А. Открытая дуга переменного тока при высоком напряжении источника

Открытая дуга переменного тока в моменты перехода тока через нуль сохраняет высокую проводимость, и поэтому в установках высокого напряжения гашение открытой дуги происходит не вслед­ствие перехода через нуль и образования прочности промежутка, а главным образом вследствие растяжения дугового столба и обра­зования на нем высокого напряжения горения (на всем протяжении полупериода). При таком режиме ток в цепи начинает заметно падать за несколько периодов до полного обрыва дуги и причиной его ог­раничения является возрастание сопротивления канала дуги.

При определенной длине дуги переменного тока напряжение сети оказывается недостаточным для поддержания горения дуги (критическая длина), наступает нарушение баланса мощностей (подводимой и отдаваемой), и ток цепи довольно быстро уменьша­ется и, наконец, совсем прекращается.

На рис. 9.1 приведена осциллограмма тока и напряжения на дуге переменного тока, возникшей при размыкании ножа разъедини­теля высокого напряжения.

В начале процесса, как можно видеть, ток в цепи меняется очень слабо и его величина определяется главным образом сопротивлением цепи. По мере же растяжения дуги доминирующим становится со­противление дуги.

Таким образом, если в основу анализа процесса гашения откры­той дуги переменного тока положить условие нарушения баланса напряжений при горении дуги (но не в нулевые переходы тока), то задача может быть сведена по существу к той же самой, которая возникает и при гашении дуги постоянного тока.

Рис. 9.1. Осциллограмма тока и напряжения от­крытой дуги при высоком напряжении источника

Для этой цели сделаем допущение, что статическая вольтамперная характеристика дуги при постоянном токе отражает зависи­мость между напряжением на дуге при переменном токе в момент максимума тока от амплитуды тока (амплитудная характеристика). Также предположим, как это мы делаем в случае постоянного тока, что для цепи переменного тока, содержащего только активное со­противление, можно принять то же условие устойчивости горения дуги, т. е.

, (9.1)

где U_m — амплитудное значение напряжения источника (сети):

амплитуда тока в цепи с дугой;

напряжение па дуге в момент максимума тока.

Если так же, как и ранее, предположить, что напря­жение при максимуме тока связывается с амплитудой тока уравне­нием

, (9.2)

то критическая длина дуги может быть представлена

,

где амплитудное значение тока в цепи, ограниченного только собственным сопротивлением цепи R (дуговой промежуток замкнут накоротко). Если положить, для воздуха и относительно небольших токов как и ранее, С = 80 и а = 0,5 и выразить ток и напряжение в дей­ствующих значениях, то для цепи, содержащей только активное сопротивление (безиндуктивная цепь), получим

, (9.2)

где действующее значение критического тока, А;

действующее значение тока цепи при закороченном ду­говом промежутке, А;

действующее значение напряжения сети, кВ
критическая длина дуги, м.
При растянутой дуге напряжение на дуговом промежутке приближается к синусоидальному, поэтому для ориентировочных рас­четов можно сделать допущение о синусоидальности напряжения на дуге, что позволяет баланс напряжений для цепи содержащей индуктивное сопротивление и сопротивление столба дуги представить так:

. (9.3)

Используя опять уравнение вольтамперной характеристики дуги и решая задачу в отношении критической длины дуги и кри­тического тока, получим после подстановки для частного случая С = 80 и а = 0 5 по­лучим

, (9.1)

где ток выражен в амперах; напряжение в киловольтах; l _кр — в метрах.

Из сопоставления формул можно видеть, что в цепях с индуктивным сопротивлением критический ток и крити­ческая длина дуги имеют более высокие значения по сравнению со значениями этих величин в цепи с чисто активным сопротив­лением.

Приведенные формулы не учитывают ряда факто­ров, имеющих влияние на процесс гашения дуги (расположение электродов, ветровые условия и пр.), и могут служить лишь для ориентировочных расчетов критических токов и критических длин дуг при их угасании в установках высокого напряжения.