Что такое теория прерывания дуги?

Что такое теория прерывания дуги?

Определение теории прерывания дуги

Теория прерывания дуги определяется как процесс остановки электрической дуги, возникающей при размыкании контактов цепи.

Методы прерывания дуги

Существует два основных метода: метод высокого сопротивления, который увеличивает сопротивление до нулевого тока, и метод низкого сопротивления, который использует естественный нулевой точку переменного тока.

Напряжение восстановления

Напряжение восстановления — это напряжение между контактами выключателя в момент прекращения дуги.

Теория энергетического баланса

Когда контакты выключателя находятся на грани размыкания, напряжение восстановления равно нулю, поэтому не выделяется тепло. Когда контакты полностью разомкнуты, сопротивление бесконечно, снова не выделяется тепло. Таким образом, максимальное количество тепла выделяется между этими точками. Теория энергетического баланса утверждает, что если рассеяние тепла между контактами происходит быстрее, чем его выделение, дуга может быть погашена путем охлаждения, удлинения и разделения.

Теория гонки напряжений

Дуга возникает из-за ионизации зазора между контактами выключателя. Таким образом, сопротивление на начальной стадии очень мало, то есть когда контакты закрыты, и по мере их размыкания сопротивление начинает увеличиваться. Если мы удалим ионы на начальной стадии, либо рекомбинируя их в нейтральные молекулы, либо вводя изоляцию со скоростью, превышающей скорость ионизации, дуга может быть прервана. Ионизация при нулевом токе зависит от напряжения, известного как напряжение восстановления.

Определим выражение для напряжения восстановления. Для безпотерьной или идеальной системы имеем,

Здесь, v = напряжение восстановления.

V = значение напряжения в момент прерывания.

L и C — последовательный индуктор и шунтирующая емкость до точки повреждения.

Из вышеуравнения видно, что чем меньше значение произведения L и C, тем выше значение напряжения восстановления.

Изменение v во времени показано ниже:

Теперь рассмотрим практическую систему, или предположим, что в системе есть конечные потери. Как показано на рисунке ниже, в этом случае напряжение восстановления затухает из-за наличия некоторого конечного сопротивления. Здесь предполагается, что ток отстает от напряжения на угол (измеряемый в градусах) 90. Однако в практических ситуациях угол может изменяться в зависимости от момента в цикле, когда произошло повреждение.

Рассмотрим влияние напряжения дуги, если включить напряжение дуги в систему, наблюдается увеличение напряжения восстановления. Однако это компенсируется другим эффектом напряжения дуги, которое противодействует току и изменяет фазу тока, приближая его к фазе приложенного напряжения. Таким образом, ток не достигает своего максимального значения, когда напряжение проходит через нулевое значение.

Скорость нарастания напряжения восстановления (RRRV)

Она определяется как отношение пикового значения напряжения восстановления к времени, за которое оно достигает пикового значения. Это один из самых важных параметров, так как если скорость, с которой развивается диэлектрическая прочность между контактами, превышает RRRV, то дуга будет погашена.