Cum se stinge un arc electric în dispozitivele electrice
Ruperea circuitului electric al aparatului este un proces de tranziție a corpului de comutare al aparatului de la starea de conductor de curent electric la starea de neconductor (dielectric).
Pentru ca arcul să se stingă, este necesar ca procesele de deionizare să depășească procesele de ionizare. Pentru a stinge arcul, este necesar să se creeze condiții în care căderea de tensiune pe arc să depășească tensiunea furnizată de sursa de alimentare.
Mișcarea aerului forțat
Stingerea arcului într-un curent de aer comprimat produs de un compresor este foarte eficientă. O astfel de stingere nu este utilizată în dispozitivele de joasă tensiune, deoarece arcul poate fi stins în moduri mai simple fără utilizarea unor echipamente speciale pentru comprimarea aerului.
Pentru stingerea arcului, în special la curenți critici (când apar condițiile de stingere a arcului electric, acestea se numesc critice), se folosește o suflare forțată de aer creată de părțile sistemului în mișcare atunci când se deplasează în timpul procesului de declanșare.
Stingerea unui arc într-un lichid, de exemplu în uleiul de transformator, este foarte eficientă, deoarece produșii gazoși rezultați din descompunerea uleiului la temperatura ridicată a arcului electric deionizează intens cilindrul arcului. Dacă contactele dispozitivului de deconectare sunt plasate în ulei, atunci arcul care a apărut în timpul deschiderii duce la formarea intensă de gaz și la evaporarea uleiului. În jurul arcului se formează o bulă de gaz, care constă în principal din hidrogen. Descompunerea rapidă a uleiului duce la o creștere a presiunii, ceea ce contribuie la o mai bună răcire a arcului și deionizare. Datorită complexității designului, această metodă de stingere a arcului nu este utilizată în dispozitivele de joasă tensiune.
Presiunea crescută a gazului face mai ușoară stingerea arcului, deoarece crește transferul de căldură. S-a constatat că caracteristicile tensiunii arcului în diferite gaze la presiuni diferite (mai mari decât cele atmosferice) vor fi aceleași dacă aceste gaze au aceiași coeficienți de transfer termic prin convecție.
Stingerea la presiune crescută se efectuează în siguranțe cu cartuș închis, fără umplere din seria PR.
Efect electrodinamic asupra arcului. La curenți mai mari de 1 A, forțele electrodinamice care apar între arc și părțile sub tensiune adiacente au o influență majoră asupra stingerii arcului.Este convenabil să le considerăm ca rezultat al interacțiunii curentului de arc și câmpului magnetic creat de curentul care trece prin părțile sub tensiune. Cel mai simplu mod de a crea un câmp magnetic este plasarea corectă a electrozilor între care arde arcul.
Pentru o întărire cu succes, este necesar ca distanța dintre electrozi să crească treptat în direcția mișcării acestuia. La curenți scăzuti, niciunul, chiar și pași foarte mici (1 mm înălțime) nu sunt de dorit, deoarece arcul poate fi întârziat la marginea lor.
Umplutura magnetica. Dacă nu este posibil să se realizeze răcirea prin aranjarea corectă a părților purtătoare de curent folosind soluții de contact acceptabile, atunci pentru a nu crește prea mult, se folosește așa-numita răcire magnetică. Pentru a face acest lucru, în zona în care arde curcubeul, creați camp magnetic prin intermediul unui magnet permanent sau a unui electromagnet a cărui bobină de stingere a arcului este conectată în serie cu circuitul principal.Uneori câmpul magnetic creat de bucla de curent este amplificat de piese speciale din oțel. Câmpul magnetic direcționează arcul în direcția dorită.
Cu o bobină de stingere a arcului conectată în serie, o schimbare a direcției curentului în circuitul principal nu are ca rezultat o schimbare a direcției de deplasare a arcului. Cu un magnet permanent, arcul se va deplasa în direcții diferite în funcție de direcția curentului din circuitul principal. În mod normal, designul jgheabului cu arc nu permite acest lucru. Apoi dispozitivul poate funcționa într-o direcție a curentului, ceea ce reprezintă un inconvenient semnificativ. Acesta este principalul dezavantaj al designului cu magnet permanent, care este mai simplu, mai compact și mai ieftin decât designul bobinei cu arc.
Modul de a stinge arcul folosind o bobină conectată în serie este ca cea mai mare intensitate a câmpului să fie creată la curenți critici care sunt mici. Câmpul de stingere a arcului devine mare numai la curenți mari, atunci când este posibil să se facă fără el, deoarece forțele electrodinamice devin suficient de semnificative pentru a sufla arcul.
Silenciarea magnetică este utilizată pe scară largă în aparatele proiectate pentru presiunea atmosferică normală. În întrerupătoarele de aer automate pentru tensiuni de până la 600 V (cu excepția vitezei mari), bobinele de stingere a arcului nu sunt utilizate, deoarece acestea sunt în primul rând dispozitive acționate manual și este ușor să creați un spațiu de contact suficient de mare pentru ele. Cu toate acestea, armătura pe teren cu cleme de oțel care acoperă părțile sub tensiune este adesea folosită. Bobinele de stingere a arcului sunt utilizate în contactoare electromagnetice unipolare curent continuu deoarece soluția de contact trebuie redusă mult pentru a evita folosirea unui electromagnet retractabil prea mare.