3. Дугогашение

Гашение электрической дуги в аппаратах низкого и высокого напряжения является одной из актуальных проблем, содержащей весьма сложный комплекс вопросов электротехники и физики.

Задача расчёта. Задача состоит в установлении основных размеров дугогасительной камеры, которые зависят от критической длины дуги и от расстояния наиболее удалённой её точки до контактов при предельно допустимом отключаемом токе. Время гашения дуги при критическом (небольшом) токе должно быть не более 0,1 с. максимальное напряжение на дуге должно быть меньше (с запасом) испытательного напряжения (по ГОСТ 12434-66 ).

Исходные данные.

1. номинальное напряжение источника питания

2. отключаемые токи от 0 до

3. отключаются силовые цепи электродвигателей мощностью до

4. число включений в час до

5. конечный раствор контактов

Расчёт

3.1 Выяснение необходимости иметь какое-либо дугогасительное устройство.

При конечном растворе контактов величина тока, при котором гасится дуга без какого- либо дугогасительного устройства, определяется:

1. по рис. 6-8 [1] при U=U_ном и

2. по формуле (24):

(24)

3.2 Дугогасительное устройство.

Оно состоит из электомагнитной системы с последовательно включённой в силовую цепь дугогасительной катушкой (создающей поперечное магнитное поле) и камеры с продольной щелью. Боковые пластины магнитопровода подводят магнитный поток в два места камеры, расположенные по обе стороны сердечника с катушкой к месту расположения контактов, откуда возникшая здесь дуга выдувается под действием магнитного поля к верхней части камеры. Скапливающиеся в верхней части камеры газы выталкивают дугу из камеры, что способствует её гашению.

Сечение проводника шинной катушки принимается равным сечению выводной шины.

Рисунок 2 - Схема кострукции камеры: а – вид камеры сбоку; б – вид сверху – разрез по А–А;

Расчёт производится для камеры с узкой щелью Напряженность поля предварительно при , при условии минимального износа контактов можно принять (рисунок 6-14 [1]). Это даст возможность рассчитать число витков (без учёта сопротивления стали).

Для расчёта параметров дугогашения необходима зависимость . Для этой цели проводится расчёт магнитной системы (часть 4). На рисунке 3 приведены зависимости и , полученные при указанном расчёте.

3.3 Определение основных параметров дугогашения.

Диапазон токов , которые должен отключать контактор, от 0,5 А до . Расчёты выполнены для отключаемых токов : 1, 5, 15, 100, 400, 1000 А... В процессе гашения дуги при каждом из этих токов величина тока изменяется от до 0, поэтому в формулы подставляется среднее значение отключаемого тока .

Рисунок 3 - Зависимость параметров дугогашения от величины отключаемого тока.

Для построения вольт-амперной характеристики, одна из точек которой касается нагрузочной (реостатной) характеристики (при критичской длине дуги), необходимо скорость движения дуги и напряжение на дуге определить при нескольких значениях отключаемого тока (например: при значения 1, 0,5 и 0,2 А).

Скорость дуги в узкой щели определяется по (25), а напряжение - по (26) методом последовательного приближения путём подбора , при которой вольт-амперная характеристика касается нагрузочной:

(25)

(26)

По значениям строят вольт-амперные характеристики для различных . Затем методом последовательного приближения подбираем l_д.кр, при которой вольтамперная характеристика касается нагрузочной. По полученным данным строится зависимость l_д.кр=f∙(I_отк),

Прочие параметры дугогашения рассчитываются по следующим формулам: диаметр дуги - по (27), время растягивания дуги - по (28) и расстояние от коммутирующих контактов до наиболее удалённой части дуги - по (29).

(27)

(28)

(29)

По полученным данным строятся зависимости d_д=f∙(I_отк), t_рд=f∙(I_отк), h_д = f∙(I_отк)

Размеры дугогасительной камеры должны быть такими, чтобы при максимальном токе дуга при её критической длине разместилась внутри камеры. Допускается выход дуги из камеры на некоторое расстояние, которое не должно быть большим с целью сокращения размеров оболочек, в которых размещается контактор.

В

Рисунок 4 - Кинематическая схема

ремя горения дуги при критическом токе равно времени растяжения дуги до и времени гашения пламени. Это время должно быть меньше .

Размер щели выбран правильно и все расчёты произведены верно, если при принятой ширине щели максимальное значение напряжения меньше испытательного напряжения.