Ang proseso ng pagbuo ng isang electric arc at mga paraan ng pag-aalis nito

Kapag ang electric circuit ay binuksan, ang isang electric discharge ay nangyayari sa anyo ng isang electric arc. Para sa hitsura ng isang electric arc, sapat na ang boltahe ng mga contact ay nasa itaas ng 10 V sa isang kasalukuyang sa circuit ng pagkakasunud-sunod ng 0.1 A o higit pa. Sa mga makabuluhang boltahe at alon, ang temperatura sa loob ng arko ay maaaring umabot sa 3-15 libong ° C, bilang isang resulta kung saan ang mga contact at live na bahagi ay natutunaw.

Sa mga boltahe na 110 kV pataas, ang haba ng arko ay maaaring umabot ng ilang metro. Samakatuwid, ang isang electric arc, lalo na sa mga high power circuit, para sa mga boltahe sa itaas ng 1 kV ay isang malaking panganib, bagaman ang mga malubhang kahihinatnan ay maaari ding maging sa mga pag-install para sa mga boltahe sa ibaba 1 kV. Bilang isang resulta, ang arcing ay dapat na nilalaman hangga't maaari at mabilis na mapatay sa mga circuit para sa mga boltahe sa itaas at sa ibaba ng 1 kV.

Mga sanhi ng electric arcing

Ang proseso ng pagbuo ng isang electric arc ay maaaring gawing simple tulad ng sumusunod.Kapag ang mga contact ay naghihiwalay, ang contact pressure ay unang bumababa at ang contact surface ay tumataas nang naaayon, paglaban sa paglipat (kasalukuyang density at temperatura - lokal (sa ilang mga lugar ng contact area) ang overheating ay nagsisimula, na higit pang nag-aambag sa thermionic radiation, kapag sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura ang bilis ng mga electron ay tumataas at sila ay sumabog mula sa ibabaw ng elektrod.

Sa sandali ng paghihiwalay ng contact, iyon ay, ang circuit ay nasira, ang boltahe ay mabilis na naibalik sa contact gap. Dahil sa kasong ito ang distansya sa pagitan ng mga contact ay maliit, mayroon electric field mataas na boltahe sa ilalim ng impluwensya kung saan ang mga electron ay binawi mula sa ibabaw ng elektrod. Bumibilis sila sa isang electric field at kapag natamaan nila ang isang neutral na atom, binibigyan nila ito ng kanilang kinetic energy. Kung ang enerhiya na ito ay sapat upang mapunit ang hindi bababa sa isang elektron mula sa shell ng isang neutral na atom, kung gayon ang proseso ng ionization ay magaganap.

Ang nabuo na mga libreng electron at ion ay bumubuo sa plasma ng arc trunk, iyon ay, ang ionized channel kung saan ang arc ay nasusunog at ang tuluy-tuloy na paggalaw ng mga particle ay natiyak. Sa kasong ito, ang mga particle na may negatibong charge, pangunahin ang mga electron, ay gumagalaw sa isang direksyon (patungo sa anode), at ang mga atomo at molekula ng mga gas na pinagkaitan ng isa o higit pang mga electron — mga particle na may positibong charge — sa kabaligtaran na direksyon (patungo sa cathode).

Ang kondaktibiti ng plasma ay malapit sa mga metal.

Ang isang malaking kasalukuyang dumadaloy sa arc shaft at isang mataas na temperatura ay nilikha.Ang temperaturang ito ng arc cylinder ay humahantong sa thermal ionization — ang proseso ng pagbuo ng ion dahil sa banggaan ng mga molecule at atoms na may mataas na kinetic energy sa mataas na bilis ng kanilang paggalaw (molecules at atoms ng medium kung saan ang arc burns ay nawasak sa mga electron at positibong sisingilin ang mga ion). Ang matinding thermal ionization ay nagpapanatili ng mataas na plasma conductivity. Samakatuwid, ang pagbaba ng boltahe sa kahabaan ng arko ay maliit.

Sa isang electric arc, dalawang proseso ang patuloy na nagaganap: bilang karagdagan sa ionization, din ang deionization ng mga atomo at molekula. Ang huli ay nangyayari pangunahin sa pamamagitan ng pagsasabog, iyon ay, ang paglipat ng mga sisingilin na mga particle sa kapaligiran at ang recombination ng mga electron at positibong sisingilin na mga ion, na muling pinagsama sa mga neutral na particle na may pagbabalik ng enerhiya na ginugol sa kanilang pagkawatak-watak. Sa kasong ito, ang init ay inalis sa kapaligiran.

Kaya, tatlong yugto ng isinasaalang-alang na proseso ay maaaring makilala: arc ignition, kapag dahil sa shock ionization at ang paglabas ng mga electron mula sa cathode, nagsisimula ang isang arc discharge at ang intensity ng ionization ay mas mataas kaysa sa deionization, stable burning ng arc na sinusuportahan ng Ang thermal ionization sa arc cylinder kapag ang intensity ng ionization at deionization ay pareho, ang pagkawala ng arc kapag ang intensity ng deionization ay mas mataas kaysa sa ionization.

Mga paraan ng pag-aalis ng arko sa mga de-koryenteng switching device

Upang idiskonekta ang mga elemento ng electrical circuit at ibukod ang pinsala sa switching device, kinakailangan hindi lamang upang buksan ang mga contact nito, kundi pati na rin upang patayin ang arko na lumilitaw sa pagitan nila. Ang mga proseso ng pagpatay ng arko, pati na rin ang pagsunog, na may alternating kasalukuyang at direktang kasalukuyang ay naiiba.Ito ay tinutukoy ng katotohanan na sa unang kaso ang kasalukuyang sa arko ay dumadaan sa zero bawat kalahating ikot. Sa mga oras na ito, ang paglabas ng enerhiya sa arko ay humihinto at ang arko ay kusang namamatay at pagkatapos ay muling nag-aapoy sa bawat oras.

Sa pagsasagawa, ang kasalukuyang sa arko ay nagiging malapit sa zero nang bahagya kaysa sa zero crossing, dahil habang bumababa ang kasalukuyang, bumababa ang enerhiya na ibinibigay sa arko, at ang temperatura ng arko ay bumababa nang naaayon at huminto ang thermal ionization. Sa kasong ito, ang proseso ng deionization ay patuloy na masinsinang sa arc gap. Kung bubuksan mo at mabilis na buksan ang mga contact sa oras na ito, maaaring hindi mangyari ang kasunod na pagkagambala ng kuryente at ang circuit ay madidiskonekta nang walang arcing. Sa pagsasagawa, gayunpaman, ito ay lubhang mahirap gawin, at samakatuwid ang mga espesyal na hakbang ay ginawa upang mapabilis ang pagkalipol ng arko, upang matiyak ang paglamig ng espasyo ng arko at upang mabawasan ang bilang ng mga sisingilin na particle.

Bilang isang resulta ng deionization, ang dielectric na lakas ng puwang ay unti-unting tumataas at sa parehong oras ang pagbawi ng boltahe dito ay tumataas. Ang ratio ng mga halagang ito ay nakasalalay sa kung ang bahaghari ay sisikat sa susunod na kalahati ng panahon o hindi. Kung ang dielectric na lakas ng puwang ay tumaas nang mas mabilis at mas malaki kaysa sa boltahe ng pagbawi, ang arko ay hindi na mag-aapoy, kung hindi, isang matatag na arko ang ibibigay. Ang unang kundisyon ay tumutukoy sa arc quenching problem.

Iba't ibang paraan ng pagsusubo ng arko ang ginagamit sa switchgear.

Pagpapalawak ng arko

Kung ang mga contact ay magkakaiba sa panahon ng pag-disconnect ng electrical circuit, ang resultang arc ay nakaunat.Kasabay nito, ang mga kondisyon ng paglamig ng arko ay napabuti dahil ang ibabaw nito ay tumataas at higit na boltahe ang kinakailangan para sa pagsunog.

Paghahati ng mahabang arko sa isang serye ng mga maikling arko

Kung ang arko na nabuo kapag ang mga contact ay nakabukas ay nahahati sa K maikling arko, halimbawa sa pamamagitan ng paghila sa isang metal grid, ito ay papatayin. Karaniwan, ang arko ay ipinapasok sa isang metal na grid sa ilalim ng impluwensya ng isang electromagnetic field na sapilitan sa mga grid plate ng eddy currents. Ang pamamaraang ito ng arc quenching ay malawakang ginagamit sa switchgear para sa mga boltahe sa ibaba 1 kV, lalo na sa mga awtomatikong switch ng hangin.

Paglamig ng arko sa makitid na mga puwang

Pinapadali ang pagpapatay ng maliliit na arko. Samakatuwid, sa pagpapalit ng mga aparato Ang mga arc chute na may mga longitudinal slot ay malawakang ginagamit (ang axis ng naturang puwang ay nag-tutugma sa direksyon sa axis ng arc cylinder). Ang ganitong puwang ay karaniwang nabuo sa mga silid na gawa sa mga insulating arc-resistant na materyales. Dahil sa pakikipag-ugnay ng arko na may malamig na mga ibabaw, ang matinding paglamig nito ay nangyayari, ang pagsasabog ng mga sisingilin na particle sa kapaligiran at, nang naaayon, mabilis na deionization.

Bilang karagdagan sa mga puwang na may mga flat-parallel na dingding, ginagamit din ang mga puwang na may mga tadyang, protrusions, extension (bulsa). Ang lahat ng ito ay humahantong sa pagpapapangit ng arc cylinder at pinatataas ang lugar ng pakikipag-ugnay nito sa malamig na mga dingding ng silid.

Ang arko ay iginuhit sa makitid na mga puwang na karaniwang sa pamamagitan ng isang magnetic field na nakikipag-ugnayan sa arko, na maaaring ituring bilang isang kasalukuyang nagdadala ng conductor.

Panlabas magnetic field upang ilipat ang arko ay madalas na ibinibigay ng isang coil na konektado sa serye kasama ang mga contact sa pagitan ng kung saan ang arc ay nangyayari.Ang narrow slot arc quenching ay ginagamit sa mga device para sa lahat ng boltahe.

High pressure arc extinguishing

Sa pare-pareho ang temperatura, ang antas ng gas ionization ay bumababa sa pagtaas ng presyon, habang ang thermal conductivity ng gas ay tumataas. Ang lahat ng iba pang mga bagay ay pantay, nagreresulta ito sa pinahusay na paglamig ng arko. Ang Arc extinguishing sa pamamagitan ng mataas na presyon, na nilikha ng arko mismo sa mahigpit na saradong mga silid, ay malawakang ginagamit sa mga piyus at isang bilang ng iba pang mga aparato.

Arc pagsusubo sa langis

Kung pagpapalit ng mga contact inilagay sa langis, ang arko na nangyayari kapag binuksan ang mga ito ay humahantong sa matinding pagsingaw ng langis. Bilang isang resulta, ang isang gas bubble (sobre) ay nabuo sa paligid ng arko, na binubuo pangunahin ng hydrogen (70 ... 80%), pati na rin ang singaw ng langis. Ang mga ibinubuga na gas ay direktang tumagos sa lugar ng arc cylinder sa mataas na bilis, na nagiging sanhi ng paghahalo ng malamig at mainit na gas sa bubble, nagbibigay ng masinsinang paglamig at, nang naaayon, deionization ng arc gap. Bilang karagdagan, ang kakayahan ng deionizing ng mga gas ay nagpapataas ng presyon sa loob ng bubble na nilikha sa panahon ng mabilis na pagkabulok ng langis.

Ang intensity ng proseso ng arc extinguishing sa langis ay mas mataas, mas malapit ang arko na nakikipag-ugnayan sa langis at mas mabilis ang paggalaw ng langis na may kaugnayan sa arko. Dahil dito, ang arc gap ay limitado sa pamamagitan ng isang closed insulating device - arc chute... Sa mga silid na ito, ang isang mas malapit na contact ng langis na may arc ay nilikha, at sa tulong ng mga insulating plate at discharge hole, ang mga gumaganang channel ay nabuo. kung saan ang paggalaw ng langis at mga gas, na nagbibigay ng masinsinang blowout (blowout) ng arko.

Ang mga arc chute ayon sa prinsipyo ng operasyon, nahahati sila sa tatlong pangunahing grupo: na may self-blowing, kapag ang mataas na presyon at bilis ng paggalaw ng gas ay nilikha sa lugar ng arko dahil sa enerhiya na inilabas sa arko, na may sapilitang pamumulaklak ng langis sa tulong ng mga espesyal na pumping hydraulic na mekanismo, na may magnetic quenching sa langis, kapag ang arko ay nasa ilalim ng pagkilos ng magnetic field, ito ay gumagalaw sa makitid na mga puwang.

Ang pinaka-epektibo at simpleng self-inflating arc chute... Depende sa lokasyon ng mga channel at exhaust openings, ang mga silid ay nakikilala kung saan ang masinsinang pag-ihip ng gas-steam mixture at langis kasama ang kasalukuyang ng arc (paayon na pamumulaklak) o sa pamamagitan ng arko (transverse blowing) ay ibinigay ). Ang itinuturing na mga pamamaraan ng arc extinguishing ay malawakang ginagamit sa mga circuit breaker para sa mga boltahe sa itaas ng 1 kV.

Iba pang mga paraan ng pag-aalis ng arko sa mga aparato para sa mga boltahe sa itaas ng 1 kV

Bilang karagdagan sa mga pamamaraan sa itaas ng pag-aalis ng arko, ginagamit din nila ang: naka-compress na hangin, ang daloy ng kung saan humihip ang arko sa kahabaan o sa kabuuan, na tinitiyak ang matinding paglamig nito (sa halip na hangin, ang iba pang mga gas ay ginagamit, madalas na nakuha mula sa solidong pagbuo ng gas. mga materyales — mga hibla, vinyl plastic, atbp. — sa kapinsalaan ng kanilang pagkabulok ng mismong nasusunog na arko), SF6 (sulfur hexafluoride), na may mas mataas na lakas ng elektrikal kaysa sa hangin at hydrogen, bilang isang resulta kung saan ang arc na nasusunog sa gas na ito, kahit na sa atmospheric pressure, ay mabilis na naaalis, napakabihirang gas (vacuum) kapag ang mga contact ay binuksan, kung saan ang arko ay gumagana. hindi nag-aapoy (napapatay) pagkatapos ng unang pagpasa ng kasalukuyang sa zero.