毕业论文 --电力机车电器灭弧装置分析

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1、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：铁道机车车辆山东职业学院毕业设计任务书班级学生姓名指导教师设计题目主要研究内容主要技术指标或研究目标基本要求主要参考资料及文献目录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······················56.熄灭交流电弧的方法·····

2、··················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—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

3、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

4、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。-19-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

5、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

6、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、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

7、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，这也是灭弧的必要条件。3.电弧的危害-19-（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