Электрическая дуга представляет собой электрический разряд в газовой среде между контактами, возникающий при размыкании электрического контакта или при нестабильности переходного сопротивления контактов (искрение). При наличии электрического поля воздух в промежутке между парой контактов ионизируется и газовая среда в промежутке между контактами становится электропроводящей. Электропроводность среды сохраняется до тех пор, пока к контактам будет приложено электрическое поле необходимой напряженности. На рис. 16 показана схема замещения электрической дуги в виде сопротивления Кдуги. График рис. 17 показывает минимальные рабочие токи и напряжения возникновения электрической дуги для серебряных контактов (данные справедливы и для контактных сплавов AgNi, AgCdO, AgSnO и AgCu). Из графика видно, что увеличение расстояния между контактами в три раза (от 0,1 мм до 0,3 мм) приводит к росту минимального напряжения дуги всего на 10 вольт!
Важно отметить, что при работе с напряжениями менее 15 В и при рабочих токах менее 0,3 А дуга не возникает.
Внутри дуги в плазме развивается температура от 6000 до 10000 °С. Высоковольтная дуга имеет характерную голубоватую окраску, подчеркиваемую свечением ионов меди, испаряемой с поверхности пружин контактов. При работе на постоянном токе с поверхности контактов-анодов металлы испаряются и осаждаются на контактах-катодах, вследствие чего оба контакта реле постепенно теряют форму и разрушаются, что наглядно иллюстрирует рис.18. Уменьшение зазора между контактами облегчает появление дуги при дальнейших коммутациях. Побочным эффектом испарения контактов является осаждение паров металлов на изолирующие элементы реле, что снижает электрическую прочность изоляции и в итоге приводит к замыканиям между контактами.
Рисунок 16
При замыкании и размыкании контактов в контактном промежутке образуется электрическая дуга
Основной причиной появления электрической дуги является размыкание цепей с большими индуктив-ностями и с большими напряжениями самоиндукции, возникающей при резком прекращении тока через катушку индуктивности. Дуга может генерироваться и при замыкании контактов, например:
• при замыкании контактов уменьшение зазора между ними повышает напряженность электрического поля в контактном промежутке, что приводит к пробоям и искрению;
• при ударе контактов друг о друга высвобождается кинетическая энергия и пружины контактов начинают колебаться («дребезг контактов»). При дребезге контакты расходятся на незначительное расстояние, при этом в воздушных зазорах появляются электрические пробои.
Рисунок 17
При работе с низкими напряжениями электрическая дуга не возникает
Рисунок 18
Перенос металла с контакта на контакт аналогичен процессу электролиза
Дополнительные механические нагрузки изнашивают контакты, что иногда заканчивается свариванием контактов между собой.
Электрическая дуга представляет для контактов большую опасность, с которой можно и нужно бороться, а для этого необходимо проанализировать причины появления электрической дуги.
