电弧及电气触头的基本理论2

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1、第3章电弧及电气触头的基本理论高压电奇观泸州职业技术学院1电气一次教学要求：掌握电弧的特征了解电弧形成的原因及电弧熄灭的基本方法影响触头电阻的因素。重点：电弧熄灭的基本方法。影响触头电阻的因素。难点：电弧形成的原因泸州职业技术学院2电气一次§3-1电弧的形成和熄灭１.电弧产生的条件：断开电路时，触头间电压大于10～20V；电流大于80～100mA2.带电质点的来源：①电极发射大量自由电子强电场发射——强电场力热电子发射——高温②电极间弧柱气体游，产生大量的电子和离子碰撞游离——电场力的作用，由高速运动的电子作用产生热游离——高温（起弧

2、），由中性质点热运动碰撞产生3.1.１电弧的形成：大量带电质点在电场力的作用定向运动泸州职业技术学院3电气一次3.电弧的形成阴极发射（起因）→碰撞游离（重要因素）→击穿（量变到质变）→热游离（主要因素）→维持发展泸州职业技术学院4电气一次电弧的放电现象是一种气体自持放电。电弧是一种离子通道（载流通道）：只有触头间的电弧熄灭后，电流才真正切断。电弧的温度很高、能量大：容易烧坏触头，或使触头周围的绝缘材料遭受破坏。电弧燃烧时间过长，压力过高，有可能使电器发生爆炸事故。质量轻，在外力的作用下易变形4.电弧的特点泸州职业技术学院5电气一次关键

3、是加强去游离作用介质的游离作用→电弧产生介质的去游离作用→电弧熄灭1．去游离：正、负质点相互吸引中和为中性质点。2．熄弧条件游离与去游离谁主导？当游离>去游离——电弧电流↑（剧烈燃烧）当游离=去游离——电弧电流不变（稳定燃烧）当游离<去游离——电弧电流↓→（熄灭）带电质点不断消失3.1.2电弧的熄灭泸州职业技术学院6电气一次①复合异性质点靠近而相互中和的现象。冷却②扩散带电质点逸出弧柱外的现象。吹弧影响游离和去游离的因素①电弧温度：热游离↓→Q↓→速度↓→复合加强→Q↓使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触。②电场强

4、度：E↓→运动速度↓→复合↑→Q↓→热游离↓③气体介质的压力：F↓→自由行程缩短→离子浓度↑→复合↑真空数目少→磁撞游离↓→扩散↑④介质特性：包括气体的介电强度、导热系数、热量量、电负荷⑤电极材料：铜、银、铜钨、银钨合金具有熔点高、导热能力强、热容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸气。3.去游离方式泸州职业技术学院7电气一次提高触头的开断速度（分闸弹簧）冷却电弧（油、SF6、真空、压缩空气）拉长电弧吹弧增大绝缘介质气体压力将触头置于真空灭弧室中将长弧分割成多段短弧。4.熄灭电弧的基本方法泸州职业技术学院8电气一次§3.2直流

5、电弧的特性及熄灭泸州职业技术学院9电气一次3.2.1特性1.静态伏安特性曲线为发弧电压、即产生电弧的最小电压值泸州职业技术学院10电气一次=阴极区电压+弧柱区电压+阳极区电压2.电弧电压分布图泸州职业技术学院11电气一次Uh=阴极区电压U阴极区+弧柱区UH+阳极区U阳极区或：——U阴极区，大小与ih无关，在空气中U=8～11V——UH与ih呈线性关系——U阳极区

6、电气一次近阴极效应（短弧原理）将长弧沿垂直方向切割成多段电弧串联，每一段即构成一个短弧，获得一个阴极区压降。如果加在触头间的电压小于各段短弧的阴极电压之和，则电弧就不能维持而熄灭。泸州职业技术学院13电气一次3.2.2直流电弧的工作点具有直流电弧的R——L电路泸州职业技术学院14电气一次E——电源电压。iR——电阻电压。——电感电阻电压Uh——电弧电压1.电压方程式2.直流电弧的熄灭条件泸州职业技术学院15电气一次3.2.3直流电弧的熄灭方法1.拉长电弧2.开断电路时在电路中逐级串人电阻3.在断口上装灭弧栅4.冷却电弧直流电弧的熄灭注

7、意事项在直流电路中不能采用灭弧能力太强的开关电器，避免产生过电压。泸州职业技术学院16电气一次§3．3交流电弧的特性及熄灭泸州职业技术学院17电气一次Uh——马鞍形状。A>BA——燃弧电压B——熄弧电压3.3.1特性1.动态伏安特性曲线：电弧电压和电流随时间不断变化，每一周期，电流过零2次泸州职业技术学院18电气一次电弧在自然过零时将自动熄灭，但下半周期随着电压的升高，电弧会重燃。若电流过零时，电弧不再重燃，电弧就此熄灭。2.热惯性：电弧温度的变化滞后于电流的变化3.3.1特性泸州职业技术学院19电气一次3.3.2交流电弧的熄灭1.弧

8、隙介质电强度的恢复过程UjUj——弧隙介质能够承受而致使弧隙击穿的最小电压过程：电流过零前——电弧的温度高，热游离强烈，弧隙的导电性能好电流过零时——弧隙温度剧降，热游离减弱，弧隙失去导电性能而恢复为绝缘介质。电流过零后