Відключення індуктивного кола на змінному струмі. Процес поновлення напруги

Розглянемо процес відключення індуктивного кола (cos j < 0,15), схема заміщення якого подана на рис.10. тут L – індуктивність, що відповідає реактивному опору короткого замикання джерела, Х_к=wL; R – активний опір кола; С_е – еквівалентна ємність на затисках вимикача. Ця ємність визначається ємністю джерел живлення, ємністю різних електричних апаратів і шин Сз відносно землі. Обмотки генераторів, трансформаторів, реакторів мають розподілену ємність. Для спрощення розрахунків від розподіленої ємності переходять до зосередженої. Величина цієї ємності така, що разом з індуктивністю L вона дає частоту f₀, рівну частоті першої гармоніки реальної обмотки. Індуктивність обмотки L при власній частоті f₀ зменшується порівняно з індуктивністю при f=50Гц за рахунок розмагнічуючої дії масивних провідників обмоток генераторів, трансформаторів та іншого обладнання при високих частотах f₀. нехай напруга на дузі під час її горіння дуже мала і нею можна знехтувати (опір дуги рівний нулю), і що після гасіння дуги опір її одразу стає безмежно великим. Дуга з такою характеристикою називається ідеалізованою. Тоді процес зміни напруги на контактах можна подати так: при горінні дуги ємність С_е закорочена і напруга на ній дорівнює нулю. Після проходження струму через нуль дуга гасне і ємність С_е розмикається. Починається заряд ємності С_е від джерела через індуктивність L і опір R. Зважаючи на те, що cos j близький до нуля, можна вважати, що миттєве знчення ЕДС джерела в момент проходження струму через нуль (миттєва зростаюча напруга) рівне амплітуді Е (рис.11, а). Оскільки тривалість перехідного процесу зміни напруги при гасінні в багато разів менше часу на півперіоді зміни ЕДС, можна вважати, що заряд ємності Се через індуктивність L і опір R проходить при незмінному значенні ЕДС, рівному Е. Напруга на ємності для розглядуваної дуги змінюється за законом

, (14)

Рис. 10 – схема заміщення кола короткого замикання при вимиканні.

Рис. 11 – До ілюстрації явища поновлення напруги в різних випадках.

де U – поновлювана напруга; Е – ЕДС джерела в момент нуля струму; р – коефіцієнт затухання, рівний R/2L;w₀ – власна кутова частота конртура R, L, Се, практично рівна ; t – час.

Залежність напруги від часу представлена на рис.12. Процес зміни напруги на проміжку після проходження струму через нуль називається поновленням напруги. Миттєве значення напруги на контактах під час цього процесу називається поновлюваною напругою. Ця напруга намагається пробити міжконтактний проміжок, який в цей час поновлює свою електричну міцність. Якщо в будь-який момент часу після погасання дуги крива зростання електричної міцності КПР йде вище кривої поновлюваної напруги U , то дуга гасне остаточно (рис.11,а). якщо криві перехрещуються, то дуга знову загорається в точці А (рис.11,б). слід сказати, що після погасання реальної дуги через міжконтактний проміжок проходить залишковий струм, що визначається з рівняння i_з=U/r_д, де U – поновлювана напруга; r_д – опір дугового проміжку.

Якщо кількість тепла, що виділяється в дузі цим струмом, менше, ніж відводиться за рахунок охолодження дуги, то температурадуговогостовпа продовдує зменшуватися, і залишковий струм зменшується до нуля. Відбувається остаточне гасіння дуги. Якщо залишковий струм приводить до підвищення температури проміжку, то i_з зростає, що, в кінцевому рахунку, призводить до повторного запалення дуги.