Comment éteindre un arc électrique dans les appareils électriques
La coupure du circuit électrique de l'appareil est un processus de transition du corps de commutation de l'appareil de l'état d'un conducteur de courant électrique à l'état d'un non-conducteur (diélectrique).
Pour que l'arc s'éteigne, il faut que les processus de déionisation dépassent les processus d'ionisation. Pour éteindre l'arc, il est nécessaire de créer des conditions dans lesquelles la chute de tension sur l'arc dépasse la tension fournie par l'alimentation.
Mouvement d'air forcé
L'extinction d'arc dans un flux d'air comprimé produit par un compresseur est très efficace. Une telle extinction n'est pas utilisée dans les appareils basse tension, car l'arc peut être éteint de manière plus simple sans utiliser d'équipement spécial pour comprimer l'air.
Pour éteindre l'arc, en particulier aux courants critiques (lorsque les conditions d'extinction de l'arc électrique se produisent, elles sont dites critiques), un souffle d'air forcé créé par les parties du système en mouvement lors du déplacement pendant le processus de déclenchement est utilisé .
L'extinction d'un arc dans un liquide, par exemple dans de l'huile de transformateur, est très efficace, car les produits gazeux résultant de la décomposition de l'huile à la température élevée de l'arc électrique désionisent intensément le cylindre à arc. Si les contacts du dispositif de déconnexion sont placés dans l'huile, l'arc qui s'est produit lors de l'ouverture entraîne une intense formation de gaz et une évaporation de l'huile. Une bulle de gaz se forme autour de l'arc, qui se compose principalement d'hydrogène. La décomposition rapide de l'huile entraîne une augmentation de la pression, ce qui contribue à un meilleur refroidissement de l'arc et à une meilleure désionisation. En raison de la complexité de la conception, cette méthode d'extinction d'arc n'est pas utilisée dans les dispositifs basse tension.
L'augmentation de la pression du gaz facilite l'extinction de l'arc car elle augmente le transfert de chaleur. Il a été constaté que les caractéristiques de tension d'arc dans différents gaz à différentes pressions (supérieures à la pression atmosphérique) seront les mêmes si ces gaz ont les mêmes coefficients de transfert de chaleur par convection.
L'extinction sous pression accrue est effectuée dans des fusibles à cartouche fermée sans remplissage de la série PR.
Effet électrodynamique sur l'arc. À des courants supérieurs à 1 A, les forces électrodynamiques qui se produisent entre l'arc et les pièces sous tension adjacentes ont une influence majeure sur l'extinction de l'arc.Il convient de les considérer comme le résultat de l'interaction du courant d'arc et du champ magnétique créé par le courant traversant les pièces sous tension. Le moyen le plus simple de créer un champ magnétique est de placer correctement les électrodes entre lesquelles brûle l'arc.
Pour un durcissement réussi, il est nécessaire que la distance entre les électrodes augmente progressivement dans le sens de son mouvement. Aux courants faibles, aucun, même de très petits pas (1 mm de haut) ne sont pas souhaitables, car l'arc peut être retardé à leur bord.
Remplissage magnétique. S'il n'est pas possible d'obtenir un refroidissement par un agencement approprié des pièces conductrices de courant en utilisant des solutions de contact acceptables, alors afin de ne pas trop augmenter, un refroidissement dit magnétique est utilisé. Pour ce faire, dans la zone où brûle l'arc-en-ciel, créez champ magnétique au moyen d'un aimant permanent ou d'un électro-aimant dont la bobine d'extinction d'arc est connectée en série avec le circuit principal Parfois, le champ magnétique créé par la boucle de courant est amplifié par des pièces en acier spéciales. Le champ magnétique dirige l'arc dans la direction souhaitée.
Avec une bobine d'extinction d'arc connectée en série, une modification du sens du courant dans le circuit principal n'entraîne pas de modification du sens de déplacement de l'arc. Avec un aimant permanent, l'arc se déplacera dans différentes directions en fonction de la direction du courant dans le circuit principal. Normalement, la conception de la chambre de coupure ne le permet pas. Ensuite, l'appareil peut fonctionner dans un sens du courant, ce qui est un inconvénient important. C'est le principal inconvénient de la conception à aimant permanent, qui est plus simple, plus compacte et moins chère que la conception à bobine d'arc.
La façon d'éteindre l'arc à l'aide d'une bobine connectée en série consiste à créer l'intensité de champ la plus élevée à des courants critiques faibles. Le champ d'extinction de l'arc ne devient important qu'aux courants élevés, lorsqu'il est possible de s'en passer, puisque les forces électrodynamiques deviennent suffisamment importantes pour éteindre l'arc.
Le silencieux magnétique est largement utilisé dans les appareils conçus pour la pression atmosphérique normale. Dans les interrupteurs pneumatiques automatiques pour des tensions jusqu'à 600 V (sauf à grande vitesse), les bobines d'extinction d'arc ne sont pas utilisées, car il s'agit principalement d'appareils à commande manuelle et il est facile de créer un espace de contact suffisamment grand pour eux. Cependant, le renforcement sur le terrain avec des pinces en acier recouvrant les pièces sous tension est souvent utilisé. Les bobines d'extinction d'arc sont utilisées dans contacteurs électromagnétiques unipolaires courant continu car la solution de contact doit être beaucoup réduite pour éviter d'utiliser un électro-aimant rétractable trop gros.