Принципът и методът за гасене на генериране на дъга в електронни устройства като предпазители

Какво е електрическа дъга?

Когато предпазителят във веригата изгори, когато напрежението и токът достигнат определена стойност, връзката на предпазителя току-що се е разтопила и е прекъсната и между току-що отделените връзки на предпазителя ще възникне дъга, която се нарича дъга. Дължи се на силното електрическо поле, което йонизира газа и кара тока да преминава през нормално изолиращата среда. Използването на електрически дъги може да има много приложения, като например заваряване, електродъгови пещи в стоманодобивни заводи и т.н. Но ако дъгата се генерира в неконтролирано състояние, това ще причини повреда на електропреноса, разпределението и електронното оборудване. Така че трябва да разберем и контролираме дъгата.

Състав на електрическа дъга

1. Дъгова колонна зона

Регионът на дъговия стълб е електрически неутрален и се състои от молекули, атоми, възбудени атоми, положителни йони, отрицателни йони и електрони. Сред тях положително заредените йони са почти равни на отрицателно заредените йони, така че се нарича още плазма. Заредените частици се движат насочено в плазмата, без да консумират много енергия, поради което могат да предават големи токове при условия на ниско напрежение. Основните заредени частици, които предават ток, са електроните, представляващи приблизително 99,9% от общия брой заредени частици, а останалите са положителни йони. Поради изключително късата дължина на катодната и анодната област, дължината на дъговата колона може да се счита за дължина на дъгата. Силата на електрическото поле в областта на стълба на дъгата е сравнително ниска, обикновено само 5-10V/cm.

2. Катодна площ

Катодът се счита за източник на електрони. Той осигурява 99,9% от заредените частици (електрони) към стълба на дъгата. Способността на катода да излъчва електрони оказва значително влияние върху стабилността на дъгата. Дължината на катодната област е 10-5-10-6 cm. Ако спадът на катодното напрежение е 10 V, силата на електрическото поле на катодната област е 106-107 V/cm.

3. Анодна площ

Анодната област е отговорна главно за приемането на електрони, но също така трябва да осигури 0,1% заредени частици (положителни йони) към стълба на дъгата. Дължината на анодната област обикновено е 10-2-10-3cm, така че силата на електрическото поле на анодната област е 103-104V/cm. Поради значителното влияние на анодния материал и заваръчния ток върху спада на напрежението в анодната област, той може да варира между 0 и 10V. Например, когато плътността на тока е висока и температурата на анода е висока, което води до изпаряване на анодния материал, спадът на анодното напрежение ще намалее дори до 0V.

Характеристики на електрическите дъги

1. Напрежението на дъгата, необходимо за поддържане на стабилно горене на дъгата, е много ниско и напрежението на 1 cm DC дъгова колона в атмосферата е само 10-50 V.

2. През дъгата може да премине голям ток, вариращ от няколко ампера до няколко хиляди ампера.

3. Дъгата има висока температура и температурата на стълба на дъгата е неравномерна. Централната температура е най-висока, достигайки 6000-10000 градуса, докато температурата намалява встрани от центъра.

4. Електрическата дъга може да излъчва силна светлина. Дължината на вълната на светлинното излъчване от дъгата е (1,7-50) × 10-7m. Тя включва три части: инфрачервена, видима светлина и ултравиолетова светлина

Класификация на електрическите дъги

1. Според вида на тока, той може да бъде разделен на AC дъга, DC дъга и импулсна дъга.

2. Според състоянието на дъгата тя може да бъде разделена на свободна дъга и компресирана дъга (като плазмена дъга).

3. Според материала на електрода, той може да бъде разделен на: дъга с топящ се електрод и дъга с нетопящ се електрод.

Опасностите от електрическите дъги

1. Наличието на дъги удължава времето за прекъсване на разпределителната уредба на повредените вериги и увеличава вероятността от късо съединение в електроенергийната система.

2. Високата температура, генерирана от дъгата, стопява и изпарява контактната повърхност, изгаряйки изолационния материал. Напълненото с масло електрическо оборудване също може да представлява риск като пожар и експлозия.

3. Поради факта, че електрическите дъги могат да се движат под действието на електрически и топлинни сили. Лесно е да се предизвикат дъгови къси съединения и наранявания, което води до ескалация на аварии.

Принципът на шестте гасителни дъги

1. Температура на дъгата

Дъгата се поддържа чрез термична йонизация и понижаването на температурата на дъгата може да отслаби термичната йонизация и да намали генерирането на нови заредени йони. В същото време той също така намалява скоростта на заредените частици и засилва комбинирания ефект. Чрез бързо удължаване на дъгата, продухване на дъгата с газ или масло или привеждане на дъгата в контакт с повърхността на твърда среда, температурата на дъгата може да бъде намалена.

2. Характеристики на средата

Характеристиките на средата, в която гори дъгата, до голяма степен определят силата на дисоциация в дъгата. Включително топлопроводимост, топлинен капацитет, свободна от топлина температура, диелектрична якост и др.

3. Налягане на газовата среда

Налягането на газовата среда оказва значително влияние върху дисоциацията на дъгата. Тъй като колкото по-високо е налягането на газа, толкова по-висока е концентрацията на частици в дъгата, колкото по-малко е разстоянието между частиците, толкова по-силен е комбинираният ефект и толкова по-лесно е дъгата да изгаси. В среда с висок вакуум вероятността от сблъсък е намалена, което потиска дисоциацията на сблъсък, докато ефектът на дифузия е силен.

4. Контактен материал

Контактният материал също влияе върху процеса на отделяне. При използване на устойчиви на висока температура метали с високи точки на топене, добра топлопроводимост и голям топлинен капацитет като контакти, това намалява емисиите на горещи електрони и метални пари в дъгата, което е от полза за гасенето на дъгата.

Методът за гасене на дъгата

1. Използвайте средата, за да изгасите дъгата

Отделянето на междината на дъгата до голяма степен зависи от характеристиките на гасителната среда около дъгата. Газът серен хексафлуорид е отлична среда за гасене на дъга със силна електроотрицателност. Той може бързо да адсорбира електрони и да образува стабилни отрицателни йони, което е благоприятно за рекомбинация и йонизация. Способността му да гаси дъгата е около 100 пъти по-силна от въздуха; Вакуумът (налягане под 0,013 Pa) също е добра среда за гасене на дъгата. Поради малкия брой неутрални частици във вакуум не е лесно да се сблъскат и дисоциират, а вакуумът е благоприятен за дифузия и дисоциация. Способността му да гаси дъгата е около 15 пъти по-силна от въздуха.

2. Използвайте газ или масло, за да запалите дъгата

Раздухването на дъга предизвиква дифузия и охлаждаща рекомбинация на заредени частици в междината на дъгата. При високоволтовите прекъсвачи се използват различни форми на дъгогасителни камерни структури за генериране на огромно налягане от газ или масло и силно издухване към дъговата междина. Има два основни начина за издухване на дъга: вертикално издухване и хоризонтално издухване. Вертикалното издухване е посоката на издухване, успоредна на дъгата, което води до изтъняване на дъгата; Хоризонталното издухване е посоката на издухване, перпендикулярна на дъгата, която удължава и отрязва дъгата.

3. Използвайте специални метални материали като дъгогасителни контакти

Използването на устойчиви на висока температура метали с високи точки на топене, топлопроводимост и голям топлинен капацитет като контактни материали може да намали емисиите на горещи електрони и метални пари в електрическите дъги, като по този начин се постига ефектът на потискане на йонизацията; Използваният едновременно контактен материал също изисква висока устойчивост на дъга и заваряване. Общите контактни материали включват медна волфрамова сплав, сребърна волфрамова сплав и др.

4. Раздухване на електромагнитна дъга

Явлението електрическа дъга, движеща се под действието на електромагнитна сила, се нарича електромагнитна дъга. Благодарение на движението на дъгата в заобикалящата среда, то има същия ефект като издухването на въздух, като по този начин се постига целта за гасене на дъгата. Този метод за гасене на дъгата се използва по-широко в разпределителни уредби за ниско напрежение.

5. Накарайте дъгата да се движи в тесния процеп на твърдата среда

Този тип метод за гасене на дъгата е известен също като гасене на дъга с процеп. Поради движението на дъгата в тесния процеп на средата, от една страна, тя се охлажда, което засилва йонизационния ефект; От друга страна, дъгата се удължава, диаметърът на дъгата намалява, съпротивлението на дъгата се увеличава и дъгата изгасва.

6. Разделете дългата дъга на къси дъги

Когато дъгата преминава през перпендикулярна на нея редица метални решетки, дългата дъга се разделя на няколко къси дъги; Спадът на напрежението на късите дъги пада главно в анодната и катодната област. Ако броят на решетките е достатъчен, за да гарантира, че сборът от минималните падове на напрежението, необходими за поддържане на горенето на дъгата във всеки сегмент, е по-голям от приложеното напрежение, дъгата ще изгасне сама. Освен това, след като променливотоковият ток премине нулата, поради ефекта на близкия катод, диелектричната якост на всяка дъгова междина внезапно се увеличава до 150-250V. Чрез използване на множество междини на дъгата последователно може да се получи по-висока диелектрична якост, така че дъгата да не се запали отново, след като бъде изгасена при преминаване на нулата.

7. Приемете гасене на дъгата с множество фрактури

Всяка фаза на високоволтов прекъсвач е свързана последователно с две или повече прекъсвания, което намалява напрежението, понесено от всяко прекъсване, и удвоява скоростта на прекъсване на контакта, което води до бързо удължаване на дъгата и благоприятства гасенето на дъгата.

8. Подобрете скоростта на разделяне на контактите на прекъсвача

Подобрена скоростта на удължаване на дъгата, което е от полза за охлаждане на дъгата, рекомбинация и дифузия.