Фотография дугогосительной камеры рубильника ВР32-39 на тепловой ток 630А

Дугогасительные камеры

Сфера применения и устройство дугогасительных камер, их фотографии, процессы протекающие на деионной решётке при коммутации

 

Сфера применения дугогасительных камер

Дугогасительные камеры применяются во всех низковольтных электрических устройствах, где отключение нагруженной цепи производится при помощи разведения контактов. Зачастую, подвижный контакт отводится от неподвижного и между ними зарождается электрическая дуга.
Коммутационные аппараты, в которых функционируют дугогасительные камеры:

  • автоматические выключатели;
  • выключатели-разъединители (они же рубильники, выключатели нагрузки);
  • контакторы (включены в пускатели);
  • иные малоизвестные устройства (например, электромагнитное реле, контроллёры).
Само название «дугогасительная камера» несёт однозначную информацию про её назначение. Представляет собой выделенный объём в непосредственной близости от контактов, в котором эффективно и кратковременно гаснет электрическая дуга.
 
Фотографии электротехники и дугогасительных устройств
Крышка автоматического выключателя АП50Б на номинальный ток 1.6А со встроенными дугогасительными камерамиФотография двухполюсного автоматического выключателя АП50Б на номинальный ток 1.6А Дугогасительные камеры автоматического выключателя АП50Б на 1,6 ампера, встроенные на его крышке
Фотография автоматического выключателя АЕ 2056 на номинальный ток 125 ампер со снятой дугогасительной камерой Деионная решётка, снятая с трёхполюсного автоматического выключателя АЕ 2056 на 125 ампер
Фотография автоматического выключателя ВА 55-41 на номинальный ток 1000 ампер со снятой лицевой панелью Снизу на фотографии просматриваются дугогасительные камеры («окружают» главные контакты) селективного автоматического выключателя ВА 55-41 на номинальный ток 1000 ампер
Фотография дугогасительной камеры рубильника ВР32-39 В31250 на 630А выпуска Курского электроаппаратного заводаФотография перекидного выключателя-разъединителя ВР32-39 на номинальный ток 630 ампер Дугогасительная камера реверсивного выключателя-разъединителя ВР32-39 на 630 ампер и фотография самого аппарата рядом

 

Опасности связанные с горением дуги

Электрическая дуга в первом приближении – гибкий проводник (плазменный шнур) тока, состоящий из ионизированных газов при высокой температуре. Из этого определения вытекают следующие опасности:
  • проведение электрической энергии на участки, которые при нормальной работе не проводят ток;
  • ускоренное выгорание материала главных контактов (коммутационный износ);
  • воздействие высоких температур, которые могут привести к возгоранию.

 

Устройство или конструкция дугогасительной камеры

Наибольшее распространение получила деионная дугогасительная решётка, представляющая собой набор пластин, которые:
  • веерообразно укреплены на изоляционном основании;
  • электрически не связаны друг с другом;
  • имеют V-образный вырез.
Изобретение запатентовано в 1912 году русским учёным Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским.
 
Материалом пластин выступает сталь либо ферромагнитный сплав. Два необходимых свойства материала:
  • является проводником электрического тока;
  • имеет высокую теплопроводность (большую теплоёмкость).
Дополнительно пластины могут покрывать слоем меди или хрома, что приводит к повышению электропроводимости и стойкости к появлению окислов.

Пластины закрепляются веером, чтобы при движении дуги вызывалось её удлинение.
 
Изоляционным основанием является электротехнический картон либо термостойкий пластик.
 
V-образный вырез необходим для увеличения зоны захвата. В этом вырезе перемещается подвижный контакт (следовательно, форма выреза пропорциональна облику контакта).
 
 

Процессы на деионной решётке

Процесс ионизации может происходить под воздействием:
  • света;
  • рентгеновских лучей;
  • электрического поля;
  • высокой температуры.
При горении электрической дуги решающим фактором является увеличенная температура, которая запускает механизмы термической ионизации.
Она сопровождается свечением всего объема, в котором появляются ионизированные газы. Большое скопление ионов ведёт к возникновению хорошей проводимости, сравнимой с электрическими свойствами самого проводника. Пары меди, испаряющиеся с поверхности контактов, поддерживают горение.
 
То есть для успешного гашения снижают температуру в стволе дуги с помощью:
  • её разбиения на несколько мелких дуг (платины в камере имеют скруглённые кромки, которые приводят к рассечению);
  • её удлинения (пластины расходятся веером);
  • отбиранием тепловой энергии материалом пластин (дуга контактирует с металлом и охлаждается).
Электрическая дуга заходит на кромки стальных пластин, так как старается проходить по участкам с наименьшим электрическим сопротивлением. Минимальное сопротивление именно на деионной решётке, поэтому она втягивается в зазоры, тем самым рассекаясь, и гаситься при переходе переменного напряжения через ноль.
 
 

Дополнительная информация

Аппараты, в которых вмонтированы дугогасительные камеры, коммутируют активные, смешанные активные и индуктивные нагрузки, включая умеренные перегрузки, и цепи с высокими индуктивными нагрузками.
 
Для обеспечения большей эффективности гашения, конструктивно некоторые дугогасительные устройства:
  • снабжают магнитным дутьём (монтируется магнит с постоянным электромагнитным полем или встраивается дополнительная катушка);
  • изготавливают в закрытой камере, стенки которой под действием температуры выделяют газ, а он создаёт избыточное давление;
  • изготавливают в камере с вакуумом (нет вещества для порождения ионов);
  • снабжаются дополнительным элементом из полупроводника, который вводят в промежуток между расходящимися контактами;
  • работают совместно с главными контактами, гарантирующими двойной разрыв цепи (молниеносно возрастает расстояние между катодом и анодом).
 
В частности для автоматических выключателей, на выходе из дугогасительных камер устанавливаются искрогасители. Выброс разогретых коммутационных газов производится через них. В близости от зоны выброса не должны располагаться горючие материалы, кроме того нормируется минимальное расстояние до ближайших металлических частей.
 
Если разъединитель не снабжается дугогасительными камерами, и служит для пропускания тока и разъединения электрической сети без нагрузки, рядом с его рукояткой, в случае проведения ремонтных либо профилактических работ, следует предусматривать надпись «Не отключать под нагрузкой» и обеспечить её видимость. Когда такие устройства монтируются в низковольтных комплектных устройствах и могут быть подвержены случайному, непреднамеренному воздействию на рукоятку персоналом (человеческий фактор), то для избегания аварий и пожаров, следует использовать съёмную рукоятку.
 
 
Список использованной литературы:
  • Марков А. М. Электрические и электронные аппараты. Часть 1. Электромеханические аппараты. – Псков: Издательство Псков ГУ, 2013 год – 128 с (ссылка на книгу в свободном доступе);
  • Брон О. Б. «Доливо-Добровольский – изобретатель искрогасительной решётки» журнал Электричество. – Москва: Издательство ГосЭнергоИздат, 1953 год, выпуск 5 – 97 с;
  • Википедия – статья «Дугогасительная камера».