ГАШЕНИЕ ДУГИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В КАМЕРЕ С ПРОДОЛЬНОЙ ЩЕЛЬЮ В ПОПЕРЕЧНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Порядок расчёта

 

1 Производят выбор вида ДК, задаются ширина щели , выполняются эскизные проработки ДУ, определяют число витков катушки, размеры магнитопровода, системы магнитного дутья, рассчитывают зависимость:

 

 

Порядок расчёта электромагнитной системы ЭМ дутья см. в постоянном токе.

Расчёт ДУ переменного тока выполняется для ряда отключаемых токов, в которых обязательно включают критические токи, номинальный ток и предельный.

Под отключаемым током в рассматриваемом случае следует понимать его действующее значение.

При определении основных параметров электромагнитной системы ДУ следует руководствоваться рекомендациями [1, стр. 180].

2 Определяем среднюю скорость движения дуги в камере для всех отключаемых токов:

 

 

где – действующее значение тока, принимаемое из ряда намеченных токов

Н – напряжённость поля, А/см, определяется по графику зависимости:  или ,

– ширина щели , см

3 Определяется диаметр дуги, чтобы уточнить к какому типу отнести дугогасительную камеру с широкой или узкой щелью:

 

 

где  – скорость движения дуги, в см/с

 – определяется для всех отключаемых токов

4 С учётом полученного диаметра дуги производится расчёт градиента напряжения на дуге: а) для камер с широкой щелью:

 

 

б) для камер с узкой щелью:

 

 

В указанных формулах I_от – в Амперах, – в см.

5 Для выбранного значения  и каждого значения отключаемого тока определяют величины: и  см. [1, рис.6.19 стр.178].

6 Определяется коэффициент :   

 

 

7 Определяется коэффициент

 

 

где  угловая частота:

8 Определяется приближённое значение времени гашения дуги:

 

 

где – время от начала размыкания контактов до того момента, когда в межконтактном промежутке создаются условия для нормального распределения дуги в камере, т.е. когда между контактами исчез расплавленный мостик металла и образовалось расстояние между ними, достаточное для свободного выхода дуги в камеру. Для существующих конструкций аппаратов принимается в пределах 0,01÷0,02 с.

Вторая составляющая  зависит от параметров размыкающей цепи и параметров дугогасительной камеры. Это время является одной из основных величин, которая рассчитывается.

Третья составляющая – это время гашения пламени дуги, тысячные или сотые доли секунды, в расчётах следует принимать .

Расчёт :

а) определяем время горения дуги  при апериодическом законе изменения напряжения:

 

 

После определения  проверяют условие выполнимости апериодического условия: 

 

 

где – собственная частота, Гц

– индуктивность отключаемой цепи, Гн

Если это условие выполняется, то расчётное время

Если условие не выполняется, то определяют , т.е. время горения дуги при колебательном процессе восстановления напряжения.

б) определение времени горения дуги :

 

 

где К_сх – коэффициент схемы.

Если при расчёте  получаются мнимые числа (отрицательные), то это значит, что вторая составляющая полного времени горения дуги  будет меньше продолжительности 1 полупериода,  или < 0,01 с.

Расчёт времени  производится для всех отключаемых токов.

9 Выполняется построение зависимости

 

Рисунок 1.49 – Зависимость

 

10 Проверяют для всех отключаемых токов выполнимость условия:

в момент времени

 

Рисунок 1.50 – Изменение  во времени

 

Как для колебательного, так и для апериодического процесса восстановления напряжения.

Расчёт восстанавливающейся прочности :

 

 

где – начальная восстановительная прочность, см. [1, рис.6.19, стр. 178].

– скорость роста восстановления прочности

 

 

где – собственная частота, Гц

Расчёт максимальной величины восстанавливающегося напряжения производится по формулам:

а) при колебательном процессе восстановления напряжения:

 

 

б) при апериодическом процессе восстановления напряжения:

 

, f_о – в Гц

 

– электромагнитная постоянная отключаемой цепи – индуктивность цепи, Гн; см. расчёт формулы гашения дуги двукратным разрывом – эквивалентное активное сопротивление нагрева, Ом

 

 

Эти параметры рассчитываются для всех отключаемых токов.

11 Определяется длина дуги и стрела вылета дуги для всех отключаемых токов а)

где – вторая составляющая полного времени гашения дуги , с.

б)

12 Корректируются размеры дугогасительного устройства с учётом стрелы вылета дуги.

13 Расчёт нагрева стенок камеры и уточняется материал дугогасительной камеры. Расчёт выполняется по формулам аналогичным как и для ДУ постоянного тока, при расчёте энергии, выделяемой в дуге  под временем  следует понимать время , а под .

14 Составляется мотивированное заключение о применимости ДУ с учётом выполнения следующих условий:

 

; ;   или ;