Отварање електричних кола

Отварање електричних кола обично значи прелазни процес, у коме се струја кола мења од одређене вредности до нуле. У последњој фази отварања кола појављује се јаз између контаката уређаја за искључивање, који поред нулте проводљивости мора имати и довољно високу диелектричну чврстоћу да издржи дејство напона кола који му се враћа.

Физичке карактеристике лучног пражњења

Електрични лук може настати када пукне размак између контаката (електрода) или када се отворе. Када се контакти отворе, стварање лука између њих је олакшано формирањем светлећих „пега“ на контактној површини, које су последица значајних густина струје на малим површинама „раздвајања“. Ово узрокује стварање лука када су контакти прекинути, чак и при прилично ниском напону (реда неколико десетина волти).

Опште је прихваћено да су минимални услови за појаву најмање нестабилног лука на контактима струја око 0,5 А и напон 15 — 20 В.

Отварање контаката при нижим вредностима напона и струје обично је праћено само малим варницама. При вишим напонима отвореног кола, али при мањим струјама, могуће је формирање између отворених контаката сјајно пражњење.

Присуство усијаног пражњења карактерише значајан пад напона катоде (до 300 В). Ако се усијано пражњење претвори у лучно пражњење, на пример, како се струја у колу повећава, онда се пад напона катоде смањује на 10-20 В.

Карактеристичне карактеристике лучног пражњења при високом притиску гасног медија су:

• велика густина струје у стубу лука;

• висока температура гаса унутар лучног канала, која достиже 5000 К, ау условима интензивне дејонизације 12000 — 15000 К и више;

• велика густина струје и мали пад напона на електродама.

Обично је циљ осигурати да се процес отварања кола одвија што је брже могуће. У ту сврху се користе посебни склопни уређаји (прекидачи, прекидачи, контактори, осигурачи, прекидачи оптерећења итд.).

Појаве лучног удара се примећују не само код прекидача. Може доћи до електричног лука када су контакти отворени. високонапонски растављачи, када се изолација водова преклапа, када су прегорели заштитни елементи осигурача итд.

Сложеност уређаја ових уређаја зависи од захтева који им се постављају у погледу нивоа радног напона, називних струја и струја кратког споја, нивоа насталих пренапона, атмосферских услова, оцена брзине итд.

Особине отварања електричних кола преко растављача

Питање гашења дугих отворених лукова наизменичне струје најчешће се сусреће при раду са једноставним растављачима као што су окидачи. Такви растављачи немају посебне уређаје за гашење лука, а када се контакти отворе само продужују лук у ваздух.

Да би се побољшали услови за истезање лука, растављачи су опремљени роговима или додатним електродама, дуж којих се лук подиже и растеже на велику дужину.

Постоји много видео снимака постављених на Интернет који показују процес стварања лука када се контакти растављача отварају под оптерећењем (они се лако могу пронаћи тражењем „растављач лука“).

Отворени лук на растављачима или између проводника и уземљења на далеководима снажно подстиче ветар. У присуству ветра, лук може бити краћи и самим тим елиминисан брже него у одсуству ветра.Међутим, фактор као што је ветар не треба узимати у обзир због његове недоследности, већ на основу тежих услова — потпуне одсуство ветра.

Уз помоћ растављача немогуће је искључити велику струју, јер лук у исто време достиже значајну дужину, формирајући много пламена, снажно топи контакте уређаја за искључивање. Снажан отворени лук лако оштећује изолаторе са којима долази у контакт, изазива преклапање фаза, што доводи до кратког споја у мрежи.

Конвенционални растављачи се широко користе за искључивање струја отвореног кола малих трансформатора, струја капацитивног оптерећења, струја ниског оптерећења итд.

Начини отварања електричних кола

У принципу, могуће су следеће методе за отварање електричних кола са једносмерном и наизменичном струјом.

1. Једноставно стварање лука електричних кола

Ова група укључује такве методе отварања електричних кола са једносмерном и наизменичном струјом, код којих се не предузимају посебне додатне мере за ограничавање струје у колу пре отварања контаката или посебне мере за смањење енергије лука у лучном процепу. разбијач.

У овом начину отварања, услови прекида струјног кола су обезбеђени највише комора за гашење лука уређаја за искључивање стварањем потребне диелектричне чврстоће зазора када струја пређе нулу (наизменична струја) или достизањем довољне вредности напона лука (једносмерна струја).

Приликом стварања лука, контакти апарата могу да се отворе у било којој фази струје која тече у колу, стога контакти и елементи лучног отвора морају бити пројектовани за удар лука релативно велике снаге и енергије.

Коморе за гашење лука за електричне уређаје

Арц Цхуте прекидача

2. Ограничено отварање лука електричних кола

У такве методе искључивања спадају оне код којих је релативно велики активни или реактивност, због чега се струја у колу прилично значајно смањује у односу на њену вредност која је постојала пре почетка ограничења. Прекидач искључује ограничену струју која остаје у колу.

У овом случају на контактима се јавља лук ограничене снаге, а гашење лука на преосталој струји је једноставнији задатак него да струја није ограничена.

Уобичајено, у исту групу убрајамо такве методе искључења, у којима је фаза прекида струје строго фиксирана или је време сагоревања лука на контактима ограничено неким посебним мерама, на пример, вентилским уређајима итд.

3. Отварање електричних кола без лука

Процес отварања електричних кола у овом случају карактерише чињеница да се пражњење лука на главним контактима јавља потпуно или се јавља у виду веома краткотрајног нестабилног лука услед утицаја индуктивности и међусобне индуктивности кола. . Овај тип отварања кола се обично постиже помоћу вентила велике снаге (силицијумске диоде или тиристора) који се користе као ранжирни елементи контаката главног прекидача.

Карактеристике гашења лука при отварању електричних кола једносмерне и наизменичне струје

Услови гашења наизменичног лука са активном дејонизацијом отвора склопног уређаја су суштински искључени из услова гашења ДЦ лука и дуго отворених АЦ лука.

У сталном луку или у отвореном дугом наизменичном луку до гашења долази углавном због тога што када се лук растегне, извор електричне енергије није у стању да покрије пад напона у стубу лука, услед чега настаје нестабилно стање и лук се гаси.

Када се у струјном колу наизменичне струје појави лук, када је стуб лука активно дејонизован или се разбије у низ кратких лукова, лук се може угасити чак и када извор још увек има велики напон напајања да би одржао лук који гори, али што се испоставило да буде недовољно да обезбеди његово паљење — на тренутном прелазу нуле.

У условима активне дејонизације током струјног преласка нуле, проводљивост стуба лука опада толико да се, бар на кратко, на њега мора применити значајан напон да би се лук покренуо у следећем полупериоду.

Ако коло није у стању да обезбеди довољан напон и брзину његовог повећања у зазору, након што струја пређе нулу, струја се прекида, односно, лук се не појављује у следећем полупериоду и коло је коначно искључен.

Затим размотрите најчешће једноставно отварање лучних кола.

Ако напон и струја извора кола прелазе одређене критичне вредности, онда на контактима уређаја за електрично искључење када се отворе, долази до стабилног лучног пражњења… Ако се контакти даље разилазе или се лук удува у комору за гашење лука растављача, стварају се нестабилни услови горења лука и лук се може угасити.

Како се напон и струја кола повећавају, потешкоће у стварању нестабилних услова за стварање лука брзо се повећавају. При напонима који достижу хиљаде и десетине хиљада волти и релативно високим струјама (хиљаде ампера) у контактима уређаја за растављање настаје веома снажан лук, да би се угасио и самим тим прекинуо струјно коло, морају се предузети мере да се мање или више софистицирани уређаји за гашење лука ... Посебно значајне потешкоће настају при искључивању једносмерних кола.

Значајне потешкоће се такође морају савладати током стене. струје кратког споја у круговима наизменичне струје за кратке временске периоде (стоти и хиљадити део секунде).

Брзи прекид струјног кола и отклањање насталих кратких спојева у електричним инсталацијама диктирани су бројним околностима и пре свега потребом да се одржи стабилност рада. електрични системи, заштита жица и опреме од топлотног дејства струја кратког споја, заштита контаката и лучних комора уређаја за искључивање од деструктивног дејства снажног лука.

Брзо уклањање лука отвореног кола је такође од велике важности и у уређајима за нисконапонска управљачка кола, који су обично пројектовани за веома велики број комутационих процеса. Смањење трајања сагоревања лука доводи до смањења сагоревања контаката и других елемената апарата и, самим тим, до повећања радног века.

Међутим, веома брзо елиминисање лука може довести до веома великих пренапона у колу јер лук, када је коло отворено, апсорбује електромагнетну енергију ускладиштену у колу, која се може претворити у електростатичку енергију пренапона. Дакле, лучно пражњење може играти позитивну улогу у неким случајевима. Ово треба узети у обзир.

Проблем стварања поузданих брзих високо- и нисконапонских уређаја за искључивање, пре свега, заснива се на исправном решењу питања гашења лука у њима.

Прекид електричних кола ниског и високог напона са формирањем снажног лука у контактима електричних уређаја је сложен процес, чије проучавање је посвећено великом броју теоријских и експерименталних студија и развоја дизајна.

Постоји велики број метода гашења наизменичних и једносмерних лука које се користе у пракси у зависности од нивоа радних напона, величине струја, потребног времена рада уређаја за искључивање, безбедносних услова итд.

Тренутно је једноставно стварање лука и даље главни пут којим технологија прекидача наизменичне и једносмерне струје високог и ниског напона наставља да иде.

Такође видети:Високонапонски вакуумски прекидачи — дизајн и принцип рада