В общем случае цикл работы камеры дугогасительных устройств при отключении можно схематически разбить на три основных этапа.
Первый этап — после размыкания контактов дута горит в замкнутом газопаровом пузыре (рис. 1, а). В течение этого этапа за счет выделяющейся в дуге энергии в камере образуется запас сжатой до некоторого давления газопаровой смеси, используемой для гашения дуги в рабочих каналах после их открытия. Этап характеризуется скоростью нарастания давления и его максимальным значением к началу второго этапа.
Рис 1. Схема основных этапов работы дугогасительного устройства с автодутьем в масле:
1 — дуга; 2 — газопаровая смесь: 3 — масло
Второй этап (рис. 1, б) наступает с момента начала истечения газопаровой смеси из области газопарового пузыря через рабочие каналы, в которых горит дуга, за пределы камеры. Этап характеризуется изменением давления газа в камере и рабочих каналах, а также интенсивностью истечения и завершается процессами распада ствола дуги и восстановления электрической прочности межконтактного промежутка.
В течение третьего этапа (рис. 1, в) происходят удаление из камеры после гашения дуги горячих газов и паров масла и заполнение полости камеры свежим маслом. Таким образом, на этом этапе происходит подготовка камеры к последующему отключению.
Первые два этана характеризуются сложным комплексом связанных между собой термо-, газо-, гидродинамических процессов,
от которых в итоге зависит дугогасящая способность устройства в целом. Анализ этих процессов основывается на расчете:
мощности и энергии дуги для отдельных моментов времени ее горения и процесса газообразования;
давления в камере при горении дуги в замкнутом газопаровом пузыре;
давления в камере при истечении из нее газопаровой смеси через рабочие каналы;
восстановления электрической прочности межконтактного промежутка и времени гашения дуги при различных отключаемых токах;
расхода масла в камере при одном отключении; процесса наполнения камеры маслом после гашения дуги; механической прочности элементов конструкции камеры.
Процесс газообразования.
При горении дуги в масле в результате испарения и разложения масла в зоне дуги образуется и формируется тем или иным образом газопаровой пузырь. Отдельные зоны полости пузыря могут находиться в различных условиях теплообмена с дугой и иметь различные температуру, плотность и химический состав. При оценке термодинамического состояния этой среды исходят из средних значений температуры и усредненного химического состава, который согласно принимается следующим: водород (60 — 66%), ацетилен (17 — 20%), метан (9 — 15%), гидроуглерод этилена (5 — 8%).
Анализ экспериментальных данных показывает, что основными факторами, влияющими на отключающую способность дугогасительных устройств масляных выключателей, являются;
увеличение длины межконтактного промежутка до оптимального значения в момент перехода тока через нуль, что достигается соответствующей скоростью перемещения подвижных контактов;
ускорение режима истечения газопаровой смеси, что обеспечивается минимальным расстоянием между неподвижным контактом и первой дутьевой щелью;
улучшение теплоотвода от ствола дуги, что достигается увеличением сечений дутьевых щелей;
повышение давления газопаровой смеси при переходе тока через нуль путем применения воздушных подушек и наддува надкамерного пространства дугогасительного устройства.
