Что такое выключатель для гашения дуги?

Когда токопроводящие контакты выключателя разъединяются, образуется дуга, которая сохраняется непродолжительное время после разделения контактов. Эта дуга опасна из-за тепловой энергии, которую она генерирует, что может вызвать взрывные силы.

Выключатель должен погасить дугу без повреждения оборудования или угрозы для персонала. Дуга значительно влияет на производительность выключателя. Прерывание постоянной (DC) дуги является более сложным, чем переменной (AC) дуги. В случае переменной дуги ток естественным образом достигает нуля во время каждого цикла формы волны, что приводит к временному исчезновению дуги. Это нулевое пересечение создает возможность предотвратить повторное возгорание дуги, используя кратковременный интервал отсутствия тока для деионизации зазора и предотвращения повторного воспламенения.

Проводимость дуги пропорциональна плотности электронов (ионов на кубический сантиметр), квадрату диаметра дуги и обратно пропорциональна длине дуги. Для погашения дуги необходимо снизить плотность свободных электронов (ионизацию), уменьшить диаметр дуги и увеличить её длину.

Методы погашения дуги

Существует два основных метода погашения дуги в выключателях:

Метод высокого сопротивления

• Принцип: Эффективное сопротивление дуги увеличивается со временем, снижая ток до уровня, при котором тепловыделение больше не может поддерживать дугу, что приводит к её погашению.

• Рассеивание энергии: Из-за резистивной природы дуги большая часть энергии системы рассеивается внутри выключателя, что является значительным недостатком.

• Техники увеличения сопротивления дуги:

• Охлаждение: Снижает подвижность ионов и плотность электронов.

• Увеличение длины дуги: Разделение контактов увеличивает путь, повышая сопротивление.

• Снижение поперечного сечения: Уменьшение диаметра дуги снижает проводимость.

• Разделение дуги: Разделение дуги на меньшие сегменты (например, с помощью металлических решеток или желобов) увеличивает общее сопротивление.

Метод низкого сопротивления (прерывание тока в момент его перехода через ноль)

• Применимость: Только для AC-цепей, используя естественные переходы тока через ноль (100 раз в секунду для систем с частотой 50 Гц).

• Механизм:

• Сопротивление дуги поддерживается на низком уровне до тех пор, пока ток не достигнет нуля.

• В момент перехода через ноль дуга естественным образом гаснет. Диэлектрическая прочность быстро восстанавливается между контактами, чтобы предотвратить повторное возгорание, используя кратковременное отсутствие тока для деионизации зазора.

• Преимущество: Минимизирует рассеивание энергии внутри выключателя, используя естественные нулевые точки формы волны AC, что делает его высокоэффективным для прерывания дуги.