Исследования процессов в электрических аппаратах проводились на основе математических моделей электрической дуги отключения электродвигателя [4, 8, 13], для разных условий их применения и эксплуатации [1–3, 8].
Наиболее энергозатратным видом испытаний являются испытания на коммутационную износостойкость и коммутационную способность (в связи с большей длительностью и потребляемой электроэнергией при их проведении), по результатам которых оценивается надежность магнитных пускателей.
Испытательная схема трехфазного магнитного пускателя изображена на рис. 1.
В качестве примера на рис. 2 приведена осциллограмма переходных процессов при коммутации нагрузки в режиме редких коммутаций.
В соответствии с признанной классической теорией коммутации успешное гашение дуги переменного тока при отключении асинхронного электродвигателя обеспечивается при соблюдении следующего условия: переходное восстанавливающееся электрическое напряжение UВН(t) должно быть меньше переходной восстанавливающейся прочности UВП(t) на всем отрезке времени после перехода тока нагрузки через нуль [8, 12].
Характер восстановления электрической прочности определяется тепловыми и электродинамическими процессами на катоде. Для анализа процессов в условиях, характерных для оснований дуги на контакте, за основу можно взять уравнения нестационарной теплопроводности [6]:
где: v0 — скорость звука в металле;
t д — время действия источника тепла до момента нуля тока,
T0 — начальное значение температуры в условиях циклических коммутаций.
Решение системы уравнений (1) − (4) позволяет определить температурное поле к моменту нуля тока и вычислить термоавтоэлектронную эмиссию с учетом совместного действия Е и Т по уравнению Ричардсона-Дешмана с поправкой Шоттки, которое определяет пробивное напряжение межконтактного промежутка (восстанавливающуюся прочность).
Расчет значения восстанавливающейся электрической прочности производится по соотношению [8]: