Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения

В статье аналитическим и экспериментальным способом исследовалось влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов.

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автор:	Волкова, О.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2008
Назва видання:	Електротехніка і електромеханіка
Теми:	Електричні машини та апарати
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143036
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения / О.Г. Волкова // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 3. — С. 7-9. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-143036
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1430362018-10-23T01:23:13Z Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения Волкова, О.Г. Електричні машини та апарати В статье аналитическим и экспериментальным способом исследовалось влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов. У статті аналітичним та експериментальним способом досліджувався вплив швидкості розмикання на електрознос дугогасійних контактів. In the article, influence of breaking speed on electric wear of arc-suppressing contacts is analytically and experimentally investigated. 2008 Article Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения / О.Г. Волкова // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 3. — С. 7-9. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143036 612.315 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати
spellingShingle	Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Волкова, О.Г. Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения Електротехніка і електромеханіка
description	В статье аналитическим и экспериментальным способом исследовалось влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов.
format	Article
author	Волкова, О.Г.
author_facet	Волкова, О.Г.
author_sort	Волкова, О.Г.
title	Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения
title_short	Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения
title_full	Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения
title_fullStr	Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения
title_full_unstemmed	Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения
title_sort	влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Електричні машини та апарати
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143036
citation_txt	Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения / О.Г. Волкова // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 3. — С. 7-9. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT volkovaog vliânieskorostirazmykaniânaélektroiznosdugogasâŝihkontaktovvapparatahvysokogonaprâženiâ
first_indexed	2025-07-10T16:17:08Z
last_indexed	2025-07-10T16:17:08Z
_version_	1837277363334807552
fulltext	Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 7 УДК 612.315 ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ РАЗМЫКАНИЯ НА ЭЛЕКТРОИЗНОС ДУГОГАСЯЩИХ КОНТАКТОВ В АППАРАТАХ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Волкова О.Г. Запорожский национальный технический университет Украина, 69059, Запорожье, ул. Жуковского, 64, ЗНТУ, кафедра " Электропривод и автоматизация промышлен- ных установок" тел. (0612) 34-76-78, E-mail: piramida83@mail.ru У статті аналітичним та експериментальним способом досліджувався вплив швидкості розмикання на електрознос дугогасійних контактів. В статье аналитическим и экспериментальным способом исследовалось влияние скорости размыкания на электро- износ дугогасящих контактов. ВВЕДЕНИЕ Одной из основных технических характеристик коммутационных электрических аппаратов является срок их службы. Срок службы, как и межремонтные простои в значительной степени определяются стой- костью контактов к электроизносу и механическим повреждениям [1-7]. В наиболее жестких условиях работают дугога- сящие электрические контакты. Большое количество эксплуатационных факторов создает трудности в мо- делировании дуговых процессов на контактах пере- ключающих устройств, а попытки преодолеть подоб- ные сложности ставят задачу привлечения обобщаю- щих факторов. МАТЕРИАЛ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Обобщающим фактором может являться энергия отключаемой цепи, благодаря которой производиться сравнительный анализ и расчеты коммутационных устройств. Основываясь на анализе [2] энергию от- ключения дуги представим как энергию источника питания за вычетом потерь в омическом сопротивле- нии нагрузки плюс энергия электромагнитного поля нагрузки [3]. Или иначе, в электрической дуге выде- ляется энергия, запасенная в нагрузке, за вычетом потерь в омическом сопротивлении нагрузки. ( )∫ τ ⋅ +⋅−⋅= 0 2 ОТНГ НГ 2 НГНГИД 2 iL dtRiiUW , (1) ∫∫ ττ ⋅+⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − ⋅ = 0 НГИ 0 НГ 2 НГ 2 ОТНГ Д )( 2 dtiUdtRi iL W , (2) где 2 2 ОТНГ iL ⋅ - электромагнитная энергия в нагрузке до момента отключения; НГi − ток нагрузки; ОТi − ток, проходящий в цепи до отключения; ИU − напря- жение источника питания; НГR − активное сопротив- ление нагрузки; τ − время действия дуги; НГL − ин- дуктивность нагрузки. Для определения вышеперечисленных факторов используются электрические схемы замещения от- ключаемой цепи (рис. 1). Элементы электрической схемы представлены в виде системы уравнений [2]. Рис. 1. Схема замещения отключаемой цепи ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ ⋅= = ++= =⋅ = =+⋅+ ДДД ПР УТCДНГ ДШУТ ДC ИДНГНГ НГ НГ riu dt du Ci iiii uRi uu uuRi dt diL C C , (3) где ДU − падение напряжения на дуговом промежут- ке; CU − напряжение на конденсаторе; ПРC − ем- кость; УТi − ток утечки; ШR − шунтирующее сопро- тивление; Сi − ток в конденсаторе; ПРC − емкость сети, приведенная к контактам коммутационного ап- парата; Дr – сопротивление дуги. Из системы уравнений видно, что система не со- держит аналитического решения, поскольку число неизвестных в системе превышает число уравнений. Лучший результат решения данных уравнений дает подход, где неизвестные определяются эксперимен- тально, а ДД , rU находят косвенно, в результате ре- шения интегрально-дифференциальных уравнений описывающих сходные (тепловые, газодинамические и др.) процессы. Столб дуги является накопителем определенного количества внутренней энергии. Эту энергию харак- 8 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 теризуют как геометрические параметры дуги (ее ра- диус, длина и форма столба), так и энергетические параметры рабочего пространства (распределение температуры, степень ионизации и ряд других). Оче- видно, что при коммутации, эта энергия не может рассеиваться мгновенно. Следовательно, изменение тока, сопротивления дуги и отводимая мощность тоже обладают определенной инерционностью, которую необходимо максимально сократить. По сравнению с ними скорость движения дуги обладает низкой инер- ционностью, что представляет несомненный интерес для исследований. Существующие математические зависимости имеют или слишком общий характер или не могут считаться вполне достоверными. Однако их несо- мненная ценность в том, что они дают качественную картину протекающих процессов и выявляют эффек- ты взаимодействия между основными факторами. В большинстве работ напряжение на дуговом промежутке представляется в виде [2-3] ЭДД UleU +⋅= , (4) где ЭД ,, Ule − текущие значения: градиента напря- жения, длины дуги и приконтактное падение напря- жения соответственно. Следует отметить, что e яв- ляются функцией скорости движения дуги. Учитывая, что геометрическая форма дуги крайне нестабильна, ее длину Дl привязывают к кон- кретным условиям проведения эксперимента. Напри- мер, для пальцевых контактов [3]. 22 Д 2 Д τ⋅⋅+β= Vgl , (5) где β – межконтактное расстояние, ДV – скорость движения дуги, g – проводимость дуги. Имеющиеся математические модели зависят от конструкции коммутационного аппарата, что недос- таточно для построения обобщающей математической модели. Плотность тока является параметром опреде- ляющим энерговыделение. Известны зависимости плотности тока от скорости движения дуги, тока и межконтактного расстояния [3, 6] Д 6 Д 102 Vj ⋅⋅= , (6) 75,0 Д Д 4744 β = i j . (7) Скорость движения дуги определяется как: ( )23,0 2 Д2 Д 1076,01 1092.1 H Hi V ⋅+ ⋅ ⋅= − , (8) где H − энтальпия столба дуги. В процессе горения дуги ее параметры, а следо- вательно и ток, напряжение, выделяемая мощность не постоянны, поэтому при проведении расчетов необ- ходимо использовать усредненные значения. Теоретические исследования о влиянии скорости движения дуги на электроизнос контактов, а так же ее зависимость от скорости размыкания контактов нахо- дит подтверждении в экспериментальных работах [4- 6]. Авторы считают, что электроизнос контактов при больших токах в большей степени зависит от межкон- тактного расстояния, чем от контактных материалов. Следовательно, определяющим фактором выступает скорость изменения межконтактного расстояние за время коммутации (скорость размыкания). По результатам экспериментальных исследова- ний медных контактов при токе 20 кА [6] была по- строена зависимость их электроизноса от скорости размыкания (рис. 2), которая способна заменить оцен- ку влияния двух моделирующих факторов: времени горения дуги и расстояния между контактами. Экспе- риментальная кривая близкая к степенной функции, указывает, что оптимальный скоростной режим раз- мыкания контактов – менее 1 м/с. Используя корреляцию яркости излучения с тем- пературой столба дуги [7], а также связь усредненных электрических и геометрических параметров запишем 4 ДД Д9,0 100 SCld P T ⋅⋅π⋅ = , (9) где ДД , ld − диаметр и длина дуги соответственно, SC − поверхностная плотность излучения дуги, ДР − мощность дуги. Рис. 2. Зависимость электроизноса контактов от скорости размыкания (ток размыкания 20 кА) Очевидно, что для снижения температурного воздействия дуги при размыкании, необходимо уве- личить длину дуги или увеличить диаметр столба ду- ги за возможно короткий промежуток времени. На- блюдения за результатами скоростной съемки элек- тродугового процесса при размыкании контактов (рис. 3) полученные при проведении эксперимента [1], можно отметить, что скорость размыкания влияет на яркость свечения и диаметр дугового столба дуги, а следовательно и на температуру столба дуги. Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №3 9 а б Рис. 3. Развитие дугового электротермического процесса дугогасящих контактов в масляной среде: а – скорость расхождения контактов 1,85 м/с; б – скорость расхождения контактов 0,45 м/с Такой характер повреждения контактов экспери- ментально подтверждает влияние скорости расхожде- ния контактов на процесс дугогашения. При этом ав- торы по-разному оценивают роль скорости размыка- ния контактов. Причиной этому служит различная оценка процесса дугогашения в коммутационных уст- ройствах. Одни исследователи, занятые подбором контактных материалов, оценивают дуговые процес- сы по электроизносу контактов (изменение веса или геометрии), других, интересует влияние рабочих ус- ловий на процесс дугогашения и оценкой при этом является время существованиния дуги. Рассматривать процессы электроизноса и время горения дуги в пря- мой зависимости нельзя. Горение дуги более длитель- ное время, но при интенсивном перемещении ее по поверхности контакта не приводит к такой степени повреждения контактов, как воздействие малопод- вижной дуги между близкорасположенными контак- тами за тот же период времени. Важно отметить, что наиболее эффективна высокая начальная скорость размыкания, а не средняя скорость, которую часто приводят исследователи в характеристиках коммута- ционных устройств. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. В существующих математических моделях электродуговых процессов влияние скорости размы- кания на электроизнос контактов сформулирован не- достаточно ясно и требует дальнейших исследований. 2. В анализе основных факторов описывающих энерговыделение дуги показана роль скорости движе- ния дуги. 3. Скорость движения дуги существенно зави- сит от скорости размыкания контактов. 4. Для снижения электроизноса контактов реко- мендуется увеличить скорость движения контактов на начальной стадии размыкания. ЛИТЕРАТУРА [1] Зиновкин В.В., Волкова О.Г., Карпенко В.В. Исследова- ние электротермических процессов в контактах пере- ключающих устройств при резкопеременной нагрузке // Електротехніка та електроенергетика. - 2007. - №1. – С. 52-57. [2] Мельничук В.Н. Разработка математических моделей процессов вхождении дуги в дугогасительную решетку. – В. кн.: Моск. город. конф. Молодых ученных и спе- циалистов по повышению надежности, экономичности и мощности энергетического и электротехнического обо- рудования, посвященная 60-летию ВЛКСМ. Тезисы докладов конференции. М., 1978, С. 28-30. [3] Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов. - М.: Энергия, 1971. - 560 с. [4] Игнатко В.П., Кухтиков В.А. Исследование эрозионных процессов в условиях сильноточной квазистационарной дуги. – В кн.: Сильноточные электрические контакты и электроды. Киев, Изд-во АН УССР, 1972, С. 28-36. [5] Эрозия электродов в квазистационарной дуге атмо- сферного давления при токах 103 – 105 А. II Междуна- родный симпозиум. Лодзь, 1973. Авт.: В.П. Игнатенко, А.П. Кресанова, В. А. Кухтиков и др. [6] Буткевич Г.В., Белкин Г.С., Ведешенков Н.А., Жаворон- ков М.А. Электрическая эрозия сильноточных контактов и электродов. – М.: Энергия, 1978. – 256 с., ил. [7] Макаров А.Н. Теплообмен в дуговых сталеплавильных печах.Тверь: ТГТУ, 1998. 184 с. Поступила 12.10.2007

Влияние скорости размыкания на электроизнос дугогасящих контактов в аппаратах высокого напряжения

Репозитарії

Схожі ресурси