Этот расчет можно выполнить исходя из условий восстановления свойств и состава газа в кольцевом зазоре промежутка.
Из приведенных выше результатов экспериментальных исследований следует, что восстанавливающаяся прочность промежутка зависит от удельной тепловой нагрузки на рабочую поверхность электродов и от скорости восстановления свойств и состава газа в зазоре.
Рис. 1-38. Зависимость σ от времени до пробоя t
Действительно, с увеличением амплитуды тока и с уменьшением диаметра или толщины электродов восстанавливающаяся прочность промежутков понижается. Изменение магнитного поля в зазоре —фактора, не влияющего на тепловой режим промежут
ка, — не сказывается на его восстанавливающейся прочности. При уменьшении зазора между электродами, приводящем к уменьшению постоянной времени снижения температуры в зазоре, восстанавливающаяся прочность промежутков возрастает. Вместе с тем графики рис. 1-37 свидетельствуют о том, что на восстанавливающуюся прочность промежутка в некоторой степени (изменяя ее на 5—7%) влияют факторы, не связанные с энергетическими процессами в промежутке.
Рис. 1-39. Распределение температуры в относительных единицах Т (х)/Т (4) но сечению электрода в момент погасании дуги при размой длительности горения дуги: t =0,01 сек (кривая 1);
0,05 сек (2); 0,1 сек (3) 0,2 сек (4)
Анализ тепловых процессов в искровом промежутке с вращающейся дугой [18, 19, 26] показывает, что в зависимости от длительности горения дуги электроды промежутка нагреваются до различной температуры. За время горения дуги 0,01 сек (кривая 1 на рис. 1-39) успевает прогреваться только слой металла в 3— 5 мм, прилегающий к рабочей поверхности электродов; если же дуга горит 0,2 сек (кривая 4 на том же рисунке), то температура на противоположной грани электрода шириной d=1 см (см. рис. 1-11, а) достигает 15% средней температуры рабочей поверхности электрода. После обрыва тока в искровом промежутке температура начинает выравниваться по сечению электрода. При этом температура рабочей поверхности электродов во времени снижается.
Во время горения дуги воздух в кольцевом зазоре промежутка нагревается до более высокой температуры, чем рабочая поверхность электродов. Поэтому после погасания дуги начинается снижение температуры воздуха в зазоре, которая со временем выравнивается с температурой рабочей поверхности электродов. Вначале температура воздуха в зазоре снижается довольно быстро (с постоянной времени в десятые доли миллисекунды), по по мере остывания воздуха скорость снижения температуры замедляется (постоянная времени возрастает на порядок).
Полагая, что восстанавливающаяся прочность промежутка определяется его пробивным напряжением, учитывая среднюю температуру, которая устанавливается в зазоре к рассматриваемому моменту времени, и принимая во внимание снижение прочности под воздействием факторов, не связанных с температурой, можно вывести следующее выражение для среднего значения восстанавливающейся прочности промежутка:
Здесь — амплитуда тока, ка; t — время с момента погасания дуги, сек; t0 — время горения дуги, сек; h — толщина электродов, см; D — средний диаметр электродов, см.
Ниже приводятся значения коэффициентов А и В для соответствующих пробивных напряжений U:
Функция Θ (t) при разных значениях пробивного напряжения промежутка U и различной длительности горения дуги t представлена графиками на рис. 1-40. Формула справедлива для промежутков с медными электродами. Ее следует применять при длительности горения дуги до 0,2 сек. Она проверена экспериментально при токах с амплитудой от 1 до 5 ка, при пробивных напряжениях промежутка от 3 до 4 кВ и при следующих размерах промежутка:
b = 1,5 мм; h = 2,8-4,2 мм; D = 40-100 мм (см. рис. 1-11). При указанных значениях погрешность методики расчета не превышает 2—3% при временах t =2—5 мсек и 5—6% при t=1 мсек.
Рис. 1-40. Функция θ (t) при различных значениях ta и V
