アーク遮断理論とは何か

アーク消弧理論とは何ですか？

アーク消弧理論の定義

アーク消弧理論は、回路の接触点が開いたときに発生する電気アークを停止するプロセスとして定義されます。

アーク消弧の方法

主に2つの方法があります：高抵抗法と低抵抗法です。高抵抗法はゼロ電流まで抵抗を増加させ、低抵抗法は交流電流の自然なゼロポイントを利用します。

再着火電圧

再着火電圧は、アークが消滅した瞬間にブレーカーの接触点間の電圧です。

エネルギー平衡理論

回路ブレーカーの接触点が開く直前には、再着火電圧はゼロであり、熱は生成されません。完全に開いた状態では、抵抗は無限大となり、また熱は生成されません。従って、最大の熱生成はこれらの点の間で起こります。エネルギー平衡理論によれば、接触点間の熱放出が熱生成よりも速い場合、冷却、アークの延長、および分割によってアークを消滅させることが可能です。

電圧競走理論

アークは、回路ブレーカーの接触点間のギャップのイオン化によるものです。そのため、初期段階での抵抗は非常に小さく、つまり接触点が閉じているときの抵抗は小さいです。接触点が分離すると抵抗が始めて増加します。初期段階でイオンを中性分子に戻すか絶縁体を挿入することで、イオン化率よりも速くイオンを取り除くことができれば、アークを中断することができます。ゼロ電流でのイオン化は、再着火電圧と呼ばれる電圧に依存します。

再着火電圧の式を定義しましょう。損失がない理想的なシステムの場合、以下のようになります。

ここで、v = 再着火電圧。

V = 中断時の電圧値。

L および C は故障点までの直列インダクタと並列キャパシタンスです。

上記の式から、L と C の積の値が低いほど、再着火電圧の値が高いことがわかります。

v に対する時間の変動は以下のグラフに示されています：

次に実際のシステム、または有限の損失があるシステムを考えましょう。下図のように、この場合、再着火電圧は有限抵抗の存在により減衰します。ここでは、電流が電圧に対して90度（度数）遅れていると仮定しています。しかし、実際の状況では、角度は周期内の故障発生時刻に応じて変動します。

アーク電圧の影響について考えてみましょう。アーク電圧がシステムに含まれると、再着火電圧が増加します。しかし、これはアーク電圧が電流の流れを妨げ、電流の位相を変え、適用される電圧との位相を揃えるという別の効果によって相殺されます。したがって、電圧がゼロ値を通過するとき、電流はピーク値ではありません。

再着火電圧の上昇率 (RRRV)

再着火電圧の上昇率は、ピーク値の再着火電圧とそのピーク値に達するまでの時間の比として定義されます。これが最も重要なパラメータの一つであり、接触点間で発展する誘電強度の上昇率が RRRV よりも大きい場合、アークは消滅します。