Elektryczny łuk łączeniowy 

 Jonizacja przestrzeni łukowej 
 Dejonizacja przestrzeni łukowej 
 Zapalenie się łuku elektrycznego między rozchodzącymi 

się stykami łączników 

 Charakterystyki prądowo-napięciowe łuku 
 Warunki gaszenia łuku elektrycznego 
 Wytrzymałość elektryczna przerwy międzystykowej 

łączników podczas naturalnego gaśnięcia łuku 

 Łuk elektryczny w próżni 

Jonizacja przestrzeni łukowej 

Podczas  przerywaniu  obwodów  elektrycznych,  w  których 
płynie prąd, oraz prąd wyłączeniowy i napięcia przekraczają 
pewne określone wartości graniczne między rozdzielającymi 
się stykami występują wyładowania elektryczne.  
Przepływ prądu elektrycznego w gazie jest możliwy wskutek 
jego zjonizowania i utraty właściwości izolacyjnych. 

W 

łącznikach  elektroenergetycznych  są  dominujące 

następujące rodzaje jonizacji: 

 jonizacja zderzeniowa, 
 jonizacja termiczna gazu, 
 jonizacja termiczna elektrod, 

 

Jonizacja przestrzeni łukowej 

Jonizacja  zderzeniowa  –  warunkiem  zapoczątkowania 
zderzeniowej 

jonizacji 

gazu 

jest 

istnienie 

wolnych 

elektronów poddanych działaniu pola elektrycznego. 
Siła  działająca  na  wolne  elektrony  znajdujące  się  w  polu 
elektrycznym o natężeniu K:

   

F = Ke   gdzie  e = 1602



 10

-19

 As – ładunek elektronu 

 
Prędkość  osiągana  na  drodze  swobodnej  elektronu 



  przez 

elektron pozostający uprzednio w spoczynku:

  

 

 

elektronu

 

masa

 

-

 

10

107

,

9

      

gdzie

      

2

31

kg

m

m

Ke

e

e













Jonizacja przestrzeni łukowej 

Wytrącenie  kolejnego  elektronu  podczas  z  cząstką  gazu 
nastąpi  wówczas,  gdy  energia  kinetyczna  uderzającego 
elektronu  jest  większa  od  energii  jonizacji.  W  celu 
osiągnięcia tej energii elektron musi przebyć drogę o różnicy 
potencjałów U

j

,  zwanej  potencjałem  jonizacyjnym.  Warunek 

wytrącenia elektronu jest więc następujący: 

 

 

 

eU

j

 – energia jonizacji w elektronowoltach (eV), 



j

 – prędkość jonizacji 

j

j

j

j

e

e

K

e

eU

eU

m

m













    

którym

 

   w

2

1

2

1

2

2

Jonizacja przestrzeni łukowej 

Jonizacja termiczna gazu

 

– gaz jest mieszaniną cząsteczek i 

atomów  elektrycznie  obojętnych  oraz  jonów  i  elektronów 

decydujących o jego przewodności elektrycznej. Cząsteczki 
gazu  w  stanie  równowagi  cieplnej  pozostają  w  ciągłym 
ruchu o różnych kierunkach.  
Średnia  energia  kinetyczna  A

k

  ruchu  postępowego 

cząsteczek gazu o masie

 

M w temperaturze 



: 

 
 
Stopień równowagi dla danej temperatury i ciśnienia: 
 
 
n

i

,n – liczba cząsteczek zjonizowanych i niezjonizowanych, 

k – stała Boltzmana równa 1,3805



19

-23

Ws/K 

    
 





k

M

A

k

2

3

2

1

2





100

%

n

n

n

X

i

i





Jonizacja przestrzeni łukowej 

Jonizacja  termiczna  elektrod

 

–  w  metalach  znajduje  się 

pewna  liczba  elektronów  pozostających  w  ciągłym  ruchu. 
Im  wyższa  temperatura  metalu,  tym  więcej  jest 
swobodnych elektronów i większa jest ich prędkość.  
Elektrony  są  utrzymywane  w  metalu  pod  wpływem  sił 
wypadkowych  skierowanych  do  wnętrza  metalu.  Elektron 

może  opuścić  metal,  jeżeli  składowa  jego  prędkości 
normalna  do  powierzchni  metalu 



n 

jest  dostatecznie  duża. 

Wówczas spełniona jest nierówność:  
 
 
A

w

, V

w

 – praca (energia) i potencjał wyjścia elektronu.  

Prawdopodobieństwo 

wyjścia 

elektronu 

w 

danej 

temperaturze zależy od wartości pracy wyjścia, a ta z kolei 
m.in. od natężenia pola.

 

w

w

n

e

eV

A

m





2

2

1



Dejonizacja przestrzeni łukowej 

Dejonizacja  przestrzeni  łukowej  polega  na  neutralizacji 
elektronów i jonów.  
Dejonizacja występuje wskutek : 

neutralizacji  ładunków  elektrycznych  w  pobliżu 

ścianek i elektrod, 

neutralizacji  przez  rekombinację  w  przestrzeni 

międzyelektrodowej, 

dyfuzji, 
dysocjacji, 

 

Dejonizacja przestrzeni łukowej 

Neutralizacja  przez  rekombinację  polega  na  łączeniu  się 
ładunków różnoimiennych. Można wyróżnić: 

 rekombinację  jonową  polegającą  na  połączeniu  jonu 

 dodatniego  z  ujemnym  i  utworzeniu  dwu  cząsteczek 
 obojętnych, 

 rekombinację  elektronową  polega  na  połączeniu 

elektronu  z  jonem  dodatnim  i  utworzeniu  cząsteczki 
obojętnej, 

Prawdopodobieństwo  rekombinacji  jonowej  jest  wielokrotnie 
większe  niż  elektronowej,  gdyż  prędkości  jonów  dodatnich  i 
ujemnych są takie same. 

Dejonizacja przestrzeni łukowej 

Dyfuzja  polega  na  ucieczce  jonów  i  elektronów  poza  obszar 

wyładowania łukowego i zmniejszeniu liczby zjonizowanych 

cząsteczek w atmosferze łuku (dyfuzja unipolarna). Zjawisko 
to 

można 

wzmocnić 

wskutek 

elektrostatycznego 

oddziaływania  wytworzonych  ładunków  różnych  znaków. 

Prędkość elektronów  jest  większa  niż  jonów i w  przestrzeni 
w  niższej  temperaturze  tworzy  się  obszar  z  przewagą  

elektronów,  bliżej  środka  łuku  obszar  z  przewagą  jonów. 

Między  tymi  obszarami  występuje  pole  elektryczne,  pod 

wpływem  którego  prędkość  jonów  jest  przyśpieszona  a 

elektronów zmniejszona. W warunkach ustalonych natężenie 
pola  osiąga  wartość,  gdzie  prędkości  te  są  równe  (dyfuzja 
ambipolarna).  W  temperaturze  wyższej  cząsteczki  gazów 

rozpadają  się  na  atomy,  co  jest związane  z  poborem  energii 
cieplnej.  Zjawisko  to,  zwane  dysocjacją,  wywołuje 
zahamowanie  procesu  jonizacji  termicznej,  przez  obniżenie 
temperatury przestrzeni wyładowania łukowego. 

Zapalenie się łuku elektrycznego między 

rozchodzącymi się stykami łączników 

W  chwili  poprzedzającej  rozchodzenie  się  styków 

gwałtownie  zmniejsza  się  siła  ich  wzajemnego  docisku, 

więc zwiększa się rezystancja przejścia. Przepływający prąd 
powoduje  silne  miejscowe  nagrzewanie  się  powierzchni 

styków  w  punktach  styczności.  Pod  wpływem  wysokiej 
temperatury  wydzielają  się  pary  metalu  i  występuje 
jonizacja  termiczna  elektrod.  W  chwili  utraty  metalicznej 

styczności  między  stykami  pojawia  się  pole  elektryczne 

zapoczątkowujące  jonizację  zderzeniową.  Pod  wpływem 
pola 

elektrony 

osiągają  energię  wystarczającą  do 

zjonizowania  par  metali  znajdujących  się  pomiędzy 
stykami.  Następuje  lawinowa  jonizacja  cząsteczek  gazu 

znajdujących  się  pomiędzy  stykami  i  zapalenia  się  łuku 
elektrycznego. Na początku jest to łuk krótki, przechodzący 
w łuk długi.  

Charakterystyki prądowo-napięciowe łuku 

Zależność  napięcia  łuku  od  natężenia  prądu  łuku  nazywamy 
charakterystyką łuku. Rozróżnia się charakterystykę statyczną 
i  dynamiczną  łuku.  Istnieje  tylko  jedna  charakterystyka 
statyczna wyznaczana  podczas powolnych zmian prądu łuku, 
odpowiadająca  równowadze  energii  dostarczonej  do  łuku  i 
energii  traconej.  Przebieg  charakterystyki zależy  od  długości 
łuku  i  intensywności  chłodzenia  kolumny  łukowej.  W 
zależności  od  szybkości  zmian  prądu  łuku  uzyskuje  się 
rodzinę  charakterystyk  dynamicznych,  odpowiadających 
różnym 

szybkościom 

zmian 

prądu. 

Na 

przebieg 

charakterystyk  dynamicznych  ma  wpływ  bezwładność 
zjawisk  zachodzących  w  kolumnie  łukowej,  intensywność 
jonizacji, zmiana średnicy kolumny łuku. 

Charakterystyki prądowo-napięciowe łuku 

W  łuku  elektrycznym  płonącym  między  elektrodami  K  i  A 

można  wyróżnić  charakterystyczne  obszary.  W  pobliżu 
katody  występuje  strefa  katodowego  spadku  napięcia. 

Przestrzeń  przy  anodzie  zajmuje  strefa  anodowego  spadku 

napięcia o znacznej przewadze elektronów nad jonami. 
Zasadniczą  część  łuku  elektrycznego  zajmuje  kolumna 

łukowa, łącząca się ze strefą katodową i anodową przez tzw. 
strefy  przejściowe.  W  zależności  od  długości  kolumny 

łukowej można wyróżnić łuk: 

 długi,  w  którym  decydujące  znaczenie  mają  zjawiska 

zachodzące w kolumnie łukowej, 

 krótki, w którym zjawiska przyelektrodowe odgrywają 

istotne znaczenie w procesie zapłonu i gaśnięcia łuku, 

Uproszczony obraz łuku prądu stałego palącego się 

w  powietrzu o ciśnieniu atmosferycznym 

a) Oznaczenie stref 

b) Rozkład napięcia 

c) Rozkład temperatury 

U

K

, U

A

 – spadek napięcia 

na katodzie i anodzie 

Charakterystyki prądowo-napięciowe łuku 

1    - statyczna di/dt



0  

2    - dynamiczna di/dt>0 

3,4 - dynamiczna di/dt<0 

5    - dynamiczna di/dt



 

Uz, Ug - napięcie zapłonu i 

gaszenia łuku 

Warunki gaszenia łuku elektrycznego 

W  łuku  elektrycznym  prądu  przemiennego,  niezależnie  od 
stopnia  zjonizowania  przestrzeni  między  elektrodami,  prąd 
co  pół  okresu  ma  wartość  chwilową  równą  zeru  i  zmienia 
kierunek  przepływu.  Co  pół  okresu  łuk  więc  gaśnie,  gdy 
wartość  chwilowa  prądu  jest  mniejsza  od  minimalnej 
warunkującej palenie się łuku.  
W  łącznikach  prądu  przemiennego  gaszenie  łuku  polega 
głównie na niedopuszczeniu do ponownego zapłonu łuku po 
przejściu  prądu  przez  zero.  Przed  ostatecznym  zgaszeniem 
łuku może on wielokrotnie zapalać się i gasnąć. 
Zgaszenie  wymuszone  łuku  prądu  przemiennego  jest 
możliwe, jeżeli proces gaszenia będzie przebiegał w czasie 
krótszym  niż  pół  okresu,  przed  naturalną  zmianą  kierunku 
przepływu prądu.  

Warunki gaszenia łuku elektrycznego 

Zgaszenie  łuku  prądu  stałego  następuje  wtedy,  kiedy  łuk 
zostanie  rozciągnięty  na  odpowiednią  dużą  odległość  lub 
nastąpi  bardziej  intensywne  odbieranie  ciepła  z  kolumny 
łukowej,  przez  co  gradient  napięcia  łuku  jest  większy,  a 
energia  łuku  jest  większa  od  tej,  którą  obwód  może 
dostarczyć do łuku. 
Przyspieszenie  procesu  gaszenia  oraz  ograniczenie  przepięć 
występujących  przy  przerywaniu  łuku  prądu  stałego  można 
uzyskać 

wprowadzając 

rezystancję 

lub 

pojemności 

bocznikujące  zestyki  łącznika,  a  także  odpowiednio 
kształtując  styki  łącznika,  przez  co  przed  ostatecznym 
zgaszeniem  łuku  dochodzi  do  kilkakrotnego  przebicia 

przerwy międzystykowej w jej najwęższym miejscu.

  

Przebiegi prądu i napięcia przy gaszeniu łuku prądu 

przemiennego 

 
 

Przy zgaszeniu łuku 

Przy ponownym zapłonie 

1  –  napięcie  źródłowe;  2  –  prąd;  3  –  krzywa  wzrostu 
wytrzymałości elektrycznej przerwy; 4 – napięcie powrotne 

Łuk elektryczny w obwodzie prądu przemiennego 

 
 

 
 

a) 

b) 

a) Przebiegi przy L=0 

b) Przebiegi przy R=0 

c) Schemat obwodu 

 

e – siła elektromotoryczna  

U

z

, U

g

 – napięcie zapłonu i 

gaszenia łuku 

t

p

 – czas przerwy bezprądowej 

c) 

Łuk elektryczny w obwodzie prądu stałego 

 
 

 
 

1,3 – charakterystyki łuku 

2 – charakterystyka obwodu 
(E

0

-iR) 

Wytrzymałość elektryczna przerwy międzystykowej 

łączników podczas naturalnego gaśnięcia łuku 

 

 

Szybkość  narastania  wytrzymałości  elektrycznej  przerwy 
międzystykowej łączników jest zależna od przebiegu zjawisk 
w  łuku  i  kolumnie  nagrzanych  gazów  po  zgaśnięciu  łuku. 
Wytrzymałość  zwiększa  się  tym  wolniej,  im  większa  była 
wartość  prądu  wyłączeniowego.  W  analizie  procesów 
odbudowy  wytrzymałości  elektrycznej  przerwy  należy 
wyróżnić dwa przypadki: 

 gaszenie 

łuku 

krótkiego, 

gdy 

przerwa 

międzyelektrodowa wynosi zaledwie kilka milimetrów 

 gaszenie łuku długiego 

W pierwszym przypadku decydujące znaczenie mają zjawiska 
zachodzące  w  pobliżu  elektrod,  w  drugim  zaś  zjawiska 
występujące w kolumnie połukowej. 

Łuk elektryczny w próżni 

Zapłon  i  palenie  się  łuku  w  próżni  są  możliwe  dzięki 
zjonizowaniu  par  metali  wygenerowanych  z  elektrod,  przez 
sam  proces  palenia  się  łuku.  W  łuku  próżniowym  o 
umiarkowanych wartościach, od kilkuset do ok. 10kA (w tzw. 
łuku  dyfuzyjnym),  tworzy  się  pewna  liczba  oddzielonych  od 
siebie łuków równoległych, w których daje się rozróżnić: 

 plamkę katodowa 
 katodową stopę łuku 
 plazmę łuku 
 strefę przyanodową 

 

Uproszczony model łuku próżniowego 

1. Plamka katodowa 

2. Stopa katodowa 

3. Strefa plazmowa 

4. Strefa przyanodowa 

Przebieg prądu i napięcia łuku próżniowego w 

pobliżu przejścia prądu przemiennego przez zero 

I

min

 – minimalny prąd stabilnego 

palenia się łuku 

I

u

 – prąd ucięcia 

 
 

Łuk elektryczny w próżni 

Zewnętrznym  objawem  niestabilnego  palenia  się  łuku  jest 
pojawienie  się  w  napięciu  łuku  składowej  nieustalonej  o 
dużych  wartościach  amplitud  i  dużej  częstotliwości.  Łuk 
gaśnie  przy  pewnej  wartości  nazywanej  prądem  ucięcia  I

u

, 

gdy  ograniczone  parametrami  napięcie  nie  może  podtrzymać 
wyładowania.  Wartości  prądów  ucięcia  zależą  głównie  od 
rodzaju  materiału  stykowego  oraz  od  parametrów  i 
konfiguracji wyłączanego obwodu elektrycznego. 
Prądy  ucięcia  są  mniejsze,  a  w  szczególnych  przypadkach 
równe  prądom  I

min

  materiałów  stykowych.  Znaczne  wartości 

prądów  ucięcia  łączników  próżniowych  są  niekorzystne  ze 
względu na generowanie napięć w sterowanych obwodach.  

Techniki gaszenia łuku elektrycznego 

 Informacje ogólne 
 Gaszenie łuku w powietrzu 
 Gaszenie łuku w cieczach 
 Gaszenie łuku w strumieniu sprężonego powietrza 
 Gaszenie łuku w strumieniu sprężonego SF

6 

 Gaszenie łuku w próżni 
 Gaszenie łuku w obecności materiałów samogazujących 
 Gaszenie łuku w materiałach drobnoziarnistych 
 

Informacje ogólne 

W 

najczęściej 

spotykanych 

rozwiązaniach 

komór 

gaszeniowych stosuje się jedno lub równocześnie kilka zjawisk 

przyspieszających  procesy  dejonizacyjne  kolumny  połukowej, 

powodujące zgaszenie łuku elektrycznego, takie jak: 

 przemieszczenie 

łuku 

w 

obszar 

chłodnych 

niezjonizowanych gazów, 

 zmuszenie  łuku  do  palenia  się  w  wąskich  szczelinach 

między ściankami materiału odpornego na temperaturę, 

 podział  łuku  na  szereg  łuków  krótkich  palących  się 

między metalowymi płytkami komory, 

 nadmuch  na  kolumnę  łukową  sześciofluorku  siarki  lub 

strumienia chłodnego, sprężonego powietrza, 

 umieszczenie zestyków łącznika w wysokiej próżni, 
 gaszenie łuku w materiałach drobnoziarnistych, 

Gaszenie łuku w powietrzu 

Łuk  elektryczny  może  zostać  zgaszony,  gdy  zostanie 
rozciągnięty  na  odległość  większą  od  długości  krytycznej. 
Wymaganą długość łuku uzyskuje się poprzez: 

 szybkie  zwiększenie  odległości  między  stykami 

powodowane  ruchem  jednego  lub  obydwu  styków 
zestyku, wywołane działaniem napędu, 

 unoszenie cieplne nagrzanej plazmy łuku, 
 elektrodynamiczne  oddziaływanie  pola  magnetycznego 

na ładunki wypełniające plazmę łuku, 

 

Gaszenie łuku w powietrzu 

Prędkość  naturalnego  unoszenia  się  łuku  jest  mniejsza  od 
prędkości  unoszenia  się  silnie  nagrzanego  powietrza.  Można 
ją  jednak  zwiększyć  przez  odpowiednie  ukształtowanie 
zestyków 

oraz 

zastosowanie 

specjalnych 

komór 

gaszeniowych,  w  których  wykorzystuje  się  zjawisko 
dynamicznego  oddziaływania  pola  magnetycznego  na  łuk. 
Zastosowanie specjalnych komór, w których wytworzona jest 
celowo 

indukcja 

magnetyczna 

o 

znacznej 

wartości, 

zwielokrotnia efekty sprzyjające gaszeniu łuku elektrycznego. 
Prędkość przemieszczania się łuku zależy od wartości prądu i 
długości łuku oraz konstrukcji komory. 

Gaszenie łuku w powietrzu 

W  łącznikach  niskiego  napięcia  stosuje  się  komory 
gaszeniowe  z  płytkami  dejonizującymi  wykonanymi  z  miedzi 
lub  stali.  Łuk  zapalający  się  między  rozchodzącymi  się 
stykami  wydłuża  się  i  przemieszcza  w  kierunku  płytek 
komory  gaszeniowej.  Po  osiągnięciu  płytek  łuk  dzieli  się  na 
coraz  więcej  części,  a  następnie  na  kilka  łuków  krótkich 

palących  się  między  płytkami.  Łuk  w  miarę  wydłużania  się 
dzieli  się  na  coraz  więcej  części,  a  napięcie  łuku  wzrasta 
skokowo według zależności: 





kl

K

A

U

U

U

n

U







1

U

A

,U

K

 – anodowy spadek napięcia na płytkach komory 

n – liczba łuków krótkich 
U

kl

 – całkowite napięcie kolumny łukowej, bez uwzględnienia 

         przyelektrodowych spadków napięcia 

Komora gaszeniowa wyłącznika prądu stałego 

1. Płytki metalowe 

2. Przegrody izolacyjne 

Komory gaszeniowe wyłączników prądu 

przemiennego niskiego napięcia 

Komora magnetowydmuchowa 

1. Jarzmo elektromagnesu z cewką 

2. Nabiegunniki elektromagnesu 

3. Ścianki komory gaszeniowej wąskoszczelinowej 

Łącznik z komorą gaszeniową solenoidalną w 

różnych stadiach procesu gaszenia łuku 

Gaszenie łuku w cieczach 

Ciekłym środowiskiem gaszącym łuk elektryczny jest obecnie 
praktycznie  tylko  olej  izolacyjny.  W  przerwie  powstającej 
między  stykami  łącznika  będącego  częścią  obwodu 
elektrycznego,  w  którym  płynął  prąd  elektryczny,  zapala  się 
łuk – nie bezpośrednio w oleju – lecz w przestrzeni gazowej 
wypełnionej produktami rozkładu i parami oleju, wywołanymi 
energią łuku. Przy przeciętnym składzie oleju powstające gazy 
zawierają ok.. 70% wodoru, 20% acetylenu, 6% metanu i 3% 
etylenu. Pary oleju stanowią ok. 40% objętości bańki gazowej. 
Rodzaj  oleju,  jego  zanieczyszczenie i  zawilgocenie  wpływają 
w  niewielkim  stopniu  na  skład  gazu  oraz  proces  palenia  się  i 
gaszenia łuku. 

Wyładowanie łukowe w cieczach 

1. Rdzeń łuku elektrycznego o 

temperaturze do 10000K 

2. Bańka gazowa o temperaturze 

obniżającej się od temperatury 
łuku do 500800K 

3. Silnie przegrzane pary oleju 

4. Warstwa oleju ogrzana do 

temperatury parowania przy 
ciśnieniu bańki gazowej 

5. Olej o temperaturze otoczenia 

 
 

Gaszenie łuku w cieczach 

Przerywanie  łuku  elektrycznego  w  wyłącznikach  cieczowych 
odbywa  się  w  specjalnych  komorach  gaszeniowych,  gdzie 
przez ograniczenie przestrzeni, w której może się powiększać 
bańka  gazowa,  uzyskuje  się  dobre  warunki  gaszenia  łuku  w 
podwyższonym  ciśnieniu  gazu.  Wykorzystuje  się  również 
dodatkowe 

zjawisko 

sprzyjające  gaszeniu  łuku  w 

podwyższonym  ciśnieniu,  takie  jak  wymuszony  przepływ 
oleju  wywołujący  intensywne  chłodzenie  kolumny  łukowej. 
Powoduje  to  skrócenie  czasu  łukowego  oraz  zmniejsza 
zależność czasu łukowego od wartości przerywanego prądu.    

Gaszenie łuku w strumieniu sprężonego 

powietrza 

Skierowanie  na  łuk  elektryczny  strumienia  chłodnego  gazu 
powoduje, że wpadające do łuku cząstki gazu nagrzewają się, 

jonizują,  zmieniają  swoje  położenie,  aż  w  końcu  opuszczają 
obszar  wyładowania  łukowego.  W  ten  sposób  nagrzewają  się 
kolejne  cząstki  gazu,  a  nagrzane  i  zjonizowane  są  usuwane 
poza  obszar  wyładowania.związane  to  jest  z  bardzo 
intensywnym  chłodzeniem  kolumny  łukowej.  Dejonizacja 

następuje  w  wyniku  chłodzenia  kolumny  łukowej  i 
mechanicznego  usuwania  cząstek  zjonizowanych.  Zjawisko 
intensywnego  chłodzenia  i  dejonizacji  kolumny  łukowej  w 
strumieniu  sprężonego  gazu  jest  wykorzystane  do  gaszenia 

łuku  elektrycznego  w  wyłącznikach  pneumatycznych,  z 

sześciofluorkiem  siarki  oraz  częściowo  w  wyłącznikach 
gazowydmuchowych i magnetowydmuchowych.      

Gaszenie łuku w strumieniu sprężonego 

powietrza 

Pożądane  jest,  aby  czas  łukowy  był  krótki,  co  uzyskuje  się 
m.in.  Przez  odpowiednią  konstrukcję  układów  napędowych 
umożliwiającą  znaczną  prędkość  ruchu  styków.  W 
wyłącznikach  powietrznych  może  to  powodować  oddalenie 
styku  ruchomego  na  odległość  większą  od  optymalnej,  i 
przerywanie  łuku  może  się  odbywać  w  niekorzystnych 
warunkach.  Przy  powolnym  ruchu  styków  istnieje  pewność, 
że przy kolejnym przejściu prądu przez zero odległość między 
stykiem  ruchomym  a  dyszą  będzie  bliska  optymalnej,  lecz 
czas  łukowy  może  być  wtedy  nadmiernie  długi.  Z  tych 
względów  stosuje  się  układy  napędowe  zapewniające  szybki 
ruch  styków  tylko  na  odległość  optymalną,  a  następnie 
zwolnienie ich prędkości.       

Kształt dyszy podłużnostrumieniowej 

wyłącznika pneumatycznego 

a

opt

 – optymalny odstęp 

gaszenia 

v – kierunek cząstek gazu 

v

r

, v

l

 – składowe prędkości 

 
 

Gaszenie łuku w strumieniu sprężonego SF

6 

 

 

Sześciofluorek  siarki  (SF

6

)  pod  względem  zdolności  do 

gaszenia łuku elektrycznego,  jest gazem o znacznie lepszych 
parametrach  od  powietrza.  Jest  to  gaz  bezbarwny,  bezwonny, 
niepalny  i  nietoksyczny.  Jego  wytrzymałość  elektryczna  przy 
ciśnieniu  atmosferycznym  jest  23  razy  większa  niż 
powietrza.  Doskonałe  właściwości  SF

6

  jako  czynnika 

gaszącego  łuk  elektryczny  wynikają  z  jego  silnie 
elektroujemnych 

właściwości 

objawiających 

się 

przyciąganiem elektronów w strefie łuku i tworzeniem jonów 
ujemnych o dużej bezwładności, które z kolei łatwo łączą się z 
jonami dodatnimi tworząc dwie cząstki elektrycznie obojętne.  

W wyłącznikach z SF

6

 gaz ten jest środkiem gaszącym łuk, a 

także częściowo stanowi izolację.     

Zależność wytrzymałości elektrycznej U

w

 od 

środowiska i odległości d między elektrodami

 

 

1.

Powietrze przy 
ciśnieniu 0,1MPa 

2.

SF

6

 przy ciśnieniu 

0,1MPa 

3.

Olej 

4.

Próżnia 

5.

SF

6

 przy ciśnieniu 

0,5MPa 

 

Gaszenie łuku w próżni 

Gaszenie łuku  w  próżni  odbywa  się w  specjalnych komorach 
w  których  stworzona  jest  próżnia  rzędu  10

-3

10

-5

Pa.  Odstęp 

między  stykami  w  stanie  rozwarcia  wynosi  do  kilkunastu 
milimetrów. Próżnia charakteryzuje się: 

 dużą wytrzymałością elektryczną, 
 szybkim  odbudowaniem  wytrzymałości  przerwy 

połukowej po zgaśnięciu łuku, 

Łuk  gaśnie,  gdy  chwilowa  wartość  prądu  zmniejszy  się  do 
wartości nazywanej prądem ucięcia. 
Po  czasie  kilku  mikrosekund  próżnia  odzyskuje  pierwotną 
bardzo  dużą  wytrzymałość  elektryczną,  dzięki  czemu  nie 
występują  kolejne  zapłony  łuku  i  zostaje  zakończony  proces 
wyłączania obwodu. 

Komora gaszeniowa łącznika próżniowego 

1. Osłona izolacyjna 

ceramiczna 

2. Osłona kondensacyjna 

3. Styk stały 

4. Styk ruchomy 

5. Mieszek sprężysty 

Gaszenie łuku w obecności materiałów 

samogazujących 

Niektóre  materiały  organiczne  (żywice,  bakelit)  wydzielają 
pod  wpływem  wysokiej  temperatury  duże  ilości  gazów, 

głównie  wodoru,  będących  produktem  rozkładu  tych 

materiałów. Gazy te wykazują dobre właściwości chłodzenia 
i 

gaszenia 

łuku  elektrycznego.  Zjawisko  to  jest 

wykorzystywane 

w 

konstrukcjach 

tzw. 

łączników 

gazowydmuchowych.  Łuk  powstający  w  chwili  rozdzielenia 

się styków łącznika jest gaszony w specjalnych komorach, w 

których  zapewnia  się  dobrą  styczność  łuku  z  materiałem 

gazującym. 
Łączniki  gazowydmuchowe  są  obecnie  budowane  na 
niewielkie  prądy  wyłączalne  i  napięcia  do  24kV.  Materiały 
tzw. samogazujące są stosowane w niektórych konstrukcjach 

bezpieczników oraz odgromników wydmuchowych.  

Gaszenie łuku w materiałach drobnoziarnistych 

Materiały drobnoziarniste jako środowisko, w którym odbywa 
się  gaszenie  łuku  elektrycznego,  stosuje  się  wyłącznie  w 
bezpiecznikach. 

Bezpieczniki  powinny  działać  niezawodnie  przy  wartościach 
prądu  nieco  większych  niż  prąd  znamionowy  aż  do  wartości 
prądu  równej  zwarciowej  zdolności  wyłączenia  (prądu 
wyłączalnego).  Można  wyróżnić  dwa  charakterystyczne 
przypadki działania bezpieczników: 

 przy przeciążeniach, 
 przy zwarciach, 

W  zależności  od  gęstości  prądu  w  elemencie  topikowym 
rozróżnia się dwa mechanizmy rozpadu topika: 

 kroplowy, 
 prążkowy, 

Gaszenie łuku w materiałach 

drobnoziarnistych 

 

 

Rozpad  kroplowy  jest  poprzedzony  powierzchniowym 
topnieniem  drutu,  kiedy  ten  element  topikowy  zaczyna  się 
odkształcać  pod  wpływem  naprężeń  powierzchniowych  w 
powstałej  cieczy.  Tworzy  się  tzw.  unduloid.  Ze  względu  na 
niejednorodny  przekrój  przewodnika,  jakim  jest  unduloid, 
występują 

siły 

elektrodynamiczne 

powodujące 

jego 

rozerwanie w miejscach przewężeń jeszcze przed całkowitym 
stopieniem  elementu  topikowego.  Między  rozerwanymi 
fragmentami  topika  zapalają  się  łuki,  a  stopione  elementy 
topika  przybierają  postać  kropel.  Rozpad  kroplowy  odbywa 
się przy przetężeniu odpowiadającemu 815-krotności prądu 
znamionowego bezpieczników niskonapięciowych.     

Fragment undulidu z oznaczeniem sił 

działających na poszczególne elementy 

F

n

 – siła napięcia powierzchniowego, F

d

 – siła wzajemnego 

oddziaływania między zgrubieniami, F

p

 – siła promieniowa 

od własnego pola magnetycznego 

Gaszenie łuku w materiałach 

drobnoziarnistych 

 

 

Rozpad  prążkowy  następuje  przy  bardzo  dużych  gęstościach 
prądów w topikach. Wówczas ciśnienie wewnątrz metalu jest 
większe  niż  promieniowe  siły  ściskające,  które  działają  na 
stopiony  metal,  co  powoduje  promieniowy  rozlot  cząstek 
metalu  lub  gasiwa.  Przypuszcza  się  również,  że  wpływ  na 
rozpad  mają  drgania  drutu  topikowego  powstające  jeszcze  w 
czasie przedłukowym, potęgujące się w czasie łukowym. 

Rozpad  prążkowy  charakteryzuje  się  tym,  że  w  zeszkleńcach 
bezpieczników,  które  poprawnie  wyłączyły  prąd  zwarciowy, 
można  wyróżnić  na  przemian  jasne  i  ciemne  prążki 
odpowiadające  resztkom  metalu  i  piasku  oraz  przestrzeniom, 
w których palił się łuk.     

Przebiegi prądów i napięć w czasie wyłączania 

prądu zwarciowego przez bezpiecznik  

 

 

 
 

u  –  napięcie  sieci,  U

F 

–  napięcie  na  bezpieczniku,  i

sp 

–  prąd 

spodziewany,  i

p 

–  prąd  udarowy,  i

ogr 

–  prąd  ograniczony,            

i

b

  –składowa  prądu  wywołana  napięciem  U

F

,  t

pł

  –  czas 

przedłukowy, t

ł

 – czas łukowy, t

w

 – czas wyłączania