Elektrisko ķēžu atvēršana

Elektrisko ķēžu atvēršana parasti nozīmē pārejas process, kurā ķēdes strāva mainās no noteiktas vērtības uz nulli. Pēdējā ķēdes atvēršanas posmā starp atvienošanas ierīces kontaktiem parādās sprauga, kurai papildus nulles vadītspējai ir jābūt arī pietiekami lielai dielektriskajai izturībai, lai izturētu tai atjaunotā ķēdes sprieguma darbību.

Loka izlādes fizikālās īpašības

Elektriskā loka var rasties, ja sprauga starp kontaktiem (elektrodiem) saplīst vai kad tie atveras. Kad kontakti atveras, loka veidošanos starp tiem veicina mirdzošu "plankumu" veidošanās uz kontakta virsmas, kas ir ievērojama strāvas blīvuma sekas nelielās "atdalīšanas" vietās. Tas izraisa loka veidošanos, kad kontakti tiek pārtraukti, pat pie diezgan zema sprieguma (vairāku desmitu voltu).

Ir vispāratzīts, ka minimālie nosacījumi vismaz nestabilas loka rašanās kontaktiem ir strāva aptuveni 0,5 A un spriegums 15–20 V.

Kontaktu atvēršanu pie zemākām sprieguma un strāvas vērtībām parasti pavada tikai nelielas dzirksteles. Pie lielākiem atvērtās ķēdes spriegumiem, bet pie mazākām strāvām iespējama veidošanās starp atvērtajiem kontaktiem mirdzuma izlāde.

Kvēlizlādes klātbūtni raksturo ievērojams katoda sprieguma kritums (līdz 300 V). Ja kvēlizlāde pārvēršas loka izlādē, piemēram, palielinoties strāvai ķēdē, tad katoda sprieguma kritums samazinās līdz 10–20 V.

Loka izlādes raksturīgās iezīmes pie augsta gāzes vides spiediena ir:

• liels strāvas blīvums loka kolonnā;

• augsta gāzes temperatūra loka kanālā, sasniedzot 5000 K, un intensīvas dejonizācijas apstākļos 12000 - 15000 K un augstāka;

• augsts strāvas blīvums un zems sprieguma kritums pie elektrodiem.

Parasti mērķis ir nodrošināt, lai ķēdes atvēršanas process noritētu pēc iespējas ātrāk. Šim nolūkam tiek izmantotas īpašas komutācijas ierīces (slēdži, automātiskie slēdži, kontaktori, drošinātāji, slodzes slēdži utt.).

Loka parādības tiek novērotas ne tikai slēdžos. Atverot kontaktus, var rasties elektriskā loka. augstsprieguma atdalītāji, kad līniju izolācija pārklājas, kad ir izdeguši drošinātāju aizsargelementi utt.

Šo ierīču ierīču sarežģītība ir atkarīga no tām izvirzītajām prasībām attiecībā uz darba sprieguma līmeņiem, nominālajām strāvām un īsslēguma strāvām, pārspriegumu līmeņiem, atmosfēras apstākļiem, ātruma rādītājiem utt.

Elektrisko ķēžu atvēršanas iezīmes, izmantojot atdalītājus

Jautājums par garu atvērtu maiņstrāvas loku dzēšanu visbiežāk rodas, strādājot ar vienkāršiem atvienotājiem, piemēram, izslēgšanas ierīcēm. Šādiem atvienotājiem nav īpašu loka slāpēšanas ierīču, un, atverot kontaktus, tie tikai izvirza loku gaisā.

Lai uzlabotu loka stiepšanas apstākļus, atvienotāji ir aprīkoti ar raga vai papildu stieņa elektrodiem, pa kuriem loks tiek pacelts uz augšu un izstiepts lielā garumā.

Internetā ir augšupielādēti daudzi video, kuros redzams loka veidošanās process, kad uz slodzes atveras atvienotāju kontakti (tos var viegli atrast, meklējot «loka atvienotājs»).

Vējš ļoti veicina atklātu loka veidošanos pie atdalītājiem vai starp vadiem un zemi elektropārvades līnijās. Vēja klātbūtnē loks var būt īsāks un līdz ar to izzust ātrāk nekā bezvēja, tomēr tāds faktors kā vējš nav jāņem vērā tā nekonsekvences dēļ, bet gan pamatojoties uz bargākiem apstākļiem — pilnu vēja trūkums.

Ar atvienotāju palīdzību nav iespējams izslēgt lielu strāvu, jo loks tajā pašā laikā sasniedz ievērojamu garumu, veidojot daudz liesmas, stipri izkausējot atvienošanas ierīces kontaktus. Spēcīgs atklāts loks viegli sabojā izolatorus, ar kuriem tas saskaras, izraisa fāžu pārklāšanos, kas izraisa īssavienojumu tīklā.

Parastie atvienotāji tiek plaši izmantoti, lai atvienotu mazu transformatoru atvērtās ķēdes strāvas, kapacitatīvās slodzes līnijas strāvas, zemas slodzes strāvas utt.

Elektrisko ķēžu atvēršanas veidi

Principā elektrisko ķēžu atvēršanai ar līdzstrāvu un maiņstrāvu ir iespējamas šādas metodes.

1. Vienkārša elektrisko ķēžu lokošana

Šajā grupā ietilpst tādas elektrisko ķēžu atvēršanas metodes ar līdzstrāvu un maiņstrāvu, kurās netiek veikti īpaši papildu pasākumi, lai ierobežotu strāvu ķēdē pirms kontaktu atvēršanas vai īpaši pasākumi, lai samazinātu loka enerģiju loka spraugā. lauzējs.

Šajā atvēršanas metodē ķēdes pārtraukuma apstākļus nodrošina ne vairāk kā atvienošanas ierīces loka dzēšanas kamera izveidojot nepieciešamo spraugas dielektrisko stiprību, strāvai šķērsojot nulli (maiņstrāva) vai sasniedzot pietiekamu loka sprieguma vērtību (līdzstrāva).

Loka izslēgšanas laikā aparāta kontakti var atvērties jebkurā ķēdē plūstošās strāvas fāzē, tāpēc loka teknes kontaktiem un elementiem jābūt projektētiem salīdzinoši lielas jaudas un enerģijas loka triecienam.

Loka dzēšanas kameras elektriskajām ierīcēm

Strāvas pārtraucēja loka tekne

2. Elektrisko ķēžu ierobežota loka atvēršana

Pie šādām izslēgšanas metodēm pieder tās, kurās salīdzinoši liela aktīva vai reaktivitāte, kuras dēļ strāva ķēdē diezgan ievērojami samazinās, salīdzinot ar tās vērtību, kas pastāvēja pirms ierobežojuma iestāšanās. Slēdzis izslēdz ierobežoto strāvu, kas paliek ķēdē.

Šajā gadījumā pie kontaktiem rodas ierobežotas jaudas loks, un atlikušās strāvas loka dzēšana ir vienkāršāks uzdevums nekā tad, ja strāva nebūtu ierobežota.

Tradicionāli tajā pašā grupā iekļaujam tādas atvienošanas metodes, kurās strikti tiek fiksēta strāvas pārtraukuma fāze vai loka degšanas laiks uz kontaktiem tiek ierobežots ar dažiem īpašiem pasākumiem, piemēram, vārstu ierīces utt.

3. Elektrisko ķēžu bezloka atvēršana

Elektrisko ķēžu atvēršanas procesu šajā gadījumā raksturo fakts, ka loka izlāde pie galvenajiem kontaktiem notiek pilnībā vai notiek ļoti īslaicīgi nestabila loka veidā ķēžu induktivitātes un savstarpējās induktivitātes ietekmē. . Šāda veida ķēdes atvēršana parasti tiek panākta, izmantojot lieljaudas vārstus (silīcija diodes vai tiristorus), ko izmanto kā galveno ķēdes pārtraucēju kontaktu manevrēšanas elementus.

Loka dzēšanas raksturlielumi, atverot līdzstrāvas un maiņstrāvas elektriskās ķēdes

Maiņstrāvas loka dzēšanas apstākļi ar komutācijas ierīces spraugas aktīvo dejonizāciju ir principiāli izslēgti no līdzstrāvas loku un garu atvērtu maiņstrāvas loku dzēšanas apstākļiem.

Pastāvīgā lokā vai atvērtā garā mainīgā lokā izdzišana notiek galvenokārt tāpēc, ka, lokam izstiepjot, elektriskās enerģijas avots nespēj nosegt sprieguma kritumu loka kolonnā, kā rezultātā rodas nestabils stāvoklis un loks ir nodzisis.

Kad maiņstrāvas ķēdē rodas loks, kad loka kolonna tiek aktīvi dejonizēta vai sadalās īsu loku sērijā, loku var nodzēst pat tad, ja avotam joprojām ir liels barošanas spriegums, lai uzturētu loka degšanu, bet kas izrādās būt nepietiekamam, lai nodrošinātu tā aizdegšanos — pie strāvas nulles krustojuma.

Aktīvās dejonizācijas apstākļos strāvas nulles šķērsošanas laikā loka kolonnas vadītspēja samazinās tik ļoti, ka vismaz uz īsu brīdi tai ir jāpieliek ievērojams spriegums, lai nākamajā pusciklā sāktu loku.

Ja ķēde nespēj nodrošināt pietiekamu spriegumu un tā pieauguma ātrumu spraugā, pēc tam, kad strāva pāriet uz nulli, strāva tiek pārtraukta, tas ir, loks neparādās nākamajā pusciklā un ķēde beidzot ir izslēgts.

Pēc tam apsveriet visizplatītākos vienkārši atverot loka ķēdes.

Ja ķēdes avota spriegums un strāva pārsniedz noteiktas kritiskās vērtības, tad pie elektriskās atvienošanas ierīces kontaktiem kad tie atveras, rodas stabila loka izlāde… Ja kontakti tālāk novirzās vai loks tiek iepūsts atdalītāja loka dzēšanas kamerā, rodas nestabili loka degšanas apstākļi un loku var nodzēst.

Pieaugot ķēdes spriegumam un strāvai, grūtības radīt nestabilus loka apstākļus strauji pieaug. Pie spriegumiem, kas sasniedz tūkstošiem un desmitiem tūkstošu voltu, un salīdzinoši lielām strāvām (tūkstošiem ampēru), atvienošanas ierīces kontaktos rodas ļoti spēcīgs loks, lai to nodzēstu un līdz ar to pārtrauktu ķēdi, ir jāveic pasākumi, lai izmantotu vairāk vai mazāk sarežģītas loka dzēšanas ierīces ... Īpaši ievērojamas grūtības rodas, izslēdzot līdzstrāvas ķēdes.

Arī klints laikā ir jāpārvar ievērojamas grūtības. īssavienojuma strāvas maiņstrāvas ķēdēs īsu laika periodu (sekundes simtdaļas un tūkstošdaļas).

Ātru ķēdes pārrāvumu un no tā izrietošo īssavienojumu novēršanu elektroinstalācijās nosaka vairāki apstākļi un, pirmkārt, nepieciešamība saglabāt darbības stabilitāti. elektriskās sistēmas, vadu un iekārtu aizsardzība no īssavienojuma strāvu termiskās iedarbības, atvienošanas ierīču kontaktu un loka kameru aizsardzība no spēcīga loka postošās darbības.

Liela nozīme ir arī ātrai atvērtās ķēdes loka noņemšanai un ierīcēs zemsprieguma vadības ķēdēm, kas parasti ir paredzēti ļoti lielam skaitam pārslēgšanas procesu. Loka degšanas ilguma samazināšana samazina kontaktu un citu aparāta elementu degšanu un līdz ar to palielina kalpošanas laiku.

Tomēr ļoti ātra loka likvidēšana var radīt ļoti lielus pārspriegumus ķēdē, jo loks, kad ķēde ir atvērta, absorbē ķēdē uzkrāto elektromagnētisko enerģiju, ko var pārvērst elektrostatiskā pārsprieguma enerģijā. Tādējādi loka izlādei dažos gadījumos var būt pozitīva loma. Tas būtu jāņem vērā.

Uzticamu ātrgaitas augstsprieguma un zemsprieguma atvienošanas ierīču izveides problēma, pirmkārt, ir balstīta uz pareizu loka dzēšanas jautājuma risinājumu tajās.

Zemsprieguma un augstsprieguma elektrisko ķēžu pārtraukšana ar spēcīga loka veidošanos elektrisko ierīču kontaktos ir sarežģīts process, kura izpēte ir veltīta milzīgam skaitam teorētisku un eksperimentālu pētījumu un dizaina izstrādņu.

Praksē tiek izmantots liels skaits maiņstrāvas un līdzstrāvas loku dzēšanas metožu atkarībā no darba sprieguma līmeņiem, strāvu lieluma, atvienošanas ierīču nepieciešamā darbības laika, drošības apstākļiem utt.

Pašlaik vienkārša loka izslēgšana joprojām ir galvenais ceļš, pa kuru turpina iet augstsprieguma un zemsprieguma maiņstrāvas un līdzstrāvas komutācijas ierīču tehnoloģija.

Skatīt arī:Augstsprieguma vakuuma slēdži — konstrukcija un darbības princips