4.18.4 Гашение электрической дуги в вакууме

В вакуумных выключателях гашение электрической дуги происходит в среде с давлением 10-4 Па. При таком вакууме дугогасительный промежуток имеет очень высокую электрическую прочность – примерно 100 кВ/мм [3].

Процесс горения и гашения электрической дуги в вакууме при переменном токе происходит следующим образом. При размыкании контактов их переходное сопротивление увеличивается, что ведет к выделению на них большого количества тепла. Под действием данного тепла материал контактов плавится и образуется жидкий металлический мостик, который под действием высокой температуры нагревается и испаряется. При разрыве мостика загорается дуга, которая горит в среде паров металлов электрода. После прохождения тока через нуль вакуумная дуга гаснет.

На рисунке 4.22 показана вакуумная дугогасительная камера КДВ.

Рисунок 4.22 - Вакуумная дугогасительная камера КДВ: 1 ‑ рабочие контакты; 2 ‑ дугогасительные контакты; 3 ‑ зазор; 4, 5 ‑ токоподводящие стержни; 6 ‑ верхний фланец; 7 ‑ сильфон; 8, 9 ‑ металлические экраны; 10 ‑ керамический корпус; 11 ‑ кольцо; 12 ‑ корпус с направляющей

Рабочие контакты 1 имеют вид полых усеченных конусов с радиальными прорезями, которые при размыкании контактов создают радиальное электродинамическое усилие и перемещают электрическую дугу через зазоры 3 на дугогасительные контакты 2 [5]. Подвод тока к контактам осуществляется с помощью медных стержней 4 и 5. Подвижный контакт крепится к верхнему фланцу 6 с помощью сильфона 7 из нержавеющей стали.

Сильфон представляет собой эластичную цилиндрическую гармошку, которая обеспечивает стержню 5 осевое перемещение. Для выравнивания электрического поля между контактами и защиты керамического корпуса 10 от напыления паров металла, образующихся при гашении дуги, служат металлические экраны 8 и 9. Экран 8 крепится к корпусу с помощью кольца 11.

Тепло, выделяемое в контактах 1 и контактных стержнях 4 и 5 отводится к нижнему фланцу 6 и шинам, соединяемыми с контактом 5, в основном теплопроводностью. Из-за высокого вакуума отдача тепла в радиальном направлении идет только за счет излучения [3].

4.18.5 Гашение электрической дуги с помощью электромагнитного поля

В электромагнитных выключателях дуга гасится в результате ее растягивания и воздействия на нее электромагнитного поля, создаваемого отключаемым током, протекающим по дугогасительной катушке.

На рисунке 4.23 приведено дугогасительное устройство с последовательной катушкой. Магнитное поле создается катушкой 1, включенной последовательно с коммутируемой цепью. Катушка 1 имеет сердечник 3 с изоляционным цилиндром 2, соединенный с ферромагнитными полюсами в виде пластин 4 [2]. При протекании тока по катушке создается магнитное поле, направление которого указано крестиками. Ток протекает от входного контакта 5 по катушке 1, замкнутым контактам 6 и гибкой связи 7 к выходному контакту аппарата. При размыкании контактов 6 сначала возникает жидкий металлический мостик, а затем дуга 8, которая под действием магнитного поля перемещается в керамическую камеру 9. В керамической камере сопротивление дуги за счет ее удлинения резко возрастает, что приводит к уменьшению тока, вследствие чего напряжение в данной цепи оказывается недостаточным для поддержания электрической дуги и поэтому она гаснет.

Рис. 4.23- Дугогасительное устройство с последовательной катушкой: 1 катушка электромагнита; 2-изоляционный цилиндр; 3- сердечник электромагнита; 4- ферромагнитные полюса; 5- входной контакт; 6- рабочие контакты; 7- гибкая связь; 8- электрическая дуга; 9- керамическая камера