开关电器典型灭弧装置的工作原理.ppt

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1、第五章开关电器典型灭弧装置的工作原理教学目的与要求：掌握在当今开关电器中所使用的灭弧装置的灭弧原理，熟悉提高灭弧装置开断能力的辅助方法。教学重点与难点：金属栅片灭弧装置、真空灭弧装置、SF6灭弧装置、石英砂灭弧装置第五章开关电器典型灭弧装置的工作原理本章教学基本内容（其中红色内容是重点）1．开关电器典型灭弧装置的工作2．提高灭弧装置开断能力的的灭弧辅助方法：并联低值电阻、附加同步装置、附加晶闸管装置。通过本章的学习，学生掌握当今开关电器中所使用的灭弧装置的灭弧原理，熟悉提高灭弧装置开断能力的辅助方法，便于在以后的工程实践中灵活

2、运用。概述§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理§5-2提高灭弧装置开断能力的辅助方法小结基本内容当电源电压超过数十伏、开断电流在数十安以上时，为减少电弧对触头的烧损和限制电弧扩展的空间，通常需要采取加强灭弧能力的措施，为此而采用的装置称为灭弧装置。这些灭弧装置的灭弧原理主要有下列十几种：1．简单开断；2．磁吹灭弧装置；3．纵缝灭弧装置；4．绝缘栅片灭弧装置；5．金属栅片灭弧装置；6．固体产气灭弧装置，概述7．石英砂灭弧装置；8．变压器油灭弧装置；9．压缩空气灭弧装置；10．SF6灭弧装置；11．真空灭弧装置。此外，为了增加灭

3、弧装置的开断能力，通常可以采用下列辅助方法：1．在弧隙两瑞并联电阻；2.附加同步开断装置；3．附加晶闸管装置。概述上述灭弧装置的灭弧原理是：(1)在大气中依靠触头分开时的机械拉长，使L增大；(2)利用流过导电回路或特制线圈的电流在燃弧区产生磁场，使电弧迅速移动和拉长；（3）依靠磁场的作用，将电弧驱入用耐弧材料制成的狭缝中，以加强电弧的冷却和消电离；(4)用金属板将电弧分隔成许多串联的短弧；概述(5)在封闭的灭弧室中，利用电弧自身能量分解固体材料，产生气体，以提高灭弧室中的压力，或者利用产生的气体进行吹弧；(6)利用电弧自身能量

4、，使变压器油分解成含有大量氢气的气体并建立起很高的压力，再利用此压力推动冷油和气体去吹弧；概述(7)利用压缩空气吹弧；(8)利用SF6气体吹弧；(9)在高真空中开断触头，利用弧隙中由电极金属蒸汽形成的弧柱在电流过零时迅速扩散的原理进行灭弧；(10)利用石英砂等固体颗粒介质，限制电弧直径的扩展和加强冷却。概述§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理一、简单开断在大气中利用机械方式拉长电弧进行灭弧的原理与图例。（1）原理：电弧放长后，电弧电压就增大，其静态伏-安特性向上移动。图5-2刀开关中的电弧拉长情况1—闸刀2—静触头3—电弧依

5、靠拉长电弧使之恰好熄灭的最短长度，称为临界长度，记为。其计算公式为：式中K——常数，当电源电压为500V时，K=0.75；250V时，K=0.15；——开断电流的起始值（有效值），单位为A。§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理（2）图解：如下图示，除依靠触头分开拉长电弧以外，还可依靠导电回路的电流产生的磁场使电弧弯曲来拉长电弧。前者沿电弧的轴向(亦称切向)拉长电弧，后者是沿着垂直于弧轴的方向(亦称法向)拉长电弧。§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理（3）示例：例一：刀开关拉长电弧。§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理例二

6、：利用流过导电回路的特制线圈的电流在燃弧期间产生磁场，使电弧迅速移动和拉长。图b）还增加了引弧角。§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理二、磁吹线圈：可用于低压直流和交流接触器中。对后者，为减少涡流损耗和避免由于钢夹板中磁通与电弧电流相位不同而产生反向电动力，铁心2上可开一槽或者用硅钢片叠成。§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理当铁心不饱和时，如果磁吹线圈开断大电流时产生的磁场适当，则在开断小电流时将因电动力过小而引起吹弧困难。当然，通过设计也能使磁吹线圈在开断小电流时产生的磁场适当。但这样做，一方面将使磁吹线圈的匝数增加，

7、增大了线圈体积和多用有色金属；另一方面将使开断大电流时产生的磁场过强，使得触头的电磨损大大增加。§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理为缓和上述矛盾，可以通过适当选择磁吹线圈的匝数以及铁心和钢夹板的截而积，使得开断小电流时磁场加强，在开断大电流时则由于磁路饱和而磁场不致过强。这样，电弧所受到的电动力将不再随开断电流成平方倍数地增加。§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理三、纵缝灭弧装置所谓纵缝就是灭弧室的缝隙方向与电弧的轴线平行。灭弧装置的工作原理：利用磁吹线圈产生的磁场将电弧驱入耐弧绝缘材料(石棉、水泥、陶土等)制成的具有纵

8、缝的灭弧室中进行灭弧。它既可用于熄灭直流电弧，也可用于熄灭交流电弧。§5-1开关电器典型灭弧装置的工作原理按缝隙的尺寸和形式，它们又分两种，如图5-5所示。图5-5a表示一单纵缝灭弧装置的原理结构。图中，1为用耐弧绝缘材料制成的灭弧室壁，2为磁吹线圈的钢夹板，3为电弧。通常上