При выключении тока рубильником между ножом и губками рубильника возникает вольтова дуга. Гашение этой дуги обычно достигается тем, что она растягивается механически до размеров, ири коTopiiix нанряжение, нриложеииое к контактам рубильиика, стаиовится недостаточным для ее- поддержания. Так как с возрастанием выключаемого тока растет длина вольтовой дуги, то для ее надежного гашени.ч приходится удлинять иож рубильника с ростом его номинального тока. Эта особенность имеет место в рубильниках всех известных конструкций.
Если }кс рубильники для ряда номинальных токов имеют ножи одинаковой длнны, то для них всех предельный ток нрини5 ается ио иаименьшему из них.
Согласно изобретению, предлагается в многоампериых рубильниках выбирать расстояние между неподвижными коитактными стойками по допускаемому порогами расстояиию между находящимися под напряжением частями с тем, чтобы гашение дуги осуществлялось за счет вызваипого укорочепием контактного ножа усиления воздействия магнитного ноля на дугу.
Возмонхность выбора такого расстояния между контактными стойками в рубильиике нодтверждается рядом опытов, произведенных автором.
В этих онытах автор выяснил влияние длины ножа на предельный ток рубиль пгка. Предельным током автор считает такой ток. при котором дуга иа контактах рубильника либо ие гасла, либо ие1 ебрасывалась между полюсами. Были построены рубильннки с различной длиной ножа и различными расстояниями между иолюсамп. Оиределялся для каждого рубильника предельный ток. Полученные результаты выраясепы кривыми, изображенными на нрилагаемом чертеже.
На этом чертеже фиг. 1 и 2 изображают в виде кривых результаты этих опытов.
На фиг. 1 кривая 1 иоказывает зависимость усилия k, действующего иа дугу, от длииы ио5ка (при токе 1000 А).
Кривая 2 изображает зависимость силы иредельпого тока от длииы ножа двухполюсного рубильника иа 250 V с расстоянием полюсами а 55 мм.
Кривая 3 дает ту ,же зависимость, ио при расстоянии между полюсами а 70 мм.
Как видно из этих кривых, с ростом длины ножа, предельный ток для рубильника не только не растет, но даже немного падает. Объяснеине этому неожиданному результату автор находит в том, что электродинамические усилия k, действующие па ток, протекающий в дуге.
возрастают при уменьшении длины ножа. В самом дел1з, води принять, что ток в вольтовой дуге протекает по дуге окружности, описанной из оси вращения ножа рубильника радиусом I, равпьгм его длине (фиг. 1), то ..
dL dl
где k - усилие, действующее на единицу
длины дуги
р - радиус сечения ствола дуги I - сила тока в дуге L - коэфициепт самоиндукции
1 - длина ножа, но с уменьшением длины ножа величина
-j,- растет. Все же остальные величины
при этом не меняются. Поэтому и k должно возрастать при уменьшении 1, по чем больше усилие, действующее на дугу, тем быстрее она движется -через воздух: в ией происходит интенсивный ироцесс деионпзации и она гаснет на меньшей длине и в меньший нромежуток времени, а это ведет к повышению нредельного тока для рубильника.
Автором изготовлен рубильник с очень короткими ножами. Этим имелось в виду усилить действие магнитного ноля на вольтову дугу. Определялась длительпость горения вольтовой дуги на контактах рубильпика при выключении токов разной величины. Исиытание производилось на двухно гюсном рубильнике, между рядом стоящими полюсами которого были иоставлены изоляционные перегородки. Длительность дуги и величина тока оиределялись но осциллограммам.
Получеиные результаты выражены кривой, изображениой на фиг. 2.
Характер этой кривой показывает, что в начале, при малых относительно токах, длительность горения вольтовой дуги растет с ростом выключаемого тока. Далее эта длительность достигает своего максимума, после чего рост выключаемого тока влечет за собою не возрастание, а, наоборот, уменьшение длительности горения дуги. Автор выключал ток 10 000 А при 5013 V рубильником, рассчитанным для поминального тока 1000 А и имевшим длину ножа всего 150 мм. При этом дуга на его контактах гасла быстрее, чем при выключении тока 100-200 А.
Этот результат, равно как и характер кривой фиг. 2, моясет быть объяснен следующим образом. При малых токах 100- 150 А магиитпое ноле, создаваемое током в дуге, незначительно, и гашение дуги происходит благодаря механическому растягиванию дуги расходящимися конктактами рубильника, но далее, по мере иарастапия тока в дуге, увеличивается и иапряжепность создаваемого им магнитиого поля. Усилия, действующие па дугу, при этом быстро растут (ироиорциональио квадрату силы тока). Дуга начинает быстро двигаться через воздух; нри этом в пей ироисходит интенсивный процесс деиопизации и оиа гаснет нри меньшей длине и в меиьший промежуток времени.
Все онисаиные опыты показывают, какую роль играет магнитиое ноле нри гашеиии вольтовой дуги в рубильниках. Укорочение ножа рубильиика, повышающее величину папряжепности магнитного ноля дуги, снособствует увеличению иредельных токов для рубильников.
Предмет и з о б р е т е и и я.
Рубильник, отличающийся тем, что, с целью укорочения коптактиого ножа, расстояние между контактными стойгами пенодвижпого контакта и контактного пожа выбрано по донускаемому нормами расстоянию между находящимися под напряжением частями, с тем, чтобы гашение дуги осуществлялось за счет вызванного укорочением коптактпого пояга усиления воздействия магнитиого поля на дугу.
IOOO
го 40 оО 80 100 40 160 180 пи
гоо
т sek
500 WOO 1500 то 8500 9000 9500 /ПОООА
