خاموش کردن قوس توسط گازهای بسیار تخلیه شده یا گازهای فشار بالا که به عنوان عایق داخلی دستگاه ها برای ولتاژهای بالای 1000 ولت استفاده می شود، تسهیل می شود.

خاموش کردن قوس در خلاء.یک گاز بسیار تخلیه شده دارای قدرت الکتریکی ده ها برابر بیشتر از گاز در فشار اتمسفر است. در کنتاکتورهای خلاء و قطع کننده مدار استفاده می شود.

خاموش شدن قوس در گازهای فشار قویهوا در فشار 2 مگاپاسکال یا بیشتر دارای قدرت الکتریکی بالایی است که امکان ایجاد دستگاه های میرایی فشرده در کلیدهای هوا را فراهم می کند. استفاده موثر از هگزا فلوراید گوگرد SF 6 (گاز SF6) برای خاموش کردن قوس.

شرایط خاموش کردن قوس AC.

بگذارید مخاطبین در نقطه a واگرا شوند. یک قوس بین آنها روشن می شود. در پایان نیم دوره، به دلیل کاهش جریان، مقاومت تنه قوس افزایش می یابد و بر این اساس، ولتاژ دو طرف قوس افزایش می یابد. هنگامی که جریان به صفر نزدیک می شود، قدرت کمی به قوس داده می شود، دمای قوس کاهش می یابد، به ترتیب، یونیزاسیون حرارتی کند می شود و فرآیندهای یونیزاسیون تسریع می شود - قوس خاموش می شود (نقطه 0 ). جریان در مدار قبل از عبور طبیعی آن از صفر قطع می شود. ولتاژ مربوط به جریان قطع - اوج خاموشی U g.

برنج. 22. خاموش کردن قوس AC با بار فعال

پس از خاموش شدن قوس، روند بازیابی قدرت الکتریکی شکاف قوس رخ می دهد (منحنی a 1 - b 1). قدرت الکتریکی شکاف قوس به معنای ولتاژی است که در آن شکست الکتریکی شکاف قوس رخ می دهد. قدرت دی الکتریک اولیه (نقطه a 1) و میزان افزایش آن به ویژگی های دستگاه خاموش کننده قوس بستگی دارد. در حال حاضر t 1منحنی ولتاژ شکاف قوس با منحنی بازیابی قدرت دی الکتریک شکاف قوس تقاطع می کند - قوس مشتعل می شود. ولتاژ احتراق قوس - اوج احتراق یو اس... منحنی ولتاژ قوس به شکل زین است.

در نقطه 0 1 قوس دوباره خاموش می شود و فرآیندهایی مشابه آنچه قبلا توضیح داده شد رخ می دهد. به لحظه 0 1 به دلیل واگرایی کنتاکت ها، طول قوس افزایش می یابد، حذف گرما از قوس افزایش می یابد و به ترتیب قدرت دی الکتریک اولیه (نقطه a2) و سرعت افزایش آن (منحنی a 2 –b 2) افزایش می یابد. نیز افزایش دهد. بر این اساس، مکث بدون جریان نیز افزایش می یابد. 0 1 - t 2 > 0 -t 1 .

در حال حاضر t 2قوس دوباره برخورد می کند در نقطه 0 11 قوس خاموش شده است قدرت دی الکتریک اولیه (نقطه a 3) و سرعت افزایش آن (منحنی a 3 -b 3) دوباره افزایش می یابد. منحنی ولتاژ با منحنی افزایش قدرت دی الکتریک تلاقی نمی کند. قوس در این نیم چرخه مشتعل نمی شود.

در یک قوس باز در ولتاژ بالا(شاخ گیر)، عامل تعیین کننده مقاومت فعال شفت قوس با کشش زیاد است، شرایط خاموش کردن قوس AC نزدیک به شرایط خاموش کردن قوس DC و فرآیندهای پس از عبور جریان از صفر تأثیر کمی بر خاموش کردن قوس دارد. قوس

با یک بار القایی، مکث بدون جریان بسیار کوچک است (حدود 0.1 میکرو ثانیه)، یعنی قوس تقریباً پیوسته می سوزد. قطع بار القایی دشوارتر از قطع بار فعال است. هیچ وقفه فعلی در اینجا وجود ندارد.

به طور کلی، فرآیند خاموش کردن قوس با جریان متناوب آسانتر از جریان مستقیم است. یک شرط منطقی برای خاموش کردن قوس جریان متناوب باید مانند زمانی در نظر گرفته شود که خاموش کردن در اولین عبور از صفر جریان پس از باز کردن کنتاکت ها انجام می شود.

سوالات برای خودآزمایی:

· نواحی تخلیه قوس.

· مشخصه استاتیک ولت آمپر.

· مشخصه دینامیک ولت آمپر.

· شرایط برای سوختن و خاموش کردن پایدار قوس DC.

· از چه پدیده هایی برای خاموش کردن قوس استفاده می شود؟

· شرایط خاموش کردن قوس جریان متناوب.

17 ژانویه 2012 در 10:00 صبح

هنگامی که یک مدار الکتریکی باز می شود، تخلیه الکتریکی به شکل قوس الکتریکی رخ می دهد. برای ظاهر یک قوس الکتریکی، کافی است ولتاژ در کنتاکت ها بالای 10 ولت با جریانی در مدار 0.1 A یا بیشتر باشد. در ولتاژها و جریان های قابل توجه، دمای داخل قوس می تواند به 10 ... 15 هزار درجه سانتیگراد برسد، در نتیجه تماس ها و قطعات زنده ذوب می شوند.

در ولتاژهای 110 کیلوولت و بالاتر، طول قوس می تواند به چند متر برسد. بنابراین، قوس الکتریکی، به ویژه در مدارهای قدرت قدرتمند، برای ولتاژهای بالای 1 کیلو ولت، خطر بزرگی است، اگرچه عواقب جدی در تاسیسات ولتاژهای زیر 1 کیلو ولت نیز می تواند باشد. در نتیجه، قوس الکتریکی باید تا حد امکان محدود شود و به سرعت در مدارهای ولتاژ بالا و زیر 1 کیلو ولت خاموش شود.

علل ایجاد قوس الکتریکی

فرآیند تشکیل قوس الکتریکی را می توان به صورت زیر ساده کرد. هنگامی که کنتاکت ها واگرا می شوند، ابتدا فشار تماس کاهش می یابد و بر این اساس، سطح تماس، مقاومت انتقال افزایش می یابد (چگالی جریان و دما - موضعی (در مناطق خاصی از منطقه تماس) گرمای بیش از حد شروع می شود، که بیشتر به انتشار ترمیونی کمک می کند. تحت تأثیر دمای بالا، سرعت الکترون افزایش می یابد و آنها از سطح الکترود خارج می شوند.

در لحظه واگرایی تماس، یعنی مدار شکسته شده است، ولتاژ به سرعت در شکاف تماس بازیابی می شود. از آنجایی که در این حالت فاصله بین کنتاکت ها کم است، میدان الکتریکی با قدرت بالا ایجاد می شود که تحت تأثیر آن الکترون ها از سطح الکترود بیرون کشیده می شوند. آنها در یک میدان الکتریکی شتاب می گیرند و با برخورد به یک اتم خنثی، انرژی جنبشی خود را به آن می دهند. اگر این انرژی برای جدا کردن حداقل یک الکترون از پوسته یک اتم خنثی کافی باشد، فرآیند یونیزاسیون انجام می شود.

الکترون ها و یون های آزاد تشکیل شده پلاسمای تنه قوس را می سازند، یعنی کانال یونیزه شده ای که در آن قوس می سوزد و حرکت مداوم ذرات تضمین می شود. در این مورد، ذرات باردار منفی، در درجه اول الکترون ها، در یک جهت (به سمت آند) و اتم ها و مولکول های گازها، بدون یک یا چند الکترون، - ذرات باردار مثبت - در جهت مخالف (به کاتد) حرکت می کنند. رسانایی پلاسما نزدیک به فلزات است.

جریان زیادی در شفت قوس جریان می یابد و دمای بالایی ایجاد می شود. این دمای بشکه قوس منجر به یونیزاسیون حرارتی می شود - فرآیند تشکیل یون ها به دلیل برخورد مولکول ها و اتم ها با انرژی جنبشی بالا در سرعت های بالای حرکت آنها (مولکول ها و اتم های محیطی که در آن قوس می سوزد به الکترون ها فرو می ریزد و یون های دارای بار مثبت). یونیزاسیون حرارتی شدید هدایت پلاسما را بالا نگه می دارد. بنابراین، افت ولتاژ در طول قوس کم است.

در یک قوس الکتریکی، دو فرآیند به طور مداوم انجام می شود: علاوه بر یونیزاسیون، یونیزاسیون اتم ها و مولکول ها نیز انجام می شود. مورد دوم عمدتاً با انتشار، یعنی انتقال ذرات باردار به محیط، و بازترکیب الکترون‌ها و یون‌های دارای بار مثبت، که با بازگشت انرژی صرف شده برای فروپاشی، دوباره به ذرات خنثی متصل می‌شوند، رخ می‌دهد. در این حالت اتلاف گرما در محیط اتفاق می افتد.

بنابراین، سه مرحله از فرآیند مورد بررسی را می توان تشخیص داد: اشتعال قوس، زمانی که به دلیل یونیزاسیون ضربه و انتشار الکترون از کاتد، تخلیه قوس شروع می شود و شدت یونیزاسیون بیشتر از دییونیزاسیون است، سوزاندن قوس پایدار، با پشتیبانی حرارتی. یونیزاسیون در بشکه قوس، زمانی که شدت یونیزاسیون و یونیزاسیون یکسان است، خاموش شدن قوس زمانی که شدت یونیزاسیون بیشتر از یونیزاسیون باشد.

روش های خاموش کردن قوس در دستگاه های سوئیچینگ الکتریکی

برای جدا کردن عناصر مدار الکتریکی و جلوگیری از آسیب رساندن به دستگاه سوئیچینگ، نه تنها باید مخاطبین آن را باز کنید، بلکه قوس ظاهر شده بین آنها را نیز خاموش کنید. فرآیندهای خاموش کردن قوس و همچنین سوزاندن با جریان متناوب و مستقیم متفاوت است. این با این واقعیت مشخص می شود که در حالت اول، جریان در قوس در هر نیم دوره از صفر عبور می کند. در این لحظات، آزاد شدن انرژی در قوس متوقف می شود و قوس هر بار به طور خود به خود خاموش می شود و سپس دوباره مشتعل می شود.

در عمل، جریان در قوس کمی زودتر از تقاطع صفر به صفر نزدیک می شود، زیرا با کاهش جریان، انرژی عرضه شده به قوس کاهش می یابد و دمای قوس بر این اساس کاهش می یابد و یونیزاسیون حرارتی متوقف می شود. در این حالت، فرآیند دییونیزاسیون به شدت در شکاف قوس در حال انجام است. اگر در لحظه باز کردن و باز کردن سریع کنتاکت ها، ممکن است خرابی الکتریکی بعدی رخ ندهد و مدار بدون قوس قطع شود. با این حال، در عمل، انجام این کار بسیار دشوار است، و بنابراین اقدامات ویژه ای برای تسریع در خاموش شدن قوس، اطمینان از خنک شدن فضای قوس و کاهش تعداد ذرات باردار انجام می شود.

در نتیجه دیونیزاسیون، قدرت دی الکتریک شکاف به تدریج افزایش می یابد و در همان زمان، ولتاژ بازیابی در آن افزایش می یابد. به نسبت این مقادیر بستگی دارد که آیا قوس در نیمه بعدی دوره روشن می شود یا خیر. اگر قدرت دی الکتریک شکاف سریعتر افزایش یابد و از ولتاژ بازیابی بیشتر باشد، قوس دیگر مشتعل نمی شود، در غیر این صورت قوس پایدار تضمین می شود. شرط اول مشکل خاموش شدن قوس را مشخص می کند.

در دستگاه های سوئیچینگ از روش های مختلفی برای خاموش کردن قوس استفاده می شود.

افزایش طول قوس

اگر در هنگام قطع شدن مدار الکتریکی، کنتاکت ها از هم جدا شوند، قوس ایجاد شده کشیده می شود. در عین حال، شرایط خنک سازی قوس بهبود می یابد، زیرا سطح آن افزایش می یابد و ولتاژ بیشتری برای احتراق مورد نیاز است.

تقسیم یک قوس بلند به یک سری قوس کوتاه

اگر قوس ایجاد شده در حین باز شدن کنتاکت ها به قوس های کوتاه K تقسیم شود، مثلاً با کشیدن آن به داخل یک شبکه فلزی، آنگاه خارج می شود. قوس معمولاً با تأثیر یک میدان الکترومغناطیسی که توسط جریان های گردابی در صفحات توری ایجاد می شود به داخل یک توری فلزی کشیده می شود. این روش خاموش کردن قوس به طور گسترده در دستگاه های سوئیچینگ برای ولتاژهای زیر 1 کیلو ولت، به ویژه در کلیدهای هوای اتوماتیک استفاده می شود.

خنک کننده قوس الکتریکی در شکاف های باریک

خاموش کردن قوس کوچک تسهیل می شود. بنابراین، در دستگاه های سوئیچینگ، اتاق های خاموش کننده قوس با شکاف های طولی به طور گسترده ای استفاده می شود (محور چنین شکافی در جهت با محور شفت قوس منطبق است). چنین شکافی معمولاً در محفظه هایی از مواد عایق مقاوم در برابر قوس تشکیل می شود. به دلیل تماس قوس با سطوح سرد، خنک شدن شدید آن، انتشار ذرات باردار در محیط و بر این اساس، دییونیزاسیون سریع رخ می دهد.

علاوه بر شکاف هایی با دیواره های موازی صفحه، شیارهای با دنده، برآمدگی، پسوند (جیب) نیز استفاده می شود. همه اینها منجر به تغییر شکل بشکه قوس می شود و سطح تماس آن با دیواره های سرد محفظه را افزایش می دهد.

قوس معمولاً توسط یک میدان مغناطیسی در تعامل با قوس به شکاف های باریک کشیده می شود که می تواند به عنوان یک رسانای حامل جریان در نظر گرفته شود.

یک میدان مغناطیسی خارجی برای جابجایی قوس اغلب توسط سیم پیچی که به صورت سری به مخاطبینی که بین آنها قوس ایجاد می شود متصل می شود. خاموش کردن قوس در شکاف های باریک در دستگاه ها برای تمام ولتاژها استفاده می شود.

خاموش کردن قوس فشار قوی

در دمای ثابت، درجه یونیزاسیون گاز با افزایش فشار کاهش می یابد، در حالی که هدایت حرارتی گاز افزایش می یابد. همه چیزهای دیگر برابر هستند، این منجر به افزایش خنک‌کننده قوس می‌شود. خاموش کردن قوس با کمک فشار زیاد ایجاد شده توسط خود قوس در محفظه های محکم مهر و موم شده به طور گسترده در فیوزها و تعدادی از وسایل دیگر استفاده می شود.

خاموش شدن قوس در روغن

اگر کنتاکت های سوئیچ در روغن غوطه ور شوند، قوس هایی که هنگام باز شدن آنها ایجاد می شود منجر به تبخیر شدید روغن می شود. در نتیجه، یک حباب گاز (پوسته) در اطراف قوس تشکیل می شود که عمدتاً از هیدروژن (70 ... 80٪) و همچنین بخارات نفت تشکیل شده است. گازهای ساطع شده با سرعت زیاد مستقیماً به منطقه بشکه قوس نفوذ می کنند، باعث اختلاط گاز سرد و گرم در حباب می شوند، خنک کننده شدید و بر این اساس یونیزاسیون شکاف قوس را فراهم می کنند. علاوه بر این، توانایی دییونیزاسیون گازها باعث افزایش فشار داخل حباب ایجاد شده در هنگام تجزیه سریع روغن می شود.

شدت فرآیند خاموش کردن قوس در روغن هر چه بیشتر باشد، قوس نزدیکتر با روغن تماس پیدا می کند و روغن نسبت به قوس سریعتر حرکت می کند. با توجه به این، شکاف قوس توسط یک دستگاه عایق بسته محدود می شود - یک لوله قوس. در این محفظه‌ها تماس نزدیک‌تری از روغن با قوس ایجاد می‌شود و با کمک صفحات عایق و سوراخ‌های خروجی، کانال‌های کاری ایجاد می‌شود که از طریق آنها حرکت روغن و گازها انجام می‌شود و دمیدن (دمیدن) شدید قوس را فراهم می‌کند.

1. شرایط شروع قوس و سوختن

باز کردن یک مدار الکتریکی در حضور جریان در آن با تخلیه الکتریکی بین کنتاکت ها همراه است. اگر در مدار قطع شده جریان و ولتاژ بین کنتاکت ها برای این شرایط بیشتر از حد بحرانی باشد، بین کنتاکت ها وجود دارد. قوسکه زمان سوختن آن به پارامترهای مدار و شرایط دییونیزاسیون شکاف قوس بستگی دارد. تشکیل قوس در هنگام باز کردن کنتاکت های مس در حال حاضر با جریان 0.4-0.5 A و ولتاژ 15 ولت امکان پذیر است.

برنج. 1. قرار گرفتن در یک قوس ثابت با ولتاژ U (a) و شدت جریان مستقیمE (ب).

در قوس، یک فضای نزدیک به کاتد، یک تنه قوس و یک فضای نزدیک به آند وجود دارد (شکل 1). تمام تنش بین این مناطق توزیع می شود. Uبه، U SD، Uآ. افت ولتاژ کاتد در قوس DC 10-20 ولت است و طول این بخش 10-4-10-5 سانتی متر است؛ بنابراین، قدرت میدان الکتریکی بالا (105-106 V / cm) در نزدیکی کاتد مشاهده می شود. . یونیزاسیون ضربه در چنین ولتاژهای بالایی رخ می دهد. ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که الکترون های خارج شده از کاتد توسط نیروهای میدان الکتریکی (گسیل میدان) یا به دلیل گرم شدن کاتد (گسیل ترمیونی) در یک میدان الکتریکی شتاب می گیرند و با برخورد یک اتم خنثی، ایجاد می کنند. انرژی جنبشی آنهاست. اگر این انرژی برای جدا کردن یک الکترون از پوسته یک اتم خنثی کافی باشد، یونیزاسیون رخ خواهد داد. الکترون ها و یون های آزاد تشکیل شده پلاسمای تنه قوس را تشکیل می دهند.

برنج. 2. .

رسانایی پلاسما به رسانایی فلزات نزدیک می شود [ در= 2500 1 / (اهم × سانتی متر)] / جریان زیادی در شفت قوس جریان می یابد و دمای بالایی ایجاد می شود. چگالی جریان می تواند به 10000 A/cm2 یا بیشتر برسد و دما می تواند از 6000 کلوین در فشار اتمسفر تا 18000 کلوین یا بیشتر در فشارهای بالا متغیر باشد.

دمای بالا در شفت قوس منجر به یونیزاسیون حرارتی شدید می شود که رسانایی پلاسما را بالا نگه می دارد.

یونیزاسیون حرارتی فرآیند تشکیل یون‌هایی است که در اثر برخورد مولکول‌ها و اتم‌ها با انرژی جنبشی بالا در سرعت‌های بالا حرکت می‌کنند.

هرچه جریان در قوس بیشتر باشد، مقاومت آن کمتر است و بنابراین برای سوزاندن قوس به ولتاژ کمتری نیاز است، یعنی خاموش کردن قوس با جریان بالا دشوارتر است.

با ولتاژ منبع تغذیه AC تو cd به صورت سینوسی تغییر می کند، جریان در مدار نیز تغییر می کند من(شکل 2) و جریان حدود 90 درجه از ولتاژ عقب است. ولتاژ قوس تو d، سوزاندن بین کنتاکت های سوئیچ ثابت نیست. در جریان های کم، ولتاژ به یک مقدار افزایش می یابد تو s (ولتاژ احتراق)، سپس با افزایش جریان در قوس و افزایش یونیزاسیون حرارتی، ولتاژ کاهش می یابد. در پایان نیم چرخه، زمانی که جریان به صفر نزدیک می شود، قوس در ولتاژ خاموش کننده خاموش می شود. تود- در نیم دوره بعدی، اگر اقداماتی برای یون زدایی شکاف انجام نشود، پدیده تکرار می شود.

اگر قوس به روشی خاموش شود، ولتاژ بین کنتاکت های سوئیچ باید به ولتاژ شبکه تغذیه بازگردانده شود - توسابق (شکل 2، نقطه A). با این حال، از آنجایی که مقاومت های القایی، فعال و خازنی در مدار وجود دارد، یک فرآیند گذرا رخ می دهد، نوسانات ولتاژ ظاهر می شود (شکل 2)، دامنه آن. Uدر، حداکثر می تواند به طور قابل توجهی از ولتاژ معمولی فراتر رود. برای قطع کردن تجهیزات مهم است که ولتاژ در قسمت AB با چه سرعتی بازیابی می شود. به طور خلاصه، می توان اشاره کرد که تخلیه قوس به دلیل یونیزاسیون ضربه و انتشار الکترون از کاتد شروع می شود و پس از احتراق، قوس با یونیزاسیون حرارتی در بشکه قوس حفظ می شود.

در دستگاه های سوئیچینگ، نه تنها باید مخاطبین را باز کنید، بلکه قوس ایجاد شده بین آنها را نیز خاموش کنید.

در مدارهای جریان متناوب، جریان در قوس در هر نیم دوره از صفر می گذرد (شکل 2)، در این لحظات قوس خود به خود خاموش می شود، اما در نیم دوره بعدی می تواند دوباره ظاهر شود. همانطور که اسیلوگرام ها نشان می دهند، جریان در قوس کمی زودتر از انتقال طبیعی از صفر به صفر نزدیک می شود (شکل 3، آ). این با این واقعیت توضیح داده می شود که وقتی جریان کاهش می یابد، انرژی عرضه شده به قوس کاهش می یابد، بنابراین دمای قوس کاهش می یابد و یونیزاسیون حرارتی متوقف می شود. مدت زمان مکث بدون جریان تی n کوچک است (از ده ها تا چند صد میکروثانیه)، اما نقش مهمی در خاموش کردن قوس دارد. اگر کنتاکت ها را در یک مکث بدون جریان باز کنید و با سرعت کافی آنها را تا فاصله ای از هم جدا کنید که خرابی الکتریکی رخ ندهد، آنگاه مدار خیلی سریع قطع می شود.

در طول مکث بدون جریان، شدت یونیزاسیون به شدت کاهش می یابد، زیرا یونیزاسیون حرارتی رخ نمی دهد. علاوه بر این، در دستگاه های سوئیچینگ، اقدامات مصنوعی برای خنک کردن فضای قوس و کاهش تعداد ذرات باردار انجام می شود. این فرآیندهای دیونیزاسیون منجر به افزایش تدریجی قدرت دی الکتریک شکاف می شود تو pr (شکل 3، ب).

افزایش شدید قدرت دی الکتریک شکاف پس از عبور جریان از صفر عمدتاً به دلیل افزایش قدرت فضای نزدیک به کاتد (در مدارهای جریان متناوب 150-250 ولت) رخ می دهد. بازیابی تنش در همان زمان افزایش می یابد تو v اگر هر لحظه تو pr> تودر بازه زمانی شکسته نمی شود، قوس پس از عبور جریان از صفر دوباره مشتعل نمی شود. اگر در مقطعی تو pr = توج، سپس قوس دوباره در شکاف مشتعل می شود.

برنج. 3. :

آ- خاموش شدن قوس با انتقال طبیعی جریان از طریق صفر؛ ب- افزایش قدرت الکتریکی شکاف قوس در هنگام عبور جریان از صفر

بنابراین، وظیفه خاموش کردن قوس به ایجاد چنین شرایطی کاهش می یابد که قدرت دی الکتریک شکاف بین تماس ها توتنش بیشتر بین آنها وجود داشت تو v

فرآیند افزایش ولتاژ بین کنتاکت های دستگاهی که قرار است خاموش شود بسته به پارامترهای مدار سوئیچ شده می تواند ماهیت متفاوتی داشته باشد. اگر مداری با غلبه مقاومت فعال قطع شود، ولتاژ طبق قانون غیر پریودیک بازیابی می شود. اگر مقاومت القایی در مدار غالب باشد، نوساناتی رخ می دهد که فرکانس های آن به نسبت ظرفیت و اندوکتانس مدار بستگی دارد. فرآیند نوسانی منجر به نرخ های قابل توجهی از بازیابی ولتاژ می شود و نرخ بالاتری دارد دو v/ dt، احتمال خرابی شکاف و احتراق مجدد قوس بیشتر است. برای تسهیل شرایط خاموش کردن قوس، مقاومت‌های فعال وارد مدار جریان قطع می‌شوند، سپس ماهیت بازیابی ولتاژ غیرپریودیک خواهد بود (شکل 3، ب).

3. روش های خاموش کردن قوس در دستگاه های سوئیچینگ تا 1000V

در دستگاه های سوئیچینگ تا 1 کیلو ولت، روش های خاموش کردن قوس زیر به طور گسترده استفاده می شود:

افزایش طول قوس با جداسازی تماس سریع.

هرچه قوس بلندتر باشد، برای وجود آن استرس بیشتری لازم است. اگر ولتاژ منبع تغذیه کمتر باشد، قوس خاموش می شود.

تقسیم یک قوس بلند به یک سری قوس کوتاه (شکل 4، آ).
همانطور که در شکل نشان داده شده است. 1، ولتاژ قوس مجموع کاتدیک است Uبه و آند Uو افت ولتاژ و ولتاژ بشکه قوس U SD:

U d = Uبه + Uیک + U sd = U e + U SD.

اگر قوس بلندی که هنگام باز شدن کنتاکت‌ها ایجاد می‌شود، به یک شبکه قوس‌دار ساخته شده از صفحات فلزی کشیده شود، آنگاه به دو قسمت تقسیم می‌شود. نقوس های کوتاه هر قوس کوتاه افت ولتاژ کاتدی و آندی خود را خواهد داشت U NS. قوس خاموش می شود اگر:

U n U NS،

جایی که U- ولتاژ شبکه؛ U e - مجموع افت ولتاژ کاتدی و آندی (20-25 ولت در قوس DC).

قوس AC را نیز می توان به دو دسته تقسیم کرد نقوس های کوتاه در لحظه عبور جریان از صفر، فضای نزدیک به کاتد فورا قدرت الکتریکی 150-250 ولت را به دست می آورد.

قوس خارج می شود اگر

خاموش شدن قوس در شکاف های باریک.

اگر قوس در شکاف باریکی که توسط مواد مقاوم در برابر قوس تشکیل شده است بسوزد، در اثر تماس با سطوح سرد، خنک شدن شدید و انتشار ذرات باردار در محیط رخ می دهد. این منجر به دییونیزاسیون سریع و انقراض قوس می شود.

برنج. 4.

آ- تقسیم یک قوس بلند به قوس های کوتاه؛ ب- کشیدن قوس به شکاف باریک محفظه خاموش کننده قوس؛ v- چرخش قوس در میدان مغناطیسی؛ جی- خاموش کردن قوس در روغن: 1 - تماس ثابت. 2 - تنه قوس ; 3 - پوسته هیدروژنی؛ 4 - منطقه گاز; 5 - منطقه بخارات نفت؛ 6 - کنتاکت متحرک

حرکت قوس در میدان مغناطیسی

قوس الکتریکی را می توان به عنوان یک هادی حامل جریان در نظر گرفت. اگر قوس در یک میدان مغناطیسی باشد، نیرویی که توسط قانون سمت چپ تعیین می‌شود، بر آن اثر می‌گذارد. اگر میدان مغناطیسی عمود بر محور قوس ایجاد کنید، یک حرکت انتقالی دریافت می‌کند و به داخل شکاف محفظه خاموش کردن قوس کشیده می‌شود (شکل 4، ب).

در یک میدان مغناطیسی شعاعی، قوس یک حرکت چرخشی دریافت می کند (شکل 4، v). میدان مغناطیسی می تواند توسط آهنرباهای دائمی، سیم پیچ های مخصوص یا توسط خود مدار قطعات حامل جریان ایجاد شود. چرخش و حرکت سریع قوس به خنک شدن و دیونیزه شدن آن کمک می کند.

دو روش آخر خاموش کردن قوس (در شکاف های باریک و در میدان مغناطیسی) نیز در قطع کردن وسایل با ولتاژ بالای 1 کیلو ولت استفاده می شود.

4. روش های اصلی خاموش کردن قوس در دستگاه های بالاتر از 1کیلوولت

در دستگاه های سوئیچینگ بیش از 1 کیلو ولت، از روش های 2 و 3 که در بندها توضیح داده شده است استفاده می شود. 1.3. و روش های خاموش کردن قوس زیر نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند:

1. خاموش شدن قوس در روغن .

اگر کنتاکت های دستگاه جداکننده در روغن قرار گیرند، قوس ناشی از باز شدن منجر به تشکیل گاز شدید و تبخیر روغن می شود (شکل 4، جی). یک حباب گاز در اطراف قوس تشکیل شده است که عمدتاً از هیدروژن (70-80٪) تشکیل شده است. تجزیه سریع روغن منجر به افزایش فشار در حباب می شود که به خنک شدن و یونیزاسیون بهتر آن کمک می کند. هیدروژن دارای خواص سرکوب قوس بالایی است. با تماس مستقیم با لوله قوس، به دیونیزه شدن آن کمک می کند. در داخل حباب گاز، حرکت مداوم بخارات گاز و نفت وجود دارد. خاموش کردن قوس روغنی به طور گسترده ای در قطع کننده های مدار استفاده می شود.

2. گاز-هوا فوت کردن، دمیدن .

در صورت ایجاد یک حرکت گاز جهت دار - دمیدن، خنک کننده قوس بهبود می یابد. دمیدن در امتداد یا در سراسر قوس (شکل 5) باعث نفوذ ذرات گاز به تنه آن، انتشار شدید و خنک شدن قوس می شود. گاز از تجزیه نفت توسط یک قوس (کلیدهای روغن) یا مواد جامد مولد گاز (انفجار اتوگاز) ایجاد می شود. دمیدن هوای سرد غیریونیزه که از سیلندرهای مخصوص با هوای فشرده (کلیدهای هوا) می آید کارآمدتر است.

3. قطع شدن چندگانه مدار جریان .

قطع جریان های زیاد در ولتاژ بالا مشکل است. این به این دلیل است که در مقادیر زیاد انرژی عرضه شده و ولتاژ بازیابی، دیونیزه کردن شکاف قوس پیچیده تر می شود. بنابراین، قطع کننده های مدار فشار قوی در هر فاز از قطع های قوس متعدد استفاده می کنند (شکل 6). چنین سوئیچ ها دارای چندین دستگاه خاموش کننده هستند که برای بخشی از اسمی طراحی شده اند تنش تعداد وقفه ها در هر فاز به نوع قطع کننده مدار و ولتاژ آن بستگی دارد. در قطع کننده های مدار 500-750 کیلوولت ممکن است 12 قطع یا بیشتر وجود داشته باشد. برای تسهیل خاموش شدن قوس، ولتاژ بازیابی باید به طور مساوی بین شکستگی ها توزیع شود. در شکل 6 به صورت شماتیک یک کلید روغن را با دو شکست در هر فاز نشان می دهد.

هنگامی که اتصال کوتاه تک فاز قطع می شود، ولتاژ بازیابی بین شکاف ها به صورت زیر توزیع می شود:

U 1/U 2 = (سی 1+سی 2)/سی 1

جایی که U 1 ,U 2 - تنش های اعمال شده به ناپیوستگی اول و دوم. با 1 - ظرفیت بین کنتاکت های این وقفه ها. سی 2- ظرفیت سیستم تماس نسبت به زمین.

برنج. 6. توزیع ولتاژ بر روی قطع کننده های قطع کننده: الف - توزیع ولتاژ در امتداد شکست های روغن شکن. ب - تقسیم کننده های ولتاژ خازنی؛ в - تقسیم کننده های ولتاژ فعال.

زیرا با 2 خیلی بیشتر سی 1، سپس ولتاژ U 1 > U 2 و بنابراین، دستگاه های میرایی تحت شرایط مختلف عمل می کنند. برای یکسان کردن ولتاژ موازی با کنتاکت‌های اصلی قطع کننده مدار (GK) ظرفیت‌ها یا مقاومت‌های فعال را در نظر بگیرید (شکل 16، ب, v). مقادیر خازن ها و مقاومت های شنت فعال به گونه ای انتخاب می شوند که ولتاژ در سرتاسر ناپیوستگی ها به طور مساوی توزیع شود. در قطع کننده های مدار با مقاومت های شنت، پس از خاموش کردن قوس بین شبکه، جریان دنباله دار، محدود به مقدار مقاومت ها، توسط کنتاکت های کمکی (VC) قطع می شود.

مقاومت‌های شنت سرعت افزایش ولتاژ بازیابی را کاهش می‌دهند که خاموش کردن قوس را آسان‌تر می‌کند.

4. خاموش کردن قوس در خلاء .

گاز بسیار کمیاب (10-6-10-8 N / cm2) دارای قدرت الکتریکی است که ده برابر بیشتر از گاز در فشار اتمسفر است. اگر کنتاکت ها در خلاء باز شوند، بلافاصله پس از اولین عبور جریان در قوس از صفر، قدرت شکاف بازیابی می شود و قوس دوباره مشتعل نمی شود.

5. خاموش کردن قوس در گازهای با فشار بالا .

هوا در فشار 2 مگاپاسکال و بیشتر از قدرت الکتریکی بالایی برخوردار است. این امکان ایجاد دستگاه های به اندازه کافی فشرده برای خاموش کردن قوس در یک فضای هوای فشرده را فراهم می کند. حتی موثرتر استفاده از گازهای با مقاومت بالا، به عنوان مثال، هگزا فلوراید گوگرد SF6 (گاز SF6) است. گاز SF6 نه تنها استحکام الکتریکی بالاتری نسبت به هوا و هیدروژن دارد، بلکه خواص سرکوب قوس بهتری را حتی در فشار اتمسفر دارد.

سلام به همه بازدیدکنندگان وبلاگ من. موضوع مقاله امروز حفاظت قوس الکتریکی و قوس الکتریکی است. موضوع تصادفی نیست، من از بیمارستان Sklifosovsky می نویسم. می توانید حدس بزنید چرا؟

قوس الکتریکی چیست؟

این یک نوع تخلیه الکتریکی در گاز (پدیده فیزیکی) است. همچنین به آن می گویند - تخلیه قوس یا قوس ولتایی. از گاز یونیزه شده و شبه خنثی الکتریکی (پلاسما) تشکیل شده است.

هنگامی که ولتاژ بین دو الکترود افزایش می یابد یا زمانی که یکی به یکدیگر نزدیک می شود، می تواند بین دو الکترود ایجاد شود.

به طور خلاصه در مورد خواص: دمای قوس الکتریکی، از 2500 تا 7000 درجه سانتیگراد. با این حال، دمای کمی نیست. برهمکنش فلزات با پلاسما منجر به گرم شدن، اکسیداسیون، ذوب، تبخیر و انواع دیگر خوردگی می شود. با تشعشع نور، موج انفجاری و ضربه ای، دمای فوق العاده بالا، احتراق، ازن و انتشار دی اکسید کربن همراه است.

در اینترنت اطلاعات زیادی در مورد اینکه قوس الکتریکی چیست، چه ویژگی هایی دارد، وجود دارد، اگر به جزئیات بیشتر علاقه دارید، نگاهی بیندازید. به عنوان مثال، در ru.wikipedia.org.

حالا در مورد تصادف من باورش سخت است، اما 2 روز پیش مستقیماً با این پدیده مواجه شدم و البته ناموفق. به این صورت بود: در 21 نوامبر، در محل کار، به من دستور دادند که سیم کشی لامپ ها را در جعبه اتصال انجام دهم و سپس آنها را به شبکه وصل کنم. هیچ مشکلی در سیم کشی وجود نداشت، اما وقتی وارد سپر شدم، مشکلاتی پیش آمد. حیف که اندروید خانه اش را فراموش کرد، از تابلو برق عکس نگرفت وگرنه واضح تر بود. شاید وقتی سر کار بروم بیشتر کار کنم. بنابراین، سپر بسیار قدیمی بود - 3 فاز، یک اتوبوس صفر (معروف به زمین)، 6 ماشین خودکار و یک سوئیچ بسته (به نظر می رسد همه چیز ساده است)، این حالت در ابتدا اعتماد به نفس ایجاد نمی کرد. من مدت زیادی با لاستیک صفر جنگیدم، چون همه پیچ ها زنگ زده بودند، پس از آن به راحتی فاز را روی دستگاه گذاشتم. همه چیز خوب است، من وسایل را بررسی کردم، آنها کار می کنند.

پس از آن، به سپر برگشتم تا سیم ها را به طور مرتب بچینم، آن را ببندم. می خواهم توجه داشته باشم که تابلو برق در ارتفاع ~ 2 متری در یک گذرگاه باریک قرار داشت و برای رسیدن به آن از نردبان (نردبان) استفاده کردم. با گذاشتن سیم ها، جرقه هایی را روی کنتاکت ماشین های دیگر کشف کردم که باعث چشمک زدن لامپ ها شد. بر این اساس، من تمام کنتاکت ها را دراز کردم و به بررسی سیم های باقی مانده ادامه دادم (برای اینکه یک بار این کار را انجام دهم و دیگر به آن برنگردم). با توجه به اینکه یک تماس روی کیسه دمای بالایی دارد، تصمیم گرفتم آن را هم بکشم. یک پیچ گوشتی گرفت، به پیچ تکیه داد، چرخاند، بنگ! یک انفجار بود، یک فلش، به عقب پرت شدم، به دیوار برخورد کردم، به زمین افتادم، چیزی مشخص نبود (کور شد)، سپر از انفجار و زمزمه کردن باز نمی ایستاد. من نمی دانم چرا حفاظت کار نمی کند. با احساس کردن جرقه های افتادن روی خودم، متوجه شدم که باید بیرون بیایم. با لمس کردن، خزیدم بیرون. پس از بیرون آمدن از این گذرگاه باریک، شروع به صدا زدن شریک زندگی خود کرد. قبلاً در همان لحظه احساس کردم که دست راستم مشکلی دارد (پیچ گوشتی را با آن گرفته بودم)، درد وحشتناکی را احساس کردم.

به همراه شریکم تصمیم گرفتیم که باید به مرکز کمک های اولیه بدویم. بعدش چه اتفاقی افتاد، فکر می‌کنم ارزش گفتن ندارد، آنها فقط وارد بیمارستان شدند و به بیمارستان رفتند. هرگز این صدای وحشتناک یک اتصال کوتاه طولانی را فراموش نمی کنم - خارش همراه با وزوز.

الان در بیمارستان هستم، زانویم ساییدگی دارد، دکترها فکر می کنند برق گرفتم، این راه نجات است، بنابراین قلبم را زیر نظر دارند. معتقدم جريان الكتريكي به من اصابت نكرده است، بلكه سوختگي دستم ناشي از قوس الكتريكي است كه در حين اتصال كوتاه ايجاد شده است.

آنجا چه اتفاقی افتاد، چرا یک اتصال کوتاه وجود داشت، من هنوز نمی دانم، فکر می کنم وقتی پیچ چرخانده شد، خود تماس حرکت کرد و یک اتصال کوتاه فاز به فاز رخ داد، یا یک سیم خالی پشت بسته وجود داشت. سوئیچ و زمانی که پیچ نزدیک شد قوس الکتریکی... بعداً متوجه می‌شوم اگر آنها آن را بفهمند.

لعنتی رفتم تو پانسمان دستم رو زدند که الان با یکی بنویسم)))

بدون باند عکس نگرفتم، خیلی منظره ناخوشایندی است. من نمی خواهم برقکارهای تازه کار را بترسانم….

چه اقدامات حفاظتی قوس الکتریکی وجود دارد که می تواند از من محافظت کند؟ پس از تجزیه و تحلیل اینترنت، دیدم که محبوب ترین وسیله برای محافظت از افراد در تاسیسات الکتریکی از قوس الکتریکی یک لباس مقاوم در برابر حرارت است. در آمریکای شمالی، ماشین های اتوماتیک ویژه زیمنس بسیار محبوب هستند که هم از قوس الکتریکی و هم در برابر جریان اضافی محافظت می کنند. در روسیه، در حال حاضر، چنین ماشین هایی فقط در پست های ولتاژ بالا استفاده می شود. در مورد من، یک دستکش دی الکتریک برای من کافی است، اما خودتان فکر کنید چگونه لامپ ها را در آنها وصل کنید؟ خیلی ناراحت کننده است. من همچنین استفاده از عینک ایمنی را برای محافظت از چشمان خود توصیه می کنم.

در تاسیسات الکتریکی، مبارزه با قوس الکتریکی با استفاده از کلیدهای خلاء و روغن و همچنین با استفاده از سیم پیچ های الکترومغناطیسی در ارتباط با اتاق های خاموش کننده قوس انجام می شود.

این همه؟ نه! مطمئن ترین راه برای محافظت از خود در برابر قوس الکتریکی، به نظر من، هستند کار کاهش استرس ... من شما را نمی دانم، اما من دیگر تحت ولتاژ کار نخواهم کرد ...

این مقاله من است. قوس الکتریکیو حفاظت قوس الکتریکیبه پایان می رسد. چیزی برای اضافه کردن؟ پیام بگذارید.