Jak gasić łuk elektryczny w urządzeniach elektrycznych
Przerwanie obwodu elektrycznego aparatury jest procesem przejścia korpusu przełączającego aparatury ze stanu przewodnika prądu elektrycznego do stanu nieprzewodzącego (dielektryka).
Aby łuk wygasł, konieczne jest, aby procesy dejonizacji przewyższały procesy jonizacji. Do wygaszenia łuku konieczne jest stworzenie warunków, w których spadek napięcia na łuku przekroczy napięcie dostarczane przez zasilacz.
Wymuszony ruch powietrza
Gaszenie łuku w strumieniu sprężonego powietrza wytwarzanego przez sprężarkę jest bardzo skuteczne. Takie gaszenie nie jest stosowane w urządzeniach niskiego napięcia, ponieważ łuk można ugasić prostszymi sposobami bez użycia specjalnego sprzętu do sprężania powietrza.
Do gaszenia łuku, zwłaszcza przy prądach krytycznych (kiedy występują warunki do wygaszenia łuku elektrycznego, nazywa się je krytycznymi), stosuje się wymuszony nadmuch powietrza wytwarzany przez poruszające się części układu podczas wyzwalania.
Gaszenie łuku w cieczy, np. w oleju transformatorowym, jest bardzo efektywne, ponieważ powstające gazowe produkty rozkładu oleju pod wpływem wysokiej temperatury łuku elektrycznego intensywnie dejonizują cylinder łuku. Jeżeli styki urządzenia rozłączającego są zanurzone w oleju, wówczas łuk powstały podczas otwierania prowadzi do intensywnego tworzenia się gazów i odparowywania oleju. Wokół łuku tworzy się pęcherzyk gazu, który składa się głównie z wodoru. Szybki rozkład oleju prowadzi do wzrostu ciśnienia, co przyczynia się do lepszego chłodzenia łuku i dejonizacji. Ze względu na złożoność konstrukcji ta metoda gaszenia łuku nie jest stosowana w urządzeniach niskiego napięcia.
Zwiększone ciśnienie gazu ułatwia gaszenie łuku, ponieważ zwiększa przenoszenie ciepła. Stwierdzono, że charakterystyki napięcia łuku w różnych gazach przy różnych ciśnieniach (wyższych niż atmosferyczne) będą takie same, jeśli gazy te będą miały takie same współczynniki konwekcyjnego przejmowania ciepła.
Gaszenie pod zwiększonym ciśnieniem odbywa się w zamkniętych bezpiecznikach nabojowych bez wypełniacza serii PR.
Oddziaływanie elektrodynamiczne na łuk. Przy prądach powyżej 1 A siły elektrodynamiczne występujące pomiędzy łukiem a sąsiednimi częściami pod napięciem mają duży wpływ na gaszenie łuku.Wygodnie jest rozważyć je jako wynik interakcji prądu łuku i pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd przepływający przez części pod napięciem. Najprostszym sposobem na wytworzenie pola magnetycznego jest prawidłowe umieszczenie elektrod, pomiędzy którymi pali się łuk.
Do pomyślnego utwardzenia konieczne jest stopniowe zwiększanie odległości między elektrodami w kierunku jego ruchu. Przy małych prądach żadne, nawet bardzo małe skoki (o wysokości 1 mm) nie są niepożądane, ponieważ łuk może być opóźniony na ich krawędzi.
Wypełnienie magnetyczne. Jeżeli nie jest możliwe uzyskanie chłodzenia poprzez odpowiednie rozmieszczenie części przewodzących prąd przy użyciu dopuszczalnych rozwiązań stykowych, to aby nie zwiększyć zbytnio, stosuje się tzw. chłodzenie magnetyczne. Aby to zrobić, stwórz w obszarze, w którym płonie tęcza pole magnetyczne za pomocą magnesu trwałego lub elektromagnesu, którego cewka gasząca łuk jest połączona szeregowo z obwodem głównym.Czasami pole magnetyczne wytwarzane przez pętlę prądową jest wzmacniane przez specjalne stalowe części. Pole magnetyczne kieruje łuk w żądanym kierunku.
W przypadku cewki gaszącej łuk połączonej szeregowo zmiana kierunku prądu w obwodzie głównym nie powoduje zmiany kierunku przemieszczania się łuku. W przypadku magnesu stałego łuk porusza się w różnych kierunkach w zależności od kierunku prądu w obwodzie głównym. Zwykle konstrukcja komory łukowej na to nie pozwala. Wtedy urządzenie może pracować w jednym kierunku prądu, co jest znaczną niedogodnością. Jest to główna wada konstrukcji z magnesami trwałymi, która jest prostsza, bardziej zwarta i tańsza niż konstrukcja z cewką łukową.
Sposobem na wygaszenie łuku za pomocą cewki połączonej szeregowo jest wytworzenie największego natężenia pola przy małych prądach krytycznych. Pole gaszenia łuku staje się duże tylko przy dużych prądach, gdy można się bez niego obejść, ponieważ siły elektrodynamiczne stają się na tyle duże, aby zdmuchnąć łuk.
Wyciszenie magnetyczne jest szeroko stosowane w urządzeniach zaprojektowanych na normalne ciśnienie atmosferyczne. W automatycznych przełącznikach powietrznych na napięcia do 600 V (z wyjątkiem szybkich) nie stosuje się cewek gaszących łuk, ponieważ są to głównie urządzenia obsługiwane ręcznie i łatwo jest stworzyć dla nich wystarczająco dużą przerwę stykową. Jednak często stosuje się wzmocnienie pola stalowymi obejmami zakrywającymi części pod napięciem. Cewki gaszące łuk stosowane są m.in jednobiegunowe styczniki elektromagnetyczne prądu stałego, ponieważ rozwiązanie kontaktowe musi być znacznie zmniejszone, aby uniknąć użycia zbyt dużego elektromagnesu cofającego.