Стенд «Электромагнитные выключатели»

Действие электромагнитного выключателя основано на том, что деионизация дугового столба происходит благодаря его значительному удлинению (до 1 - 2 м), уменьшению диаметра и отдаче тепла холодным стенкам гасительной камеры. Дуга, возникшая на дугогасящих контактах выключателя, втягивается в гасительную камеру благодаря действию «магнитного дутья». Оно возникает при взаимодействии двигающихся заряженных частиц — электронов и ионов с магнитным полем. Направление силы, действующей на ион или электрон, со стороны магнитного поля можно найти из векторного произведения

(3.1)

где q — заряд частицы; — вектор скорости частицы; — вектор напряженности магнитного поля.

Магнитное поле ориентируют перпендикулярно направлению дуги так, чтобы сила, действующая на заряженные частицы, была бы направлена вверх. Определенную роль в движении дуги кверху играет также конвективное движение раскаленного газа в зоне дугового столба.

Гасительная камера состоит из набора керамических дугостойких инертных пластин с V-образными вырезами (см. образцы пластин на стенде). Пластины отделены друг от друга небольшими воздушными промежутками с помощью прокладок из асбеста. Число пластин зависит от номинального напряжения и номинального тока отключения. По мере подъема дуги кверху ее путь сильно искривляется, длина значительно увеличивается, диаметр уменьшается за счет сужающихся вырезов в пластинах (см. рисунок на стенде). Дуга приходит в тесное соприкосновение с холодными поверхностями пластин. Благодаря удлинению дуги, уменьшению диаметра и отдаче тепла стенкам гасительной камеры возрастает электрическое сопротивление дуги. Ток в дуге уменьшается, сдвиг, по фазе между напряжением и током тоже уменьшается. Поэтому осциллограмма тока и напряжения заметно отличается от аналогичных осциллограмм при отключении тока в вакууме, масле или сжатом газе. Если в вакуумных, масляных, воздушных выключателях влияние сопротивления дуги на ток проявляется только лишь перед самым моментом угасания дуги, то в электромагнитном выключателе дуга во время своего горения заметно ограничивает ток вплоть до его разрыва при подходе к нулевому значению. Так как процесс гашения дуги связан с ее перемещением и удлинением в гасительной камере, что требует определенного времени, электромагнитные выключатели не отличаются быстродействием. Собственное время отключения составляет 2,5—3 периода. С другой стороны, из-за уменьшения фазового сдвига между током и напряжением уменьшается скачок восстанавливающегося напряжения на контактах выключателя. Это способствует тому, что дуга вновь не зажигается.