En ljusbågsränna ( arc chute ) är en speciell anordning som används i ljusbågssläckningsanordningar i olika elektriska kopplingsanordningar för att förhindra bränning och snabbt släcka en elektrisk ljusbåge .
Bågsrännan uppfanns av den enastående ryska pionjären elektriska ingenjören M. O. Dolivo-Dobrovolsky ( tyska patent nr .
Den enklaste bågrännan, som används till exempel i sektionsisolatorer , kan göras i form av två plattor placerade i vinkel. Bågen, som rör sig längs plattorna, sträcker sig, svalnar och slocknar.
Strömbrytarnas ljusbågsgaller är en uppsättning metall (vanligtvis stål) stansade rektangulära plattor med ett V-format snitt, galvaniserade med koppar eller krom för att förbättra elektrisk ledningsförmåga och korrosionsskydd, fixerade parallellt eller fläktformade på ett visst avstånd från varje annat mellan två hållare gjorda av dielektrisk (vanligen elektrisk kartong) eller, i anordningar med hög kopplingseffekt, i en asbestcementhållare, och ljusbågsplattorna är elektriskt isolerade från varandra. Bågrännorna hos kraftfulla omkopplingsanordningar inkluderar permanentmagneter eller elektromagneter som stöter bort den elektriska ljusbågsplasmakabeln från metallkontakterna in i bågrännan (det så kallade "magnetiska slaget") .
Principen för driften av ljusbågsnätet är baserad på det faktum att det finns ett betydande spänningsfall nära elektroderna (det totala fallet i katod- och anodspänningen på en kontakt är 15–30 V) i bågaxeln . Under inverkan av sitt eget magnetiska fält börjar bågplasman att röra sig längs de bågsläckande hornen på omkopplingskontakterna (bågens rörelse under sitt eget magnetfält är rörelsen av en strömförande ledare som samverkar med en själv- genererat magnetfält, eftersom gasen i ljusbågen är starkt joniserad och, i den första approximationen, kan betraktas som elastisk ledare med ström. Rörelsen av en strömförande ledare när den interagerar med ett magnetfält beskrivs av Ampères lag ) . I det här fallet dras ljusbågsplasman in i ljusbågskammaren och bryts upp i ett antal små bågar mellan plattorna, vilket motsvarar ett antal seriekontakter, som var och en upplever ett nästan elektrodspänningsfall [3] . Eftersom en högjoniserad plasma har en mycket hög värmeledningsförmåga på grund av en hög koncentration av fria elektroner , kyls den av, vilket avger en del av värmen till gitterplattorna, vilket leder till avjonisering på grund av jonrekombination och efterföljande bågsläckning. Tillverkningen av bågsläckande gallerplattor av ferromagnetiskt material (vanligtvis stål ) beror huvudsakligen inte på skäl att spara icke-järnmetaller , utan för att underlätta inträdet av ljusbågskabeln i gittret: bågens magnetfält tenderar att sluta längs med den ferromagnetiska massan, som ett resultat av vilken krafter uppstår som drar ljusbågsplasman in i bågsläckningsgallret. En ytterligare fördel med ferromagnetiska ljusbågsplattor är att elektromagnetiska krafter inte bara drar in ljusbågen i gallret, utan även förhindrar plasman från att fly från den andra sidan av ljusbågssystemet.
Ljusbågsrännan är utformad på ett sådant sätt att den elektriska ljusbågen som bildas när kopplingsanordningarnas kontakter öppnas dras in i ljusbågsrännan, eftersom en sådan plasmarörelse är energetiskt gynnsam. Efter att ha dragits in i kammarplattornas mellanrum förlängs den elektriska ljusbågen, bryts av kammarplattorna till flera mindre bågar längs med längden, medan den snabbt avjoniseras, kyls och slocknar. I bågrännor med magnetisk blåsning, utförda med hjälp av ett extra magnetfält skapat med permanentmagneter eller elektromagneter , dras bågplasman mer effektivt in i bågrännan genom inverkan av magnetfältet som genereras av dessa magneter på den, eftersom plasman, på grund av hög elektrisk ledningsförmåga, tenderar att tryckas ut ur magnetfältet, vilket håller magnetfältets flöde inuti det oförändrat. En gynnsam ytterligare faktor för interaktion med det ferromagnetiska gittret, som påverkar rörelsen av ett antal små bågar (erhållna genom att dela en stor båge) är inriktningen av deras hastigheter: de bågar som har flytt framåt kommer att saktas ner, och de som släpar efter bakom kommer att accelereras, exklusive deras utgång från gallrets yttre sida och indragning av bågen vid små strömmar i bågen.
Den elektriska ljusbågens plasma under öppnandet av omkopplingskontakterna accelereras till överljudshastigheter . Därför bromsas bågen in i gittret kraftigt på grund av aerodynamiskt motstånd . Minskningen av detta motstånd görs av den korrekta utformningen av ljusbågsanordningen. Till exempel används ett rutnät i form av plattor som täcker strömkontakter från tre sidor, och själva plattorna har en V-formad utskärning för att flytta rörliga omkopplingskontakter i denna utskärning och bättre täckning av ljusbågsplasmakabeln (utöver det V-formad utskärning i plattorna ger en accelererad rörelsebåge då den rör sig djupt in i gittret på grund av den ökande interaktionen med bågen [4] ). Ibland är plattorna i gallret förskjutna. Det aerodynamiska motståndet för ett rörligt plasma kan minskas genom att minska antalet plattor inuti arrayen, men samtidigt, för att bibehålla effektiviteten av bågsläckning, är det nödvändigt att öka längden på arrayen, vilket ökar storleken på omkopplingsanordningen som helhet. Därför väljs avståndet mellan plattorna utifrån kompromissöverväganden, vanligtvis inte mer än 2 mm. På mindre avstånd mellan plattorna är det möjligt att svetsa plattorna genom att spraya droppar av smält metall med en ljusbåge och bilda metallbryggor mellan plattorna.
Ljusbågsrännor används i automatiska luftströmbrytare , magnetstartare (med början från det andra värdet), kontaktorer , elektromagnetiska strömbrytare , sektionsisolatorer i kontaktnätet , lastbrytare och knivbrytare , ljusbågssläckningsanordningar tillhandahålls i konstruktionen av några av dem.