Особенности горения и гашения дуги переменного тока

В цепи переменного тока электрическая дуга может не загореться при размыкании контакта, если начало размыкания совпадает с моментом перехода тока через нулевое значение. Эту возможность предотвращения загорания дуги используют в некоторых аппаратах, например, синхронных контакторах. Специальное устройство, отслеживая изменение тока во времени, выдает команду на размыкание контакта в момент перехода тока через ноль.

Если дуга загорелась, то независимо от степени ионизации воздушного промежутка между деталями контакта (дугового промежутка) она гаснет через каждую половину периода изменения тока, когда ток переходит через ноль, а затем дуга загорается вновь.

Вольтамперная характеристика электрической дуги переменного тока показана на рис. 2.10.

В общем случае гашение дуги может осуществляться в принципиально различные моменты времени – в середине полупериода протекания тока или в конце полупериода, когда ток приближается к нулевому значению.

В первом случае снижение тока до нуля в соответствии с (2.4) можно получить только путем создания условий, когда процессы деионизации дугового промежутка между контактными деталями преобладают над процессами ионизации. Поэтому при разрыве цепи контактом в середине полупериода тока процесс гашения дуги переменного тока аналогичен процессу гашения дуги постоянного тока. Для гашения дуги могут быть использованы указанные выше способы (см. п. 2.6).

Во втором случае гашение дуги переменного тока осуществляется в момент перехода тока через ноль. Тогда энергия к дуге не подводится из сети, температура дуги резко снижается и электрическая прочность дугового промежутка интенсивно возрастает за счет преобладания процессов деионизации над процессами ионизации. Дуга не возобновится, если рост электрической прочности дугового промежутка будет опережать возрастающее падение напряжения на контакте.

При погасании дуги падение напряжения на дуговом промежутке возрастает от значения напряжения гашения U_Г до соответствующего мгновенного значения напряжения сети u=U_m sin ωt или более. Этот процесс называют процессом восстановления напряжения на дуговом промежутке. В зависимости от параметров цепи он может быть апериодическим или колебательным. Напряжение на дуговом промежутке практически может достигать значения, равного 2 U_m. Частота переходного колебательного процесса составляет тысячи или один-два десятка тысяч герц.