Un conducto de arco ( cavidad de arco ) es un dispositivo especial que se utiliza en los dispositivos de extinción de arco en varios dispositivos de conmutación eléctrica para evitar que se queme y extinguir rápidamente un arco eléctrico .
La rampa de arco fue inventada por el destacado ingeniero eléctrico pionero ruso M. O. Dolivo-Dobrovolsky ( patentes alemanas No.
La cámara de arco más simple, utilizada, por ejemplo, en aisladores seccionales , se puede hacer en forma de dos placas ubicadas en ángulo. El arco, moviéndose a lo largo de las placas, se estira, se enfría y se apaga.
La rejilla de arco de los interruptores automáticos es un conjunto de placas rectangulares estampadas de metal (generalmente acero) con un corte en forma de V, galvanizadas con cobre o cromo para mejorar la conductividad eléctrica y la protección contra la corrosión, fijadas en paralelo o en forma de abanico a cierta distancia entre sí. otro entre dos soportes hechos de dieléctrico (generalmente cartón eléctrico) o, en dispositivos de alta potencia de conmutación, en un soporte de cemento de asbesto, y las placas de arco están eléctricamente aisladas entre sí. Las cámaras de arco de los potentes dispositivos de conmutación incluyen imanes permanentes o electroimanes que repelen el cable de plasma del arco eléctrico desde los contactos metálicos hacia la cámara de arco (el llamado "golpe magnético").
El principio de funcionamiento de la rejilla de arco se basa en el hecho de que hay una caída de voltaje significativa cerca de los electrodos (la caída total en los voltajes de cátodo y ánodo en un contacto es de 15 a 30 V) en el eje del arco . Bajo la acción de su propio campo magnético , el arco de plasma comienza a moverse a lo largo de las bocinas de extinción de arco de los contactos de conmutación (el movimiento del arco bajo su propio campo magnético es el movimiento de un conductor portador de corriente que interactúa con un autocontrol). campo magnético generado, ya que el gas en el arco está fuertemente ionizado y, en primera aproximación, puede considerarse como conductor elástico con corriente El movimiento de un conductor portador de corriente cuando interactúa con un campo magnético se describe por la ley de Ampère ) . En este caso, el plasma del arco se introduce en la cámara del arco y se rompe en una serie de pequeños arcos entre las placas, lo que equivale a una serie de contactos, cada uno de los cuales experimenta una caída de tensión cercana al electrodo [3] . Dado que un plasma altamente ionizado tiene una conductividad térmica muy alta debido a una alta concentración de electrones libres , se enfría cediendo parte del calor a las placas de la red, lo que conduce a la desionización por recombinación de iones y posterior extinción del arco. La fabricación de placas de rejilla de extinción de arco de material ferromagnético (generalmente acero ) se debe principalmente no a razones de ahorro de metales no ferrosos , sino a facilitar la entrada del cordón de arco en la rejilla: el campo magnético del arco tiende a cerrarse a lo largo la masa ferromagnética, como resultado de lo cual surgen fuerzas que atraen el plasma del arco hacia la rejilla de extinción del arco. Una ventaja adicional de las placas de arco ferromagnético es que las fuerzas electromagnéticas no solo atraen el arco hacia la rejilla, sino que también evitan que el plasma se escape por el otro lado del sistema de arco.
La cámara de arco está diseñada de tal manera que el arco eléctrico formado cuando los contactos de los dispositivos de conmutación se abren es atraído hacia el interior de la cámara de arco, ya que dicho movimiento de plasma es energéticamente favorable. Habiendo sido arrastrado a los huecos de las placas de la cámara, el arco eléctrico se alarga, las placas de la cámara lo rompen en varios arcos más pequeños a lo largo de la longitud, mientras que rápidamente se desioniza, enfría y se apaga. En las cámaras de arco con soplado magnético, realizadas con la ayuda de un campo magnético adicional creado mediante imanes permanentes o electroimanes , el plasma del arco es atraído de manera más eficiente hacia el interior de la cámara de arco por la acción del campo magnético generado por estos imanes sobre él, ya que el plasma, debido a la alta conductividad eléctrica, tiende a ser empujado fuera del campo magnético, manteniendo sin cambios el flujo del campo magnético en su interior. Un factor adicional favorable de interacción con la red ferromagnética, que afecta el movimiento de varios arcos pequeños (obtenidos al dividir un arco grande) es la alineación de sus velocidades: los arcos que han escapado hacia adelante se ralentizarán y los que se retrasen. detrás se acelerará, excluyendo su salida desde el lado exterior de la rejilla y retrayendo el arco en pequeñas corrientes en el arco.
El plasma del arco eléctrico durante la apertura de los contactos de conmutación se acelera a velocidades supersónicas . Por lo tanto, el arco, al entrar en la red, se desacelera fuertemente debido a la resistencia aerodinámica . La reducción de esta resistencia se realiza mediante el diseño adecuado del dispositivo de arco. Por ejemplo, se usa una rejilla en forma de placas que cubren los contactos de potencia desde tres lados, y las placas en sí tienen un corte en forma de V para mover los contactos de conmutación móviles en este corte y una mejor cobertura del cable de plasma de arco (además, el El corte en forma de V en las placas genera un arco de movimiento acelerado a medida que se adentra en la red debido a la creciente interacción con el arco [4] ). A veces, las placas de la celosía están escalonadas. La resistencia aerodinámica de un plasma en movimiento puede reducirse reduciendo el número de placas dentro de la matriz, pero al mismo tiempo, para mantener la eficiencia de la extinción del arco, es necesario aumentar la longitud de la matriz, lo que aumenta la tamaño del dispositivo de conmutación en su conjunto. Por lo tanto, la distancia entre las placas se elige a partir de consideraciones de compromiso, normalmente no más de 2 mm. A distancias más pequeñas entre las placas, es posible soldar las placas rociando gotas de metal fundido con un arco eléctrico y formar puentes metálicos entre las placas.
Las rampas de arco se utilizan en disyuntores automáticos de aire , arrancadores magnéticos (a partir del segundo valor), contactores , interruptores electromagnéticos , aisladores seccionales de la red de contacto , interruptores de ruptura de carga e interruptores de cuchillo , los dispositivos de extinción de arco se proporcionan en el diseño de algunos de a ellos.