Elektros grandinių atidarymas

Elektros grandinių atidarymas paprastai reiškia pereinamasis procesas, kuriame grandinės srovė keičiasi nuo tam tikros vertės iki nulio. Paskutiniame grandinės atidarymo etape tarp atjungiamojo įrenginio kontaktų atsiranda tarpas, kuris, be nulinio laidumo, turi turėti ir pakankamai didelį dielektrinį stiprumą, kad atlaikytų jai atkurtos grandinės įtampos veikimą.

Lankinio išlydžio fizinės charakteristikos

Elektros lankas gali atsirasti nutrūkus tarpui tarp kontaktų (elektrodų) arba jiems atsidarius. Atsidarius kontaktams, lanko susidarymą tarp jų palengvina kontaktinio paviršiaus žėrinčių „dėmių“ susidarymas, kurios yra didelio srovės tankio mažuose „atskyrimo“ plotuose pasekmė. Dėl to nutrūkus kontaktams susidaro lankas, net esant gana žemai įtampai (kelių dešimčių voltų eilės).

Visuotinai pripažįstama, kad minimalios sąlygos bent jau nestabiliam lanko atsiradimui ant kontaktų yra srovė apie 0,5 A ir įtampa 15–20 V.

Kontaktų atidarymą esant mažesnėms įtampos ir srovės vertėms paprastai lydi tik mažos kibirkštys. Esant didesnei atviros grandinės įtampai, bet esant mažesnėms srovėms, galima susidaryti tarp atvirų kontaktų švytėjimo iškrova.

Švytėjimo išlydžio buvimui būdingas reikšmingas katodo įtampos kritimas (iki 300 V). Jei švytėjimo išlydis virsta lankiniu išlydžiu, pavyzdžiui, didėjant srovei grandinėje, katodo įtampos kritimas sumažėja iki 10–20 V.

Būdingos lankinio išlydžio ypatybės esant aukštam dujų terpės slėgiui yra šios:

• didelis srovės tankis lanko stulpelyje;

• aukšta dujų temperatūra lanko kanalo viduje, siekianti 5000 K, o intensyvios dejonizacijos sąlygomis – 12000–15000 K ir aukštesnė;

• didelis srovės tankis ir žemas įtampos kritimas prie elektrodų.

Paprastai tikslas yra užtikrinti, kad grandinės atidarymo procesas vyktų kuo greičiau. Tam naudojami specialūs perjungimo įtaisai (jungikliai, jungikliai, kontaktoriai, saugikliai, apkrovos pertraukikliai ir kt.).

Lankiniai reiškiniai pastebimi ne tik grandinės pertraukikliuose. Atidarius kontaktus gali atsirasti elektros lankas. aukštos įtampos skyrikliai, kai sutampa linijų izoliacija, perdegus saugiklių apsauginiams elementams ir pan.

Šių prietaisų įrenginių sudėtingumas priklauso nuo jiems keliamų reikalavimų darbinės įtampos lygiams, vardinėms srovėms ir trumpojo jungimo srovėms, atsirandančių viršįtampių lygiams, atmosferos sąlygoms, greičio indeksams ir kt.

Elektros grandinių atidarymo per skyriklius ypatybės

Ilgų atvirų kintamosios srovės lankų gesinimo klausimas dažniausiai iškyla dirbant su paprastais atjungikliais, tokiais kaip išjungimo įtaisai. Tokie skyrikliai neturi specialių lanko slopinimo įtaisų, o atsidarius kontaktams tik išplečia lanką į orą.

Siekiant pagerinti lanko tempimo sąlygas, skyrikliuose yra sumontuoti raginiai arba papildomi strypo elektrodai, išilgai kurių lankas pakeliamas aukštyn ir ištempiamas iki didelio ilgio.

Internete yra įkelta daug vaizdo įrašų, kuriuose rodomas lanko atsiradimo procesas, kai apkrovos metu atsidaro atjungiklių kontaktai (juos nesunkiai galima rasti ieškant «arcing disconnector»).

Vėjas stipriai skatina atvirą lanką ties skyrikliais arba tarp laidininkų ir įžeminimo elektros linijose. Pučiant vėjui lankas gali būti trumpesnis, todėl greičiau pašalinamas nei nesant vėjo.Tačiau į tokį veiksnį kaip vėjas reikėtų atsižvelgti ne dėl jo nenuoseklumo, o remiantis sunkesnėmis sąlygomis – pilną vėjo nebuvimas.

Atjungiklių pagalba neįmanoma išjungti didelės srovės, nes lankas tuo pačiu metu pasiekia nemažą ilgį, sudarydamas daug liepsnos, stipriai ištirpdydamas atjungiamojo įtaiso kontaktus. Galingas atviras lankas lengvai pažeidžia izoliatorius, su kuriais jis liečiasi, sukelia fazių persidengimą, dėl kurio tinkle įvyksta trumpasis jungimas.

Įprasti skyrikliai plačiai naudojami mažų transformatorių atviros grandinės srovėms, talpinėms apkrovos linijos srovėms, mažos apkrovos srovėms ir kt.

Elektros grandinių atidarymo būdai

Iš esmės galimi tokie būdai, kaip atidaryti elektros grandines su nuolatine ir kintama srove.

1. Paprastas elektros grandinių lankas

Į šią grupę įeina tokie elektros grandinių su nuolatine ir kintama srove atidarymo būdai, kai nesiimama specialių papildomų priemonių srovei grandinėje apriboti prieš atidarant kontaktus arba specialių priemonių lanko energijai sumažinti lanko tarpelyje. pertraukiklis.

Šiuo atidarymo būdu grandinės pertraukimo sąlygas užtikrina daugiausia atjungiamojo įrenginio lanko gesinimo kamera sukuriant reikiamą tarpo dielektrinį stiprumą srovei kertant nulį (kintamoji srovė) arba pasiekus pakankamą lanko įtampos reikšmę (nuolatinė srovė).

Vykdant lanką, aparato kontaktai gali atsidaryti bet kurioje grandinėje tekančios srovės fazėje, todėl lankinio latako kontaktai ir elementai turi būti suprojektuoti palyginti didelės galios ir energijos lanko smūgiui.

Elektros prietaisų lanko gesinimo kameros

Grandinės pertraukiklio lanko latakas

2. Ribotas elektros grandinių lanko atidarymas

Tokiems pašalinimo metodams priskiriami tie, kuriuose gana didelis aktyvus ar reaktyvumas, dėl ko srovė grandinėje gana smarkiai sumažėja, palyginti su jos verte, kuri egzistavo iki ribojimo pradžios. Jungiklis išjungia ribotą srovę, kuri lieka grandinėje.

Tokiu atveju prie kontaktų atsiranda ribotos galios lankas, o likusios srovės lanko gesinimas yra paprastesnis uždavinys nei tuo atveju, jei srovė nebūtų ribojama.

Paprastai į tą pačią grupę įtraukiame tokius atjungimo būdus, kuriuose srovės pertrūkio fazė yra griežtai fiksuota arba lanko degimo laikas ant kontaktų ribojamas tam tikromis specialiomis priemonėmis, pavyzdžiui, vožtuvų įtaisais ir pan.

3. Elektros grandinių atidarymas be lanko

Elektros grandinių atidarymo procesui šiuo atveju būdinga tai, kad dėl grandinių induktyvumo ir abipusio induktyvumo įtakos lanko išlydis prie pagrindinių kontaktų atsiranda visiškai arba labai trumpalaikio nestabilaus lanko pavidalu. . Šio tipo grandinės atidarymas paprastai pasiekiamas naudojant didelės galios vožtuvus (silicio diodus arba tiristorius), kurie naudojami kaip pagrindinių grandinės pertraukiklio kontaktų manevravimo elementai.

Lanko gesinimo charakteristikos atidarant nuolatinės ir kintamosios srovės elektros grandines

Kintamosios srovės lanko gesinimo sąlygos su aktyvia perjungimo įrenginio tarpo dejonizacija iš esmės neįtraukiamos į nuolatinės srovės lankų ir ilgų atvirų kintamosios srovės lankų gesinimo sąlygas.

Nuolatiniame lanke arba atvirame ilgame kintamajame lanke išnykimas įvyksta daugiausia dėl to, kad ištempus lanką elektros energijos šaltinis nepajėgia padengti įtampos kritimo lanko stulpelyje, dėl to susidaro nestabili būsena ir lankas užgęsta.

Kai kintamosios srovės grandinėje atsiranda lankas, kai lanko kolonėlė yra aktyviai dejonizuojama arba suskaidoma į trumpų lankų seriją, lankas gali būti užgesintas net tada, kai šaltinis vis dar turi didelę maitinimo įtampą, kad išlaikytų lanko degimą, bet paaiškėja, kad kad būtų nepakankamas jo užsidegimui užtikrinti – prie srovės nulio kirtimo.

Aktyvios dejonizacijos sąlygomis srovės nulio kirtimo metu lanko stulpelio laidumas sumažėja tiek, kad bent trumpam jai reikia įjungti reikšmingą įtampą, kad lankas įsijungtų kitame pusciklyje.

Jei grandinė nesugeba užtikrinti pakankamos įtampos ir jos padidėjimo tarpo greičiui, srovei peržengus nulį, srovė nutrūksta, tai yra, kitą pusę ciklo lankas neatsiranda ir grandinė galiausiai yra išjungė.

Tada apsvarstykite dažniausiai pasitaikančius tiesiog atidarant lanko grandines.

Jei grandinės šaltinio įtampa ir srovė viršija tam tikras kritines vertes, tada prie elektros atjungimo įtaiso kontaktų jiems atsidarius atsiranda stabilus lankinis išlydis… Jeigu kontaktai toliau išsiskiria arba lankas pučiamas į skyriklio lanko gesinimo kamerą, susidaro nestabilios lanko degimo sąlygos ir lankas gali būti užgesintas.

Didėjant grandinės įtampai ir srovei, sunku greitai sukurti nestabilias lanko sąlygas. Esant įtampai, siekiančiai tūkstančius ir dešimtis tūkstančių voltų bei santykinai didelėms srovėms (tūkstančiai amperų), atjungiamojo įrenginio kontaktuose susidaro labai galingas lankas, norint jį užgesinti ir dėl to nutraukti grandinę, reikia imtis priemonių daugiau ar mažiau sudėtingi lanko gesinimo įtaisai ... Ypač dideli sunkumai iškyla išjungiant nuolatinės srovės grandines.

Akmens metu taip pat reikia įveikti nemažus sunkumus. trumpojo jungimo srovės kintamosios srovės grandinėse trumpą laiką (šimtąsias ir tūkstantąsias sekundės dalis).

Greitą grandinės nutraukimą ir atsiradusių trumpųjų jungimų pašalinimą elektros instaliacijose lemia daugybė aplinkybių ir pirmiausia poreikis išlaikyti veikimo stabilumą. elektros sistemos, laidų ir įrangos apsauga nuo trumpojo jungimo srovių šiluminio poveikio, atjungiamųjų įtaisų kontaktų ir lanko kamerų apsauga nuo ardomojo galingo lanko veikimo.

Greitas atviros grandinės lanko pašalinimas taip pat yra labai svarbus ir žemos įtampos valdymo grandinių įrenginiuose, kurios paprastai yra skirtos labai daugybei perjungimo procesų. Sutrumpėjus lanko degimo trukmei, sumažėja kontaktų ir kitų aparato elementų degimas, taigi, pailgėja tarnavimo laikas.

Tačiau labai greitas lanko pašalinimas gali sukelti labai didelius viršįtampius grandinėje, nes lankas, kai grandinė yra atvira, sugeria grandinėje sukauptą elektromagnetinę energiją, kurią galima paversti elektrostatinio viršįtampio energija. Taigi, lanko iškrova kai kuriais atvejais gali atlikti teigiamą vaidmenį. Į tai reikėtų atsižvelgti.

Patikimų didelės spartos didelės ir žemos įtampos atjungimo įtaisų sukūrimo problema visų pirma yra pagrįsta teisingu lanko gesinimo juose problemos sprendimu.

Žemos ir aukštos įtampos elektros grandinių pertraukimas, kai elektros prietaisų kontaktuose susidaro galingas lankas, yra sudėtingas procesas, kurio tyrimas yra skirtas daugybei teorinių ir eksperimentinių tyrimų bei projektavimo.

Praktikoje yra labai daug kintamosios ir nuolatinės srovės lankų gesinimo būdų, priklausomai nuo darbinės įtampos lygių, srovių dydžio, reikalingo atjungiamųjų įtaisų veikimo laiko, saugos sąlygų ir kt.

Šiuo metu paprastas lankas vis dar yra pagrindinis kelias, kuriuo ir toliau eina aukštos ir žemos įtampos kintamosios ir nuolatinės srovės perjungimo įrenginių technologijos.

Taip pat žiūrėkite:Aukštos įtampos vakuuminiai grandinės pertraukikliai – konstrukcija ir veikimo principas