O jgheabă cu arc ( arc cu arc ) este un dispozitiv special utilizat în dispozitivele de stingere a arcului în diferite dispozitive electrice de comutare pentru a preveni arderea și a stinge rapid un arc electric .
Jgheabul cu arc a fost inventat de remarcabilul inginer electric pionier rus M. O. Dolivo-Dobrovolsky ( brevetele germane nr.
Cea mai simplă jgheab cu arc, folosit, de exemplu, în izolatoarele secționale , poate fi realizată sub forma a două plăci situate în unghi. Arcul, deplasându-se de-a lungul plăcilor, se întinde, se răcește și se stinge.
Rețeaua de arc a întrerupătoarelor este un set de plăci dreptunghiulare din metal (de obicei din oțel) ștanțate cu tăietură în formă de V, galvanizate cu cupru sau crom pentru îmbunătățirea conductivității electrice și protecția împotriva coroziunii, fixate în paralel sau în formă de evantai la o anumită distanță de fiecare. alta între două suporturi din dielectric (de obicei carton electric) sau, în dispozitivele de putere mare de comutare, într-un suport de azbociment, iar plăcile de arc sunt izolate electric unele de altele. Jgheaburile cu arc ale dispozitivelor de comutare puternice includ magneți permanenți sau electromagneți care resping cablul de plasmă cu arc electric de la contactele metalice în jgheabul de arc (așa-numita „lovitură magnetică”).
Principiul de funcționare al rețelei de arc se bazează pe faptul că există o cădere semnificativă de tensiune în apropierea electrozilor (căderea totală a tensiunilor catodice și anodice pe un contact este de 15-30 V) în arborele arcului . Sub acțiunea propriului câmp magnetic , plasma arcului începe să se miște de-a lungul coarnelor de stingere a arcului ale contactelor de comutare (mișcarea arcului sub propriul câmp magnetic este mișcarea unui conductor purtător de curent care interacționează cu un auto- câmp magnetic generat, deoarece gazul din arc este puternic ionizat și, în prima aproximare, poate fi considerat conductor elastic cu curent Mișcarea unui conductor purtător de curent atunci când interacționează cu un câmp magnetic este descrisă de legea lui Ampère ) . În acest caz, plasma cu arc este atrasă în camera cu arc și ruptă într-un număr de arce mici între plăci, ceea ce este echivalent cu un număr de contacte în serie, fiecare dintre ele experimentând o cădere de tensiune aproape de electrod [3] . Deoarece o plasmă puternic ionizată are o conductivitate termică foarte mare datorită unei concentrații mari de electroni liberi , se răcește, eliberând o parte din căldură plăcilor de rețea, ceea ce duce la deionizare datorită recombinării ionilor și stingerea ulterioară a arcului. Fabricarea plăcilor de grătar de stingere a arcului din material feromagnetic (de obicei oțel ) se datorează în principal nu din motive de economisire a metalelor neferoase , ci pentru a facilita intrarea cablului arcului în grătar: câmpul magnetic al arcului tinde să se închidă de-a lungul masa feromagnetică, în urma căreia apar forțe care atrag plasma arcului în grătarul de stingere a arcului. Un avantaj suplimentar al plăcilor de arc feromagnetic este că forțele electromagnetice nu numai că atrag arcul în grătar, ci și împiedică evacuarea plasmei din cealaltă parte a sistemului de arc.
Jgheabul de arc este proiectat astfel încât arcul electric format la deschiderea contactelor dispozitivelor de comutare să fie atras în jgheabul de arc, deoarece o astfel de mișcare a plasmei este favorabilă din punct de vedere energetic. După ce a fost atras în golurile plăcilor camerei, arcul electric se prelungește, este rupt de plăcile camerei în mai multe arce mai mici pe lungime, în timp ce se deionizează rapid, se răcește și se stinge. În jgheaburile cu arc cu suflare magnetică, realizate cu ajutorul unui câmp magnetic suplimentar creat cu ajutorul magneților permanenți sau electromagneților , plasma arcului este atrasă mai eficient în jgheabul de arc prin acțiunea câmpului magnetic generat de acești magneți asupra acesteia, deoarece plasma, datorită conductivității electrice ridicate, tinde să fie împinsă în afara câmpului magnetic, păstrând neschimbat fluxul câmpului magnetic în interiorul său. Un factor suplimentar favorabil de interacțiune cu rețeaua feromagnetică, care afectează mișcarea unui număr de arce mici (obținute prin divizarea unui arc mare) este alinierea vitezelor acestora: arcurile care au scăpat înainte vor fi încetinite, iar cele care rămân în urmă. în spate vor fi accelerate, excluzând ieșirea lor din partea exterioară a grătarului și retragerea arcului la curenți mici în arc.
Plasma arcului electric în timpul deschiderii contactelor de comutare este accelerată la viteze supersonice . Prin urmare, arcul, care intră în zăbrele, este puternic decelerat din cauza rezistenței aerodinamice . Reducerea acestei rezistențe se face prin proiectarea corectă a dispozitivului de arc. De exemplu, o rețea este utilizată sub formă de plăci care acoperă contactele de putere din trei laturi, iar plăcile în sine au o decupare în formă de V pentru mutarea contactelor de comutare mobile în această decupare și o acoperire mai bună a cablului de plasmă cu arc (în plus, Decupajul în formă de V din plăci oferă un arc de mișcare accelerată pe măsură ce se deplasează adânc în rețea datorită interacțiunii crescânde cu arcul [4] ). Uneori, plăcile din zăbrele sunt eșalonate. Frecvența aerodinamică pentru o plasmă în mișcare poate fi redusă prin reducerea numărului de plăci din interiorul matricei, dar, în același timp, pentru a menține eficiența stingerii arcului, este necesară creșterea lungimii matricei, ceea ce crește dimensiunea dispozitivului de comutare în ansamblu. Prin urmare, distanța dintre plăci este aleasă din considerente de compromis, de obicei nu mai mult de 2 mm. La distanțe mai mici dintre plăci, este posibilă sudarea plăcilor prin pulverizarea picăturilor de metal topit cu un arc electric și formarea de punți metalice între plăci.
Jgheaburile de arc sunt utilizate în întrerupătoare automate de aer , demaroare magnetice (începând de la a doua valoare), contactoare , întrerupătoare electromagnetice , izolatoare secționale ale rețelei de contacte , întrerupătoare de sarcină și întrerupătoare cu cuțit , dispozitivele de stingere a arcului sunt prevăzute în proiectarea unora dintre lor.