится область с максимально возможным временем горения дуги 2 . Это область критических токов. Это объясняется невозможностью растяжения контактов.

Эта область может приходится на диапазон токов от 3 до 30 А, в зависимости от особенности аппарата  и характера отключаемой нагрузки. В некоторых случаях область критических токов может достигать до 100 А.

4 – область отключения предельных токов, малое время горения дуги, за счёт малых ЭДУ. С учётом приведённой зависимости  при расчётах ДУ назначается ряд токов:

·  токи из области критических токов (4 – 5 значений тока)

·  , проверка номинальных значений ДУ

·  , величина, которых устанавливается по категории применения аппарата, для определения предельных возможностей ДУ.

Максимальное время горения дуги  при расчётах должно быть ≤ 0,1 с, если это условие не выполняется, то расчёт ДУ начинается сначала.

16.5 Перенапряжения при отключении дуги постоянного тока

Рисунок 1.35 – Осциллограмма изменения напряжения и тока в дуге

При гашении свободной открытой дуги, а также гашения дуги в камере с широкой цепью, упрощённо считают, что ток в дуге спадает по линейной зависимости, поэтому , где – напряжение, возникающее за счёт ЭДС самоиндукции. Для свободной дуги и в случае камеры с широкой щелью:

,

а при гашении дуги в камере с узкой щелью

,

где: L – индукция отключаемой сети;

– время горения дуги при данных  и

– в общем случае называется напряжением отключения, которое принимается равным: , где 1,1 – коэффициент, учитывающий возможные колебания напряжения  в сети в большую сторону на 10%.

При расчёте дугогасительных устройств, необходимо учитывать возможность появлений перенапряжений, и должно соблюдаться условие: , где – испытательное напряжение для данного класса аппарата.

16.6 Учёт влияния индуктивности отключаемой цепи при расчётах дугогасительных устройств постоянного тока

Как было указано выше, во время горения дуги к отключаемому напряжению источника  добавляется ЭДС самоиндукции , если принять, что при отключаемом токе  скорость изменения тока в течение времени горения дуги – постоянно, т.е. ток в дуге спадает по линейной зависимости, то ЭДС самоиндукции будет равна:

т.е. ,

Поскольку при расчёте ДУ постоянного тока приближённо можно считать, что гашение дуги в индукционной цепи происходит как в цепи с активной нагрузкой, но при большем напряжении, то расчёт ДУ производится не по величине , а по величине: , .

Рисунок 1.36 – ВАХ дуги постоянного тока для  и 

16.7 Основные критерии правильности расчёта ДУ постоянного и переменного тока

Длина дуги  не должна быть > 30 см, , время горения дуги не должно быть больше 0,1 с, .

Максимальное напряжение не должно превышать испытательное напряжение:                   для постоянного тока

,  для переменного тока

Если при гашении дуги используется щелевая камера, то максимальная температура нагрева внутренних стенок камеры не должна превышать допустимой температуры для выбранного материала камеры: .

16.8 Гашение свободной, неподвижной, открытой дуги постоянного тока механическим растяжением

Данный способ гашения электрической дуги  используется для слаботочных электрических аппаратов вспомогательных контактов, а также приемлем для установления растворов контактов аппаратов управления.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21