Pyt_22
SPOSOBY GASZENIEIA ŁUKU ELEKTRYCZNEGO
Łuk elektryczny stanowi wyładowanie w gazie występujące po przekroczeniu, zależnych od materiału elektrod, granicznych wartości prądu i napięcia Łuk elektryczny powstaje w wyniku:
przeskoku lub przebicia elektrycznego przerwy (np. w iskierniku);
stopienia i odparowania drutu topikowego (w bezpieczniku);
rozdzielenia się styków łącznika
Istota gaszenia łuku elektrycznego prądu przemiennego polega na intensywnym odbiorze ciepła z kanału
łukowego przed przejściem prądu łukowego przez zero, a następnie zapewnienie warunków dejonizacji kanału połukowego dla dostatecznie szybkiego narastania napięcia zapłonu
W obwodach prądu stałego, prąd nie przechodzi w sposób naturalny przez zero i jego zgaszenie musi być w każdym przypadku wymuszone.
GASZENIE ŁUKU W ŁĄCZNIKACH NISKONAPIĘCIOWYCH.
W łącznikach niskonapieciowych stosuje się następujące sposoby gaszenia łuku:
szybkie rozdzielanie styków;
naturalne wydluzanie łuku przez rozchylenie styków;
wydluzanie łuku przez wydmuch elektromagnetyczny;
zastosowanie kilku przerw międzystykowych;
podział łuku na kilka krótkich części;
otoczenie łuku ciąłem o dużym cieple dysocjacji i dużej pezewodnosci cieplnej (np. wodorem);
przerywanie łuku w próżni
Naturalne wydluzanie łuku jest spowodowane zjawiskami elektrodynamicznymi i termodynamicznymi towarzyszącymi paleniu się łuku Łuk palący się miedzy rozchylającymi się stykami przesuwa się ku górze, gdyż jest on ruchomym przewodnikiem, znajdującym się w polu magnetycznym i w strumieniu nagrzanego pod wpływem ciepła łuku, wznoszącego powietrza.
W celu odzielenia zjonizowanego powietrza od sasiednich części łączników i ustalenia korzystnej drogi poruszania się łuku styki każdego bieguna oddzielnie osłania się ogniotrwałymi ściankami tworzącymi tzw. komory łukowe. W komorach łukowych o izolacyjnych przegrodach poprzecznych zwiększa się długość łuku i intensywność jego chłodzenia Zmniejszenie przekroju, przy jednoczesnym wydłużeniu łuku powoduje jego szybkie chłodzenie, wzrost oporu i jego gaśniecie Zahamowanie wypływu gazów w szczelinie powoduje wzrost ciśnienia sprzyjający gaśnięciu łuku.
GASZENIE ŁUKU W WYŁĄCZNIKACH WYSOKONAPIECIOWYCH.
Zgaszenie łuku następuje w chwili gdy wytrzymałość elektryczna przerwy jest większa od maksymalnej wartość napięcia powrotnego. Intensywność procesu gaszenia można zwiększyć przez:
zwiększenie szybkości narastania wytrzymałości elektrycznej przerwy;
zmniejszenie szybkości narastania napięcia powrotnego.
Uzyskuje się to poprzez:
umieszczenie łuku w cieczy lub w pobliżu niektórych ciął stałych wydzielających pod wpływem ciepła łuku duże ilości gazów i par;
nagłe obniżenie ciśnienia przestrzeni gazowej, w której plonie łuk
omywanie łuku i kolumny połukowej strumieniem oleju lub par oleju i gazów będących produktem rozkładu oleju pod wpływem wysokiej temperatury łuku;
omywanie łuku i kolumny połukowej strumieniem sprężonego zimnego powietrza;
umieszczenie łuku w atmosferze gazów silnie elektroujemnych głownie sześciofluorku siarki ;
podział łuku na wiele łuków krótkich;
umieszczenie łuku w wydmuchu elektromagnetycznym;
umieszczenie zestyków łącznika w wysokiej próżni
Łuk w oleju elektrycznym.
W powstającej przerwie miedzy stykami łącznika zanurzonego w oleju zapala się łuk. Łuk pali się jednak nie bezpośrednio w oleju lecz w przestrzeni gazowej wypełnionej produktami rozkładu oleju wywołanymi wysoka temperatura łuku.
WYŁĄCZNIKI PEŁNOOLEJOWE.
W chwili rozdzielenia się styków łącznika, między stykami zapala się łuk, wokół którego tworzą się bańki gazowe zawierające produkty rozkładu oleju. W czasie przerwy bezprądowej zachodzą procesy dejonizacyjne prowadzące do wzrostu wytrzymałości przerwy elektrycznej. Siły dynamiczne przyśpieszają proces gaszenia łuku, gdyż powodują przesunięcie łuku ze strefy środkowej w obszar gazów o niższej temperaturze. Ilość gazu wydzielonego w trakcie gaszenia łuku znacznie się zwiększa, co może prowadzić do rozerwania wyłącznika.
WYŁĄCZNIKI MAŁOOLEJOWE.
Ilość oleju potrzebna do zgaszenia łuku jest niewielka, zastąpienie izolacji olejowej, materiałami stałymi. Umożliwiło to konstrukcję wyłączników małoolejowych.
WYŁĄCZNIKI PNEUMATYCZNE.
Gaszenie łuku następuje pod wpływem sprężonego powietrza o ciśnieniu 1- 2 MPa, a niekiedy i wyższym wydobywającego się ze zbiornika i przepływającego poprzez elementy komory gaszeniowej miedzy którymi plonie łuk. Zgaszenie łuku zachodzi w wyniku jego intensywnego chłodzenia przez zimne powietrze oraz w wyniku mechanicznego wydmuchiwania zjonizowanych cząsteczek gazu poza obszar łuku.
WYŁĄCZNIKI .
Sześciofluorek siarki jest gazem bezbarwnym, bezwonnym, niepalnym i nietrującym Wytrzymałość elektryczna przy ciśnieniu atmosferycznym jest 2-3 razy większa niz. powietrza, a przy ciśnieniu ok. 0,2 MPa. Jest tego samego rzędu co olej. Wybitnie elektroujemne własności powodują, że w nieruchomym gazie można zgasić łuk o natężeniu ok. 100 razy większym niz. w powietrzu. Cząsteczki gazu przyciągają wolne elektrony w strefie łuku i tworzą ujemne jony o dużej bezwładności Dejonizacja kolumny po9ukowej jest bardzo intensywna a wzrost wytrzymałości przerwy bardzo szybki.
WYŁĄCZNIKI MAGNETOWYDMUCHOWE.
W wyłącznikach magnetowydmuchowych jest wyzyskane zjawisko przemieszania się łuku pod wpływem pola magnetycznego. Rozróżnia się dwa rodzaje komór gaszeniowych wyłączników magnetowydmuchowych:
z płytkami metalowymi (komory dejonizacyjne);
wąskoszczelinowe.
W komorach dejonizacyjnych jest wykorzystane zjawisko dużej wytrzymałości warstwy przykatodowej przy przejściu prądu przez zero. W komorach wąskoszczelinowych gaszenie luku polega na znacznym wydłużeniu łuku i zmuszeniu go do palenia się w wąskich szczelinach, między ściankami materiału odpornego na wysoką temperaturę łuku. Następuje intensywne odbieranie ciepła z łuku i dejonizacja kolumny łukowej.
WYŁĄCZNIKI PRÓŻNIOWE .
W wyłącznikach próżniowych przerywanie łuku odbywa się w warunkach wysokiej próżni Próżnia charakteryzuje się:
dużą wytrzymałością elektryczną (ok. 10-krotnie większą niz. powietrze przy ciśnieniu atmosferycznym);
szybkim odbudowaniu wytrzymałości elektrycznej przerwy.
Łuk elektryczny pali się między rozchodzącymi się stykami łącznika w zjonizowanych parach metali, powstałych ze stopienia i odparowania części styków stanowiących mikropołączenia styków na chwilę przed ostateczną utratą styczności. W chwili pierwszego przejścia prądu przez zero zachodzi intensywna dejonizacja przestrzeni łukowej przez neutralizację ładunków elektrycznych. Proces ten przebiega w próżni bardzo szybko, tak że po ok. od przejścia prądu przez zero przerwa uzyskuje pierwotną, bardzo wysoką wytrzymałość elektryczną.
Nie następuje zapłon. Szybki proces odbudowy wytrzymałości elektrycznej przerwy jest jednym z powodów ucinania prądu przed jego naturalnym przejściem przez zero. Wywołuje to przepięcia przy wyłączaniu obwodów indukcyjnych.