СПОСОБЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДУГОГАШЕНИЯ

Внешнее магнитное поле для перемещения электрической дуги может быть поучено:

Рис.6-14. Дугогасительное устройство с поледовательной дугогасительной катушкой

1-дугогасительная катушка; 2-изолиционная гильза; 3-сердечник; 4-полюс; 5-дугогасительная камера; 6-рог; 7-контакты; 8-дуга;

1) при помощи катушки, включаемой последовательно с контактами, между которыми возникает электрическая дуга (рис. 6-14);

2) при помощи катушки, включаемой параллельно на напряжение сети;

3) при помощи постоянных магнитов.

Катушки или постоянные магниты снабжаются магнитопроводом, охватывающим контакты и рога, между которыми возникает электрическая дуга. Поле катушки (внешнее поле), взаимодействуя с полем дуги, заставляет дугу быстро перемещаться.

Почти исключительное распространение получила последовательная дугогасительная катушка. Основными достоинствами этого способа возбуждения магнитного поля гашения являются надежность и независимость направления силы, действующей на дугу, от направления тока. Аппараты с последовательной катушкой являются неполяризованными. Изменение направления тока в цепи вызывает и изменение направления поля, создаваемого катушкой. Направление силы, действующей на дугу, в таком случае остается неизменным.

Рис.6-15. Характеристика последовательного и параллельного гашения дуги

Последовательное магнитное дутье обладает и недостатками. Сила, действующая на единицу длины дуги в магнитном поле, F =I H.

При последовательной катушке и токах, еще не вызывающих насыщения магнитопровода дугогашения, напряженность магнитного поля пропорциональна току: Н ~ I. Таким образом, сила, действующая на дугу, пропорциональна квадрату тока (кривая 1 на рис. 6-15):

(6-6)

При малых токах эта сила мала. Время гашения малых токов получается большим (кривая 3). Это является основным недостатком последовательной катушки. Для получения силы, достаточной для гашения малых токов, приходится выбирать большое число витков катушки и увеличивать зазор контактов. Катушка обтекается номинальным током аппарата. Сечение ее витков должно соответствовать этому току, что приводит к большому расходу меди. Например, в контакторах постоянного тока до одной трети меди приходится на дугогасительную катушку. Увеличение числа витков приводит к существенным перенапряжениям при отключении номинального тока.

Параллельная катушка, ток в которой не зависит от тока отключаемой цепи, создает неизменное магнитное поле. Сила, действующая на дугу, пропорциональна отключаемому току (кривая 2):

(6-6a)

При малых токах сила оказывается большей, чем при последовательной катушке. Время гашения малых токов здесь меньше (кривая 4). Зазор контактов может быть уменьшен. Может быть несколько снижен и расход меди.

Дугогашение при помощи параллельной катушки, однако, имеет следующие существенные недостатки, почти исключающие его применение:

1) напряжение сети может упасть или исчезнуть, при этом резко снизится или пропадет магнитное поле гашения, аппарат окажется без надежного дугогашения;

2) аппарат приобретает вполне определенную полярность; при изменении направления тока либо в главной цепи, либо в цепи катушки изменяется направление силы, действующей на дугу, дуга загоняется внутрь аппарата;

3) катушку необходимо изолировать от главной цепи на полное напряжение. Применение постоянных магнитов для возбуждения магнитного поля дугогашения позволяет сохранить положительные характеристики параллельного возбуждения. Устраняются недостатки первый и третий. Отпадает необходимость расходования меди на катушки и их изоляции. Снижаются потери энергии в аппаратах за счет исключения катушек. Возможность уменьшения зазора контактов позволяет уменьшить магнитные системы, т. е. уменьшить массу и габариты аппаратов в целом.

Недостатком, ограничивающим применение постоянных магнитов для создания магнитного поля дугогашения, является то, что аппарат становится поляризованным и неправильное его включение, как и изменение направления тока, может привести к аварии.

Однако можно построить такие дугогасительные системы [З], которые не будут поляризованными, несмотря на применение постоянных магнитов для возбуждения магнитного поля дугогашения. Применение постоянных магнитов в этой области является задачей аппаратостроения.