2tom050

3. APARATY ELEKTRYCZNE 102

krótkim czasie swoje pierwotne właściwości elektroizolacyjne (powietrze, olej mineralny w dużych ilościach);

—    układy niszczone w wyniku ich przebicia (oparte na dielektrykach stałych); w tym przypadku następuje degradacja ich cech elektroizolacyjnych na skutek strat dielektrycznych, korodującego oddziaływania wyładowań niezupełnych, oddziaływania środowiska.

Przerwy izolacyjne zarówno łączników elektroenergetycznych, jak i rozdzielnic muszą długotrwale wytrzymywać najwyższe wartości napięć roboczych, krótkotrwale zaś

—    wartości odpowiednich rodzajów¹ napięć probierczych.

Przy tych narażeniach napięciowych występują w przerwach izolacyjnych naprężenia elektryczne wyznaczane rozkładami pól elektrycznych. Rozkłady te są zależne od ukształtowania i odstępu elektrod oraz rodzaju i sposobu ukształtowania międzyelekt-rodowego środowiska dielektrycznego.

Naprężenia elektryczne (wartości natężenia pola elektrycznego) są przy danym napięciu doprowadzonym do elektrod tym większe, im większy jest stopień niejednorodności pola.

Ogólnie, rozkład pola elektrycznego jest tym bardziej jednostajny, im większe są promienie zaokrągleń elektrod. Zatem najwyższe wartości napięć przeskoku otrzymuje się w układzie elektrod Rogowskiego, najniższe zaś — w układzie ostrzowym.

Z kolei, w przypadku stałych i ciekłych materiałów dielektrycznych lokalne zwiększenie naprężeń jest również konsekwencją istnienia wtrącin gazowych i szczelin oraz porowatości struktury (różne wartości przenikalności elektrycznej).

3.2.33. Układy gaszeniowe łączników elektroenergetycznych

Układy gaszeniowe łączników mechanizmowych (zestykowych) dzielą się na dwie zasadnicze grupy:

—    układy wykorzystujące przechodzenie prądu luku przez zero w celu jego zgaszenia (układy gaszeniowe zeroprądowe);

—    układy wymuszające dojście prądu do zera niezależnie od przebiegu prądu łuku w' funkcji czasu (układy gaszeniowe staloprądowe).

Niezależnie od powyższych nazw umownych, wymienione rodzaje układów gaszeniowych są stosowane zarówno w' budowie łączników prądu stałego, jak i przemiennego. Na ogół jednak układy zeroprądowe są używane do gaszenia łuku prądu przemiennego. W przypadku łuku zasilanego zc źródła prądu stałego technika ta jest stosowana np. wc współpracy z pomocniczym układem drgającym LC (bateria C ładowana ze źródła zewnętrznego) dla uzyskiwania przejścia przez zero prądu wypadkowego².

Układy staloprądowe, oparte na wydłużaniu luku lub intensywnym odbieraniu energii od kanału łukowego w bezpieczniku topikowym, są stosowane głównie do gaszenia łuku prądu stałego. W przypadku luku prądu przemiennego technika ta jest stosowana w łącznikach i odgromnikach z komorami gaszeniowymi magnetowydmuchowymi oraz we wspomnianych bezpiecznikach topikowych.

W sprawie właściwości wyładowań łukowych, możliwości ich obliczania i metod pomiarów odsyła się Czytelnika do publikacji [3.8].

W łącznikach niskiego napięcia prądu przemiennego wykorzystuje się gaszenie łuku w powietrzu o ciśnieniu atmosferycznym. Przerwanie prądu ułatwia ruch łuku na skutek konwekcji i wydmuchu od pola magnetycznego oraz wykorzystanie wytrzymałości warstwy przykatodowcj.

Przy wysokim napięciu gaszenie łuku uzyskuje się przez jego intensywne chłodzenie: w strumieniu gazu, gazu powstałego z odparowania cieczy lub w ośrodku stałym drobnoziarnistym.

Dla napięć średnich wykorzystuje się również wydłużenie łuku przemieszczanego pomiędzy odpowiednio ukształtowanymi płytkami ceramicznymi.

Przy małych wartościach prądu łuk z prądem w obwodzie wysokiego napięcia może być gaszony przez wydłużenie go w powietrzu.

W przypadku wyłączania prądu stałego należy wymusić zmniejszenie się prądu do wartości równiej zeru bądź to przez wprowadzanie do obwodu głównego pomocniczego przebiegu zmiennoprądowego z układu drgającego LC*, bądź drogą wzrostu napięcia łuku (układy gaszeniowe megnetowydmuchowe, bezpieczniki topikowe).

Rys. 3.19. Schemat zastępczy obwodu do analizy przebiegu łączenia prądu stałego

u

Rys. 3.20. Graficzna interpretacja warunku gaszenia łuku prądu stałego

0

E

^lT

E

T

W układzie o schemacie zastępczym RL z rys. 3.19 równanie obwodu ma postać

E = L—E + Ri,+u,

di

(3.12)

przy czym: i₍, u, — prąd i napięcie luku.

Warunek wyłączenia prądu di,/d( <0 w tym obwodzie ma postać

(3.13)

Warunek ten (rys. 3.20) jest spełniony w całym przedziale prądu wyłączanego (/„_y|-^0), gdy charakterystyka (dynamiczna) łuku leży powyżej tzw. charakterystyki zewnętrznej obwodu wyrażonej zależnością

E~Ri,=m

Ujemną pochodną prądu można uzyskać drogą zwiększania długości łuku /, lub

zwiększania gradientu napięcia łuku K,. Napięcie łuku można zapisać w postaci ^ui ⁼ ZU'+K,l,

przy czym IU_C — suma przyelektrodowych spadków napięcia.

wielkości szczeliny, rodzaju materiału, warunków gazodynamicznych wpływają również

Długość łuku zwiększa się przez jego wydłużanie między elektrodami rożkowymi, zwykle osłoniętymi płytkami elektroizolacyjnymi (np. ceramicznymi). Płytki zależnie od

1

To jest napięć o częstotliwości sieci (50 Hz), tzw. wolnozmiennych, napięć udarowych reprezentujących przepięcia atmosferyczne oraz napięć udarowych reprezentujących początkowe fragmenty przepięć łączeniowych.

2

To jest składającego się z prądu w obwodzie podlegającym wyłączeniu i prądu okresowozmiennego (tłumionego) dostarczanego do układu gaszeniowego z pomocniczego układu LC.

Sposób stosowany w budowie np. wyłączników tyrystorowych prądu stałego.