3.4. Гасіння дуги змінного струму в колах активно-індуктивного характеру

 

Розглянемо процес вимикання активно-індуктивного кола, заступна схема якого подана на рис. 3.5. Тут  – індуктивність, яка відповідає реактивному опору короткого замикання джерела, ,  – еквівалентна ємність на затискачах вимикача. Нехай  під час горіння дуги дуже мала і нею можна нехтувати , а після гасіння дуги . Тоді, якщо дуга горить, то ємність  буде закороченою і напруга на ній дорівнює нулю.

Рис. 3.5. Заступна схема кола активно-індуктивного характеру

 

Після проходження струму через нуль дуга гасне і ємність розмикається. Починається заряд ємності від джерела через  за законом:

,                                     (3.7)

де  – напруга відновлення;  – ЕРС джерела в момент нуля струму;  – коефіцієнт затухання;  – власна кутова частота контуру . Ця залежність подана на рис. 3.6.

Процес зміни напруги на проміжку після проходження струму через нуль називається напругою відновлення. Вона намагається пробити міжконтактний проміжок, який в цей час відновлює електричну міцність.

Рис. 3.6. Процес відновлення напруги

 

Якщо крива електричної міцності  іде вище кривої напруги відновлення, то дуга гасне остаточно (рис. 3.7, а). Якщо вони перетинаються, то дуга загоряється знову в точці А (рис. 3.7, б).

                     а)                                                    б)

Рис. 3.7. Умови гасіння та горіння дуги змінного струму

 

Для оцінки напруги відновлення застосовують середню швидкість зростання:

,                           (3.8)

власну частоту коливань  та коефіцієнт піку:

.                  (3.9)

Величини  і , як правило, зростають зі збільшенням , а тому  зменшується. Однак швидкість відновлення напруги пропорційна номінальній напрузі і може бути дуже високою.

Для однофазного кола ця величина визначається  при короткому замиканні. Якщо , то напруга відновлення дорівнює . Очевидно, що при  . При  напруга на проміжку змінюється за синусоїдним законом ЕРС джерела.

Таким чином, вимикання чисто активного кола здійснюється легше ніж активно-індуктивного.

У трифазних установках величина напруги відновлення залежить від схеми короткого замикання. При вимиканні трифазного короткого  замикання дуга не гасне одночасно на усіх трьох полюсах електричного апарата через зсув струмів за фазою на 120°. Спочатку дуга гасне в одній із фаз, після чого вимикається двофазне коротке замикання. Найбільш важкий випадок, це вимикання трифазного короткого замикання з заземленням нуля тільки в одній точці або зовсім без заземлення. Найбільша напруга відновлення прикладається до полюса, який першим намагається гасити дугу. При цьому .