Hồ quang điện

Chia sẻ: Dinh Quang Hieu Hieu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

258
lượt xem 66
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hồ quang điện thực sự có ích khi được sử dụng trong các lĩnh vực như hàn điện, luyện thép. Những lúc này HQĐ cần được duy trì cháy ổn định. Nhưng trong các TBĐ như cầu chì, cầu dao, máy cắt hồ quang lại có hại cần phải nhanh chóng được loại trừ. Khi thiết bị điện đóng cắt (đặc biệt là khi cắt) hồ quang phát sinh giữa các cặp của tiếp điểm của TBĐ khiến mạch điện không được ngắt dứt khoát. Hồ quang cháy lâu khi thiết bị điện đã đóng cắt sẽ làm hư hại...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hồ quang điện

Ch¬ng IV:Hå quang ®iÖn IV.1.B¶n chÊt vËt lý cña hå quang ®iÖn (HQ§) IV.1.1.Kh¸i niÖm chung. Hå quang ®iÖn thùc sù cã Ých khi ®îc sö dông trong c¸c lÜnh vùc nh hµn ®iÖn, luyÖn thÐp. Nh÷ng lóc nµy HQ§ cÇn ®îc duy tr× ch¸y æn ®Þnh. Nhng trong c¸c TB§ nh cÇu ch×, cÇu dao, m¸y c¾t hå quang l¹i cã h¹i cÇn ph¶i nhanh chãng ®îc lo¹i trõ. Khi thiÕt bÞ ®iÖn ®ãng c¾t (®Æc biÖt lµ khi c¾t) hå quang ph¸t sinh gi÷a c¸c cÆp cña tiÕp ®iÓm cña TB§ khiÕn m¹ch ®iÖn kh«ng ®îc ng¾t døt kho¸t. Hå quang ch¸y l©u khi thiÕt bÞ ®iÖn ®· ®ãng c¾t sÏ lµm h h¹i c¸c tiÕp ®iÓm vµ b¶n th©n c¸c thiÕt bÞ ®iÖn. Trong trêng hîp nµy ®Ó ®¶m b¶o ®é lµm viÖc tin cËy cña thiÕt bÞ ®iÖn yªu cÇu ph¶i tiÕn hµnh dËp t¾t hå quang cµng nhanh cµng tèt. B¶n chÊt cña hå quang ®iÖn lµ hiÖn tîng phãng ®iÖn víi mËt ®é dßng ®iÖn rÊt lín (tõ 10 4 ÷ 105)A/cm, cã nhiÖt ®é rÊt cao (tíi kho¶ng 5000 ÷ 60000C) vµ ®iÖn ¸p r¬i trªn cùc ©m bÐ (chØ kho¶ng 10 ÷ 20V) vµ thêng kÌm theo hiÖn tîng ph¸t s¸ng. Sù ph©n bè cña ®iÖn ¸p vµ cêng ®é ®iÖn trêng däc theo chiÒu dµi hå quang ®îc biÓu diÔn trªn h×nh IV- 1. Däc theo chiÒu dµi hå Vïng K Vïng th©n VïngA quang ®îc chia lµm hai vïng lµ : - Vïng xung quanh cùc ©m K A (C¸ch cùc ©m kho¶ng 10 -4÷ 10- 5 cm) vïng nµy cã ®iÖn ¸p nhá nh- E(V) ng kho¶ng c¸ch rÊt bÐ nªn cêng UA ®é ®iÖn trêng rÊt lín cì 105 ÷ 106V/cm. - Vïng th©n lµ vïng cã chiÒu EK Uth dµi gÇn hÕt hå quang vïng nµy cã Eth cêng ®é ®iÖn trêng chØ kho¶ng UK (10 ÷ 15)V/cm. Lhq (m) - Vïng cßn l¹i lµ vïng xung H×nh IV-1. quanh cùc d¬ng cã cêng ®é ®iÖn trêng lín h¬n vïng th©n nhng yÕu tè x¶y ra ë ®©y theo lý thuyÕt hiÖn ®¹i th× Ýt ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh ph¸t sinh vµ dËp hå quang nªn kh«ng ®îc ®Ò cËp. IV.1.2.Qu¸ tr×nh ph¸t sinh vµ dËp hå quang. 35
IV.1.2.1.Qu¸ tr×nh ph¸t sinh. Hå quang ®iÖn ph¸t sinh lµ do m«i trêng gi÷a c¸c ®iÖn cùc (hoÆc gi÷a c¸c cÆp tiÕp ®iÓm) bÞ ion ho¸ lµm xuÊt hiÖn c¸c h¹t dÉn ®iÖn. Ion ho¸ cã thÓ do t¸c dông cña ¸nh s¸ng nhiÖt ®é ®iÖn trêng m¹nh, trong thùc tÕ qu¸ tr×nh ph¸t sinh hå quang ®iÖn cã nh÷ng d¹ng ion ho¸ sau: - Qu¸ tr×nh ph¸t x¹ ®iÖn tö nhiÖt; - Qu¸ tr×nh tù ph¸t x¹ ®iÖn tö; - Qu¸ tr×nh ion ho¸ do va ch¹m; - Qu¸ tr×nh ion ho¸ do nhiÖt ®é; a)Sù ph¸t x¹ ®iÖn tö nhiÖt Khi tiÕp ®iÓm tiÕp xóc b¾t ®Çu më ra, lùc nÐn vµo tiÕp ®iÓm gi¶m dÇn khiÕn ®iÖn trë tiÕp xóc t¨ng lªn, chç tiÕp xóc dßng ®iÖn bÞ th¾t l¹i, mËt ®é dßng ®iÖn t¨ng rÊt lín lµm nãng c¸c ®iÖn cùc (nhÊt lµ ë cùc ©m). BÞ ®èt nãng ®éng n¨ng cña c¸c ®iÖn cùc t¨ng nhanh ®Õn khi c«ng nhËn ®îc lín h¬n c«ng tho¸t liªn kÕt h¹t nh©n th× ®iÖn tö sÏ ra khái bÒ mÆt cùc ©m trë thµnh ®iÖn tö tù do. Qu¸ tr×nh nµy ®îc gäi lµ ph¸t x¹ ®iÖn tö nhiÖt. Khi cã ®iÖn tö tù ph¸t x¹ vµ ph¸t x¹ ®iÖn tö nhiÖt n¨ng lîng ®îc gi¶i phãng rÊt lín lµm nhiÖt ®é khu vùc hå quang t¨ng cao vµ ph¸t s¸ng, ®Æc biÖt khi c¾t m¹ch ë ®iÖn ¸p cao vµ cã dßng t¶i lín th× hå quang ch¸y sÏ ph¸t s¸ng rÊt m·nh liÖt. b)Sù tù ph¸t x¹ ®iÖn tö Khi tiÕp ®iÓm hai ®iÖn cùc võa më ra, lóc ®Çu kho¶ng c¸ch cßn bÐ díi t¸c dông cña ®iÖn ¸p nguån ngoµi th× cêng ®é ®iÖn trêng rÊt lín, nhÊt lµ ë vïng cùc ©m cã kho¶ng c¸ch nhá cã thÓ ®¹t tíi hµng triÖu V/cm. Víi cêng ®é ®iÖn trêng lín ë cùc ©m mét sè ®iÖn tö cã liªn kÕt yÕu víi h¹t nh©n trong cÊu tróc sÏ bÞ kÐo bËt ra khái bÒ mÆt catèt trë thµnh c¸c ®iÖn tö tù do, hiÖn tîng nµy gäi lµ tù ph¸t x¹ ®iÖn tö. c)Ion ho¸ do va ch¹m Sau khi tiÕp ®iÓm më ra díi t¸c dông cña nhiÖt ®é cao hoÆc cña ®iÖn trêng lín ( mµ th«ng thêng c¶ 2) th× c¸c ®iÖn tö tù do sÏ ph¸t sinh chuyÓn ®éng tõ cùc d¬ng sang cùc ©m. Do ®iÖn trêng rÊt lín nªn c¸c ®iÖn tö chuyÓn ®éng víi tèc ®é cao. Trªn ®êng ®i c¸c ®iÖn tö nµy va ch¹m víi c¸c nguyªn tö vµ ph©n tö khÝ sÏ lµm bËt ra c¸c ®iÖn tö vµ c¸c ion d¬ng. C¸c phÇn tö mang ®iÖn nµy l¹i tiÕp tôc tham gia chuyÓn ®éng vµ va ch¹m ®Ó lµm xuÊt hiÖn c¸c phÇn tö mang ®iÖn kh¸c. Do vËy mµ sè lîng c¸c phÇn tö mang ®iÖn t¨ng lªn kh«ng ngõng, lµm mËt ®é ®iÖn tÝch trong kho¶ng kh«ng gian gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm rÊt lín ®ã lµ qu¸ tr×nh ion ho¸ do va ch¹m. d)Ion ho¸ do nhiÖt 36
Lµ hiÖn tîng c¸c ®iÖn tö vµ ion ®îc t¨ng lªn do va ch¹m khi nhiÖt ®é t¨ng th× gäi ®ã lµ lîng ion ho¸ do nhiÖt. HiÖn tîng nhiÖt ®é t¨ng lµ do cã c¸c qu¸ tr×nh ph¸t x¹ ®iÖn tö vµ ion ho¸ do va ch¹m, mét lîng lín n¨ng l- îng ®îc gi¶i phãng lµm nhiÖt ®é vïng hå quang t¨ng cao vµ thêng kÌm theo hiÖn tîng ph¸t s¸ng. IV.1.2..2.Qu¸ tr×nh dËp hå quang t¾t. Hå quang ®iÖn sÏ bÞ dËp t¾t khi m«i trêng gi÷a c¸c ®iÖn cùc kh«ng cßn dÉn ®iÖn hay nãi c¸ch kh¸c hå quang ®iÖn sÏ t¾t khi cã qu¸ tr×nh ph¶n ion ho¸ x¶y ra m¹nh h¬n qu¸ tr×nh ion ho¸. Ngoµi qu¸ tr×nh ph©n ly ®· nãi trªn, song song víi qu¸ tr×nh ion ho¸ cßn cã c¸c qu¸ tr×nh ph¶n ion ho¸ gåm 2 hiÖn tîng sau: a)HiÖn tîng t¸i hîp Trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng c¸c h¹t mang ®iÖn lµ ion d¬ng gÆp ®îc c¸c h¹t tÝch ®iÖn kh¸c dÊu lµ ®iÖn tö hoÆc ion ©m ®Ó trë thµnh c¸c h¹t trung hoµ (hoÆc Ýt d¬ng h¬n). Trong lý thuyÕt ®· chøng minh tèc ®é t¸i hîp tû lÖ nghÞch víi b×nh ph¬ng ®êng kÝnh hå quang vµ nÕu cho hå quang tiÕp xóc víi ®iÖn m«i hiÖn tîng t¸i hîp sÏ t¨ng lªn. NhiÖt ®é hå quang cµng thÊp tèc ®é t¸i hîp cµng t¨ng. b)HiÖn tîng khuÕch t¸n HiÖn tîng c¸c h¹t tÝch ®iÖn di chuyÓn tõ vïng cã mËt ®é ®iÖn tÝch cao ra vïng xung quanh cã mËt ®é ®iÖn tÝch thÊp lµ hiÖn tîng khuÕch t¸n. C¸c ®iÖn tö vµ ion d¬ng khuÕch t¸n däc theo th©n hå quang, ®iÖn tö khuÕch t¸n nhanh h¬n ion d¬ng. Qu¸ tr×nh khuÕch t¸n ®Æc trng b»ng tèc ®é khuÕch t¸n. Sù khuÕch t¸n cµng nhanh hå quang cµng nhanh bÞ t¾t. §Ó t¨ng qu¸ tr×nh khuÕch t¸n ngêi ta thêng t×m c¸ch kÐo dµi ngän löa hå quang. IV.2.Hå quang ®iÖn mét chiÒu IV.2.1.Kh¸i niÖm chung XÐt qu¸ tr×nh xuÊt hiÖn hå quang gi÷a hai ®iÖn cùc trong m¹ch ®iÖn mét chiÒu nh h×nh IV-2a. i R L + rhq U0 _ H×nh IV-2a. 37
M¹ch ®iÖn cã ®iÖn ¸p nguån lµ U 0, ®iÖn trë m¹ch lµ R, ®iÖn c¶m m¹ch L vµ rhq ®Æc trng cho ®iÖn trë hå quang víi ®iÖn ¸p trªn hå quang lµ Uhq. Ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p trong m¹ch khi më tiÕp ®iÓm vµ hå quang b¾t ®Çu ch¸y nh sau: di U0 = i.R + Uhq + L (iv-1) dt di Khi hå quang ch¸y æn ®Þnh th× dßng kh«ng ®æi i = I vµ cã =0 dt ph¬ng tr×nh c©n b»ng ¸p sÏ lµ: Uhq = U0 - UR = U0 - I.R (IV-2) C¸c thµnh phÇn ®iÖn ¸p trong ph¬ng tr×nh (IV-1) ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh IV-2b. U(v) Ldi/dt0 UR 3 2 B Ldi/dt 0 sÏ lµm i t¨ng trë l¹i gi¸ trÞ I B, dt do vËy ®iÓm B ®îc gäi lµ ®iÓm hå quang ch¸y æn ®Þnh. 38
* XÐt t¹i ®iÓm A: Khi hå quang ch¸y æn ®Þnh víi i = IA nÕu v× mét di lý do nµo ®ã i gi¶m nhá h¬n I A th× L < 0 nªn dßng tiÕp tôc gi¶m ®Õn 0 dt di vµ hå quang t¾t. Cßn nÕu i t¨ng lín h¬n I A th× trªn ®Æc tÝnh ta thÊy L dt > 0 nªn dßng tiÕp tôc t¨ng ®Õn IB vµ hå quang ch¸y æn ®Þnh t¹i ®iÓm B. VËy ®iÓm A gäi lµ ®iÓm hå quang ch¸y kh«ng æn ®Þnh. IV.2.2 §iÒu kiÖn ®Ó dËp t¾t hå quang ®iÖn mét chiÒu §Ó cã thÓ dËp t¾t ®îc hå quang ®iÖn mét chiÒu cÇn lo¹i bá ®îc ®iÓm hå quang ch¸y æn ®Þnh (®iÓm B). Trªn ®êng ®Æc tÝnh ta nhËn thÊy sÏ kh«ng cã ®iÓm ch¸y æn ®Þnh khi ®êng ®Æc tÝnh U0- iR= f(i) kh«ng c¾t ®êng ®Æc tÝnh V-A cña hå quang do ®ã kh«ng xuÊt hiÖn ®iÓm B. Trong trêng hîp ®ã khi c¾t m¹ch, dßng ®iÖn sÏ gi¶m tõ gi¸ trÞ æn ®Þnh vµ lu«n ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn: U0 = Uhq+ iR- ∆U (IV-3) Thêi gian tån t¹i cña hå quang ®îc x¸c ®Þnh nh sau: di ∆U = L dt trong ®ã: ∆U- lµ trÞ sè qu¸ ®iÖn ¸p xoay chiÒu. Do vËy ®Ó t¨ng cao ®êng ®Æc tÝnh 3 thêng thùc hiÖn 2 biÖn ph¸p lµ t¨ng ®é dµi hå quang (t¨ng l) vµ gi¶m nhiÖt ®é vïng hå quang xuèng, ®Æc tÝnh nh h×nh IV-3. a) U(V) b) U(V) (L1> 2) L (T1> 2) T L1 T1 L2 T2 I(A) I(A) H×nh IV-3: IV.2.3.Ph¬ng §Æ c tÝ nh hå quang ®iÖn métnhiÖt ®é hå quang ph¸p dËp khi kÐo dµi vµ gi¶m chiÒu Dùa trªn c¬ së ph©n tÝch nh ®· nªu ë trªn cã thÓ kÕt luËn r»ng, viÖc dËp hå quang ®iÖn mét chiÒu cÇn ph¶i thùc hiÖn mét trong hai ®iÒu kiÖn sau ®©y: - T¨ng cêng ®é ®iÖn trêng E trong hå quang, t¨ng chiÒu dµi hå quang hoÆc t¨ng tæn hao ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc anèt vµ katèt b»ng c¸ch 39
t¨ng chiÒu dµi b¶n cùc hoÆc b»ng c¸ch chia nhá hå quang thµnh c¸c hå quang ng¾n. - T¨ng ®iÖn trë hoÆc gi¶m ®iÖn ¸p cña m¹ch: Yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi c¬ cÊu dËp hå quang ®iÖn mét chiÒu lµ nhanh chãng dËp hå quang nhng ®ång thêi tr¸nh ®îc qu¸ ®iÖn ¸p trong thiÕt bÞ khi c¾t m¹ch. HiÖn tîng qu¸ ®iÖn ¸p thêng xuÊt hiÖn do trong cÊu tróc m¹ch cã thµnh phÇn ®iÖn c¶m vµ ®iÖn dung. Khi c¾t nhanh hå quang, toµn bé n¨ng lîng tÝch luü cña ®iÖn c¶m sÏ ®îc c©n b»ng víi n¨ng lîng cña ®iÖn dung, nghÜa lµ: I2 U max 2 L L =C suy ra: U max = L (IV-4) 2 2 C Trªn h×nh IV-4 giíi thiÖu ®êng ®Æc tÝnh (V-A) cña c¬ cÊu dËp hå quang trong dÇu (®êng 1) vµ buång dËp hå quang gåm c¸c khe hë nhá (®êng 2). Khi hå quang ph¸t sinh trong dÇu, víi dßng ®iÖn lín, vai trß lµm nguéi vµ trung hoµ ion cña dÇu bÞ h¹n chÕ do xung quanh hå quang cã nh÷ng bät khÝ víi ®é dÉn nhiÖt thÊp bao bäc. Khi dßng gi¶m thÊp dÇu bao quanh cã nhiÒu kh¶ n¨ng ®îc tiÕp xóc víi hå quang h¬n nªn hiÖu qu¶ lµm nguéi tèt h¬n, lµm t¨ng ®iÖn ¸p trªn nã. Dùa trªn nh÷ng c¬ së ph©n tÝch ë trªn ngêi ta kh«ng dïng dÇu biÕn ¸p ®Ó dËp t¾t hå quang ®iÖn mét chiÒu mÆc dï ®èi víi dßng xoay chiÒu trong m¹ng ®iÖn cao ¸p ®îc sö dông réng r·i. §èi víi hå quang dËp t¾t trong buång gåm c¸c khe hë, khi dßng lín hå quang bÞ biÕn d¹ng nªn kh¶ n¨ng lµm nguéi tèt h¬n do ®ã ®iÖn ¸p trªn hå quang còng t¨ng ®¸ng kÓ h×nh IV-4b. Khi dßng gi¶m xuèng thÊp tiÕt diÖn hå quang gi¶m h×nh IV- 4c, kh¶ n¨ng lµm nguéi gi¶m, dÉn ®Õn lµm gi¶m cêng ®é ®iÖn trêng vµ ®iÖn ¸p trªn hå quang. a) U(V) b) c) ∆UM1 1 2 ∆UM ∆UM2 i IV.3.Hå quang ®iÖn xoayl chiÒu H×nh IV- 4: 40 S o s ¸nh ®ê ng ®Æ c tÝ nh VA cña hå quang ®iÖn m é t chiÒu
IV.3.1.Kh¸i niÖm chung §Æc ®iÓm cña m¹ch xoay chiÒu lµ trong mét chu k× biÕn thiªn dßng ®iÖn cã hai lÇn qua trÞ sè i = 0. Khi cã hå quang th× t¹i thêi ®iÓm khi i = 0 qu¸ tr×nh ph¶n ion ho¸ x¶y ra m¹nh h¬n qu¸ tr×nh ion ho¸. Khi i = 0 hå quang kh«ng dÉn ®iÖn vµ ®©y lµ thêi ®iÓm tèt ®Ó dËp t¾t hå quang ®iÖn xoay chiÒu. Khi hå quang ®iÖn xoay chiÒu ®ang ch¸y ta ®a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p hå quang vµo dao ®éng ký ta sÏ ®îc d¹ng sãng cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p hå quang nh h×nh IV-5. Dßng ®iÖn cã d¹ng sãng gÇn sãng h×nh sin cßn ®iÖn ¸p trong mét nöa chu k× cã 2 ®Ønh nhän t¬ng øng víi 2 gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ch¸y (U ch) vµ ®iÖn ¸p t¾t (Ut) cña hå quang ®iÖn. Tõ d¹ng sãng thu ®îc trªn mµn h×nh dao ®éng ký ta x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh V-A cña hå quang ®iÖn xoay chiÒu nh h×nh IV-5b. Ta nhËn thÊy ë thêi ®iÓm dßng ®iÖn ®i qua trÞ sè 0 nÕu ®iÖn ¸p nguån nhá h¬n trÞ sè ®iÖn ¸p ch¸y(U ch) th× hå quang sÏ t¾t. Do vËy qu¸ tr×nh dËp t¾t hå quang ®iÖn xoay chiÒu phô thuéc rÊt nhiÒu vµo tÝnh chÊt phô t¶i. U(V) U Uch Uch Ut Ut it ωt I a) b) H×nh IV-5: §Æ c tÝ nh cña hå quang ®iÖn xoay chiÒu §èi víi m¹ch ®iÖn cã phô t¶i ®iÖn trë thuÇn dÔ dËp t¾t hå quang h¬n trong m¹ch cã t¶i ®iÖn c¶m bëi v× ë m¹ch thuÇn trë khi dßng qua 41
trÞ sè 0 (thêi gian i = 0 thùc tÕ kÐo dµi kho¶ng 0,1 µs) th× ®iÖn nguån còng b»ng 0 (trïng pha) cßn ë m¹ch thuÇn c¶m khi dßng b»ng 0 th× ®iÖn ¸p nguån cã gi¸ trÞ cùc ®¹i (®iÖn ¸p vît tríc dßng ®iÖn mét gãc 900) IV.3.2.DËp t¾t hå quang ®iÖn xoay chiÒu Hå quang ®iÖn xoay chiÒu khi dßng ®iÖn qua trÞ sè 0 th× kh«ng ®îc cung cÊp n¨ng lîng. M«i trêng hå quang mÊt dÇn tÝnh dÉn ®iÖn vµ trë thµnh c¸ch ®iÖn. NÕu ®é c¸ch ®iÖn nµy ®ñ lín vµ ®iÖn ¸p nguån kh«ng ®ñ duy tr× phãng ®iÖn l¹i th× hå quang sÏ t¾t h¼n. §Ó ®¸nh gi¸ møc ®é c¸ch ®iÖn cña ®iÖn m«i vïng hå quang lµ lín hay bÐ ngêi ta dïng kh¸i niÖm ®iÖn ¸p chäc thñng. §iÖn ¸p chäc thñng (Ucht) cµng lín th× møc ®é c¸ch ®iÖn cña ®iÖn m«i cµng cao. Qu¸ tr×nh dËp t¾t hå quang ®iÖn xoay chiÒu kh«ng nh÷ng phô thuéc vµo ®é t¬ng quan gi÷a ®é lín cña ®iÖn ¸p chäc thñng víi ®é lín cña ®iÖn ¸p hå quang mµ cßn phô thuéc vµo t¬ng quang gi÷a tèc ®é t¨ng cña ®iÖn ¸p chäc thñng víi ®iÖn ¸p nguån, nÕu tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p chäc thñng lín h¬n tèc ®é phôc håi ®iÖn ¸p nguån h×nh IV-6. U(V) §êng 1 vµ 2 kh«ng giao nhau ë ®iÓm nµo th× hå quang sÏ t¾t hoµn toµn. Ngîc l¹i tèc ®é phôc håi ®iÖn ¸p 1 nguån mµ nhanh h¬n tèc ®é t¨ng cña ®iÖn ¸p chäc thñng 2 (®êng 1 vµ 2 giao nhau) th× hå quang sÏ ch¸y l¹i. 150-250 V 0 H×nh IV- I(A) 6. Tãm l¹i: §Ó dËp t¾t hå quang ®iÖn xoay chiÒu hoµn toµn th× ta ph¶i lµm sao ®Ó ®é t¨ng ®iÖn ¸p chäc thñng ( ®êng 1) vît cao h¬n ®Ønh cña ®êng biÓu diÔn ®iÖn ¸p phôc håi hå quang (®êng 2). Khi ®iÖn ¸p nguån lµ 1000V th× trong lóc dßng ®iÖn qua trÞ sè 0 sau kho¶ng 0,1 µs møc ®é c¸ch ®iÖn khu vùc nµy ®¹t ®Õn gi¸ trÞ xuyªn thñng tøc thêi kho¶ng 150V ®Õn 250V. IV.4.BiÖn ph¸p vµ trang bÞ dËp hå quang trong thiÕt bÞ ®iÖn IV.4.1.DËp hå quang trong thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu - Thêi gian dËp ®îc hå quang ph¶i ng¾n, h¹n chÕ ph¹m vi ch¸y cña hå quang lµ nhá nhÊt. 42
- Tèc ®é ®ãng më tiÕp ®iÓm ph¶i nhanh - N¨ng lîng hå quang sinh ra ph¶i nhá, ®iÖn trë hå quang ph¶i t¨ng nhanh. - Tr¸nh hiÖn tîng qu¸ ®iÖn ¸p khi hµn hå quang. IV.4.2.C¸c nguyªn t¾c c¬ b¶n ®Ó dËp t¾t hå quang ®iÖn - KÐo dµi ngän löa hå quang - Dïng n¨ng lîng hå quang sinh ra ®Ó tù dËp - Dïng n¨ng lîng nguån ngoµi ®Ó dËp - Chia hå quang thµnh nhiÒu phÇn ng¾n ®Ó dËp - M¾c thªm ®iÖn trë song song ®Ó dËp IV.4.3.Trong thiÕt bÞ ®iÖn h¹ ¸p thêng dïng c¸c biÖn ph¸p vµ trang bÞ sau a) KÐo dµi hå quang ®iÖn b»ng c¬ khÝ §©y lµ biÖn ph¸p ®¬n gi¶n thêng dïng ë cÇu dao c«ng suÊt nhá hoÆc ë r¬le: KÐo dµi hå quang lµm cho ®êng kÝnh hå quang gi¶m, ®iÖn trë hå quang sÏ t¨ng dÉn ®Õn t¨ng qu¸ tr×nh ph¶n ion ®Ó dËp hå quang. Tuy nhiªn biÖn ph¸p nµy chØ thêng ®îc dïng ë m¹ng h¹ ¸p cã ®iÖn ¸p ≤ 220 V. b) Dïng cuén d©y thæi tõ kÕt hîp ë buång dËp hå quang Ngêi ta dïng 1 cuén d©y m¾c nèi tiÕp víi tiÕp ®iÓm chÝnh t¹o ra mét tõ trêng t¸c dông lªn hå quang ®Ó sinh ra mét lùc ®iÖn tõ kÐo dµi hå quang. c) Dïng buång dËp hå quang cã khe hë quanh co Buång ®îc dïng b»ng ami¨ng cã 2 nöa låi lâm vµ ghÐp l¹i thµnh c¸c khe hë quanh co (khi ®êng kÝnh hå quang lín h¬n bÒ réng khe th× gäi lµ khe hÑp). Khi c¾t tiÕp ®iÓm lùc ®iÖn ®éng sinh ra sÏ ®Èy hå quang vµo khe quanh co sÏ lµm kÐo dµi vµ gi¶m nhiÖt ®é hå quang. d) Ph©n chia hå quang ra lµm nhiÒu ®o¹n ng¾n Trong buång hå quang ë phÝa trªn ngêi ta ®Æt thªm nhiÒu tÊm thÐp non. Khi hå quang xuÊt hiÖn. Do lùc ®iÖn ®éng hå quang ®iÖn ®Èy vµo gi÷a c¸c tÊm thÐp vµ bÞ chia lµm nhiÒu ®o¹n ng¾n. Lo¹i nµy thêng ®îc dïng ë líi ®iÖn mét chiÒu vµ xoay chiÒu cã ®iÖn ¸p thÊp. e) T¨ng tèc ®é chuyÓn ®éng cña tiÕp ®iÓm ë c¸c cÇu dao ngêi ta thêng bè trÝ 1 l¸ dao chÝnh vµ 1 l¸ dao phô hai l¸ nµy nèi víi nhau b»ng 1 lß xo l¸ dao phô c¾t nhanh do lß xo ®µn håi khi kÐo dao chÝnh ra tríc. f) KÕt cÊu tiÕp ®iÓm b¾c cÇu 43
Mét ®iÓm c¾t ®îc chia lµm 2 tiÕp ®iÓm song song nhau, khi c¾t m¹ch hå quang ®îc chia lµm 2 ®o¹n vµ ®ång thêi do lùc ®iÖn ®éng hå quang sÏ bÞ kÐo dµi ra lµm t¨ng hiÖu qu¶ dËp hå quang. IV.4.4.C¸c biÖn ph¸p vµ trang bÞ dËp hå quang ë thiÕt bÞ ®iÖn trung vµ cao ¸p a) DËp hå quang trong dÇu biÕn ¸p kÕt hîp ph©n chia hå quang ë c¸c m¸y c¾t trung ¸p c¸c tiÕp ®iÓm c¾t ®îc ng©m trong dÇu biÕn ¸p. Khi c¾t, hå quang xuÊt hiÖn sÏ ®èt ch¸y dÇu sinh ra hçn hîp khÝ ( chñ yÕu lµ H2) lµm t¨ng ¸p suÊt vïng hå quang, ®ång thêi gi¶m nhiÖt ®é hå quang. C¸c m¸y c¾t ®iÖn ¸p cao mçi pha ®îc ph©n ra lµm nhiÒu chç ng¾t. b) DËp hå quang b»ng khÝ nÐn Dïng khÝ nÐn trong b×nh cã s½n hoÆc hÖ thèng èng dÉn khÝ nÐn ®Ó khi hå quang xuÊt hiÖn (tiÕp ®iÓm khi më) sÏ lµm më van khÝ nÐn, khÝ nÐn sÏ thæi däc hoÆc ngang th©n hå quang lµm gi¶m nhiÖt ®é vµ kÐo dµi hå quang. F H + S F b) a) d) c) H×nh IV-7: C¸c biÖn ph¸p nh©n t¹o dËp hå quang thê ng dïng a Chia hå quang thµnh nhiÒu ®o¹n; b DËp hå quang trong khe hÑp buång dËp; c Di chuyÓn hå quang trong tõ trê ng; c) DËp hå quangDËp håc¸c vËt liÖu tù sinh khÝ d b»ng quang trong dÇu. Thêng dïng trong cÇu ch× trung ¸p, khi hå quang xuÊt hiÖn sÏ ®èt ch¸y mét phÇn vËt liÖu sinh khÝ (nh thuû tinh h÷u c¬…) sinh ra hçn hîp khÝ lµm t¨ng ¸p xuÊt vïng hå quang. d) DËp hå quang trong ch©n kh«ng 44
Ngêi ta ®Æt tiÕp ®iÓm trong m«i trêng ¸p xuÊt chØ kho¶ng 10-6- 10-8 N/cm2. ë m«i trêng nµy th× ®é bÒn ®iÖn cao h¬n rÊt nhiÒu ®é bÒn ®iÖn cña kh«ng khÝ nªn hå quang chãng bÞ dËp t¾t. e) DËp hå quang trong khÝ ¸p suÊt cao KhÝ ®îc nÐn ë ¸p suÊt kho¶ng 200N/cm 2 hoÆc cao h¬n sÏ lµm t¨ng ®é bÒn ®iÖn gÊp nhiÒu lÇn. Kh«ng khÝ trong c¸c m¸y c¾t ®iÖn cao ¸p vµ siªu cao ¸p thêng së dông khÝ SF6 ®îc nÐn trong c¸c b×nh khÝ nÐn ®Ó dËp t¾t hå quang. Hå quang dËp trong m«i trêng SF6 rÊt ®¶m b¶o (bëi v× ngay c¶ ë ®iÒu kiÖn ¸p suÊt thêng hå quang còng ®· t¾t nhanh trong m«i trêng khÝ SF6). C©u hái «n tËp Ch¬ng IV 1- B¶n chÊt vËt lý cña hå quang ®iÖn lµ g×? khi nµo th× hå quang ®iÖn cã Ých vµ khi nµo cã h¹i? 2- ThÕ nµo qu¸ tr×nh ph¸t sinh? Trong qu¸ tr×nh ph¸t sinh cã nh÷ng d¹ng ion ho¸ nµo? ThÕ nµo lµ dËp t¾t hå quang, qu¸ tr×nh t¸i hîp vµ qu¸ tr×nh khuÕch t¸n? 3- ThÕ nµo lµ hå quang ®iÖn mét chiÒu? §iÒu kiÖn ®Ó dËp t¾t hå quang ®iÖn mét chiÒu lµ g×? Qóa ®iÖn ¸p khi c¾t m¹ch g©y ra hiÖn tîng g×? §Ó h¹n chÕ qu¸ ®iÖn khi c¾t m¹ch ngêi ta thêng thùc hiÖn nh thÕ nµo? 4- ThÕ nµo lµ hå quang ®iÖn xoay chiÒu? §iÒu kiÖn ®Ó dËp t¾t hå quang ®iÖn xoay chiÒu lµ g×? 5- C¸c biÖn ph¸p vµ trang bÞ ®Ó dËp hå quang trong thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu nµo? C¸c nguyªn t¾c c¬ b¶n ®Ó dËp hå quang? 6- C¸c biÖn ph¸p vµ trang bÞ dËp hå quang trong thiÕt bÞ ®iÖn h¹ ¸p, trung ¸p vµ c¸o ¸p thêng ®îc thùc hiÖn nh thÕ nµo? 45
46