Augstsprieguma strāvas atsekošana

Lokā līknes spriegums gāzes loku izslēgumos

Gāzes loku izslēgumos lokā līknes spriegums ir kritiskais parametrs, kas ietekmē pārtraukšanas procesu un vispārējo izslēguma veiktspēju. Lokā līknes spriegums var būt no dažiem simtiem voltu līdz vairākiem kilovoltiem, atkarībā no dažādiem faktoriem. Zemāk ir detalizēta izskaidrojuma par galvenajiem faktoriem, kas ietekmē lokā līknes spriegumu:

1. Loka garums

• Princips: Sprieguma pazeminājums caur loku ir tieši proporcionāls loka garumam. Kad loka garums palielinās, nepieciešamais spriegums, lai uzturētu loku, arī palielinās.

• Izskaidrojums: Kad gāzes loku izslēguma kontaktpunkti atdalās, starp tiem formas loks. Loka garums var būt daudz ilgāks nekā sākotnējais kontaktu attālums, tāpēc ka loks kustas (loka izstiepšanās) ietekmēts magnētiskajiem laukiem vai gāzes plūsmām. Jo ilgāks ir loks, jo lielāks ir sprieguma pazeminājums caur to, padarot vieglāku loka izslēgšanu, jo nepieciešama lielāka enerģija, lai to uzturētu.

2. Gāzes tips

• Princips: Lokā līknes spriegums atkarīgs no apkārtējā gāzes vidē atrodīgo fizisko īpašību, piemēram, tās spiediena, temperatūras un jonizācijas stāvokļa.

• Izskaidrojums: Dažādas gāzes ir ar dažādām dielektrosilības jaudām un termiskajām vedņveida īpašībām, kas ietekmē, cik viegli loku var uzturēt. Piemēram, šķidrumainā fluorets (SF₆) bieži izmanto augstsprieguma loku izslēgumos tā labām izolējošajām īpašībām un spējai ātri dejonizēties, kad strāva pārplūst caur nulle. Gāzes ar augstāku dielektrosilības jaudu prasa lielākus spriegumus, lai uzturētu loku, kas palīdz loka izslēgšanā.

3. Kontaktu materiāls

• Princips: Arkoformojošo kontaktu materiāls mazā mērā ietekmē lokā līknes spriegumu, galvenokārt ietekmējot sprieguma pazeminājumu anoda un katoda reģionos.

• Izskaidrojums: Galvenais sprieguma pazeminājums gāzes lokā notiek pa loka ķermeņu, nevis pie kontaktu virsmas. Tomēr, kontaktu materiāls var ietekmēt vietējo sprieguma pazeminājumu tuv anodai un katodai, zināms kā katoda un anoda pazeminājums. Materiāli ar zemākiem darba funkcijām (piemēram, mēness, sidrabs) bieži vien ir ar zemākiem katoda pazeminājumiem, bet šī ietekme ir salīdzinoši maza salīdzinājumā ar kopējo loka spriegumu. Tāpēc, kontaktu materiāla izvēle ir mazāk nozīmīga kopējam loka spriegumam.

4. Loka dzesēšana

• Princips: Loka iekšējā jauda ir strāvas un loka sprieguma reizinājums. Ja loks zaudē vairāk siltuma, tā dēļ palielinās tā jauda, palielinot loka spriegumu.

• Izskaidrojums: Loka dzesēšana var notikt caur kondukciju, konvekciju un radiāciju. Gāzes loku izslēgumos gāzes plūsma (bieži izraisīta pūšņu mehānismiem vai magnētiskajiem izblāvošanas spēkiem) palīdz loka dzesēšanai un tās temperatūras samazināšanai. Kad loks dzesējas, tas kļūst mazāk vednis, palielinot loka spriegumu. Šis palielinātais spriegums padara grūtāku loka uzturēšanu, palīdzot tā izslēgšanai.

5. Strāva caur loku

• Princips: Gāzes lokiem raksturīga negatīva voltampermetrija, tātad, ka loka spriegums palielinās, kad strāva samazinās, un otrādi.

• Izskaidrojums: Kad strāva pārplūst caur nulle, loka spriegums tendē uz acīmredzamu paaugstināšanos. Tas ir tāpēc, ka loks kļūst mazāk stabils zemās strāvas apstākļos, un samazinātās lādēto daudzuma dēļ rādīs lielāku pretspīdību, rezultātā radot lielāku sprieguma pazeminājumu. Savukārt, lielākās strāvas apstākļos loks ir stabīgāks, un sprieguma pazeminājums ir zemāks. Šī uzvedība ir svarīga, lai saprastu, kā loks izturas tuvā nulle, kur veiksmīga izslēgšana ir kritiska.

6. Loka sprieguma nejaušas svārstības un sabrukumi tuvā nulle

• Princips: Tuvā nulle loka spriegums parāda nejaušas svārstības un sabrukumus, kas ir kritiski loka izslēgšanai.

• Izskaidrojums: Kad strāva pārplūst caur nulle, loks kļūst arvien nestabīgāks. Loka spriegums var nejauši svārstīties tāpēc, ka strauji mainās loka fizičais stāvoklis, piemēram, lādēto daudzuma blīvums un temperatūra. Šīs svārstības var izraisīt loka sprieguma nejaušu pieaugumu, izraisot loka sabrukumu. Ja loka spriegums palielinās pietiekami, tas var pārsniegt sistēmas atjaunošanas spriegumu, izslēdzot loku. Šis fenomens ir būtisks, lai nodrošinātu, ka loks veiksmīgi tiek izslēgts tuvā nulle.

Kopsavilkums

Gāzes loku izslēgumos lokā līknes spriegums ietekmēts vairākiem faktoriem, tostarp loka garumu, gāzes tipu, kontaktu materiālu, dzesēšanas efektus un strāvu caur loku. Loka spriegums spēlē būtisku lomu pārtraukšanas procesā, it īpaši tuvā nulle, kur nejaušas svārstības un sabrukumi var noteikt, vai loks veiksmīgi tiek izslēgts. Šo faktoru sapratne ir būtiska, lai projektētu un darbinātu efektīvus un uzticamus gāzes loku izslēgumus.