ГАШЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ВОЗДУШНЫМ ДУТЬЕМ

Этот способ гашения также нашел широкое применение в выключателях переменного тока на высокое напряжение.

Дуга, образующаяся между контактами, обдувается вдоль или поперек потоком воздуха под определенным давлением. Перемещающийся с большой скоростью (приближающейся к звуковой) поток воздуха удаляет из зоны дуги нагретые ионизированные частицы, замещая их другими, охлажденными. Температура ствола дуги резко падает, особенно в момент прохождения тока через нуль. Одновременно происходит и механическое разрушение ствола дуги.

Основное влияние на процесс гашения оказывают давление и скорость истечения воздуха, собственная частота отключаемой цепи, расстояние между контактами, площадь выходного отверстия и направленность струи.

Как уже указывалось, с ростом давления падает степень ионизации, с ростом скорости увеличивается интенсивное охлаждение ствола дуги. Поэтому с ростом давления и скорости истечения потока воздуха повышаются интенсивность гашения и отключающая способность дугогасительного устройства.

Расстояние между контактами существенно сказывается на процессе гашения. Казалось, что увеличение расстояния между контактами должно улучшать условия гашения. В действительности для каждого значения давления существует оптимальное расстояние между контактами, при котором обеспечиваются наилучшее гашение и максимальная отключающая способность. Уменьшение, как и увеличение, этого расстояния ухудшает гашение. При этом весьма часто оптимальное из условий гашения расстояние между контактами оказывается меньше требуемого из условий электрической прочности, и после гашения дуги во избежание пробоя промежутка необходимо принять меры к доведению расстояния между контактами до значения, определяемого требованиями электрической прочности. Это достигается перемещением дополнительных, последовательно включенных контактов, применением многократного разрыва, де каждый разрыв имеет расстояние между контактами, оптимальное по условиям гашения, а суммарное расстояние всех разрывов обеспечивает электрическую прочность; применением отделителей и другими способами [2].

С увеличением выходного отверстия растет скорость истечения потока воздуха, условия гашения улучшаются.

По отношению к стволу дуги поток воздуха может быть поперечным — поперечное воздушное дутье (рис. 6-21, а), продольным — продольное воздушное дутье (рис. 6-21,6 — е) и продольно-поперечным — продольно-поперечное дутье. Продольное и продольно-поперечное дутье может быть односторонним и двусторонним.

Рис. 6-21. Схемы камер с воздушным дутьем: а – поперечное дутье; б – продольное одностороннее в горловине камеры; в – продольное одностороннее через металлическое сопло; г – продольное одностороннее через изоляционное сопло; д, е – продольное двустороннее

через соплообразные контакты
1 – неподвижный контакт; 2 – изоляционные перегородки; 3 – дуга; 4 – подвижный контакт; 5 – корпус камеры; 6 – металлическое сопло; 7 – изоляционное сопло

По эффективности воздействия на дугу лучшие характеристики дают камеры поперечного дутья, но их работа связана с большим расходом воздуха. Поэтому они находят преимущественное применение в выключателях на большие номинальные и отключаемые токи при напряжении до 20 кВ.

Достоинствами камер продольного и продольно-поперечного дутья являются возможность создания простых устройств с многократным разрывом дуги, простое регулирование дутья формой контактов и выхлопных отверстий и сравнительно небольшой расход воздуха.

В последние годы для гашения дуги начинает применяться элегаз (шестифтористая сера SF₆), полученный впервые у нас, в Советском Союзе. Элегаз – очень устойчивый инертный газ. По сравнению с воздухом его электрическая прочность почти в 2,5 раза выше, при давлении 0,2 МПа она примерно равна электрической прочности трансформаторного масла. Удельная объемная теплоемкость элегаза почти в четыре раза выше, чем у воздуха, что позволяет увеличить нагрузку токоведущих частей и уменьшить массу меди в аппарате. Соответственно теплоемкости дугогасящие свойства элегаза в камерах продольного дутья в пять раз выше, чём у воздуха. Повышенные дугогасительные свойства элегаза объясняются еще способностью его молекул захватывать электроны. По отношению к последним образующиеся отрицательные ионы малоподвижны, и при обдуве дуги происходят поглощение электронов и усиленная деионизация.

Недостатком элегаза является высокая температура сжижения. Например, при давлении 1,31 МПа он из газообразного состояния переходит в жидкое при температуре 0 °С. Это заставляет либо прибегать к подогревающим устройствам, либо использовать газ при низком давлении. Для получения хороших результатов требуется газ высокой чистоты.