Como extinguir um arco elétrico em aparelhos elétricos
A interrupção do circuito elétrico do aparelho é um processo de transição do corpo de comutação do aparelho do estado de condutor de corrente elétrica para o estado de não condutor (dielétrico).
Para que o arco seja extinto, é necessário que os processos de deionização superem os processos de ionização. Para extinguir o arco, é necessário criar condições em que a queda de tensão no arco exceda a tensão fornecida pela fonte de alimentação.
Movimento de ar forçado
A extinção de arco em uma corrente de ar comprimido produzida por um compressor é muito eficaz. Tal extinção não é utilizada em aparelhos de baixa tensão, pois o arco pode ser extinto de forma mais simples sem a utilização de equipamentos especiais para compressão de ar.
Para extinguir o arco, principalmente em correntes críticas (quando ocorrem condições de extinção do arco elétrico, são denominadas críticas), utiliza-se um sopro forçado de ar criado pelas partes do sistema móvel quando em movimento durante o processo de disparo.
A extinção de um arco em um líquido, por exemplo no óleo do transformador, é muito eficaz, porque os produtos gasosos resultantes da decomposição do óleo na alta temperatura do arco elétrico deionizam intensamente o cilindro do arco. Se os contatos do dispositivo de desconexão forem colocados em óleo, então o arco que ocorreu durante a abertura leva a uma intensa formação de gás e evaporação do óleo. Uma bolha de gás é formada ao redor do arco, que consiste principalmente em hidrogênio. A rápida decomposição do óleo leva a um aumento da pressão, o que contribui para um melhor resfriamento do arco e deionização. Devido à complexidade do projeto, este método de extinção de arco não é usado em dispositivos de baixa tensão.
O aumento da pressão do gás facilita a extinção do arco porque aumenta a transferência de calor. Verificou-se que as características de tensão do arco em diferentes gases em diferentes pressões (maiores que a atmosférica) serão as mesmas se esses gases tiverem os mesmos coeficientes de transferência de calor por convecção.
A extinção sob pressão aumentada é realizada em fusíveis de cartucho fechado sem enchimento da série PR.
Efeito eletrodinâmico no arco. Em correntes acima de 1 A, as forças eletrodinâmicas que ocorrem entre o arco e as partes energizadas adjacentes têm uma grande influência na extinção do arco.É conveniente considerá-los como resultado da interação da corrente do arco e do campo magnético criado pela corrente que passa pelas partes vivas. A maneira mais simples de criar um campo magnético é colocar corretamente os eletrodos entre os quais o arco queima.
Para um endurecimento bem-sucedido, é necessário que a distância entre os eletrodos aumente gradativamente na direção de seu movimento. Em correntes baixas, nenhum, mesmo passos muito pequenos (1 mm de altura) são indesejáveis, pois o arco pode ser atrasado em sua borda.
Preenchimento magnético. Se não for possível obter resfriamento pelo arranjo adequado das partes que transportam corrente usando soluções de contato aceitáveis, para não aumentar muito, é usado o chamado resfriamento magnético. Para fazer isso, na área onde o arco-íris queima, crie campo magnético por meio de um imã permanente ou um eletroímã cuja bobina de extinção de arco é conectada em série com o circuito principal.Às vezes, o campo magnético criado pelo loop de corrente é amplificado por peças de aço especial. O campo magnético direciona o arco na direção desejada.
Com uma bobina de extinção de arco conectada em série, uma mudança na direção da corrente no circuito principal não resulta em uma mudança na direção do percurso do arco. Com um ímã permanente, o arco se moverá em diferentes direções, dependendo da direção da corrente no circuito principal. Normalmente, o design do chute de arco não permite isso. Então o dispositivo pode funcionar em uma direção da corrente, o que é um inconveniente significativo. Esta é a principal desvantagem do projeto de ímã permanente, que é mais simples, mais compacto e mais barato do que o projeto da bobina de arco.
A maneira de extinguir o arco usando uma bobina conectada em série é que a maior intensidade de campo deve ser criada em correntes críticas que são pequenas. O campo de extinção do arco torna-se grande apenas em altas correntes, quando é possível prescindir dele, pois as forças eletrodinâmicas tornam-se significativas o suficiente para extinguir o arco.
O silenciamento magnético é amplamente utilizado em aparelhos projetados para pressão atmosférica normal. Em interruptores de ar automáticos para tensões de até 600 V (exceto alta velocidade), as bobinas de extinção de arco não são usadas, uma vez que são dispositivos operados principalmente manualmente e é fácil criar uma folga de contato suficientemente grande para eles. No entanto, o reforço de campo com braçadeiras de aço que cobrem as partes vivas é frequentemente usado. As bobinas de extinção de arco são usadas em contatores eletromagnéticos monopolares corrente contínua porque a solução de contato deve ser muito reduzida para evitar o uso de um eletroímã retrátil muito grande.