Pomen besedne zveze "električni oblok. Nastanek in lastnosti obloka Električni oblok in vzroki za njegov nastanek

Gašenje obloka olajšajo plini z visoko razelektritvijo ali plini, ki se uporabljajo kot notranja izolacija naprav za napetosti nad 1000 V. visok pritisk.

Gašenje obloka v vakuumu. Močno razelektren plin ima električno moč desetkrat večjo od plina pri atmosferskem tlaku; uporablja se v vakuumskih kontaktorjih in stikalih.

Gašenje obloka v visokotlačnih plinih. Zrak pri tlaku 2 MPa ali več ima visoko električno trdnost, kar omogoča ustvarjanje kompaktnih gasilnih naprav v zračnih odklopnikih. Za gašenje obloka je učinkovita uporaba žveplovega heksafluorida SF 6 (SF6).

Pogoji za gašenje AC obloka.

Naj se stika ločita v točki a. Med njima se vname lok. Do konca pol-cikla se zaradi zmanjšanja toka poveča upor gredi obloka in s tem se poveča napetost na obloku. Ko se tok približa ničli, se v oblok dovaja nizka moč, temperatura obloka se zmanjša, toplotna ionizacija se ustrezno upočasni in procesi deionizacije se pospešijo - oblok ugasne (točka 0 ). Tok v tokokrogu se prekine, preden naravno preide skozi nič. Napetost, ki ustreza prekinitvi toka - vrh dušenja U g.

riž. 22. Gašenje AC obloka z aktivno obremenitvijo

Po ugasnitvi obloka se pojavi postopek ponovne vzpostavitve električne trdnosti obločne reže (krivulja a 1 - b 1). Pod električno trdnostjo obločne reže je mišljena napetost, pri kateri pride do električnega preboja obločne reže. Začetna električna trdnost (točka a 1) in hitrost njenega naraščanja sta odvisni od lastnosti naprave za gašenje obloka. V trenutku t1 napetostna krivulja na obločni reži seka s krivuljo ponovne vzpostavitve električne trdnosti obločne reže - oblok se vžge. Napetost vžiga obloka - vrh vžiga mi s. Krivulja napetosti obloka ima obliko sedla.

Na točki 0 1 oblok spet ugasne in pride do procesov, podobnih prej opisanim. Do trenutka 0 1 zaradi razhajanja kontaktov se dolžina obloka poveča, odvzem toplote iz obloka se poveča, začetna električna trdnost (točka a 2) in hitrost njenega povečanja (krivulja a 2 - v 2) ustrezno povečati. Temu primerno se podaljša tudi mrtvi čas. 0 1 - t2 > 0 -t1 .

V trenutku t2 oblok se ponovno prižge. Na točki 0 11 lok ugasne. Ponovno se poveča začetna električna trdnost (točka a 3) in hitrost njenega naraščanja (krivulja a 3 -b 3). Krivulja napetosti se ne seka s krivuljo naraščanja dielektrične trdnosti. Med tem polovičnim ciklom se oblok ne vžge.

V odprtem obloku pri visoki napetosti(horn gap), odločilni faktor je aktivni upor močno raztegnjene gredi obloka Pogoji za ugasnitev izmeničnega obloka se približajo pogojem za ugasnitev enosmernega obloka, procesi po prehodu toka skozi ničlo pa malo vplivajo na ugasnitev loka.

Pri induktivni obremenitvi je mrtvi čas zelo majhen (približno 0,1 µs), to pomeni, da oblok gori skoraj neprekinjeno. Odklop induktivne obremenitve je težji od uporovne. Tu ni nobene prekinitve.

Na splošno je postopek obloka na izmeničnem toku lažji kot na enosmernem toku. Racionalni pogoj za ugasnitev obloka izmeničnega toka je treba obravnavati kot takega, ko se ugasnitev izvede pri prvem prehodu toka skozi ničlo po odpiranju kontaktov.

Vprašanja za samopregledovanje:

· Območja obločne razelektritve.

· Statična tokovno-napetostna karakteristika.

· Dinamična tokovno-napetostna karakteristika.

· Pogoji za stabilno gorenje in gašenje enosmernega obloka.

Kateri pojavi se uporabljajo za ugasnitev obloka?

· Pogoji za gašenje obloka z izmeničnim tokom.

1. Pogoji za vžig in gorenje obloka

Odpiranje električnega tokokroga v prisotnosti toka v njem spremlja električni izpust med kontakti. Če sta v odklopljenem tokokrogu tok in napetost med kontakti večja od kritične za te pogoje, potem a lok, katerega čas gorenja je odvisen od parametrov vezja in pogojev deionizacije obločne reže. Nastanek loka pri odpiranju bakrenih kontaktov je možen že pri toku 0,4-0,5 A in napetosti 15 V.

riž. eno. Lokacija v stacionarnem enosmernem obloku napetost U(a) in jakostE(b).

V obloku ločimo prikatodni prostor, gred obloka in prianodni prostor (slika 1). Ves stres se porazdeli med ta področja U za, U sd, U a. Padec katodne napetosti v enosmernem obloku je 10–20 V, dolžina tega odseka pa 10–4–10–5 cm, zato je v bližini katode opaziti visoko električno poljsko jakost (105–106 V/cm). . Pri tako visokih intenzitetah pride do udarne ionizacije. Njegovo bistvo je v tem, da se elektroni, ki jih iztrgajo iz katode sile električnega polja (poljska emisija) ali zaradi segrevanja katode (termionska emisija), v električnem polju pospešijo in ob udarcu ob nevtralni atom , mu dajo svojo kinetično energijo. Če ta energija zadošča za odtrganje enega elektrona od lupine nevtralnega atoma, bo prišlo do ionizacije. Nastali prosti elektroni in ioni tvorijo plazmo gredi obloka.

riž. 2. .

Prevodnost plazme se približa prevodnosti kovin [ pri\u003d 2500 1 / (Ohm × cm)] / V gredi obloka teče velik tok in nastane visoka temperatura. Gostota toka lahko doseže 10.000 A/cm2 ali več, temperatura pa se lahko giblje od 6.000 K pri atmosferskem tlaku do 18.000 K ali več pri povišanem tlaku.

Visoke temperature v gredi obloka vodijo do intenzivne toplotne ionizacije, ki ohranja visoko prevodnost plazme.

Toplotna ionizacija je proces nastajanja ionov zaradi trka molekul in atomov z visoko kinetično energijo pri visokih hitrostih njihovega gibanja.

Večji kot je tok v obloku, manjši je njegov upor, zato je za gorenje obloka potrebna manjša napetost, t.j. težje je ugasniti oblok z velikim tokom.

Pri izmeničnem toku napajalna napetost u cd spreminja sinusno, spreminja se tudi tok v tokokrogu jaz(slika 2), tok pa zaostaja za napetostjo za približno 90 °. Obločna napetost u e, gorenje med kontakti stikala, občasno. Pri nizkih tokovih se napetost poveča na vrednost u h (napetost vžiga), nato pa z naraščanjem toka v obloku in povečanjem toplotne ionizacije napetost pada. Na koncu polcikla, ko se tok približa ničli, oblok ugasne pri napetosti gašenja u d) V naslednjem polciklu se pojav ponovi, če niso sprejeti ukrepi za deionizacijo vrzeli.

Če je oblok na tak ali drugačen način ugasnjen, je treba napetost med kontakti stikala obnoviti na omrežno napetost - u vz (slika 2, točka A). Ker pa so v tokokrogu induktivni, aktivni in kapacitivni upori, pride do prehodnega procesa, pojavijo se napetostna nihanja (slika 2), katerih amplituda U c,max lahko znatno preseže normalna napetost. Za odklop opreme je pomembno, s kakšno hitrostjo se ponovno vzpostavi napetost v odseku AB. Če povzamemo, je mogoče opozoriti, da se praznjenje obloka začne zaradi udarne ionizacije in emisije elektronov iz katode, po vžigu pa se lok vzdržuje s toplotno ionizacijo v gredi obloka.

V stikalnih napravah je potrebno ne samo odpreti kontakte, ampak tudi ugasniti lok, ki je nastal med njimi.

V izmeničnih tokokrogih gre tok v obloku skozi ničlo vsako polovico cikla (slika 2), v teh trenutkih oblok spontano ugasne, vendar se lahko v naslednjem polciklu ponovno pojavi. Kot kažejo oscilogrami, postane tok v obloku blizu ničle nekoliko prej kot naravni prehod skozi ničlo (slika 3, a). To je razloženo z dejstvom, da ko se tok zmanjša, se energija, dovedena v oblok, zmanjša, zato se temperatura obloka zmanjša in toplotna ionizacija se ustavi. Trajanje mrtvega časa t n je majhen (od deset do nekaj sto mikrosekund), vendar ima pomembno vlogo pri gašenju obloka. Če med mrtvim časom odprete kontakte in jih z zadostno hitrostjo ločite na tolikšno razdaljo, da ne pride do električne okvare, se tokokrog zelo hitro prekine.

Med breztokovno pavzo intenzivnost ionizacije močno pade, saj ne pride do toplotne ionizacije. V stikalnih napravah se poleg tega izvajajo umetni ukrepi za hlajenje prostora obloka in zmanjšanje števila nabitih delcev. Ti procesi deionizacije vodijo do postopnega povečanja dielektrične trdnosti reže u pr (slika 3, b).

Močno povečanje električne jakosti reže po prehodu toka skozi ničlo se pojavi predvsem zaradi povečanja jakosti prikatodnega prostora (v AC tokokrogih 150-250V). Hkrati se obnovitvena napetost poveča u v. Če kadarkoli u pr > u vrzel ne bo prekinjena, oblok se ne bo ponovno vžgal, potem ko tok preide skozi ničlo. Če v nekem trenutku u pr = u c, potem se oblok ponovno vžge v reži.

riž. 3. :

a- izumrtje loka med naravnim prehodom toka skozi nič; b– povečanje električne jakosti obločne reže, ko tok prehaja skozi nič

Tako se naloga gašenja obloka zmanjša na ustvarjanje takšnih pogojev, da dielektrična trdnost reže med kontakti u med njima je bilo več napetosti u v.

Proces dviga napetosti med kontakti naprave, ki jo je treba izklopiti, je lahko drugačne narave, odvisno od parametrov preklopnega vezja. Če je vezje s prevlado aktivnega upora izklopljeno, se napetost obnovi v skladu z aperiodnim zakonom; če v vezju prevladuje induktivni upor, pride do oscilacij, katerih frekvence so odvisne od razmerja kapacitivnosti in induktivnosti vezja. Nihajni proces vodi do znatnih stopenj obnovitve napetosti in čim višja je stopnja du v/ dt, večja je verjetnost okvare reže in ponovnega vžiga obloka. Da bi olajšali pogoje za gašenje obloka, se v tokokrog izklopljenega toka vnesejo aktivni upori, nato pa bo narava obnovitve napetosti aperiodična (sl. 3, b).

3. Metode gašenja obloka v stikalnih napravah do 1000AT

V stikalnih napravah do 1 kV se široko uporabljajo naslednje metode gašenja obloka:

Podaljšanje loka pri hitrem odstopanju stikov.

Daljši kot je lok, večja je napetost, potrebna za njegov obstoj. Če je napetost vira energije manjša, potem oblok ugasne.

Razdelitev dolgega loka v vrsto kratkih (sl. 4, a).
Kot je prikazano na sl. 1 je napetost obloka vsota katode U do in anoda U in padce napetosti ter napetost gredi obloka U sd:

U d= U k+ U a+ U sd= U e+ U sd.

Če dolg oblok, ki je nastal ob odpiranju kontaktov, potegnemo v mrežo kovinskih plošč za gašenje obloka, se razdeli na n kratki loki. Vsak kratek oblok bo imel lastne katodne in anodne padce napetosti. U e. Oblok ugasne, če:

U n U uh,

kje U- omrežna napetost; U e - vsota katodnih in anodnih padcev napetosti (20-25 V v enosmernem obloku).

AC lok lahko razdelimo tudi na n kratki loki. V trenutku, ko tok prehaja skozi nič, obkatodni prostor takoj pridobi električno moč 150-250 V.

Oblok ugasne, če

Gašenje obloka v ozkih režah.

Če oblok gori v ozki reži, ki jo tvori material, odporen na oblok, potem zaradi stika s hladnimi površinami pride do intenzivnega ohlajanja in difuzije nabitih delcev v okolje. Posledica tega je hitra deionizacija in gašenje obloka.

riž. štiri.

a- delitev dolgega loka na kratke; b– vlečenje obloka v ozko režo obločnega žleba; v– vrtenje loka v magnetnem polju; G- gašenje obloka v olju: 1 - fiksni kontakt; 2 - deblo loka; 3 – vodikova lupina; 4 – plinska cona; 5 – cona oljnih hlapov; 6 - premični kontakt

Gibanje obloka v magnetnem polju.

Električni oblok lahko obravnavamo kot prevodnik, po katerem teče tok. Če je lok v magnetnem polju, potem nanj deluje sila, določena s pravilom leve roke. Če ustvarite magnetno polje, usmerjeno pravokotno na os obloka, bo prejelo translacijsko gibanje in bo potegnjeno v režo obločnega žleba (slika 4, b).

V radialnem magnetnem polju bo lok prejel rotacijsko gibanje(slika 4, v). Magnetno polje lahko ustvarijo trajni magneti, posebne tuljave ali sam tokokrog. Hitro vrtenje in gibanje obloka prispeva k njegovemu ohlajanju in deionizaciji.

Zadnja dva načina gašenja obloka (v ozkih režah in v magnetnem polju) se uporabljata tudi v stikalnih napravah z napetostmi nad 1 kV.

4. Glavne metode gašenja obloka v napravah nad 1kV.

V stikalnih napravah nad 1 kV se uporabljajo metode 2 in 3, opisane v p.p. 1.3. široko se uporabljajo naslednje metode gašenja obloka:

1. Gašenje obloka v olju .

Če so kontakti odklopne naprave v olju, potem oblok, ki nastane med odpiranjem, povzroči intenzivno nastajanje plina in izhlapevanje olja (slika 4, G). Okoli obloka nastane plinski mehurček, ki je sestavljen predvsem iz vodika (70-80%); hitra razgradnja olja vodi do povečanja tlaka v mehurčku, kar prispeva k njegovemu boljšemu ohlajanju in deionizaciji. Vodik ima visoke lastnosti gašenja obloka. V neposrednem stiku z gredjo obloka prispeva k njegovi deionizaciji. Znotraj plinskega mehurčka poteka neprekinjeno gibanje plina in oljnih hlapov. Gašenje obloka v olju se pogosto uporablja v odklopnikih.

2. Plin-zrak razstreliti .

Hlajenje obloka se izboljša, če se ustvari usmerjeno gibanje plinov - pihanje. Pihanje vzdolž ali čez oblok (slika 5) prispeva k prodiranju delcev plina v njegovo gred, intenzivni difuziji in ohlajanju obloka. Plin nastane, ko se nafta razgradi z oblokom (oljna stikala) ali trdnimi snovmi, ki proizvajajo plin (pihanje avtoplina). Učinkovitejše je pihanje s hladnim, neioniziranim zrakom, ki prihaja iz posebnih jeklenk za stisnjen zrak (zračna stikala).

3. Večkratni prekinitev tokovnega tokokroga .

Izklop velikega toka pri visokih napetostih je težaven. To je razloženo z dejstvom, da pri velike vrednosti vnosa energije in povratne napetosti postane deionizacija obločne reže bolj zapletena. Zato se v visokonapetostnih odklopnikih v vsaki fazi uporablja več obločnih prekinitev (slika 6). Takšni odklopniki imajo več naprav za gašenje, zasnovanih za del nazivnega toka. preja. Število prekinitev na fazo je odvisno od vrste odklopnika in njegove napetosti. V odklopnikih 500-750 kV je lahko 12 prekinitev ali več. Da bi olajšali gašenje obloka, mora biti obnovitvena napetost enakomerno porazdeljena med odmori. Na sl. 6 shematično prikazuje oljni odklopnik z dvema prelomoma na fazo.

Ko je enofazni kratek stik izklopljen, se obnovitvena napetost porazdeli med prekinitve, kot sledi:

U 1/U 2 = (C 1+C 2)/C 1

kje U 1 ,U 2 - napetosti na prvi in ​​drugi diskontinuiteti; OD 1 - kapacitivnost med kontakti teh vrzeli; C 2 - kapacitivnost kontaktnega sistema glede na tla.

riž. 6. Porazdelitev napetosti po prekinitvah v odklopniku: a - porazdelitev napetosti po prekinitvah v oljnem odklopniku; b - kapacitivni napetostni delilniki; c - aktivni napetostni delilniki.

Ker OD 2 bistveno več C 1, nato napetost U 1 > U 2 in posledično bodo gasilne naprave delovale pod drugačnimi pogoji. Za izenačitev napetosti so kondenzatorji ali aktivni upori povezani vzporedno z glavnimi kontakti stikala (GK) (slika 16, b, v). Vrednosti kapacitivnosti in aktivnih šantnih uporov so izbrane tako, da je napetost na prelomih enakomerno porazdeljena. Pri odklopnikih s shuntnimi upornostmi se po ugasnitvi obloka med GC spremljevalni tok, omejen z upornostjo, prekine s pomožnimi kontakti (AC).

Shunt upori zmanjšajo hitrost dviga obnovitvene napetosti, kar olajša gašenje obloka.

4. Gašenje obloka v vakuumu .

Zelo redek plin (10-6-10-8 N/cm2) ima desetkrat večjo električno trdnost kot plin pri atmosferskem tlaku. Če se kontakti odprejo v vakuumu, se takoj po prvem prehodu toka v loku skozi nič obnovi moč reže in lok se ne vžge znova.

5. Gašenje obloka v visokotlačnih plinih .

Zrak pri tlaku 2 MPa ali več ima visoko električno trdnost. To omogoča ustvarjanje precej kompaktnih naprav za gašenje obloka v atmosferi stisnjenega zraka. Še bolj učinkovita je uporaba plinov visoke trdnosti, kot je žveplov heksafluorid SF6 (SF6). SF6 nima samo večje električne trdnosti kot zrak in vodik, ampak tudi boljše lastnosti gašenja obloka tudi pri atmosferskem tlaku.

Za izklop vezja s kontaktno napravo je značilen pojav plazme, ki gre skozi različne stopnje plinske razelektritve v procesu pretvorbe medkontaktne reže iz prevodnika električni tok v izolator.

Pri tokovih nad 0,5-1 A pride do stopnje razelektritve obloka (območje 1 )(slika 1.); ko se tok zmanjša, se na katodi pojavi stopnja žareče razelektritve (območje 2 ); naslednja stopnja (območje 3 ) je izpust Townsenda in končno regija 4 - stopnja izolacije, pri kateri nosilci elektrike - elektroni in ioni - ne nastajajo zaradi ionizacije, ampak lahko prihajajo samo iz okolja.

riž. 1. Tokovno-napetostna karakteristika stopenj električne razelektritve v plinih

Prvi del krivulje je obločna razelektritev (območje 1) - značilen po majhnem padcu napetosti na elektrodah in visoki gostoti toka. Ko tok narašča, napetost v obločni reži najprej močno pade, nato pa se nekoliko spremeni.

Drugi del (regija 2 ), ki je območje žareče razelektritve, je značilen visok padec napetosti na katodi (250–300 V) in nizki tokovi. Z naraščajočim tokom se bo padec napetosti čez razelektritveno režo povečal.

Townsendov izpust (območje 3 ) je značilna izjemno nizka vrednost toka pri visokih napetostih.

Električni lok spremlja visoka temperatura in je povezana s to temperaturo. Zato oblok ni samo električni pojav, ampak tudi toplotni.

V normalnih pogojih je zrak dober izolator. Torej, za razčlenitev zračne reže 1 cm je potrebna napetost najmanj 30 kV. Da bi zračna reža postala prevodnik, je treba v njej ustvariti določeno koncentracijo nabitih delcev: negativnih - večinoma prostih elektronov in pozitivnih - ionov. Postopek ločitve enega ali več elektronov od nevtralnega delca s tvorbo prostih elektronov in ionov imenujemo ionizacija.

Ionizacija plina se lahko pojavi pod vplivom svetlobe, rentgenskih žarkov, visoke temperature, pod vplivom električnega polja in številnih drugih dejavnikov. Za obločne procese v električnih napravah najvišjo vrednost imajo: iz procesov, ki se pojavljajo na elektrodah - termionska in poljska emisija, in iz procesov, ki se pojavljajo v obločni reži - toplotna ionizacija in ionizacija s potiskom.

Pri preklopnih električnih napravah, ki so namenjene zapiranju in odpiranju tokokroga s tokom, se ob odklopu v plinu pojavi razelektritev v obliki žareče razelektritve ali v obliki obloka. Žarilna razelektritev se pojavi, ko je tok, ki ga je treba izklopiti, pod 0,1 A in napetost na kontaktih doseže 250–300 V. Takšna razelektritev se pojavi bodisi na kontaktih relejev z majhno močjo bodisi kot prehodna faza do razelektritve v obliki električnega loka.

Glavne lastnosti obločne razelektritve.

1) Obločna razelektritev poteka le pri visokih tokovih; najmanjši obločni tok za kovine je približno 0,5 A;

2) Temperatura osrednjega dela loka je zelo visoka in lahko v napravah doseže 6000 - 18000 K;

3) Gostota toka na katodi je izjemno visoka in doseže 10 2 - 10 3 A / mm 2;

4) Padec napetosti na katodi je le 10 - 20 V in praktično ni odvisen od toka.

Pri obločni razelektritvi lahko ločimo tri značilna območja: blizu katode, območje stebra obloka (obločna gred) in blizu anode (slika 2.).

V vsakem od teh območij potekajo procesi ionizacije in deionizacije različno glede na tamkajšnje razmere. Ker je nastali tok skozi ta tri območja enak, se v vsakem od njih odvijajo procesi, ki zagotavljajo nastanek zahtevani znesek dajatve.

riž. 2. Porazdelitev napetosti in električne poljske jakosti v mirujočem enosmernem obloku

Termionska emisija. Termionska emisija je pojav emisije elektronov iz segrete površine.

Ko se kontakti razhajajo, se kontaktni upor kontakta in gostota toka v zadnjem kontaktnem območju močno povečata. To območje se segreje do temperature taljenja in nastane kontaktna prevlaka iz staljene kovine, ki se zlomi z nadaljnjo divergenco kontaktov. Tukaj kontaktna kovina izhlapi. Na negativni elektrodi se oblikuje tako imenovana katodna točka (hot pad), ki služi kot osnova obloka in vir sevanja elektronov v prvem trenutku kontaktne divergence. Gostota termionskega emisijskega toka je odvisna od temperature in materiala elektrode. Je majhna in morda zadostuje za nastanek električnega obloka, nezadostna pa je za njegov izgorevanje.

Avtoelektronska emisija. To je pojav emisije elektronov iz katode pod vplivom močnega električnega polja.

Mesto, kjer je električni tokokrog prekinjen, lahko predstavimo kot spremenljivi kondenzator. Kapacitivnost v začetnem trenutku je enaka neskončnosti, nato pa se zmanjša, ko se kontakti razhajajo. Skozi upor vezja se ta kondenzator napolni in napetost na njem postopoma narašča od nič do omrežne napetosti. Hkrati se poveča razdalja med kontakti. Poljska jakost med kontakti med dvigom napetosti prehaja skozi vrednosti, ki presegajo 100 MV / cm. Takšne vrednosti električne poljske jakosti zadostujejo za izmet elektronov iz hladne katode.

Emisijski tok je tudi zelo majhen in lahko služi le kot začetek razvoja obločne razelektritve.

Tako je pojav obločne razelektritve na divergentnih kontaktih razložen s prisotnostjo termionskih in avtoelektronskih emisij. Prevlada enega ali drugega dejavnika je odvisna od vrednosti izklopljenega toka, materiala in čistosti kontaktne površine, hitrosti njihove divergence in številnih drugih dejavnikov.

Potisna ionizacija.Če ima prosti elektron zadostno hitrost, lahko ob trku z nevtralnim delcem (atomom in včasih molekulo) iz njega izbije elektron. Rezultat je nov prosti elektron in pozitivni ion. Novo pridobljeni elektron lahko nato ionizira naslednji delec. Ta ionizacija se imenuje potisna ionizacija.

Da bi elektron lahko ioniziral delec plina, se mora gibati z določeno določeno hitrostjo. Hitrost elektrona je odvisna od potencialne razlike na njegovi srednji prosti poti. Zato običajno ni prikazana hitrost elektrona, ampak najmanjša vrednost potencialne razlike, ki mora biti na dolžini proste poti, da elektron do konca poti doseže potrebno hitrost. Ta potencialna razlika se imenuje ionizacijski potencial.

Ionizacijski potencial za pline je 13 - 16 V (dušik, kisik, vodik) in do 24,5 V (helij), za kovinske hlape je približno dvakrat nižji (7,7 V za bakrove hlape).

Toplotna ionizacija. To je proces ionizacije pod vplivom visoke temperature. Vzdrževanje loka po njegovem nastanku, tj. zagotavljanje nastale obločne razelektritve z zadostnim številom prostih nabojev je razloženo z glavno in praktično edino vrsto ionizacije - toplotno ionizacijo.

Temperatura stolpca obloka je v povprečju 6000 - 10000 K, vendar lahko doseže višje vrednosti - do 18000 K. Pri tej temperaturi se tako število hitro premikajočih se delcev plina kot hitrost njihovega gibanja močno povečata. Pri trčenju hitro premikajočih se atomov ali molekul se jih večina uniči, pri čemer nastanejo nabiti delci, tj. plin je ioniziran. Glavna značilnost toplotne ionizacije je stopnja ionizacije, ki je razmerje med številom ioniziranih atomov v obločni reži in skupnim številom atomov v tej reži. Hkrati z ionizacijskimi procesi v obloku potekajo obratni procesi, to je ponovno združevanje nabitih delcev in nastanek nevtralnih delcev. Ti procesi se imenujejo deionizacija.

Do deionizacije pride predvsem zaradi rekombinacija in difuzijo.

Rekombinacija. Proces, pri katerem različno nabiti delci, ki pridejo v medsebojni stik, tvorijo nevtralne delce, imenujemo rekombinacija.

V električnem obloku negativni delci so večinoma elektroni. Neposredna povezava elektronov s pozitivnim ionom je zaradi velike razlike v hitrostih malo verjetna. Običajno pride do rekombinacije s pomočjo nevtralnega delca, ki ga elektron nabije. Ko ta negativno nabit delec trči s pozitivnim ionom, nastaneta en ali dva nevtralna delca.

Difuzija. Difuzija nabitih delcev je proces odnašanja nabitih delcev iz obločne reže v okolico, kar zmanjša prevodnost obloka.

Difuzija je posledica električnih in toplotnih dejavnikov. Gostota naboja v stolpcu obloka narašča od obrobja proti sredini. Glede na to ustvarja električno polje, zaradi česar se ioni premikajo od središča proti obrobju in zapustijo območje loka. V isti smeri deluje tudi temperaturna razlika med stebrom loka in okoliškim prostorom. V stabiliziranem in prosto gorečem obloku ima difuzija zanemarljivo vlogo.

Padec napetosti na mirujočem obloku je neenakomerno porazdeljen vzdolž obloka. Vzorec padca napetosti U D in električna poljska jakost (vzdolžni gradient napetosti) E D = dU/dx vzdolž loka je prikazano na sliki (slika 2). Gradient pod stresom E D se nanaša na padec napetosti na enoto dolžine obloka. Kot je razvidno iz slike, potek karakteristik U D in E D v območjih blizu elektrode se močno razlikuje od obnašanja karakteristik v preostalem delu obloka. Na elektrodah v prikatodnem in prianodnem območju v dolžinskem intervalu reda 10 - 4 cm pride do močnega padca napetosti, t.i. katodni U do in anoda U a. Vrednost tega padca napetosti je odvisna od materiala elektrod in okoliškega plina. Skupna vrednost padca napetosti anode in katode je 15–30 V, gradient napetosti doseže 105–106 V/cm.

V preostalem delu loka, imenovanem stolpec loka, pade napetost U D je skoraj premo sorazmeren z dolžino loka. Gradient je tukaj približno konstanten vzdolž stebla. Odvisen je od številnih dejavnikov in se lahko zelo razlikuje in doseže 100–200 V/cm.

Padec napetosti v bližini elektrode U E ni odvisen od dolžine obloka, padec napetosti v stolpcu obloka je sorazmeren z dolžino obloka. Tako pade napetost čez obločno vrzel

U D = U E + E D l D,

kje: E D je električna poljska jakost v stolpcu obloka;

l D je dolžina loka; U E = U na + U a.

Na koncu je treba še enkrat opozoriti, da v fazi obločne razelektritve prevladuje toplotna ionizacija - cepitev atomov na elektrone in pozitivne ione zaradi energije toplotnega polja. Pri žareče - udarna ionizacija se pojavi na katodi zaradi trka z elektroni, pospešenimi z električnim poljem, pri Townsendovem praznjenju pa udarna ionizacija prevladuje po celotni reži plinskega praznjenja.

Statična tokovno-napetostna karakteristika električnega

DC loki.

Najpomembnejša značilnost obloka je odvisnost napetosti na njem od velikosti toka. Ta karakteristika se imenuje tokovna napetost. Z naraščajočim tokom jaz temperatura obloka se poveča, termična ionizacija se poveča, število ioniziranih delcev v razelektritvi se poveča in zmanjša električni upor loki r d.

Obločna napetost je ir e) Ko se tok poveča, se upornost obloka tako hitro zmanjša, da napetost na obloku pade, čeprav se tok v tokokrogu poveča. Vsaka vrednost toka v stabilnem stanju ustreza lastnemu dinamičnemu ravnotežju števila nabitih delcev.

Pri prehodu iz ene trenutne vrednosti v drugo se toplotno stanje obloka ne spremeni takoj. Obločna vrzel ima toplotna vztrajnost. Če se tok počasi spreminja v času, potem toplotna vztrajnost razelektritve ne vpliva. Vsaka vrednost toka ustreza eni sami vrednosti upora obloka ali napetosti na njem.

Imenuje se odvisnost napetosti obloka od toka s počasno spremembo značilnost statičnega toka loki.

Statična karakteristika obloka je odvisna od razdalje med elektrodama (dolžine obloka), materiala elektrod in parametrov okolja, v katerem oblok gori.

Statične tokovno-napetostne karakteristike obloka imajo obliko krivulj, prikazanih na sl. 3.

riž. 3. Statične tokovno-napetostne karakteristike obloka

Daljši kot je lok, večja je njegova statična tokovno-napetostna karakteristika. S povečanjem tlaka medija, v katerem gori oblok, se poveča tudi jakost E D in tokovno-napetostna karakteristika narašča podobno kot na sl. 3.

Obločno hlajenje bistveno vpliva na to karakteristiko. Intenzivnejše kot je ohlajanje obloka, več moči se odvzame iz njega. To bi moralo povečati moč, ki jo ustvari oblok. Za določen tok je to mogoče s povečanjem napetosti obloka. Tako se z naraščajočim hlajenjem tokovno-napetostna karakteristika nahaja višje. To se pogosto uporablja v napravah za gašenje obloka.

Dinamična tokovno-napetostna karakteristika električnega

DC loki.

Če se tok v vezju spreminja počasi, potem tok jaz 1 ustreza odpornosti obloka r D1, višji tok jaz 2 ustreza manjšemu uporu r D2, ki je prikazan na sl. 4. (glej statično karakteristiko ločne krivulje AMPAK).

riž. 4. Dinamična tokovno-napetostna karakteristika obloka.

V resničnih inštalacijah se lahko tok zelo hitro spremeni. Zaradi toplotne vztrajnosti stebra obloka sprememba upora obloka zaostaja za spremembo toka.

Imenuje se odvisnost napetosti obloka od toka z njegovo hitro spremembo dinamična tokovno-napetostna karakteristika.

Z močnim povečanjem toka se dinamična karakteristika dvigne nad statično (krivulja AT), saj s hitrim povečanjem toka odpornost obloka pada počasneje, kot se tok povečuje. Pri zmanjševanju je nižja, saj je v tem načinu upor obloka manjši kot pri počasni spremembi toka (krivulja OD).

Dinamični odziv je v veliki meri določen s hitrostjo spremembe toka v obloku. Če se v tokokrog vnese zelo velik upor za neskončno majhen čas v primerjavi s termično časovno konstanto obloka, bo upor obloka v času, ko tok pade na nič, ostal konstanten. V tem primeru bo dinamična karakteristika prikazana kot ravna črta, ki poteka iz točke 2 do izhodišča (ravna črta D),t. e. Oblok se obnaša kot kovinski prevodnik, saj je napetost na obloku sorazmerna s tokom.

Pogoji gašenja enosmernega obloka.

Za ugasnitev električnega obloka z enosmernim tokom je treba ustvariti takšne pogoje, da bi v obločni vrzeli pri vseh trenutnih vrednostih procesi deionizacije potekali intenzivneje kot procesi ionizacije.

riž. 5. Napetostno ravnotežje v krogu z električnim oblokom.

Razmislite o električnem krogu, ki vsebuje upor R, induktivnost L in obločno vrzel s padcem napetosti U D, na katerega je priključena napetost U(slika 5, a). Če ima lok konstantno dolžino, bo za kateri koli trenutek enačba napetostnega ravnovesja v tem vezju veljavna:

kjer je padec napetosti na induktivnosti ob spremembi toka.

Stacionarni način bo tisti, v katerem se tok v tokokrogu ne spremeni, tj. in enačba ravnotežja napetosti bo imela obliko:

Za ugasnitev električnega obloka je potrebno, da se tok v njem ves čas zmanjšuje, tj. , a

Grafična rešitev enačbe ravnovesja napetosti je prikazana na sl. 5, b. Tukaj je ravna črta 1 je napetost vira U; poševna črta 2 - padec napetosti na uporu R(reostatska karakteristika tokokroga), odštete od napetosti U, tj. U-iR; krivulja 3 – tokovno-napetostna karakteristika obločne reže U D.

Značilnosti električnega obloka izmeničnega toka.

Če želite ugasniti enosmerni oblok, je treba ustvariti pogoje, pod katerimi bi tok padel na nič, nato pa pri izmeničnem toku tok v obloku, ne glede na stopnjo ionizacije obločne reže, prehaja skozi nič vsako polovico. cikel, tj. vsako polovico cikla se lok ugasne in ponovno prižge. Naloga gašenja obloka je močno olajšana. Tukaj je treba ustvariti pogoje, pod katerimi se tok po prehodu skozi ničlo ne bi obnovil.

Tokovno-napetostna karakteristika obloka izmeničnega toka za eno obdobje je prikazana na sl. 6. Ker se tudi pri industrijski frekvenci 50 Hz tok v obloku precej hitro spreminja, je predstavljena karakteristika dinamična. S sinusnim tokom se napetost obloka najprej poveča v odseku 1, nato pa zaradi povečanja toka pade v območju 2 (oddelki 1 in 2 se nanašajo na prvo polovico polcikla). Po prehodu toka skozi maksimum se dinamična I–V karakteristika vzdolž krivulje poveča 3 zaradi zmanjšanja toka, nato pa se zmanjša v območju 4 zaradi približevanja napetosti nič (odseki 3 in 4 spadajo v drugo polovico istega polčasa).

riž. 6. Tokovno-napetostna karakteristika obloka izmeničnega toka

Pri izmeničnem toku je temperatura obloka spremenljiva. Vendar se toplotna vztrajnost plina izkaže za precejšnjo in do trenutka, ko tok preide skozi nič, temperatura obloka, čeprav se zmanjša, ostane precej visoka. Kljub temu znižanje temperature, ki se pojavi, ko tok prehaja skozi nič, prispeva k deionizaciji reže in olajša ugasnitev električnega obloka izmeničnega toka.

Električni oblok v magnetnem polju.

Električni oblok je prevodnik toka v plinastem stanju. Na ta prevodnik, tako kot na kovinskega, vpliva magnetno polje, ki ustvarja silo, ki je sorazmerna z indukcijo polja in tokom v obloku. Magnetno polje, ki deluje na lok, povečuje njegovo dolžino in premika elemente loka v prostoru. Prečno gibanje elementov obloka ustvarja intenzivno hlajenje, kar vodi do povečanja gradienta napetosti na stolpcu obloka. Ko se oblok premika v plinskem mediju z veliko hitrostjo, se oblok razcepi na ločena vzporedna vlakna. Daljši kot je lok, močnejša je razslojenost loka.

Oblok je izredno mobilen prevodnik. Znano je, da na tokovni del delujejo takšne sile, ki težijo k povečanju elektromagnetne energije vezja. Ker je energija sorazmerna z induktivnostjo, lok pod vplivom lastnega polja teži k oblikovanju zavojev, zank, saj to poveča induktivnost vezja. Ta sposobnost loka je tem močnejša, čim večja je njegova dolžina.

Oblok, ki se giblje v zraku, premaguje aerodinamični upor zraka, ki je odvisen od premera obloka, razdalje med elektrodama, gostote plina in hitrosti gibanja. Izkušnje kažejo, da se v vseh primerih v enakomernem magnetnem polju lok giblje z konstantna hitrost. Zato je elektrodinamična sila uravnotežena s silo aerodinamičnega upora.

Da bi ustvarili učinkovito hlajenje, se oblok z magnetnim poljem povleče v ozko (premer loka večji od širine reže) režo med stenami materiala, odpornega na oblok, z visoko toplotno prevodnostjo. Zaradi povečanja prenosa toplote na stene reže je gradient napetosti v stolpcu obloka v prisotnosti ozke reže veliko višji kot pri obloku, ki se prosto giblje med elektrodama. To omogoča zmanjšanje dolžine in časa gašenja, potrebnega za gašenje.

Metode vplivanja na električni oblok v stikalnih napravah.

Namen vplivanja na steber obloka, ki nastane v aparatu, je povečati njegov aktivni električni upor do neskončnosti, ko preklopni element preide v izolacijsko stanje. Skoraj vedno se to doseže z intenzivnim ohlajanjem stebra obloka, zniževanjem njegove temperature in toplotne vsebnosti, zaradi česar se stopnja ionizacije in število nosilcev električne energije ter ioniziranih delcev zmanjšata, električni upor plazme pa se poveča.

Za uspešno gašenje električnega obloka v nizkonapetostnih stikalnih napravah morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:

1) povečajte dolžino loka z raztezanjem ali povečanjem števila prelomov na pol stikala;

2) premaknite oblok na kovinske plošče obločnega žleba, ki sta obe radiatorji, ki absorbirajo toplotno energijo stebra obloka in jo razbijejo v niz zaporedno povezanih lokov;

3) premaknite stolpec loka magnetno polje v režno komoro iz obločno odpornega izolacijskega materiala z visoko toplotno prevodnostjo, kjer se oblok v stiku s stenami intenzivno ohlaja;

4) tvorijo lok v zaprti cevi materiala, ki proizvaja plin - vlakna; plini, ki se sproščajo pod vplivom temperature, ustvarjajo visok tlak, kar prispeva k ugasnitvi obloka;

5) zmanjšati koncentracijo kovinskih hlapov v obloku, za kar v fazi načrtovanja naprav uporabiti ustrezne materiale;

6) ugasnite oblok v vakuumu; pri zelo nizkem tlaku plina ni dovolj atomov plina, da bi jih ionizirali in podpirali prevajanje toka v obloku; električni upor kanala kolone obloka postane zelo visok in oblok ugasne;

7) odprite kontakte sinhrono, preden izmenični tok preide skozi nič, kar bistveno zmanjša sproščanje toplotne energije v nastalem loku, tj. prispeva k izumrtju loka;

8) uporabite izključno aktivne upore, ranžirajte lok in olajšajte pogoje za njegovo ugasnitev;

9) uporabite polprevodniške elemente, ki ranžirajo medkontaktno režo, preklopijo obločni tok nase, kar praktično odpravi nastanek obloka na kontaktih.

Električni oblok je lahko izjemno uničujoč za opremo in, kar je še pomembneje, nevaren za ljudi. Vsako leto se zgodi zaskrbljujoče število nesreč, ki jih povzroči, pogosto s hudimi opeklinami ali smrtjo. Na srečo je bil v elektroindustriji dosežen pomemben napredek v smislu ustvarjanja sredstev in metod zaščite pred iskrenjem.

Vzroki in kraji nastanka

Električni oblok je ena najbolj smrtonosnih in najmanj razumljenih električnih nevarnosti in je razširjena v večini industrij. Splošno sprejeto je, da višja kot je napetost električni sistem, večje je tveganje za ljudi, ki delajo na ali v bližini žic in opreme pod napetostjo.

Toplotna energija iz obločnega bliska pa je dejansko lahko večja in se pojavlja pogosteje pri nižjih napetostih z enakimi uničujočimi učinki.

Pojav električnega obloka se praviloma pojavi, ko pride do nenamernega stika vodnika, pod katerim teče tok, na primer kontaktne žice trolejbusne ali tramvajske proge, z drugim vodnikom ali ozemljeno površino.

Ko se to zgodi, nastali kratkostični tok stopi žice, ionizira zrak in ustvari ognjeni kanal prevodne plazme z značilno obliko obloka (od tod tudi ime), temperatura električnega obloka v njegovem jedru pa lahko doseže tudi preko 20.000 °C. ° C.

Kaj je električni oblok?

Pravzaprav je to tisto, kar se v fiziki in elektrotehniki običajno imenuje dobro znana obločna razelektritev - vrsta neodvisne električne razelektritve v plinu. Kakšne so fizikalne lastnosti električnega obloka? Gori v širokem območju tlaka plina, pri stalni ali izmenični (do 1000 Hz) napetosti med elektrodama v območju od nekaj voltov (varilni oblok) do deset kilovoltov. Največjo gostoto obločnega toka opazimo na katodi (10 2 -10 8 A/cm 2), kjer se skrči v zelo svetlo in majhno katodno liso. Naključno in neprekinjeno se premika po celotnem območju elektrode. Njegova temperatura je taka, da katodni material v njem vre. Zato nastanejo idealni pogoji za termionsko emisijo elektronov v prikatodni prostor. Nad njim se oblikuje majhna plast, ki je pozitivno nabita in zagotavlja pospešek izpuščenih elektronov do hitrosti, pri kateri udarno ionizirajo atome in molekule medija v medelektrodni reži.

Enaka lisa, vendar nekoliko večja in manj gibljiva, nastane tudi na anodi. Temperatura v njej je blizu katodne pege.

Če je obločni tok reda velikosti nekaj deset amperov, tečejo plazemski curki ali bakle iz obeh elektrod z veliko hitrostjo normalno na njuni površini (glej spodnjo sliko).

Pri visokih tokovih (100-300 A) se pojavijo dodatni plazemski curki in lok postane podoben žarku plazemskih filamentov (glej spodnjo sliko).

Kako se oblok manifestira v električni opremi

Kot že omenjeno, je katalizator njegovega pojava močno sproščanje toplote v katodnem mestu. Temperatura električnega obloka, kot je bilo že omenjeno, lahko doseže 20.000 ° C, približno štirikrat več kot na površini sonca. Ta toplota lahko hitro stopi ali celo upari bakrene vodnike, katerih tališče je približno 1084 °C, veliko nižje kot v obloku. Zato se v njem pogosto tvorijo bakrene pare in brizganje staljene kovine. Ko baker prehaja iz trdne snovi v paro, se razširi na nekaj desettisočkrat večjo svojo prvotno prostornino. To je enakovredno enemu kubičnemu centimetru velikemu kosu bakra, ki se v delčku sekunde spremeni v velikost 0,1 kubičnega metra. V tem primeru bo prišlo do visoke intenzivnosti pritiska in zvočnih valov, ki se bodo širili naokoli z veliko hitrostjo (ki je lahko več kot 1100 km na uro).

Vpliv električnega obloka

Hude poškodbe in celo smrt, če se zgodi, lahko prejmejo ne le osebe, ki delajo na električni opremi, ampak tudi osebe, ki so v bližini. Poškodbe obloka lahko vključujejo zunanje opekline kože, notranje opekline zaradi vdihavanja vročih plinov in uparjene kovine, poškodbe sluha, poškodbe vida, kot je slepota zaradi bliskovite ultravijolične svetlobe, in številne druge uničujoče poškodbe.

Pri posebej močnem obloku lahko pride tudi do pojava, kot je njegova eksplozija, ki ustvari pritisk več kot 100 kilopaskalov (kPa) z izmetom drobirskih delcev, kot so šrapneli, s hitrostjo do 300 metrov na sekundo.

Posamezniki, ki so bili izpostavljeni električnemu obločnemu toku, morda potrebujejo resno zdravljenje in rehabilitacijo, stroški njihovih poškodb pa so lahko ekstremni – fizični, čustveni in finančni. Medtem ko zakon od podjetij zahteva, da izvajajo ocene tveganja za vse vrste delovna dejavnost vendar je nevarnost električnega obloka pogosto spregledana, ker večina ljudi ne ve, kako oceniti in učinkovito obvladati to nevarnost. Zaščita pred učinki električnega obloka vključuje uporabo cele vrste sredstev, vključno z uporabo posebne električne zaščitne opreme, zaščitne obleke in same opreme, zlasti visoko-nizkonapetostnih stikalnih električnih naprav, zasnovanih s sredstvi za gašenje obloka, kadar delo z električno opremo pod napetostjo.

Oblok v električnih napravah

V tem razredu električnih naprav (odklopniki, kontaktorji, magnetni zaganjalniki) je boj proti temu pojavu še posebej pomemben. Ko se kontakti stikala, ki ni opremljeno s posebnimi napravami za preprečevanje obloka, odprejo, se med njimi nujno vžge.

V trenutku, ko se kontakti začnejo ločevati, se površina slednjih hitro zmanjša, kar vodi do povečanja gostote toka in posledično do povečanja temperature. Toplota, ki nastane v reži med kontakti (običajno srednje olje ali zrak), zadostuje za ionizacijo zraka ali izhlapevanje in ionizacijo olja. Ioniziran zrak ali para deluje kot prevodnik za tok obloka med kontakti. Potencialna razlika med njima je zelo majhna, vendar zadostuje za vzdrževanje loka. Zato ostane tok v tokokrogu neprekinjen, dokler oblok ni odstranjen. Ne samo, da upočasni proces prekinitve toka, ampak tudi ustvari ogromno toplote, ki lahko poškoduje sam odklopnik. Glavni problem stikala (predvsem visokonapetostnega) je torej čimprejšnja ugasnitev električnega obloka, da v njem nastala toplota ne doseže nevarne vrednosti.

Faktorji vzdrževanja obloka med kontakti odklopnika

Tej vključujejo:

2. Ionizirani delci med njimi.

Ob upoštevanju tega dodatno ugotavljamo:

• Ko je med kontakti majhen razmik, zadostuje že majhna potencialna razlika za vzdrževanje obloka. Eden od načinov za gašenje je ločitev kontaktov za takšno razdaljo, da potencialna razlika postane nezadostna za vzdrževanje obloka. Vendar pa ta metoda ni praktična pri visokonapetostnih aplikacijah, kjer je morda potrebna ločitev številnih števcev.
• Ionizirani delci med kontakti podpirajo oblok. Če je njegova pot deionizirana, bo postopek gašenja olajšan. To lahko dosežemo s hlajenjem obloka ali odstranitvijo ioniziranih delcev iz prostora med kontakti.
• Zaščita obloka v odklopnikih je na voljo na dva načina:

Metoda visoke odpornosti;

Metoda ničelnega toka.

Gašenje obloka s povečanjem njegove odpornosti

Pri tej metodi se upor na poti obloka sčasoma poveča, tako da se tok zmanjša na vrednost, ki ne zadostuje za vzdrževanje. Posledično se prekine in električni oblok ugasne. Glavna pomanjkljivost te metode je, da je čas gašenja precej dolg in ogromna količina energije ima čas, da se razprši v loku.

Odpornost obloka se lahko poveča z:

• Raztezek loka - upor loka je premo sorazmeren z njegovo dolžino. Dolžino loka lahko povečate s spreminjanjem razmika med kontakti.
• Hlajenje obloka, natančneje medija med kontakti. Učinkovito hlajenje zraka mora biti usmerjeno vzdolž loka.
• S postavitvijo kontaktov v težko ionizirajoč plinski medij (plinska stikala) ali v vakuumsko komoro (vakuumska stikala).
• Zmanjšanje prečni prerez obloka tako, da ga napeljete skozi ozko luknjo ali z zmanjšanjem kontaktne površine.
• Z razdelitvijo loka - njegov upor lahko povečate tako, da ga razdelite na več zaporedno povezanih majhnih lokov. Vsak od njih doživi učinek raztezanja in hlajenja. Oblok lahko razdelimo tako, da med kontakte vstavimo nekaj prevodnih plošč.

Gašenje obloka z metodo ničelnega toka

Ta metoda se uporablja samo v tokokrogih AC. V njem je upor obloka nizek, dokler tok ne pade na nič, kjer naravno ugasne. Njegov ponovni vžig je preprečen kljub povečanju napetosti na kontaktih. Vsi sodobni visokotokovni odklopniki uporabljajo to metodo gašenja obloka.

V sistemu izmeničnega toka slednji pade na nič po vsaki polovici cikla. Pri vsakem takem ponastavitvi oblok za kratek čas ugasne. V tem primeru medij med kontakti vsebuje ione in elektrone, tako da je njegova dielektrična trdnost majhna in jo zlahka uniči naraščajoča napetost na kontaktih.

Če se to zgodi, bo električni oblok gorel naslednji pol cikla toka. Če dielektrična trdnost medija med kontakti takoj po nastavitvi na ničlo raste hitreje od napetosti na njih, se oblok ne bo vžgal in tok bo prekinjen. Hitro povečanje dielektrične trdnosti medija blizu ničelnega toka je mogoče doseči z:

• rekombinacija ioniziranih delcev v prostoru med kontakti v nevtralne molekule;
• odstranjevanje ioniziranih delcev in njihova zamenjava z nevtralnimi delci.

Tako je resnična težava pri prekinitvi izmeničnega toka obloka hitra deionizacija medija med kontakti takoj, ko tok postane enak nič.

Načini deionizacije medija med kontakti

1. Raztezek reže: Dielektrična trdnost medija je sorazmerna z dolžino reže med kontakti. Tako lahko dosežemo večjo dielektrično trdnost medija tudi s hitrim odpiranjem kontaktov.

2. Visok pritisk. Če se poveča v neposredni bližini obloka, se poveča tudi gostota delcev, ki sestavljajo kanal za razelektritev obloka. Povečana gostota delcev vodi v visoka stopnja njihova deionizacija in posledično se poveča dielektrična trdnost medija med kontakti.

3. Hlajenje. Naravna rekombinacija ioniziranih delcev je hitrejša, če se ohladijo. Tako lahko dielektrično trdnost medija med kontakti povečamo s hlajenjem obloka.

4. Učinek eksplozije. Če ionizirane delce med kontakti odstranimo in jih nadomestimo z neioniziranimi, lahko povečamo dielektrično trdnost medija. To lahko dosežemo z eksplozijo plina, usmerjeno v območje razelektritve, ali z vbrizgavanjem olja v medkontaktni prostor.

Ti odklopniki kot medij za gašenje obloka uporabljajo plin žveplov heksafluorid (SF6). Ima močno nagnjenost k absorpciji prostih elektronov. Kontakti stikala se odprejo v visokotlačnem toku SF6) med njimi (glejte sliko spodaj).

Plin zajame proste elektrone v obloku in tvori presežek nizko gibljivih negativnih ionov. Število elektronov v obloku se hitro zmanjša in ta ugasne.