Што е дуга? | Дуга во прекинувач на цепови

Прежде да се влезе во детали за технологии на угашување на дугата или угашување на дугата користени во прекинувачот, прво треба да знаеме што всушност е дуга.

Што е Дуга?

При отварањето на контакти кои носат ток во прекинувачот, средината помеѓу раздвоените контакти станува силно ионизирана, кроз која прекинувачкиот ток добива пат со ниска резистивност и продолжува да теке кроз овој пат, дури и кога контактите физички се одделени. Во текот на текот на токот од еден контакт до друг, патот станува толку загрет, што светли. Ова се нарекува дуга.

Дуга во Прекинувачот

Кога контактите на прекинувачот под ток се отворат, постои дуга во прекинувачот, установена помеѓу раздвоените контакти.

Додека оваа дуга се задржува помеѓу контактите, токот кроз прекинувачот не ќе биде прекинат на крај, затоа што самата дуга е проводлив пат за електричност. За целосно прекинување на токот прекинувачот е потребно колку можно побрзо да се угаси дугата. Главниот критериум при дизајнирањето на прекинувач е да се обезбеди одговараща технологија за угашување на дугата во прекинувачот за да се исполнат брз и безбеден прекин на токот. Затоа, пред да се влезе во различни техники за угашување на дугата користени во прекинувачот, треба да се потрудиме да разбереме што е дуга и основната теорија за дугата во прекинувачот, нека го обсуштаме.

Термална Ионизација на Гас

Постојат бројни слободни електрони и јони присутни во гас на собна температура поради ултравиолетови зраци, космички зраци и радиоактивноста на Земјата. Овие слободни електрони и јони се така малочислени, што недостаточни се за одржување проводливости на електричност. Молекулите на гасот случајно се движеат на собна температура. Установено е дека молекул на воздух на температура од 300oK (собна температура) се движи случајно со приближна просечна брзина од 500 метри/секунда и се судира со други молекули со фреквенција од 1010 пати/секунда.

Овие случајно се движејќи молекули се судират меѓусебно со многу честа фреквенција, но кинетичката енергија на молекулите не е доволна за извлекување електрон од атомите на молекулите. Ако температурата се зголеми, воздухот ќе се загреја и како последица, брзината на молекулите ќе се зголеми. Повисока брзина значи повисок удар при молекуларни судироци. Во оваа ситуација некои од молекулите се распаѓаат во атоми. Ако температурата на воздухот се понатаму зголеми, многу атоми ќе бидат лишиени од валентни електрони и ќе направат гасот ионизиран. Тогаш овој ионизиран гас може да проводи електричество поради доволно слободни електрони. Оваа состојба на било кој гас или воздух се нарекува плазма. Овој феномен се нарекува термална ионизација на гас.

Ионизација поради Судир на Електрони

Како што го обсуштавме, секогаш има неколку слободни електрони и јони присутни во воздухот или гас, но недостаточни се за проводливост на електричество. Кога овие слободни електрони се сретнат со силен електричен поле, тие се насочуваат кон точки со висок потенцијал во полето и придобиваат доволно висока брзина. Со други зборови, електроните се забрзуваат во правец на електричното поле поради висок градиент на потенцијал. Во текот на нивната патека, овие електрони се судираат со други атоми и молекули на воздухот или гасот и извлекуваат валентни електрони од нивните орбити.

После што беа извлечени од родителските атоми, електроните исто така ќе се движеат во правец на истиот електричен поле поради градиентот на потенцијал. Овие електрони исто така ќе се судираат со други атоми и ќе создадат повеќе слободни електрони, кои исто така ќе бидат насочени во правец на електричното поле. Збогувајќи на ова конјугативно дејство, бројот на слободни електрони во гасот ќе стане толку голем, што гасот почнува да проводи електричество. Овој феномен е познат како ионизација на гас поради судир на електрони.

Деионизација на Гас

Ако се уклонат сите причини за ионизација на гас од ионизиран гас, тој брзо се враќа во својот неутрално состојба преку рекомбинација на позитивните и негативните заряди. Процесот на рекомбинација на позитивните и негативните заряди е познат како процес на деионизација. Во деионизација преку дифузија, негативните јони или електрони и позитивните јони се движеат кон стените под влијание на градиентите на концентрација, со што се завршува процесот на рекомбинација.

Улога на Дугата во Прекинувачот

Кога два контакта кои носат ток само се отворат, дугата го мостува контактниот прелив, кроз кој токот добива пат со ниска резистивност за тек, па нема да има ненадејно прекинување на токот. Бидејќи нема ненадејна и изненадна промена во токот при отварање на контактите, нема да има никаква ненормална превклучување на напон во системот. Ако i е токот кој текува низ контактите само пред да се отворат, L е индуктивноста на системот, превклучувањето на напон при отварање на контактите, може да се изрази како V = L.(di/dt) каде di/dt е стапка на промена на токот во однос на времето при отварање на контактите. Во случајот на алтернативен ток, дугата е временски угасена на секое нула пресечување. После пресечувањето на секој нула, медиумот помеѓу одделените контакти се ионизира повторно во следниот циклус на токот и дугата во прекинувачот се препоставува повторно. За да се направи прекинувањето комплетно и успешна, ова повторно ионизирање помеѓу одделените контакти треба да се спречи после нула пресечување.

Ако дугата во прекинувачот не постои при отварање на контактите кои носат ток, би бил ненадејен и изненаден прекин на токот, што би причинило огромен превклучување на напон доволен за тешко стрес на изолацијата на системот. Од друга страна, дугата дава постепен, но брз, преход од состојбата на носач на ток до состојбата на прекин на токот на контактите.

Теорија за Прекинување, Угашување или Изгашување на Дугата

Характеристики на Колоната на Дугата

На висока температура, заредените честици во гасот брзо и случајно се движеат, но во отсуство на електрично поле, нема нетна движење. Кога се применува електрично поле во гасот, заредените честици добиваат дрифт брзина надигнат на нивната случајна термална движење. Дрифт брзината е пропорционална на напонскиот градиент на полето и подвижноста на честицата. Подвижноста на честицата зависи од масата на честицата, тешки честици, подвижноста е помала. Подвижноста исто така зависи од средната слободна патека достапна во гасот за случајна движење на честиците. Бидејќи секогаш кога честицата се судира, губи својата насочена брзина и мора повторно да се забрзува во правец на електричното поле. Затоа, нетната подвижност на честиците е намалена. Ако гасот е под висок притисок, станува густ и затоа, молекулите на гасот се приближат една до друга, затоа судирите се случуваат пофрешно, што намалува подвижноста на честиците. Общото напон од заредени честици е директно пропорционално на нивната подвижност. Затоа, подвижноста на заредените честици зависи од температурата, притисокот на гасот и како и природата на гасот. Пак, подвижноста на честиците на гасот определува степенот на ионизација на гасот.

Значи, од горен објаснување можеме да кажеме дека процесот на ионизација на гасот зависи од природата на гасот (тешки или лесни честици), притисокот на гасот и температурата на гасот. Како што веќе казавме, интензитетот на колоната на дугата зависи од присуството на ионизиран медиум помеѓу одделените електрични контакти, затоа, специјално внимание треба да се даде во намалување на ионизацијата или зголемување на деионизацијата на медиумот помеѓу контактите. Затоа, главниот дизајнерски карактеристика на прекинувачот е да се обезбедат различни методи за контрола на притиск, методи за хладење за различни медии на дугата помеѓу контактите на прекинувачот.

Губење на Теплина од Дугата

Губењето на теплина од дугата во прекинувачот се случува преку проводимост, конвекција и радијација. Во прекинувачот