СЕЛФ

34

и С.Б. Каравашкин

Теперь рассмотрим вторую эквивалентную схему, в которой контактный промежуток заменён паразитной ёмкостью, шунтированной активным сопротивлением R_L. Вид этой схемы показан на рис. 16.

Рис. 16. Эквивалентная схема контактной цепи, в которой контактный промежуток заменён паразитной ёмкостью, шунтированной активным сопротивлением

Характеристические уравнения этой цепи будет иметь следующий вид:

Колебательные процессы в данной цепи будут возникать при условии

Подставляя в (6) значения активного сопротивления индуктивности, а также паразитной ёмкости из вышеприведенного рассмотрения для схемы на рис. 15, получим

Для этой схемы мы наблюдаем обратную картину. При существенном шунтировании паразитной ёмкости колебательный процесс может возникнуть в цепи в очень узком диапазоне значений индуктивности, который заведомо ниже существующих значений индуктивности в контактных цепях. Только при значениях шунтирующего сопротивления, близких к сопротивлению индуктивности в проведенном эксперименте, верхний предел становится соизмерим с индуктивностью нагрузки. Во всём остальном диапазоне в данной схеме будет иметь место апериодический процесс, который соответствует монотонному заряду паразитной ёмкости промежутка.

На основании проведенного короткого анализа можно сделать следующие выводы:

- когда контакты разомкнуты, но шунтированы только паразитной емкостью, в цепи возникает только колебательный процесс;

- когда контакты разомкнуты, но шунтированы паразитной емкостью и сопротивлением, в цепи возникает только апериодический (монотонный) процесс.

Приведенный математический анализ подтверждает, что монотонные участки роста напряжения могут формироваться только в результате шунтирования контактов активным сопротивлением, а скачкообразные - только при снятии шунтирования, имевшем место на монотонном этапе релаксации напряжения.

Перенапряжения, возникающие на контактах в результате колебательного процесса, тем больше, чем больше индуктивность и меньше емкость и активное сопротивление нагрузки. Величина первого максимума напряжения для схемы, приведенной на рис. 15, может быть определена по формуле

где U_k - мгновенное значение напряжения между контактами; E_k - постоянное напряжение источника питания; - круговая частота колебательного процесса.

Для оценки перенапряжений, возникающих при реальных значениях параметров E_k = 60 B, C_k = 10 F, L = 1,5 Гн , R_L = 1000 Ом ,  10⁶ сек^-1, получим

Не может вызвать сомнений тот факт, что микронный контактный промежуток не выдержит такие перенапряжения, а значит, на вершинах колебательного процесса, как правило, должен происходить пробой промежутка, чему и соответствуют светлые точки на приведенных осциллограммах. Действительно, если предположить, что светлые точки соответствуют амплитудному значению первого максимума переходных напряжений на расходящихся контактах, то вследствие убывающего тока индуктивности нагрузки они располагались бы на убывающей кривой. В противоположность этому, на рис. 8 мы видим, что точки располагаются на возрастающей кривой и при этом имеют разброс амплитуды, характерный для разброса пробоя промежутка, что и доказывает утверждение о том, что светлые точки образуются вследствие пробоев промежутка. Главной особенностью данного искрового процесса является то, что он налагается на высокочастотный колебательный процесс, уже возникший в цепи до появления пробоя контактного промежутка. Это приводит к тому, что резкое изменение напряжения в цепи не позволяет развиться разряду в полной мере. Вследствие этого влияние искрового процесса на изменение напряжения в цепи ограничивается тем, что его комплексное сопротивление становится нелинейным. Это приводит к существенному искажению гармонического характера процесса с одновременным резким увеличением частоты колебательного процесса.