Gaszenie łuku 
elektrycznego

  Gaszenie łuku prądu stałego

  Gaszenie łuku prądu 

przemiennego

  Techniki gaszenia łuku 

elektrycznego

6.05.21 14:30

 

2

Gaszenie łuku prądu stałego

Łuk elektryczny w obwodzie prądu stałego: a) schemat obwodu; b) graficzne rozwiązanie obwodu

6.05.21 14:30

 

3

Gaszenie łuku prądu stałego

Równanie obwodu:

Warunek zgaszenia łuku przy l

ł

 = const:

Jeżeli  to

Warunek zgaszenia łuku można uzyskać dwoma sposobami:



Przez podniesienie charakterystyki łuku, co można uzyskać na drodze 
zwiększenia 

chłodzenia 

kolumny 

łukowej 

(tzw. 

gaszenie 

wymuszone)



Przez  większe  nachylenie  prostej  obwodu,  co  można  uzyskać  na 
drodze zwiększenia rezystancji R.

ł

u

dt

di

L

R

)

t

(

i

E











0

0













ł

i

I

i

u

)

t

(

Ri

E

dt

)

t

(

di

L

ł

o

ł

0



dt

)

t

(

di

L

R

)

t

(

i

E

u

dt

)

t

(

di

L

u

R

)

t

(

i

E

ł

ł















0

6.05.21 14:30

 

4

Gaszenie łuku prądu stałego

Warunek gaszenia wymuszonego:

Maksymalna moc łuku wystąpi, jeżeli:

Czyli

Tak więc:

Jeżeli

        a więc, ostatecznie:









2

2

2

2

2

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

o

ł

r

R

r

E

P

r

r

R

E

P

r

R

E

i

P

i

r

i

u

P

l





































0

2

0

4

2

2

















ł

ł

ł

ł

ł

ł

r

R

r

R

r

r

R

E

dr

dP









ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

r

R

r

R

r

R

E

r

R

Rr

r

r

Rr

R

E

dr

dP

























0

2

2

2

4

2

2

2

4

2

2

2

2

R

E

R

E

R

P

R

E

r

R

E

i

R

i

r

i

u

i

P

max

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

ł

max

ł

4

4

2

2

2

2

2

2





















4

o

max

ł

o

EI

P

R

E

I











4

o

max

ł

min

o

ł

EI

P

P

l





6.05.21 14:30

 

5

Gaszenie łuku prądu 
przemiennego

Przebiegi prądu i napięcia: a)przy ponownym zapłonie łuku; b) przy zgaszeniu łuku
1 – napięcie źródłowe; 2 – prąd; 3 – krzywa wzrostu wytrzymałości elektrycznej przerwy
4 – napięcie między stykami łącznika (napięcie powrotne)

6.05.21 14:30

 

6

Gaszenie łuku prądu 
przemiennego

Zależność wytrzymałości elektrycznej przerwy połukowej próżni (p = 10

-4

 Pa)

oraz niektórych gazów przy ciśnieniu p = 0,1 MPa.

6.05.21 14:30

 

7

Techniki gaszenia łuku

Zjawiska  przyspieszające  procesy  dejonizacyjne  kolumny  połukowej 

wykorzystywane w praktycznych rozwiązaniach komór gaszeniowych:



Przemieszczanie łuku w obszar chłodnych niezjonizowanych gazów



Umieszczenie zestyków łącznika w cieczy (olej, woda) lub w pobliżu niektórych 
ciał  stałych  (żywice,  fibra,  szkło  organiczne)  wydzielających  pod  wpływem 
ciepła łuku duże ilości gazów i par



Zmuszenie  łuku  do  palenia  się  w  wąskich  szczelinach  między  ściankami 
z materiału odpornego na wysoką temperaturę łuku



Podział  łuku  na  szereg  łuków  krótkich  palących  się  między  metalowymi 
płytkami komory



Nadmuch na kolumnę łukową strumienia chłodnego, sprężonego powietrza



Nadmuch  na  kolumnę  łukową  strumienia  gazów  silnie  elektroujemnych  (np. 
SF

6

)



Umieszczenie zestyków łącznika w wysokiej próżni



Gaszenie łuku w materiałach drobnoziarnistych (piasku kwarcowego)

6.05.21 14:30

 

8

Gaszenie łuku w powietrzu

Łuk  elektryczny  zarówno  prądu  stałego,  jak  i  przemiennego 

może  zostać  zgaszony,  gdy  zostanie  rozciągnięty  na 
długość większą od krytycznej. Można to uzyskać poprzez:



Szybkie  zwiększenie  odległości  między  stykami  powodowane 
ruchem  jednego  lub  obydwu  styków  zestyku,  wywołane 
działaniem napędu



Unoszenie cieplne nagrzanej plazmy łuku



Elektrodynamiczne  oddziaływanie  pola  magnetycznego  na 
kolumnę  łukową  (łączniki  magnetowydmuchowe,  wydmuch 
elektromagnetyczny)

6.05.21 14:30

 

9

Gaszenie łuku w powietrzu

Łącznik zestykowy magnetowydmuchowy prądu stałego, w którym wyłączanie odbywa

się w wyniku wydłużania łuku - szkic układu stykowo-gaszeniowego

6.05.21 14:30

 

10

Gaszenie łuku w powietrzu

Łącznik zestykowy magnetowydmuchowy prądu stałego, w którym wyłączanie odbywa

się w wyniku wydłużania łuku – przykłady szczelinowych komór gaszeniowych

6.05.21 14:30

 

11

Gaszenie łuku w powietrzu

Komora gaszeniowa 
wyłącznika prądu stałego 
z płytkami metalowymi (1)
i przegrodami izolacyjnymi 
(2)

6.05.21 14:30

 

12

Gaszenie łuku w cieczach

Wyładowanie łukowe w oleju:

1 – rdzeń łuku o temp. ok. 10 000 K
2 – bańka gazowa o temp. ok. 

500800 K (70% wodoru, 20% 
acytelenu, 
6% metanu, 3% etylenu i inne)

3 – silnie przegrzane pary oleju
4 – warstwa oleju ogrzana do 

temperatury parowania przy 
ciśnieniu bańki gazowej

5 – olej o temperaturze otoczenia

6.05.21 14:30

 

13

Gaszenie łuku w cieczach

Rodzaje komór gaszeniowych 
tzw. sztywnych w budowie 
wyłączników małoolejowych:

a) Komora z wydmuchem osiowym 

(podłużnostrumieniowa)

b) Komora z wydmuchem 

poprzecznym 
(poprzesznostrumieniowa)

1 – styk nieruchomy
2 – styk ruchomy
3 – olej
4 – łuk elektryczny

6.05.21 14:30

 

14

Gaszenie łuku w cieczach

Przekroje komór 
gaszeniowych 
z zaznaczeniem obiegu oleju 
przy wyłączaniu prądów:
(a) o niewielkich 
(b) i znacznych wartościach.

a)

    b)

6.05.21 14:30

 

15

Gaszenie łuku w SF

6

Właściwości SF

6

:



Gaz bezbarwny, bezwonny, niepalny i nietoksyczny



Wytrzymałość elektryczna przy ciśnieniu atmosferycznym jest 2 
  3  razy  większa  niż  powietrza,  a  przy  ciśnieniu  0,2  MPa  jest 

zbliżona do wytrzymałości oleju



Gaz  stabilny,  trudno  ulega  dysocjacji,  dopiero  w  temperaturze 
> 1000

o

C



Właściwości silne elektroujemne

6.05.21 14:30

 

16

Gaszenie łuku w SF

6

Zależność 

wytrzymałości 

elektrycznej  U

w 

od  środowiska  i 

odległości d między elektrodami:
1  –  powietrze  przy  ciśnieniu  0,1 
MPa
2 – SF

6

 prz ciśnieniu 0,1 MPa

3 – olej
4 – próżnia
5 – SF

6

 przy ciśnieniu 0,5 MPa

6.05.21 14:30

 

17

Gaszenie łuku w SF

6

Zależność 

wytrzymałości 

elektrycznej:
1 – powietrza
2 – oleju
3 – SF

6

od ciśnienia p.

6.05.21 14:30

 

18

Gaszenie łuku w SF

6

Szkic 

komory 

gaszeniowej 

samosprężnej  wyłącznika  z  SF

6

  -  w 

czasie działania - (sprężanie i przepływ 
gazu  odbywają  się  jedynie  w  chwili 
otwierania  zestyku  i  są  wywołane 
ruchem  styku  lub  ruchomego  cylindra 
względem nieruchomego tłoka):
1 – styk stały
2 – styk ruchomy
3 – dysza
4 – tłok
5 – komora sprężna
6 – osłona komory
7 – łuk elektryczny

6.05.21 14:30

 

19

Gaszenie łuku w SF

6

Przekrój  bieguna  wyłącznika  z  SF

6 

z 

komorą 

gaszeniową 

termoekspansyjną  -  samowydmuchową 
z łukiem wirującym -  (wykorzystuje się 
zjawisko 

wzrostu 

temperatury 

i 

ciśnienia w części komory, w której pali 
się łuk i wywołany tym przepływ gazu):
1 – styk stały
2 – styk ruchomy
3 – cewka elektromagnesu
4 – elektroda pomocnicza pierścieniowa
5 – szczątkowa komora samosprężna
6 – łuk elektryczny

6.05.21 14:30

 

20

Gaszenie łuku w próżni

Próżnia (10

-3

  10

-5

 Pa) charakteryzuje się:



Dużą wytrzymałością elektryczną



Szybkim  odbudowywaniem  wytrzymałości 
przerwy 

połukowej

po 

zgaśnięciu 

łuku.

Komora gaszeniowa łącznika próżniowego:
1 – osłona izolacyjna ceramiczna
2 – osłona kondensacyjna
3 – styk stały
4 – styk ruchomy

5  - mieszek sprężysty

6.05.21 14:30

 

21

Gaszenie łuku w otoczeniu 
materiałów samogazujących

Przykład 

budowy 

komory 

gaszeniowej 

gazowydmuchowej:
1 – styk nieruchomy
2 – styk ruchomy
3 – rura z materiału gazującego
4 – pręt z materiału gazującego

5  - łuk elektryczny