כאשר מגעים נושאי זרם של מפצל מעגל מתנתקים, מתחילה להיווצר קשת חשמלית שנמשכת זמן קצר לאחר התנתקות המגע. הקשת הזו היא מסוכנת בשל החום שהיא מייצרת, שיכול ליצור כוחות פוצצים.
מפצל המעגל חייב לכבות את הקשת מבלי לפגוע באבזרים או לסכן אנשים. הקשת משפיעה באופן משמעותי על ביצועי המפצל. הפרדת קשת DC היא קשה יותר מאשר הפרדת קשת AC. בקשת AC, הזרם מגיע באופן טבעי לאפס במהלך כל מחזור גל, מה שגורם לקשת להיעלם לרגע. חציית האפס הזו יוצרת הזדמנות למנוע את ההדלקה מחדש של הקשת, באמצעות שימוש במרווח קצר של חוסר זרם כדי לדיאוניז את הפער ולהחניק את הדלקה מחדש.
הנשיות של קשת היא פרופורציונלית לשפיפת האלקטרונים (אונים למ"ק), לריבוע קוטר הקשת, והופכי לאורך הקשת. בכיבוי הקשת, חשוב להפחית את שפיפת האלקטרונים החופשיים (יוניזציה), לצמצם את קוטר הקשת, ולחזק את אורך הקשת.
שיטות כיבוי הקשת
ישנן שתי שיטות עיקריות לכיבוי קשת במפלי מעגל:
שיטת ההתנגדות הגבוהה
עקרון: ההתנגדות האפקטיבית של הקשת מוגברת עם הזמן, מפחיתה את הזרם לרמה שבה יצירת החום כבר אינה יכולה לתמוך בקיומה של הקשת, מה שמביא לכיבוי שלה.
הפריית אנרגיה: בשל הטבע המתנגד של הקשת, רוב האנרגיה של המערכת מתפזרת בתוך מפצל המעגל, זהו חסרון משמעותי.
טכניקות להגדלת ההתנגדות של הקשת:
קירור: מפחית את הניידות של האונים ושפיפת האלקטרונים.
ארכת הקשת: הפרדת המגעים מגבירה את אורך המסלול, מגבירה את ההתנגדות.
הקטנת השטח הצולב: צמצום קוטר הקשת מפחית את הנשיות.
פיצול הקשת: חלוקת הקשת למקטעים קטנים יותר (לדוגמה, באמצעות רשתות מתכת או תעלות) מגבירה את ההתנגדות הכוללת.
שיטת ההתנגדות הנמוכה (כיבוי זרם אפס)
יישום: בלעדית למעגלים AC, המנצלים את נקודות האפס הטבעיות של הזרם (100 פעמים בשנייה עבור מערכות 50 Hz).
:
ההתנגדות של הקשת נשמרת ברמות נמוכות עד שהזרם מגיע לאפס.
בנקודה של האפס, הקשת מכבה באופן טבעי. חוזק הדיאלקטרי בין המגעים מוחזר במהירות כדי למנוע הדלקה מחדש, תוך שימוש במרווח קצר של חוסר זרם כדי לדיאוניז את הפער.
יתרון: מפחית את ההפריית האנרגיה בתוך המפצל על ידי שימוש בנקודות האפס הטבעיות של הגל הAC, מה שהופך אותו ליעיל מאוד לעצירת הקשת.
