电力机车电器灭弧装置分析 毕业论文

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1、山东职业学院毕业设计（论文）题目：电力机车电器灭弧装置分析系别：轨道交通学院专业：铁道机车车辆班级：机车1236班学生姓名：司杰君指导教师：岳艳红完成日期：2015.02.09目录1.绪论·······························12.第一章灭弧原理·························23.第二章电弧的形成························34.第三章电弧的熄灭·······················45.交流电弧的特性及熄灭············

2、··········56.熄灭交流电弧的方法·······················77.电器触头的基本知识·······················118.开关电器典型灭弧装置的工作原理··················129.提高灭弧装置开断能力的辅助方法··················1610.参考文献···························19绪论电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于10

3、—20伏，电流不小于80~100mA，电器的触头间便会产生电弧。因此，在了解开关电器的结构和工作情况之前，首先来看看其是如何产生和熄灭的。电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度E很高(E=U/d)。当电场强度超过3×10^6V/m时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为：强电场发射。从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少数电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动，途中不断地和中性质点相碰撞。只要电子的运动速度

4、v足够高，电子的动能A=1/2mv^2足够大，就可能从中性质子中打出电子，形成自由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。新形成的自由电子也向阳极作加速运动，同样地会与中性质点碰撞而发生游离。碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子，具有很大的电导；在外加电压下，介质被击穿而产生电弧，电路再次被导通。触头间电弧燃烧的间隙称为弧隙。电弧形成后，弧隙间的高温使阴极表面的电子获得足够的能量而向外发射，形成热电场发射。同时在高温的作用下(电弧中心部分维持的温度可达5000℃以上)，气体中性质点的不规则热运动

5、速度增加。当具有足够动能的中性质点相互碰撞时，将游离而形成电子和正离子，这种现象称为热游离。随着触头分开的距离增大，触头间的电场强度E逐渐减小，这时电弧的燃烧主要是依靠热游离维持的。-21-在开关电器的触头间，发生游离过程的同时，还发生着使带电质点减少的去游离过程。第一章灭弧原理1.电弧的概念当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。电弧是一种气体游离放电（带电质点）现象。电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才

6、算断开。开关触点间的电压为10~20V，电流为80~100mA断开电路时，即可产生电弧。例如：断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电路时，产生电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭，对人员及设备都可能产生重大危害和损失。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。灭弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。电弧的实质是一种气体放电现象。2.电弧放电的特征图1-2-1（1）电弧由三部分组成。包括阴极区

7、、阳极区和弧柱区。弧柱处温度最高，可达6~7千到1万度以上。弧柱周围温度较低，亮度明显减弱的部分叫弧焰，电流几乎都从弧柱内部流过。（2）电弧温度很高。（例：10kvQF断开20kv的电流，电弧功率达到一万kw以上）（3）电弧是一种自持放电现象，维持电弧燃烧的电压很低。在大气中，1cm长的直流电弧的弧柱电压仅15~30v，在变压器油中，1cm长的直流电弧的弧柱电压仅100~220v。（4）电弧是一束游离的气体，质量极轻，极易变形。电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下，能迅速移动、伸长或弯曲，这也是灭

8、弧的必要条件。3.电弧的危害-21-（1）电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。（2）电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。（3）由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。第二章电弧的形成（1）热电子发射当断路器的动、静触头分离时，触头间的接触压力及接触面积逐渐缩小，接触电阻增大，使接触部位剧烈发热，导致阴极表