Покоренная плазма

Искры-грызуны и дуги-разрушительницы

Заглянем под капот автомобиля: там немало интересных устройств, заставляющих машину работать долго и безотказно. Всюду можно увидеть провода различных сечений и расцветок, клеммы, датчики, прямоугольные и цилиндрические коробки, назначение которых непосвященный человек поймет не сразу. В передней части, сверху или сбоку двигателя, пристроен генератор. Это электростанция автомобиля, она заряжает аккумулятор, питает энергией лампы фар и другие электроустройства. Ротор генератора при помощи ременной передачи вращается от вала двигателя. Прибавит водитель газ, ротор вращается быстрее, сбросит — обороты его падают.

Если бы не было небольшой коробочки — реле-регулятора, то генератор давал бы самые различные напряжения. При больших оборотах он перегружал бы током аккумулятор, а лампочки бы перегорали, при малых — аккумулятор не получал бы нужной подзарядки.

В реле-регуляторе, если снять с него крышку, можно увидеть несколько катушек — электромагнитов. Они чутко реагируют на всякие изменения напряжения и силы тока генератора и замыкают или размыкают контакты. Ходит по городу целый день машина, а в коробке реле-регулятора то и дело пощелкивают контакты. Шофер спокоен — электростанция не подведет.

Сотни тысяч размыканий и замыканий тока сделают контакты реле за долгую жизнь машины. И каждый раз между ними проскакивает искорка, появляется и исчезает небольшой кусочек плазмы, хотя здесь это и нежелательное явление.

Я уже рассказывал о работе супругов Лазаренко, вступивших в бой с искрами-грызунами. Они убедились, что перед искрой никакой материал устоять не может, и создали свой замечательный станок для электроискровой обработки.

Но искры в тысячах реле продолжали скакать и грызть контакты. Они нередко так разогревали их, что контакты спекались, сваривались и тогда машина или какой-либо сложный станок теряли координацию движений, либо переставали работать. Из-за маленькой искры выходила из строя большая машина.

Инженеры ломали голову над тем, как уменьшить искрение в контактах, химики-металлурги стали создавать специальные сплавы, которые смогли бы выдержать побольше «укусов» искры. Она незаметно, изо дня в день разрушает, грызет металл контактов реле, каким бы прочным он ни был.

Одним из средств, уменьшающих искрение контактов, является включение так называемых искрогасящих конденсаторов.

На рисунке вы видите пару контактов реле, параллельно которым подключен конденсатор. Контакты замкнуты, и через них идет ток. В данный момент на конденсаторе нет напряжения, он «закорочен» контактами.

При размыкании контактов ток в цепи не исчезает мгновенно. Пока между контактами «живет» искра, электроны движутся в проводах. Но при конденсаторе искра не получается такой «жирной», как в случае, когда конденсатора нет. Часть тока идет на зарядку конденсатора, и искре «достается» меньшая мощность.

Правда, при замыкании контактов конденсатор будет разряжаться через них, увеличивая искру, но с этим мирятся, потому что при замыкании искра получается значительно слабее. В системе зажигания автомобиля искрогасящий конденсатор — важная деталь. Он устанавливается параллельно контактам прерывателя и не дает этим контактам быстро подгорать и выходить из строя.

И все же до сих пор искрение в контактах механических реле считается большим злом. В некоторых случаях приходится отказываться от таких реле и применять более сложные электронные схемы.

Помните, я рассказывал о тиратроне — плазменном приборе, имеющем, кроме анода и катода, еще электрод — сетку.

Оказалось, что с помощью тиратрона можно не только выпрямлять переменный ток, но и прерывать его. Иными словами, использовать его в качестве реле.

Тиратрон включается последовательно в электрическую цепь, через него проходит весь ток. Когда нужно прервать ток, на сетку подают отрицательный потенциал. Сетка становится непреодолимой преградой для зарядов. Ток в цепи прерывается. Срабатывает такое реле значительно быстрее, чем электромагнитное. Таким образом, против плазмы-искры заставили сражаться плазму тлеющего разряда и получили хороший результат.

А как быть в тех случаях, когда нужно разорвать электрическую цепь не в маломощном реле, а, например, на большой электростанции или на силовом пульте гиганта-завода, пожирающего целую реку электричества? Здесь при разрыве цепи рождается не слабенькая искра, а яркая дуга, способная сокрушить все.

На первых порах для таких цепей строили большие массивные выключатели. Сильные пружины выхватывали толстые металлические ножи из гнезд выключателя и разрывали цепь. Потом заметили, что дуга в жидкости меньше разрушает контакты по сравнению с дугой, образовавшейся в воздухе.

Выключатели стали помещать в хорошо очищенное, почти прозрачное масло. Иногда вместо масла применяли очищенную от солей воду, она тоже неплохо справлялась с гашением дуги.

В особенно мощных выключателях применили еще одну хитрость: электрическую цепь разрывают двумя спаренными контактами. Вместо одной сокрушительной дуги получались две или несколько более слабых дуг, справиться с которыми значительно легче.

Применяют также воздушное или водородное дутьё. В момент рождения плазмы мощная струя воздуха или водорода сбивает пламя дуги, рассекает плазму и тем самым ослабляет силу ее удара.

Есть выключатели, в которых плазму дуги подхватывает мощное магнитное поле и бросает ее в специальную камеру, разделенную на отсеки. Дуга рассекается на части и становится не такой опасной для контактов выключателя.

Война с дугами-разрушительницами сейчас идет полным ходом. Ведется она в нескольких направлениях. Наряду с совершенствованием механических выключателей создают ионные прерыватели тока, способные выдержать силу тока в сотни ампер. В них применены не тиратроны, а дуговые лампы — игнитроны, которые, как вы уже знаете, обычно используются для выпрямления переменного тока.

Когда на аноды игнитронов подают импульс отрицательного напряжения, ток в цепи прекращается.

Дуга-разрушительница, стоило подойти к ней умело, стала послушной исполнительницей воли человека.