《工厂供电第二章》PPT课件

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1、第二章工厂供电系统的常用设备第一节电气设备中的电弧问题及对触头的要求电弧是电气设备运行中经常发生的一种物理现象，其特点是光亮很强和温度很高。电弧的产生对供电系统的安全运行有很大影响。首先，电弧延长了电路开断的时间。在开关分断短路电流时，开关触头上的电弧就延长了短路电流通过电路的时间，使短路电流危害的时间延长，可能对电路设备造成更大的损坏。同时，电弧的高温可能烧损开关的触头，烧毁电气设备和导线电缆，甚至可能引起火灾和爆炸事故。此外，强烈的弧光可能损伤人的视力，严重的可致人失明。因此，开关设备在结构设计上要保证其操作时电弧能迅

2、速地熄灭14:51:12一.电弧的产生(一).产生电弧的根本原因开关触头在分断电流时之所以会产生电弧，根本的原因在于触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子。这样，当分断的触头之间存在足够大的外施电压的条件下，这些电子就有可能强烈电离而产生电弧。(二).产生电弧的游离过程(1).热电发射当开关触头分断电流时，阴极表面由于大电流逐渐收缩集中而出现炽热的光斑，温度很高，因而使触头表面分子中外层电子吸收足够的热能而发射到触头的间隙中去，形成自由电子。(2).电场发射开关触头分断之初，电场强度很大。在这种高电场的作用下，触

3、头表面的电子可能被强拉出来，使之进入触头间隙，也形成自由电子。14:51:12(3).碰撞游离当触头间隙存在着足够大的电场强度时，其中的自由电子以相当大的动能向阳极移动。在高速移动中碰撞到中性质点，就可能使中性质点中的电子游离出来，从而使中性质点变为带电的正离子和自由电子。这些被碰撞游离出来的带电质点在电场力的作用下，继续参加碰撞游离，结果使触头间介质中的离子数越来越多，形成“雪崩”现象。当离子浓度足够大时，介质击穿而发生电弧。(4).高温游离电弧的温度很高，表面温度达3000～4000℃，弧心温度可高达10000℃。在这

4、样的高温下，电弧中的中性质点可游离为正离子和自由电子（据研究，一般气体在9000～10000℃时发生游离，而金属蒸气在4000℃左右即发生游离），从而进一步加强了电弧中的游离。触头越分开，电弧越大，高温游离也越显著。14:51:12二、电弧的熄灭(一).电弧熄灭的条件要使电弧熄灭，必须使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即其中离子消失的速率大于离子产生的速率。(二).电弧熄灭的去游离方式(1).复合复合就是正负带电质点重新结合为中性质点。这与电弧中的电场强度、电弧温度及电弧截面等因素有关。电弧中的电场强度越弱，电弧的温度越

5、低，电弧的截面越小，则带电质点的复合越强。(2).扩散扩散就是电弧中的带电质点向周围介质中扩散开去，从而使电弧中的带电质点减少。扩散的原因，一是由于电弧与周围介质的温度差，另一是由于电弧与周围介质的离子浓度差。扩散也与电弧截面有关。电弧截面越小，离子扩散也越强。14:51:12(3).交流电弧的熄灭由于交流电流每半个周期要经过零值一次，而电流过零时，电弧将暂时熄灭，所以交流电弧每一个周期(2π电角度)要暂时熄灭两次，如图1-1所示。电弧熄灭的瞬间，弧隙温度骤降，高温游离终止，去游离（主要是复合）大大增强。这时弧隙虽然处于游

6、离状态，但是阴极附近空间差不多立刻获得很高的绝缘强度。随后弧隙的电场强度又可能使之击穿，使电弧复燃。但是由于触头的迅速断开，电场强度的迅速降低，一般交流电弧经过若干周期的熄灭、复燃的反复，最终完全熄灭。因此交流电弧的熄灭，可利用交流电流过零时电弧要暂时熄灭这一特性，来加速电弧的熄灭。14:51:12图1-1开关断开交流电流时电路电压和电流的变动曲线14:51:12三.开关电器中常用的灭弧方法电弧的熄灭(1).速拉灭弧法迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，正负离子的复合迅速增强，从而加快电弧的熄灭。这种灭弧方法是开关电器中

7、普遍采用的最基本的一种灭弧法。(2).冷却灭弧法降低电弧的温度，可使电弧中的高温游离减弱，正负离子的复合增强，有助于加速电弧的熄灭。这种灭弧方法在开关电器中也应用较普遍，同样是一种基本的灭弧方法。(3).吹弧灭弧法利用外力（如气流、油流或电磁力）来吹动弧使电弧加快冷却。加速电弧的-有横吹和纵吹两种，分别如图2-1a、b所示。低压刀开关当迅速拉开其刀闸时，不仅迅速拉长了电弧，而且其本身回路电流产生的电动力作用于电弧，也吹动电弧使之加速拉长，如图2-2所示。有的开关采用专门的磁吹线圈来吹弧，如图2-3所示。也有的开关利用铁磁物

8、质（如钢片）来吸动电弧，相当于反向吹弧，如图2-4所示。14:51:12图2-1吹弧方式（1-电弧；2-触头）a)横吹b)纵吹图2-2电动力吹弧（刀开关断开时）14:51:12图2-3磁力吹弧1-磁吹线圈；2-灭弧触头；3-电弧图2-4铁磁吸弧1-钢片2-电弧14:51:12(4).长弧切短灭弧法由于电