Charakterystyki statyczne i dynamiczne uku elektrycznego
W chwili rozczenia si mikropowierzchni styków midzy najbliej pooonymi wierzchokami nierównoci wystpuje bardzo silne pole elektryczne. Inicjuje ono jonizacj zderzeniow w parach metali, które-jak wiadomo- charakteryzuje niski potcja jonizacyjny.
Proces jonizacji przechodzi wnet w lawinowy i obejmujc ca przestrze midzystykow , doprowadza do zapalenia krótkiego uku midzy stykami.Zazwyczaj , wraz z oddalaniem si styków (na odlego paru mm), uk krótki przechodzi w uk dugi i wówczas dopiero podlega gaszeniu.
Kana ukowy skada si ze stref przyelektrodowych, kolumny ukowej i stref przejciowych midzy strefami przyelektrodowymi a kolumn ukow. W strefie przejciowej , przy granicy ze stref katodow, mona jeszcze wyróni stref jonizacji. rednica kolumny ukowej jest rzdu kilku mm; w sferach przejciowych kana ulega przeweniu, osigajc w pobliu elektrod rednice rzdu uamków mm(plamka katodowa i anodowa)
Koncentracja adunków w kanale ukowym nie jest równomierna. W strefie katodowej wystpuje przewaga adunków (jonów) dodatnich, a w anodowej - adunków ujemnych (elektronów). Efektem tego s bardzo silne pola elektryczne w pobliu elektrod oraz bardzo due spadki napi :katodowy 8-20V, anodowy 2-6V. Ruch czsteczek naadowanych zostaje wic w strefach przyelektrodowych silnie przyspieszony. Due prdkoci , uzyskiwane przez elektrony w strefie anodowej , zwikszaj intensywno tworzenia jonów , które s niezbdne do podtrzymania wyadowania w kolumnie ukowej. Podgrzewanie katody przez padajce na ni jony oraz anody-przez wchodzce w ni elektrony wywouje przy tym parowanie materiau elektrod, dostarczajc czstek obojtnych - podlegajcych nastpnie jonizacji.
Jony docierajce wic do katody powstaj gównie w jej pobliu - w strefie jonizacji. Dochodzi tu do zderze czstek obojtnych z wyemitowanymi przez katod elektronami i z odbitymi od katody zneutralizowanymi jonami. Zjawisko powrotu zdejonizowanych przy katodzie czstek do strefy jonizacji wystpuje przy duych mocach wyadowania. Zwikszony dziki temu prd jonowy w strefie katodowej zapewnia odpowiedni emisyjno i pokrycie strat cieplnych katody. Ze wzrostem intensywnoci odbioru ciepa wzrasta gsto prdu i temperatura kolumny ukowej, a maleje rednica. Efekt wzrostu temperatury przy zw®kszonym chodzeniu okrela si mianem paradoksem uku elektrycznego.
2. Pojcie prdu ograniczonego.
Najwiksz warto prdu wyczeniowego bezpiecznika lub wycznika ograniczajcego nazywamy jego prdem ograniczonym.
Przepicia stwarzane przez napicie uku podczas wyczania zwar o obwodach prdu przemiennego.
Najwiksze problemy w pracy czników zestykowych stwarza gaszenie uków przy wyczaniu prdów.
Na zapalenie si uku elektrycznego midzy rozchodzcymi si stykami czników skada si cig , szybko nastpujcych po sobie zjawisk. Osabienie siy docisku styków (poprzedzajce wystpienie przerwy midzy nimi) powoduje zwikszenie rezystancji zestykowej, a wraz z ni - ciepla wydzielanego przez prd w miejscach stycznoci.
W czasie wyczania prdu przez niektóre bezpieczniki zestkowe, kana ukowy wydua si, przez co zwiksza si intensywno odbioru ciepa. Przy niskich napiciach korzystnie jest „rozbi” uk na kilka uków krótszych, aby poprawi warunki odbioru ciepa i wykoysta znaczne, przyelektrodowe spadki napicia kadego z tych uków.
Im lepsze s wasnoci dielektryczne , gaszeniowe i cieplne rodowiska, tym odlego rozchodzenia si styków w wyczniku moe by mniejsza. Maymi przerwami midzystykowymi charakteryzuj si wyczniki próniowe.
Przy wyczaniu prdu w obwodach zasilanych napiciem przemiennym , najkoystniejsze warunki gaszenia uku elektrycznego wystpuj w chwilach naturalnego osigania przez prd wartoci zerowych. Kana poukowy musi zosta szybko zdejonizowany aby nie nastpi ponowny zapon po wpywem napicia midzy elektrodami (stykami). Dzieje si to tym prdzej , im mniejsza jest koncentracja adunków w przestrzeni midzyelektronowej i im szybciej s one odprowadzane z kanau poukowego- przy zachowaniu jego cigoci, a im szybciej powiksza si odstp czci zjonizowanych kanau - w przypadku jego przerwania przez czynnik chodzcy. Ponowne zapony uku mog mie charakter cieplny (jonizacja termiczna) lub elektryczny (jonizacja zderzeniowa.
Przebieg czasowy napicia pojawiajcego si midzy zaciskami cznika lub bezpiecznika po wyczeniu prdu uku zaley od parametrów obwodu w czci zasilajcej i odbiorczej. Pojemnoci elementów obwodu (przewodów , uzwoje maszyn i transformatorów) , które w normalnych stanach pracy ukadu nie odgrywaj prawie adnej roli mog adowa si oscylacyjnie po wtczeniu prdu uku, wywoujc w ten sposób przepicia w rónych czciach obwodu, w tym równie na zaciskach wycznika (bezpiecznika).
Przepicia wystpujce w chwili zganicia uku w obwodach prdu staego.
Ze wzgldu na konieczno ograniczenia przepicia na czniku , charakterystyki uku wyczeniowego prdu staego powinny by moliwie paskie. Znaczy to e odbiór ciepa z uku przy maych prdach musi by mniej intensywny ni przy duych.Wymagania te spenia odpowiednio skstruowany ukad gaszeniowy z rókami i komorami ukowymi.
W przypadku wczenia duego prdu zwarciowego przez bezpiecznik topnikowy, nastpuje gwatowny rozpad topnika na wiele czci i w pierwszej chwili przepicie jest znacznie wysze, ni w chwili zganicia uku.
Oprócz energii dostarczonej ze róda pomniejszonej o energi wydzielon na rezystancji R, w uku wydziela si wic caa energia pola magnetycznego zwizana z prdem i1, pyncym w obwodzie w chwili zaponu uku t1.
Indukcyjno obwodu wpywa zwykle na zwikszenie czasu ukowego t2-t1. Zwolnienie procesu gaszenia uku powoduje e charakterystyka dynamiczna staje si bardziej stroma (blisza statycznej), wzrasta wic przepicie w chwili zganicia uku.
Przebiegi prdu zwarciowego w obwodach zasilanych prdem staym oraz sinosoidalnym.
Przebieg czasowy napicia pojawiajcego si midzy zaciskami cznika lub bezpiecznika po wyczeniu prdu uku zaley od parametrów obwodu w czci zasilajcej i odbiorczej. Pojemnoci elementów obwodu (przewodów , uzwoje maszyn i transformatorów) , które w normalnych stanach pracy ukadu nie odgrywaj prawie adnej roli mog adowa si oscylacyjnie po wtczeniu prdu uku, wywoujc w ten sposób przepicia w rónych czciach obwodu, w tym równie na zaciskach wycznika (bezpiecznika).
Po wyczeniu zwarcia w obwodzie prdu przemiennego , na zaciskach cznika (bezpiecznika) moe wystpi krótkotrwae napicie rzdu 1,5-1,7 amplitudy napicia roboczego. Wysze wartoci chwilowe napicia na zaciskach cznika lub odbiornika, przekraczajce nawet 6-krotnie amplitud napicia roboczego, mog wystpi w skutek „ucinania” prdu przy wyczeniu maych prdów indukcyjnych.
Wyczenie zwar w obwodach prdu staego , podobnie jak przy prdzie przemiennym, moe przebiega z ograniczeniem lub bez ograniczenia prdu. Ograniczenie narastania prdu zwarciowego wystpuje w bezpiecznikach topnikowych i wycznikach ograniczajcych prdu staego, zwanych wycznikami szybkimi.
Oczywicie , wyczenie prdów roboczych przebiega podobnie do wyczenia ustalonych prdów zwarciowych z t tylko rónic e ustalony prd roboczy Iu jest duo mniejszy od ustalonego prdu zwarciowego Izw.
Rodzaje zwar w obwodach trójfazowych.
czniki zestykowe
bezpieczniki topnikowe
???
Prd pocztkowy i zwizane z nim parametry przebiegu prdu zwarciowego.
???
Dobór aparatów czeniowych i zabezpieczeniowych do warunków zwarciowych.
Im lepsze s wasnoci dielektryczne , gaszeniowe i cieplne rodowiska, tym odlego rozchodzenia si styków w wyczniku moe by mniejsza. Maymi przerwami midzystykowymi charakteryzuj si wyczniki próniowe.
Pojemnoci elementów obwodu (przewodów , uzwoje maszyn i transformatorów) , które w normalnych stanach pracy ukadu nie odgrywaj prawie adnej roli mog adowa si oscylacyjnie po wtczeniu prdu uku, wywoujc w ten sposób przepicia w rónych czciach obwodu, w tym równie na zaciskach wycznika (bezpiecznika).
Przykadem odbiorów pobierajcych mae prdy indukcyjne s cewki styczników oraz nie obcione transformatory.
Zabezpieczenia przecieniowe , zwarciowe i zanikowe w obwodach odbiorczych niskiego napicia.
W czasie wyczania prdu przez niektóre bezpieczniki zestkowe, kana ukowy wydua si, przez co zwiksza si intensywno odbioru ciepa. Przy niskich napiciach korzystnie jest „rozbi” uk na kilka uków krótszych, aby poprawi warunki odbioru ciepa i wykoysta znaczne, przyelektrodowe spadki napicia kadego z tych uków.
Zastpczy obwód zasilania odbiornika o charakterze indukcyjnym
Po rozejciu si styków cznika W w chwili to pojawia si midzy nimi uk elektryczny. Wzrost napicia uku przy malejcym prdzie wpywa na szybko zmian prdów i oraz ic, powoduje zgaszenie uku i „ucicie” prdu w chwili t1.Obwód rozdziela si odtd na dwa obwody oscylacyjne ze ródem napicia i bez róda napicia.
ucyk „Zasady energoelektryki 57-75str.