开关电器的灭弧
第三章灭弧原理及主要开关电器x
提高灭弧效率的方法包 括优化开关电器的结构 设计、采用新型灭弧材 料和加强电场控制等
定义：一种能够接通、承载和分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常 电路条件下接通、承载一定时间和分断电流的开关电器。
作用：主要用于控制和保护线路、电动机等电气设备，防止短路和过载电流对设 备造成损坏。
工作原理：断路器内部装有触头，当电路发生短路或过载时，触头会断开，切断 电流，从而保护电路和设备。
狭缝灭弧装置：利用狭缝对电弧的冷却和去游离作用，使电弧迅速熄灭。
适用性：根据使用环境和需求选择合适的开关电器
可靠性：确保开关电器能够稳定、可靠地工作
经济性：在满足使用和安全要求的前提下，选择性价比高的开关电器
安全性：选择符合安全标准的开关电器，确保使用过程中不会发生电击、火灾等安全事 故
熄灭
快速切断电流： 通过快速切断 电源来迅速熄
灭电弧
触头在分断过程中产生电弧 电弧在介质中传播，产生热量 触头附近的介质被加热，产生高压气体 高压气体将电弧吹离触头，使电弧熄灭
灭弧效率与开关电 器的性能密切相关
灭弧效率的提高有 助于减小电弧对开 关电器的损害
灭弧效率的评估指 标包括灭弧时间、 灭弧能量和电弧电 压等
主要特点：具有控制容 量大、可频繁操作、寿 命长等优点，但也有噪 音大、体积大等缺点。
应用场合：广泛应 用于电动机的控制 和保护，以及其他 各种电气控制系统。
熔断器是一种用于电路保护的开关电器 当电流超过规定值时，熔断器会因发热而熔断 熔断器具有短路保护功能，可以快速切断故障电路 熔断器的选择应考虑电路的额定电流和短路电流
灭弧原理：断路器在分断电路时会产生电弧，为了熄灭电弧，断路器内部装有灭 弧室或灭弧装置，通过拉长电弧并增加介质强度来熄灭电弧。
开关电器典型灭弧装置的工作原理
开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器作为现代电力系统中不可或缺的设备，在电力传输、配电和控制等方面扮演着重要的角色。
然而，在开关电器操作过程中，由于电流突然中断导致的电弧现象给电气设备和人身安全带来了巨大威胁。
为了解决这一问题，开关电器通常配备典型的灭弧装置，本文将介绍几种常见的灭弧装置及其工作原理。
一、消弧室消弧室是一种常见的灭弧装置，其结构特点在于采用开合时间大于或等于交流电流的零电压时长的方式实现电流零交流时消弧。
消弧室通常由两个可移动式电极、一定形状的可移动式活动触头和一定的灭弧介质组成。
当开关电器需要切断电流时，电极分开，触头与电极之间产生电弧。
随后，活动触头以合适的速度向电极移动，当电流通过零时，电极再次接近，最终将电弧排除在灭弧室中，从而实现消弧的目的。
二、磁增强器磁增强器是一种常用的灭弧装置，其原理基于磁场的作用。
磁增强器由线圈和磁芯组成，线圈连接在控制回路中。
当开关电器需要断开电流时，线圈中的电流流过，产生磁场。
磁场的作用使得电弧的移动受到约束，由于磁场的强大作用，电弧失去能量，电流被迫中断。
磁增强器通过这种方式有效地灭弧，确保了设备的安全和可靠性。
三、灭弧腔灭弧腔是一种常见的灭弧装置，其工作原理基于高速喷射气流。
灭弧腔通常由喷口、喷嘴和气体压力调节装置组成。
当开关电器需要切断电流时，喷射装置快速喷射高压气流，形成高速气流。
电弧在高速气流的作用下，受到气流的冷却和扩散，导致电弧能量不断减弱，最终熄灭。
灭弧腔通过喷射气流的方式实现灭弧，有效地保护了开关电器和附近设备的安全。
四、真空灭弧室真空灭弧室是一种高效的灭弧装置，其工作原理基于在真空环境中切断电流。
真空灭弧室由真空室、固定触头和活动触头以及灭弧介质组成。
当开关电器需要中断电流时，固定触头和活动触头分离并产生电弧。
在真空环境中，电弧的扩散速度受到限制，由于缺乏物质传递热量，电弧能量迅速耗散，最终中断电流。
真空灭弧室通过创造真空环境实现高效的灭弧效果，广泛应用于高压开关设备中。
简述开关电器中常用的灭弧方法
简述开关电器中常用的灭弧方法在低压电器中，由于其用途广泛，结构简单，功能齐全，操作灵活方便，动作频率较高，通常用于不频繁地接通和断开电路。
因此，使用的电流大，容量小，通常采用手动或自动空气式开关电器(如刀开关、组合开关等)作为切换元件。
另外还有自动重合闸(自动空气式、液压式、时间继电器式等)、保护及测量元件等。
根据开关电器的灭弧方法分类，可分为以下几种：当开关的触头或触头回路发生短路或接地时，产生很大的电弧，如果不采取适当的措施，就会烧毁触头，引起开关电器不能正常工作。
为了避免触头被烧坏，就必须迅速消除电弧。
灭弧的方法有： 1、断路器灭弧：一般是将断路器停电，或者操作开关切换到位置的同时，拉下断路器的分、合闸操作手柄，电弧即自行熄灭。
2、熔断器灭弧：一般是将熔断器熔断或自动开关跳闸的瞬间，短路电流将熔丝熔化，电弧也随之熄灭。
3、跌落式熔断器灭弧：开关电器发生接地故障后，需要迅速将电源切断。
此时跌落式熔断器中的熔丝会自动熔断，从而起到快速隔离电源的作用，实现快速灭弧的目的。
4、灭弧罩灭弧：开关电器发生断路故障后，要迅速隔离电源，这时可利用灭弧罩中的金属栅片将电弧熄灭。
5、使用消弧线圈进行灭弧：当开关电器出现断路故障时，短路电流较大，并会产生强烈的电磁感应，使周围空气急剧膨胀，形成强大的冲击力。
这种力量使触头间的弧隙迅速缩小而熄灭电弧。
这种方法只能用于无线电干扰较小的开关电器中。
如果由于长期过载或负荷过重造成熔断器过热而使熔丝熔断，就会导致开关电器被烧坏或触头严重损伤。
此时，若不立即将熔丝更换或进行检查，开关电器就可能被烧坏。
对这类故障，可用电烙铁焊下熔断器，进行修复。
然后，再用新熔丝更换，以保证安全运行。
1、定义：当开关的触头或其它部件发生断弧或接地短路时，触头间产生电弧。
这种电弧如果不加以及时熄灭，将会造成触头损坏或连接处熔化。
所以，这时必须将电弧熄灭，以防止事故扩大，造成电器事故。
2、方法：熄灭电弧的方法有多种，常见的有以下几种： 1)断路器灭弧：一般是将断路器拉出或推入，在接触点之间，靠电弧放电能量自行熄灭。
开关电器灭弧原理
开关电器灭弧原理开关电器灭弧原理是保证开关电器能够安全可靠地切断或接通电路的重要机制。
在开关电器切断或接通电路时，由于断开或接触的两个电极中断电弧的产生，这种电弧如果不得到有效的控制，就会给电器设备和人身安全带来严重威胁。
因此，灭弧原理是开关电器设计和运行的重要内容。
一、灭弧原理概述灭弧，即将电弧在安全且稳定的条件下熄灭或压制到一定程度，使其不再对开断或接通电路产生影响。
灭弧原理的基本要求是要求电弧的能量得到控制，从而确保电弧不会破坏电器设备和导线绝缘，并且不会对操作人员造成伤害。
二、灭弧原理分类按照灭弧原理的不同机制，可以将灭弧分为以下几类：1.空气灭弧原理：通过空气的强制流动或拉长电弧长度的方式，使电弧能量耗散，达到灭弧的目的。
常见的空气灭弧原理有磁吹灭弧和液压灭弧等。
2.气体灭弧原理：通过在电弧周围加入特定气体以改变电弧特性，从而控制电弧的能量耗散和熄灭。
常见的气体灭弧原理有气体断流器和充气式断路器等。
3.真空灭弧原理：通过将开关装置内的气体抽空，形成真空环境，从而提高电弧阻断能力和灭弧效果。
真空灭弧原理的例子包括真空断路器和真空开关等。
4.粉末灭弧原理：将特定的灭弧粉末投入到电弧中，通过灭弧粉末的物理、化学反应来降低电弧能量和灭弧。
粉末灭弧原理的代表有高压直流断路器。
1.磁吹灭弧原理：磁吹灭弧原理是通过在电弧产生后在电弧路径上施加强制的磁场，使电弧弯曲和膨胀，从而扩大电弧长度。
这样电弧中的等离子体能量耗散迅速，达到灭弧的效果。
磁吹灭弧原理广泛应用于空气断路器和真空断路器中。
2.液压灭弧原理：液压灭弧原理是通过将液体介质射入电弧中，使电弧弯曲和冷却，从而压制和灭弧。
液压灭弧器在高压直流断路器和气体断流器等开关电器中得到应用。
3.充气式断路器：充气式断路器是通过在电弧路径中注入高压气体，使电弧得到压制和灭弧。
充气式断路器通过调节注气量和压力来控制灭弧效果。
这种原理用于高压开关设备。
4.真空断路器和真空开关：真空断路器和真空开关是通过在开关装置内部建立真空环境来实现灭弧的。
开关的灭弧原理
开关的灭弧原理
开关的灭弧原理是通过特定的构造和材料选择来消除或减小断开电流时产生的电弧。
灭弧过程中有以下几个主要的原理：
1. 空气扩散灭弧原理：在断开电路时，电流导体间的间隙会产生弧光。
通过增大电流间的间隙，例如使用均匀分布和绝缘性能较好的材料，可以提高空气在间隙中的自然对流和扩散效果，使电弧能够自然扩散并熄灭。
2. 磁场强制灭弧原理：在开关内部有特定的电磁线圈或磁场辅助装置，当电流降至断开值时，磁场会产生一个恒定的力，将弧光强制移动到较长的电弧室或电弧盘中。
这样可以减少弧光对金属接点的烧蚀，提高开关的寿命。
3. 中性点过零灭弧原理：某些开关设计中，电流降至零时，可使电弧在金属接点之间熄灭。
这一原理适用于交流开关，通过合理设置断开点的位置和结构，可以在电流过零时破坏电弧形成的电路并实现快速灭弧。
4. 高速断开灭弧原理：快速断开电路可以减小电弧的持续时间和能量，从而减小对开关和电气设备的损伤。
高速断开可以通过设计断开部件的特殊构造和预压机构来实现，确保迅速分离接触器，同时限制电弧的能量传播。
上述原理的应用可以减小电弧的产生和影响，保持开关的正常运行，提高开关的安全性和可靠性。
但具体的设计和实施方式会因不同类型的开关而有所不同。
开关电器灭弧原理
开关电器灭弧原理开关电器主要用于控制电力系统中的电流，常用于开断电路中的负载电流。
在开关操作时，由于电流的存在，容易产生电弧，电弧会造成电器设备的损坏和短路等严重后果。
为了有效地避免电弧的产生和减小其对电器设备的危害，开关电器要具备灭弧功能。
灭弧原理主要包括了以下几个方面：1.快速分离快速分离是灭弧过程中的重要步骤，通过迅速分离开关触点，使得电弧路径拉长并被截断，从而有效地控制和消除电弧。
2.电磁吹弧电磁吹弧是一种常用的灭弧原理，通过电磁力将电弧移动到一个特定的区域，使其失去能量进而熄灭。
电磁吹弧装置一般由电磁线圈和吹气装置组成，电磁线圈产生磁场，吹气装置将气流送到电弧区域，通过电磁力和气流的共同作用，将电弧吹灭。
3.喷雾灭弧喷雾灭弧原理是利用高压喷射的液体或气体来吹灭电弧。
当电弧产生时，喷雾装置会将喷雾剂喷射到电弧区域，喷雾剂会瞬间蒸发，生成高压气体或液体冷却电弧，使其熄灭。
4.空气灭弧空气灭弧原理是利用高速流动的空气将电弧吹灭。
当开关触点分离时，电弧产生，同时启动空气灭弧装置，通过高速流动的空气将电弧吹灭。
5.液体灭弧液体灭弧原理是利用液体对电弧进行冷却和吸收能量，使其失去运动能量而熄灭。
液体灭弧主要使用矿油或硅油等绝缘材料进行灭弧。
6.气体灭弧气体灭弧原理是利用高纯度的惰性气体对电弧进行灭弧。
当电弧产生时，气体灭弧装置将惰性气体喷入电弧区域，气体会吸收电弧能量并抑制电弧继续燃烧，从而实现灭弧。
综上所述，灭弧原理主要包括快速分离、电磁吹弧、喷雾灭弧、空气灭弧、液体灭弧和气体灭弧等。
不同的灭弧原理适用于不同的开关电器和工作环境，通过选择合适的灭弧原理可以有效地控制和消除电弧，确保电器设备的安全运行。
列举现代开关电器采用的灭弧方法
列举现代开关电器采用的灭弧方法
现代的开关电器采用的灭弧方法各具特色，它们在提高了安全性、可靠性和功耗方面起到
巨大的作用。
下面我们从几种典型的灭弧方法来谈谈：
一、空气灭弧
空气灭弧是一种在开关导体之间形成电流弧的过程，当异常电流达到某个值时，空气电弧
会自动开始被分解，并在空气中消失，从而起到终止有害电弧的作用。
空气灭弧可以很好
地降低开关电器的功耗，而且电器本身不会被损坏，因此具有很高的可靠性。
二、油浸灭弧
油浸灭弧是一种用油浸没的开关电器来灭弧的方法，这种电器包含了一定数量的油浴，在
这种条件下，当异常电流通过时，油浴中的灰尘会和电流一起产生火花现象，从而使电弧
分解而熄灭。
这种方法的灭弧效果较为完善，可靠性高，但油浴的使用可能带来安装和维
护的不便。
三、温度灭弧
温度灭弧也被称为温度熔断，是指采用异步电机的温度检测机制来熔断特定电流，使电流
通断从而灭弧。
这种方法可以有效降低功耗，可以阻止大异常电流出现，相较于传统的灭
弧方法具有更高的安全性和可靠性。
以上三种灭弧方法都可以用于现代的开关电器，起到非常重要的作用，不仅可以节约能源、提高效率，而且可以在很大程度上保障用户的安全。
开关电器中电弧产生原因及灭弧方法
开关电器中电弧产生原因及灭弧方法在使用开关电器时，电器接触点之间产生的电弧是一个常见的问题。
电弧不仅会对电器开关造成损坏，还可能引起事故。
本文将讨论开关电器中电弧产生的原因以及如何灭弧。
电弧产生原因1.负载开关：当电器开关负载开关时，开关接点会形成瞬时火花，产生电弧。
2.电器开关操作：当人工操作电器开关时，因为手指与开关通电，造成飞跃电弧，会导致接触点燃烧甚至爆炸。
3.负载线路开关：线路切换时出现的电容反击现象，会造成瞬间高电压并产生电弧。
4.非正常负荷的开关：如果未关闭负载而斩断电线，那么负载会引起绕组过热或烧坏，从而产生电弧。
电弧灭除方法1.电弧灭除器：电弧灭除器是一种专业用于灭弧的设备。
它使用电容器和电磁线圈来“吞噬”电弧。
该装置能够将电弧熄灭并迅速将电路分离，从而保护电器和参与者的安全。
2.使用交流电源：交流电源每半周期都会变换极性，这样电弧可以在短时间内自然熄灭。
但在直流电源中，极性不变，电弧会持续存在，危险性更大。
3.开关电流下降：通过使开关电流下降来控制电弧的产生。
因为电弧只在电流大于零时存在，一旦电路的电流足够小，电弧就会熄灭。
4.开关电器的选择：为了减少电弧产生的可能性，应选择合适的开关电器。
耐压和断电容量等参数应符合负载要求，而且开关应具有防止弹簧松动的功能。
5.气体灭弧技术：在某些情况下，气体灭弧技术也可以用于灭弧。
例如，在高压电路中，气体灭弧技术通常用于避免大电流引起的短路现象。
在这种情况下，在电流大到一定程度时，气体会发生离子化，抑制电流。
结论在选择和使用开关电器时，我们应该考虑电器的设计和使用特性，避免过载和过时使用。
并选择适当的灭弧方法保障电路的稳定和使用安全。
开关电器典型灭弧装置的工作原理
开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器是现代电力系统中常见的重要设备，用于控制和保护电路的正常运行。
然而，当开关电器断开电路时，由于电流的存在，会产生电弧。
电弧是一种高温、高能量的放电现象，可能导致开关电器和周围设备的损坏，甚至引发火灾。
为了解决这一问题，开关电器通常配备了灭弧装置，用于有效地灭除电弧。
本文将介绍几种典型的灭弧装置，并详细阐述它们的工作原理。
1.磁场励磁式灭弧装置磁场励磁式灭弧装置是早期开关电器常用的一种灭弧装置。
其工作原理基于利用磁场力使电弧受到扰动和削弱，最终断开电路。
该装置由励磁线圈和灭弧室组成。
当电流突然改变时，励磁线圈产生瞬时磁场，使电弧受到力的作用被迫向上或向下偏离电弧通道，产生较大的接触电阻。
随着电弧接触电阻的增加，电流逐渐减小，直到达到灭弧的程度，电弧熄灭，断开电路。
2.气体灭弧装置气体灭弧装置是当前开关电器中常用的一种灭弧装置。
常见的气体灭弧装置有二氧化硫灭弧室和空气灭弧室等。
其工作原理都是基于将电弧引导到灭弧室中，通过气体的快速喷射和冷却来灭除电弧。
当电弧产生时，灭弧室内的气流会迅速形成一个狭窄的通道，将电弧束约束在其中。
气体喷射的速度和方向可以使电弧冷却和消散，从而使电弧的能量逐渐减小，最终使电弧熄灭。
3.油膜灭弧装置油膜灭弧装置是一种利用油膜扩散和冷却电弧的灭弧装置。
常见的油膜灭弧装置有油膜式断路器等。
其工作原理是通过在电弧通道上形成一层均匀的油膜，使电弧受到冷却和扩散。
电弧通道中的电流和电弧能量会将润滑油加热并将其蒸发，蒸汽进一步冷却和吸收电弧能量，使电弧迅速衰减。
油膜的扩散和吸热过程使电弧通道的电阻迅速增加，从而阻止了电流的进一步流动，实现了灭弧的效果。
4.固体灭弧装置固体灭弧装置是一种利用特殊的材料来抑制电弧的灭弧装置。
常见的固体灭弧装置有石英灭弧室和陶瓷灭弧室等。
其工作原理是电弧通过灭弧室时，固体材料产生的热量和气体使电弧温度骤然升高，从而使电弧失去能量。
简述开关电器中常用的灭弧方法
简述开关电器中常用的灭弧方法
开关电器是机器自动化技术中最基本的元件之一，它用来控制电路的运行。
但是，当开关
断开时，很容易发生大电流故障，从而导致电路受损或烧坏，因此，需要采用灭弧方法来
稳定断开的开关，从而减少电流故障的发生。
灭弧方法是开关电器中常用的一种断开技术，主要有三种：磁灭弧、电磁灭弧和熔断灭弧。
磁灭弧是将断开的开关上的电极设置一个负弧磁场，当断开时，电流不能立即被转换成热，而是被电磁场吸引到另一端，而由于磁场改变而发生灭弧，从而使最终灭弧电流得到抑制。
电磁灭弧是利用开关电器的机械运动和电路布局的良好性，使灭弧的时间满足需求。
它的
基本原理是，在断开时，常开路两侧的电流形成对偶电极，在断开过程中，对偶电极生成
一个变化稳定的磁场，从而抑制烧坏开关电路带来的热量或火花，从而实现灭弧。
熔断灭弧方法是利用断路器搭配一定电感来实现熔断灭弧，原理是随着断开开关时所产生
电流的变化，断路器附加的电感会释放电磁能，对抗断开过程中电流的变化，从而稳定断
开的电流，达到灭弧的目的。
以上就是开关电器中常用的灭弧方法。
由于每种方法的适用范围不同，所以要根据实际情
况选择合适的灭弧方法，以达到最佳的结果。
此外，在使用开关电器时，还应注意防止电
磁干扰问题，以确保正常的工作状态。
开关电器灭弧原理
⒉弧隙电压恢复过程ur（t）的计算：
变为直流电源突然合闸于R、L、C组成的串联电 路时，在C两端的电压变化过程uc，等值电路如图 2—35所示。
由图2—35可知，当Q突然合闸时，有
u
0＝iR＋L
di dt
＋u
c
(2—67)
i＝i1＋i
⑴阴极在强电场作用下发射电子：
触头分开瞬间，触头间会形成很强的电场强度E(E=U／d)
⑵阴极在高温下发生热电子发射：
分开过程中：接触电阻↑↑→触头间温度↑↑→导体内电子 能量↑↑
⑶碰撞游离：
由高速运动的电子作用产生，（如图2—26所示）使中性 质点游离为新的自由电子和正离子，这种游离过程称碰撞 游离。
稳定燃烧所需的电压很低。 (4)电弧是一束游离气体，很轻，易变形，在外力作用下(如
气体、液体的流动或电动力作用)会迅速移动、伸长或弯 曲
3、电弧的特点： ⑴电弧燃烧期间，电路中的电流仍以电弧的方式维持着。
（可看作特殊导电区域或元件） ⑵电弧的温度极高，如电弧长久不熄灭，就会烧坏触头和触
头附近的绝缘， ⑶如电弧长久不熄，延长断路时间，会危害电力系统的安全
短路时，电弧电流过便有先后，先过零的一相，电弧首先熄 灭，称为首先开断相。
在图2—38中，忽略电阻，只计电抗xL，即相电流滞后相应的 相电压90。。设U相为首先开断相，当U相电流过零时其电 弧熄灭，V、W相触头仍由电弧短接,由电路知识可得：
数值上，有UU＝UV＝UW＝Uph，式中Uph为相电压， Uu0’＝1.5 Uph (2—88) 首先开断相断口上的工频恢复电压为相电压1．5倍，如图
⒉若游离作用等于去游离作用，则电弧电流不变， 电弧稳定燃烧；
开关电器中电弧产生原因及灭弧方法
开关电器中电弧产生原因及灭弧方法集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-开关电器中电弧产生原因及灭弧方法开关电器中电弧是如何产生的电孤是一种气体放电现象，它有两个特点：一是电弧中有大量的电子、离子，因而是导电的，电孤不熄灭电路继续导通，要电弧熄灭后电路才正式断开;二是电弧的温度很高，弧心温度达4000～5000摄氏度以上，高温电弧会烧坏设备造成严重事故，所以必须采取措施，迅速熄灭电弧。
电弧产生和熄灭的物理过程简述如下：在开关断开过程中，由于动触头的运动，使动、静触头间的接触面不断减小，电流密度就不断增大，接触电阻随接触面的减小就越来越大，因而触头温度升高，产生热电子发射。
当触头刚分离时，由于动、静触头间的间隙极小，出现的电场强度很高，在电场作用下金属表面电子不断从金属表面飞逸出来，成为自由电子在触头间运动，这种现象称为场致发射。
热电子发射、场致发射产生的自由电子在电场力作用下加速飞向阳极，途中不断碰撞中性质点，将中性质点中的电子又碰撞出来，这种现象称作碰撞游离。
由于碰撞游离的连锁反应，自由电子成倍地增加(正离子亦随之增加)，大量的电子奔向阳极，大量的正离子向负极运动，开关触头间隙便成了电流的通道，触头间隙间介质被击穿就形成电弧。
由于电弧温度很高，在高温的作用下，处在高温下的中性质点由于高温而产生强烈不规则的热运动，在中性质点互相碰撞时，又将被游离而形成电子和离子，这种因热运动而引起的游离称为热游离。
热游离产生大量电子和离子维持触头间隙间电弧。
产生电弧主要由碰撞游离，维持电弧主要依靠热游离。
开关电器中电弧熄灭常用哪些方法开关电器中电弧熄灭常用的方法如下：(1)利用气体或油熄灭电弧。
在开关电器中利用各种形式的灭弧室使气体或油产生巨大的压力并有力地吹向弧隙，电弧在气流或油流中被强烈地冷却和去游离，并且其中的游离物质被未游离物质所代替，电弧便迅速熄灭。
第五章开关电器典型灭弧装置的工作原
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§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。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
在电弧进入栅片之后，电弧电压变为
U
’ h
nU 0
El’
金属栅片灭弧装置既能用于熄灭直流电弧，也能用于熄
灭交流电弧。
当熄灭直流电弧时： n U N U0
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
图5-11表示厚为2mm、片距5mm的 平板形栅片的灭弧装置开断350A电流 时，介质初始恢复强度Ujf0和Kjf与n 变化的关系是不成比例。其原因是电 弧进入栅片分成很多短弧后，它们在 灭弧室中的运动速度不同、运动方向 也不同。
37
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 (3) 在熄灭交流电弧过程中，当电流增大时，电弧的功 率增大，油气的形成加剧，气泡中油气温度增高和压力上升。 在压力较高的情况下，气泡壁处油的沸点升高，处于过热状 态。当电流减小到过零附近时，由于电弧功率减小，油气产 生的速度下降，但气泡在压力作用下仍继续膨胀，结果引起 气泡中油气的温度和压力迅速降低。此时气泡壁处油的沸点 下降，处于过热状态的油猛烈气化。由于气泡壁各处油的气 化速度不一致，在气泡内就形成了压力差。此压力差促使油 气产生混乱的运动，使刚刚形成的温度较低的油气进入弧柱 中，加强了弧柱的冷却。
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运用。
加速开关电器灭弧措施和主要方法
加速开关电器灭弧措施和主要方法开篇要说，电器灭弧这事儿，听起来可能有点儿高大上，但其实它就像我们生活中的一些小细节，虽不起眼，却能让你省心不少。
想想看，家里的电器就像家里的宠物，能给你带来便利，但如果没照顾好，嘿嘿，麻烦就来了！今天我们就来聊聊那些让电器安全“生活”的灭弧措施，保证你听了不犯困。
1. 什么是电器灭弧？首先，我们得明白，什么是灭弧。
简单说，电弧就像是电流在空气中跳舞的小火花，虽说看着热闹，但其实很危险啊！一旦电流强烈到一定程度，就容易引发短路，甚至着火。
这就像你不小心把香烟丢在了干草堆上，后果可想而知。
所以，灭弧措施就是要把这场“火花派对”给结束掉，让它不再肆意妄为。
1.1 电弧的成因你可能会问，电弧到底是怎么来的？哎，简单来说，它就像是电流对空气的“挑衅”。
当电流经过开关电器时，开关接触不良、磨损、灰尘等问题就可能导致电弧的产生。
想象一下，开关就像你和朋友之间的互动，如果总是没默契，那麻烦可就大了。
1.2 电弧的危害接着，咱们再来聊聊电弧带来的危害。
电弧产生的瞬间高温，能让绝缘材料融化，甚至直接烧毁设备，这可不是闹着玩的。
再加上它还可能引发电击，真是“乌鸦嘴”了！这就像是你在厨房煮东西时，不小心把水煮干了，锅底烧焦，最终不仅锅坏了，还得重新洗锅，真心麻烦！2. 灭弧的主要方法说到灭弧的方法，咱们就得从技术层面入手了。
这就像是厨师调料，得找对方法才能做出好菜。
2.1 选择合适的材料首先，选材料是个重要环节！你想啊，好的材料就像是好食材，能为你的电器“健康”打下基础。
现在的灭弧材料种类繁多，比如采用高性能绝缘材料或者特殊的导电材料，这样就能大幅度降低电弧的产生。
就像做菜，调料选得好，味道自然好。
2.2 采用灭弧技术除了材料，技术也不能忽视。
比如，有些电器会采用快速断开技术，能在电弧形成之前就先切断电源。
这样一来，就能把火花灭得干干净净。
再者，现代开关电器还可以配备灭弧室，里面有特殊设计，能够有效吸收和消散电弧产生的热量。
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开关电器的灭弧
电弧是电气设备运行中经常发生的物理现象，其特点是光亮很强和温度很高。
它不仅对触头有很大的破坏作用，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短路电流的时间。
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，这可能对电路设备造成更大的损坏。
同时，电弧的高温可能烧坏开关的触头，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，强烈的电弧可能损伤人的视力，严重的可导致人失明。
因此，开关设备在结构设计上就要保证其操作时电弧能迅速地熄灭。
我们知道电弧的产生会对供电系统的安全运行产生非常不利的影响，因此有必要了解下电弧产生的原因：在实际中，开关触头在分断电流时之所以会有电弧，原因在于触头本身及触头周围的介质中含有大量的可被游离的电子。
当分断的触头之间存在足够大的外施电压的条件下，这些电子就有可能被强烈电离而产生电弧。
那么要使电弧熄灭，就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大于离子产生的速率。
所以在电气设备的运行中，常常会采用下列几种方法灭弧：速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、狭沟或狭缝灭弧法、真空灭弧法和六氟化硫灭弧法。
1.速拉灭弧法：
这是开关电器中普遍采用的最基本的一中灭弧法。
迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，离子的复合迅速增强，从而加速断乎的熄灭。
这种方法是利用开关中装设的强有力的断路弹簧，快速分断触头，迅速拉长电弧，最终达到灭弧的目的。
2.冷却灭弧法：
通过降低电弧的温度，使电弧中的高温游离减弱，正负离子的复合增强，使电弧加速熄灭。
这种方法在开关电器中也应用普遍，也是一种基本的灭弧方法。
以上两种灭弧法都是利用空气的流动降温灭弧的，低压小功率电器开关基本上都是空气自然冷却灭弧。
如一般接触器、转换开关等。
3.吹弧灭弧法：
利用外力（如气流、油流或电磁力）来吹动电弧，使电弧加速冷却，同时拉长电弧，降低电弧中的电场强度，使离子的复合和扩散增强，从而加速电弧的熄灭。
这种灭弧方法的灭弧能力不是很强，灭弧速度也不快，一般是用于中低电压的电路开关中。
4.长弧切短灭弧法：
由于电弧的电压降主要降落在阴极和阳极上，其中阴极电压降又比阳极电压降大得多，而电弧的中间部分（弧柱）的电压降是很小的。
因此如果利用金属片将长弧切割成若干倍。
当外施电压小于电弧上的电压降时，则电弧不能维持而迅速熄灭。
利用铁磁将触头间电弧快速吸入钢灭弧栅。
同时钢片对电弧还有一定的冷却降温作用。
5.粗弧分细灭弧法：
将粗大的电弧分成若干平行的细小电弧，使电弧与周围介质的接触面增大，改善电弧的散热条件，降低电弧的温度，从而加速电弧中离子的复合和扩散都得到加强，使电弧加速熄灭。
6.狭沟灭弧法：
利用电动力吹弧使电弧进入绝缘栅片内，使电弧在固体介质所形成的狭沟中燃烧，改善了电弧的冷却条件，同时由于电弧与介质表面接触使带电质点复合大大增强，从而加速电弧
的熄灭。
比如有的熔断器熔管内充填石英砂，在熔断器中充填石英砂，其目的是为了增强熔断器的灭弧能力。
石英砂具有较高的导热性和绝缘性能，并且与电弧有很大的接触面积，便于吸收电弧能量，因此能使电弧迅速冷却。
使熔丝在石英砂中熔断。
7.真空灭弧法：
因为真空具有较高的绝缘强度。
如果将开关触头装在真空容器内，则在触头分断时其间产生的电弧一般较小，且在电流第一次过零时就能熄灭电弧。
比如在真空断路器分断瞬间，由于两触头间的电容存在，使触头间绝缘击穿，产生真空电弧。
由于触头形状和结构的原因，使得真空电弧柱迅速向弧柱体外的真空区域扩散。
当被分断的电流接近零时，触头间电弧的温度和压力急剧下降，使电弧不能继续维持而熄灭。
电弧熄灭后的几μs内，两触头间的真空间隙耐压水平迅速恢复。
同时，触头间也达到了一定距离，能承受很高的恢复电压。
所以，一般电流在过零后，不会发生电弧重燃而被分断。
这就是其灭弧的原理。
8.六氟化硫灭弧法：
由于六氟化硫（SF6）具有优良的绝缘性能和灭弧性能，其绝缘强度约为空气的三倍，其绝缘强度恢复的速度约比空气快一百倍，因此采用六氟化硫来灭弧可以大大提高开关的断流容量和缩短灭弧时间。
原理是：当短路开始，电信号反馈到脱扣器，使开关分闸。
在分闸的瞬间，动触头和静触头之间就产生了电弧。
动触头继续向下运动，电弧很快转移到引弧电极上。
此时，绕在圆筒电极外而串联在静触头与圆筒电极之间的磁吹线圈通过短路电流，因而产生了磁场，于是电磁力驱使电弧高速旋转，在SF6气体中，电弧的高速旋转使得其离子体不断地与新鲜的SF6气体接触，以充分发挥六氟化硫的负电性，从而迅速地熄灭电弧。
以上介绍的灭弧方法各有优缺点，在不同的场合常常根据具体情况选用不同的开关电器来灭弧，或者同时利用几种不同的灭弧方法来达到迅速灭弧的目的。