Majoritatea comutărilor în circuitele de înaltă tensiune sunt însoțite de apariția unui arc electric, care este un fel de descărcare electrică caracterizată printr-o densitate ridicată a curentului și ionizarea termică a moleculelor de gaze. Rata de reducere a curentului în timpul stingerii arcului determină supratensiunile rezultate în rețea.
Condițiile existenței unui arc și a caracteristicilor acestuia depind de rata de răcire a acestuia. La curenți mai mari de 200-300 A și un arc fix în aer, gradientul mediu de potențial al arcului este 8. 10 V / cm. Dacă tensiunea la contactele deschise este mai mică de 15 ... 20 V, atunci arcul nu poate apărea și curentul este întrerupt pentru un timp foarte scurt (mai puțin de 1 ms), ceea ce la curenți mari și inductanțe semnificative în circuit duce la supratensiuni mari. La curenții mici, mai puțin de 0,4 .1 A, echilibrul termic în arc nu este prevăzut, iar deschiderea circuitului este însoțită de numeroase descărcări instabile cu supratensiuni semnificative.
La curenți și tensiuni suficient de mari pe contactele deschise, apare un arc stabil, ale cărui proprietăți sunt determinate de caracteristica curentului de tensiune (statică pentru un arc constant de curent continuu și dinamic la declanșare sau tensiune alternativă). Pentru a ilustra efectul ratei de stingere a arcului asupra supratensiunilor rezultate, este suficient să se ia în considerare procesele în circuitul cel mai simplu DC cu rezistorul și bobina din Fig. 6.9.
Figura 6.9 - Diagrama circuitului DC
Conform celei de-a doua legi a lui Kirchhoff. Când caracteristica volt-amperă a arcului este localizată în figura 6.10a și curentul este obținut astfel încât curentul din circuit să crească până la o valoare și la un curent se dovedește că nu va exista schimbări de curent și arcul va arde pentru o lungă perioadă de timp. Punctul este un punct de echilibru instabil.
Figura 6.10 -. Caracteristica curentului de tensiune a unui arc electric stabil (a) și instabil (b)
Că arcul ar putea ieși, este necesar să se mărească, de exemplu, prin întinderea arcului. Dacă caracteristica de tensiune curentă este peste tot pe linia dreaptă, ca în Fig. 6.10b, atunci pretutindeni, sursa de alimentare nu poate suporta arcul, curentul va scădea și arcul va ieși. Rata de reducere a curentului în acest caz va fi determinată de parametrii circuitului și de viteza de alungire a arcului. Extinderea arcului poate fi naturală, la fel ca în coarnele de descărcare, sau forțată sub acțiunea unui câmp magnetic; schimbarea caracteristicilor de curent de tensiune ale unui arc poate fi cauzată și de răcirea forțată.
Cu tensiune alternativă, curentul arc scade periodic până la zero, iar arcul se oprește complet. Dacă tensiunea de recuperare din spațiul gol este mai mică decât tensiunea de desprindere a decalajului, arcul nu mai poate apărea și curentul se oprește în mod natural; Din acest motiv, stingerea arcului unui curent alternativ este mult mai ușoară decât atenuarea arcului unui curent direct.
Potențialele punctelor din Fig. 6.9 variază în funcție de timp, așa cum se arată în Fig. 6.11. Potențialul punctului b este determinat de egalitate, iar potențialul punctului c, adică tensiunea pe arc, este egal cu
Figura 6.11 - Supratensiuni în procesul de stingere a arcului
În Fig. Figura 6.11 prezintă variația de timp a tensiunii la punctul b. din care este clar că supratensiunea rezultată este determinată de viteza de scădere a curentului în circuit.