第五章 开关电器典型灭弧装置的工作原理
灭弧器工作原理
灭弧器工作原理
灭弧器是一种常用于电力系统的电气设备，其工作原理主要是通过控制电流和电压的方式来消除或阻止发生电弧现象，以保护设备和人员的安全。
灭弧器的工作原理可以分为两种情况：
1. 电流灭弧器：电流灭弧器是根据电流的大小和方向来控制电弧的产生和灭除。
当电流超过设定的阈值时，电流灭弧器会迅速切断电路，从而阻止电弧的扩散和延续。
其原理是利用电流的磁作用力，通过产生磁场的变化来压制和灭除电弧。
2. 电压灭弧器：电压灭弧器是通过改变电压的幅值和频率来控制电弧的产生和灭除。
当电压超过设定的阈值或频率超过一定范围时，电压灭弧器会自动切断电路，以避免电弧的形成和扩散。
其原理是利用电压的变化来改变电弧的电流和能量，从而使电弧无法维持。
无论是电流灭弧器还是电压灭弧器，其工作原理都是基于对电流和电压的控制，以防止电弧的发生和延伸。
通过灭弧器的使用，可以有效地保护电力系统的设备和人员安全，避免火灾和其他事故的发生。
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。
第5章-开关电器典型灭弧装置的工作原理-pdf用
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典型灭弧装置主要包括灭弧室、灭弧冲击器、灭弧剂和触头等组成。
当高压开关进行断电操作时，由于断开电源电流的存在，会在断口中产生电弧。
电弧是一种具有高温、高能量的气体导体，它的存在会导致电弧残压和电弧残流产生，严重影响开关电器的正常运行。
因此，通过灭弧装置来迅速灭除电弧是很重要的。
灭弧室是灭弧装置的关键组成部分，它是一个密闭的空间，其内的气体是由开关电器冷却系统提供的。
当电弧被引起时，其能量迅速传递到灭弧室中。
灭弧室内的气体经过一个精确设计的通道，使气体得以迅速冷却和扩散，在瞬间将电弧的温度降低到无法维持的程度，从而将电弧熄灭。
灭弧冲击器是灭弧室的核心部分，它通过产生机械冲击来灭除电弧。
灭弧冲击器的工作原理主要有两种方式：压缩气体方式和磁场作用方式。
压缩气体方式中，灭弧冲击器利用高压气体或压缩空气来产生机械冲击，将电弧的能量转化为机械能。
具体而言，当电弧被引起时，压缩气体或气体爆炸会产生冲击波，使电弧受到冲击而熄灭。
这种方式具有动作迅速、可靠性高的特点。
磁场作用方式中，灭弧冲击器利用电磁场的作用来灭除电弧。
具体而言，当电弧被引起时，灭弧冲击器中的线圈会产生磁场，在磁力的作用下，电弧受到磁力的挤压，电弧道被迅速拉长，电弧温度急剧降低，进而熄灭。
这种方式具有无须压缩气体的优点，但需要较大的电流来产生足够强的磁场。
除了灭弧冲击器，灭弧装置中的灭弧剂也起到重要作用。
灭弧剂是一种特殊的介质，能够吸收电弧的能量，并将其转化为其他形式的能量，如光能、声能和热能等。
常用的灭弧剂有光弧熄灭剂、喷雾熄弧剂等。
灭弧剂的作用是在灭弧过程中将电弧的能量迅速消耗掉，从而使电弧迅速熄灭，确保高压开关电器正常断路。
除了上述灭弧装置的主要组成部分外，还有一些辅助设备，如触头等。
触头主要用于控制开关电器的通断操作，通常是由导电材料制成，具有较好的导电性能和机械强度。
通过以上介绍可知，开关电器典型灭弧装置的工作原理是通过将电弧能量迅速转化为其他形式的能量，达到灭除电弧的目的。
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。
开关电器典型灭弧装置的工作原理[专业知识]
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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。
通常上部缝宽小于熄灭电弧 的直径。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
由图5-6可见，当电流增大（横坐标向右）时，纵缝灭 弧装置中电弧的“伏—安特性”随电弧电流增加而下降的 程度比自由燃弧时的“伏—安特性”下降程度要缓得多， 特别当电流很大时，E可以认为是常数。
随着缝宽的减小和电弧横向运动速度的提高，电弧的 “伏—安特性”也将升高，这表明灭弧能力也随之增强。
采用多纵缝可以减小电弧进入上部窄缝的阻力，在驱 动电弧运动的电磁力给定时，可以采用比单纵缝灭弧室更 小的缝隙。这使灭弧空壁对电弧的冷却和消电离作用更强。
(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。
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§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，
图5-2 刀开关中的电弧拉长情况
电弧电压就增大，其静态伏 1— 闸刀 2—静触头 3—电弧
-安特性向上移动。
2．磁吹灭弧装置； 4．绝缘栅片灭弧装置； 6．固体产气灭弧装置，
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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。
灭弧装置原理
灭弧装置原理
灭弧装置是一种用于控制电弧的装置，常用于高压电力系统中。
其原理是在电路中加入电感和电容，通过电感储存电能，电容控制电流，使电弧能够被迅速熄灭，保护系统的安全运行。
在高压开关中，当电流达到一定值时，电极之间会产生电弧。
电弧会造成能量损失和设备损坏，并对工作环境和人员造成安全威胁。
因此，需要采取措施来控制电弧的产生和发展。
灭弧装置可分为机械式和电磁式两种。
机械式灭弧装置通过机械运动将电极分开，使电弧断开。
电磁式灭弧装置则采用电感和电容的原理，将电弧能量收集起来，然后迅速熄灭电弧。
电磁式灭弧装置的电感和电容组成了一个LC电路。
当电流产生电弧时，电感会储存电能，电容则会控制电流。
当电弧在电路中传播时，电感会将电弧能量储存起来，直到电弧传播到一定程度时，电弧能量达到最大值，电容就会将储存的电能释放出来，形成一个反向电流，使得电弧迅速熄灭。
总之，灭弧装置是一种可靠的控制电弧的装置，其原理基于电感和电容。
适当使用灭弧装置可以有效保护电力系统的安全运行。
- 1 -。
开关电器的灭弧
开关电器的灭弧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。
当电弧稳定燃烧时是处在热动平衡状态，此时不可能有电子和离子的积累。
这说明电弧中气体游离现象的同时还存在一个相反的过程，我们称之为消游离。
消游离就是正、负带电粒子中和而变成中性粒子的过程。
消游离的方式分两类：复合和扩散。
1．复合带异性电荷的粒子相遇后相互作用中和而变成中性粒子称为复合。
复合按其地点可分为：（1）表面复合：带正、负电荷的粒子附在金属或绝缘材料表面上，相互吸引而中和电荷，变成中性粒子。
（2）空间复合：带正、负电荷的粒子在放电间隙中相互吸引而中和电荷，变成中性粒子。
自由电子与正离子相遇，相互吸引而中和电荷而变成中性粒子，称为直接复合。
由于自由电子的运动速度比正离子大得多，所以直接复合的机率很小。
往往自由电子粘合在中性粒子上，再与正离子相遇而复合，中和电荷形成两个中性粒子。
这种过程称间接复合。
因为正、负离子的运动速度相当，间接复合的机率大，约为直接复合的上千倍。
自由电子粘合在中性粒子上形成负离子的强弱与气体的种类和纯净度有关。
氟原子及其化合物SF分子与自由电子的粘合6的复合能力很强，是比较理想的消游离和作用很强，所以称为负电性气体。
SF6绝缘介质。
现已应用在高压断路器中。
显而易见，带电粒子运动速度是直接影响复合作用大小的重要因素。
降低温度、减小电场强度可使粒子运动速度减小，易于复合。
第五章开关电器典型灭弧装置的工作原理
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 2、即使在油中简单地位长电弧，其灭弧能力也比在大气 中拉长电弧高得多。这是因为： (1) 油气的主要成分是氢，它在所有气体中具有最高 的导热系数和最小的粘度，这就使弧柱的热量容易散发。 (2) 在电弧的高温作用下，油的气化和分解过程非常 剧烈。油气形成后由于受到周围冷油的阻碍，体积不能迅速膨 胀，因而气泡中压力很高，通常可达（0.5~1）MP。
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§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。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 三、 纵缝灭弧装置
当磁场的方向为垂直于纸面
向里时，电弧AB、BC和CD段所受
B
的电动力都使电弧压向绝缘栅片
顶部，增大与栅片表面的接触面
积，从而加强了电弧的冷却和消
电离作用；而DE段所受的电动力
使电弧向上拉长，更加深入栅片
间隙和增加电弧与绝缘栅片的接
被面积。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 除此以外，电弧AB段和EF段相互作用产生一相吸电动 力、CD段和EF段相互作用产生一相斥电动力，使AB、CD和E F段压向绝缘册片；CD段和EF段对DE段相互作用也产生一相 斥电动力，使DE段向上运动。 这种灭弧装置充分利用了电弧自身磁场产生的电动力。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
六、固体产气灭弧装置
某些固体绝缘材料如钢纸(亦称反白)、有 机玻璃等，在电弧的高温作用下能迅速气化， 产生大量主要成分为氢及其化合物的气体。
开关灭弧原理
开关灭弧原理
开关灭弧原理是指在电气设备中，当开关分断电路时，通过采取一定的措施来避免产生弧光和电弧，从而确保设备安全运行和延长设备寿命。
其原理主要包括以下几点：
1. 瞬间短路额定电流：开关分断电路时，通过采用瞬间短路的方式，使电路上的电流迅速增大，从而产生所谓的“短路电弧”，这样能有效地降低电弧温度，使其不能持续存在。
2. 冷却气流：在开关灭弧过程中，通过引入冷却气流来降低电弧温度。
冷却气流可以通过气流喷嘴、气流槽等方式提供，使电弧受到冷却，从而迅速熄灭。
3. 强制隔离：通过采取强制隔离的方式，将电弧与设备内部空气环境有效地隔离开来。
隔离的方式可以包括使用隔离间隙、隔离板等，避免电弧对设备造成损坏。
4. 限制电弧延伸：通过在设备内部设置电弧延伸限制器，限制电弧的延伸范围，减小电弧对设备周围环境的影响。
常用的限制器包括磁场限制器、电弧消光状元等。
综上所述，开关灭弧原理通过瞬间短路额定电流、冷却气流、强制隔离和限制电弧延伸等措施，能够有效地限制电弧的产生和蔓延，确保设备的安全运行。
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
灭弧装置，又称回路接地装置，是电器开关和控制设备配套使用的继
电器，准确地说，它是一种高压开关，具有自动接地保护功能的开关装置，用于控制和保护电力系统。
它能够自动检测系统发生异常，然后将系统的
回路接地，从而消除系统中的火花和灼热，以起到保护和控制的作用。
灭弧装置的工作原理是：当电器发生故障抬开跳闸时，会产生电弧，
引起电力系统失流，电弧所产生的热量会将电气设备的绝缘介质变质，可
能造成短路，致使电器回路发生短暂的失火现象，从而引起大量的无功功
率及谐波。
为了防止电器发生短暂失火现象，必须将系统的回路接地，及
时排出谐波，这就是灭弧装置的机理。
灭弧装置的主要由熔断器、射灯、熔丝、调整器、变压器、接触器、
电阻器等组成。
当故障发生时，由于电弧的出现，熔丝瞬间熔断，射灯受
到弧光刺激，向开关本身发出信号，接触器被触动，使开关本身发出的开
关命令无效，从而消除电弧，从而起到保护和控制的作用。
熔断器是灭弧装置的一个重要部件，它在发生异常时，可以瞬间熔断，阻断回路中电流的流动，产生保护功能，防止回路出现过载、短路的情况。
灭弧的原理
灭弧的原理
灭弧是指在高压开关设备中，通过采用特定的方法和装置，使电路中的电弧在短时间内得到控制和消除的过程。
在高压开关设备中，电弧是一个常见的现象，如果电弧得不到及时的控制和消除，就会对设备造成严重的损坏甚至危害人身安全。
因此，灭弧技术在高压开关设备中具有非常重要的作用。
灭弧的原理可以通过以下几个方面来解释：
首先，灭弧的原理基于电场的控制。
在高压开关设备中，当电路中断时，电压会在断开的地方产生电弧。
电弧会导致电压的快速上升，如果电压超过了设备的承受范围，就会导致设备的损坏。
因此，灭弧技术通过控制电场的方式，可以有效地降低电压的上升速度，从而达到控制和消除电弧的目的。
其次，灭弧的原理基于热力学的控制。
电弧产生的过程中会释放大量的能量，导致周围的空气被加热并产生压力。
灭弧技术可以通过控制电弧的形状和位置，使电弧的能量得到有效地散发和控制，从而降低电弧对设备和周围环境的影响。
此外，灭弧的原理还基于磁场的控制。
在电弧产生的过程中，由于电流的存在会产生磁场，而磁场对电弧的形状和位置有一定的影响。
灭弧技术可以通过控制磁场的方式，使电弧得到有效地约束和控制，从而达到灭弧的目的。
总的来说，灭弧的原理是通过控制电场、热力学和磁场的方式，使电弧得到有效地控制和消除。
灭弧技术在高压开关设备中具有非常重要的作用，可以有效地保护设备和人身安全。
随着科学技术的不断发展，灭弧技术也在不断地创新和完善，为高压开关设备的安全运行提供了有力的保障。
开关电器中的灭弧的原理解析
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2.将长电弧分割为多个短电弧。 3.增长电弧长度。 4.使电弧与耐弧绝缘材料紧密接触。
3.2.3 直流电弧熄灭时的过电压
由于电路中有电感存在，在直流电路中不 能采用灭弧能力太强的开关电器，因电流变 化太快，易产生过电压，危及绝缘并引起电 弧重燃。
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3.3 交流电弧的熄灭
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3.3.2 弧隙介质强度Uj的恢复
过程： ➢ 电流过零前——电弧的温度高，热游离强烈，弧隙
的导电性能好 ➢ 电流过零时——弧隙温度剧降，热游离减弱，弧隙
失去导电性能而恢复为绝缘介质。 ➢ 电流过零后——温度继续下降，弧隙介质电强度逐
渐回升。 （电流极性改变后的0.1～1.0秒瞬间, 有Uj=150～250V）
3.1.2电弧的组成部分 1.阴极区 2.弧柱区 3.阳极区
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3.1.3 电弧产生的条件：
1.断开电路时，触头间电压大于10～20V；电流大于80～ 100mA 2、具有大量带电质点
①电极发射大量自由电子 强电场发射——强电场力 热电子发射——高温
②电极间弧柱气体游离，产生大量的电子和离子 碰撞游离——电场力的作用，由高速运动的电子作用产生 热游离——高温（起弧），由中性质点热运动碰撞产生
➢长弧：几个cm～几个m长，主要由UH组成 ➢短弧：几个mm长、主要由U阴极区+ U阳极区组成, UH近似于零
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短弧原理
将长弧沿垂直方向切割成多段电弧串联，每一 段即构成一个短弧，获得一个阴极区压降。
如果加在触头间的电压小于各段短弧的阴极电 压之和，则电弧就不能维持而熄灭。
开关灭弧器的灭弧原理
开关灭弧器的灭弧原理
开关灭弧器是一种用来熄灭高压电路中产生的电弧的装置。
它的工作原理是通过在电路中引入特殊的介质，使电弧能够在熄灭器中消失。
在开关中，当两个电极之间的电流断开时，由于空气中的电离现象，可能会形成一个电弧。
电弧产生的原因主要是因为电流在断路时无法立即停止流动，导致电介质附近的气体离子化。
电弧产生后，它将保持电路的连通性，并产生高温和高能量，在无意中损坏电路设备。
为了熄灭电弧，开关灭弧器采用了多种机制：
1. 终止电流：开关灭弧器会通过一系列的设计来迅速增大电阻，从而阻止电流继续流动。
这种电阻增加的方式包括灭弧室内的电极构造、电弧室的几何形状和使用特殊材料。
2. 快速降低电压：通过在电路中引入电感和电容等元件，开关灭弧器可以迅速降低电压。
这种电压下降将导致电弧的电流减小到无法维持的程度。
3. 吹灭电弧：开关灭弧器还可以通过喷射特殊的气体或液体来吹灭电弧。
这些介质可以改变电弧的传导特性，从而使其熄灭。
总的来说，开关灭弧器通过终止电流、快速降低电压和吹灭电弧等机制，使得电
弧无法持续存在，从而实现高压电路的安全断开。
这些技术在各种电力设备和系统中广泛应用，确保了电气设备的稳定性和安全性。
开关灭弧原理
开关灭弧原理开关灭弧原理是指通过特定的技术手段将开关中产生的电弧迅速熄灭的原理。
电弧是在开关断开或闭合时产生的，它是由电流在断开或闭合的瞬间通过两个接触点之间的气体产生的放电现象。
电弧的存在会导致接触点磨损、能量损耗、电弧声和电磁干扰等问题，因此开关灭弧原理的研究和应用对于保证开关的可靠性和安全性具有重要意义。
开关灭弧原理主要有以下几种：1. 强制冷却灭弧原理：通过利用强制冷却的方式，将电弧区域的温度迅速降低，使电弧无法维持放电的条件，从而实现灭弧。
常见的强制冷却方法有将高压气体喷射到电弧区域、通过液体冷却等。
这种方法可以有效地降低电弧的温度，但需要较复杂的冷却设备和系统。
2. 磁场灭弧原理：利用磁场的作用，改变电弧中的电流路径，使电弧受到磁场力的作用而偏转或扩散，进而实现灭弧。
磁场灭弧原理通常通过在电弧区域周围放置磁场线圈或磁铁来实现。
这种方法具有操作简便、可靠性高的特点，被广泛应用于高压开关设备中。
3. 电弧消失原理：在电弧区域施加特定的电压和电流，使电弧能量迅速消失，从而实现灭弧。
这种方法通常通过在电弧区域施加交流或直流电源来实现，其原理是通过改变电弧的电流和能量分布，使电弧在短时间内失去维持的条件，从而实现灭弧。
4. 电弧隔离原理：通过将电弧与其他部分隔离，阻断电弧的传播路径，从而实现灭弧。
常见的隔离方法有采用特殊的材料包围电弧区域、利用绝缘涂层等。
这种方法可以有效地阻断电弧的传播，但需要保证隔离材料的绝缘性能和耐热性能。
以上是常见的开关灭弧原理，它们在具体的开关设计和应用中可以相互结合，以实现更好的灭弧效果。
开关灭弧原理的研究和应用是电力系统领域的重要课题，它对于提高电力设备的可靠性和安全性具有重要意义。
随着科技的不断进步和创新，开关灭弧技术也在不断发展，未来将有更多的新原理和新方法应用于开关灭弧领域，为电力系统的发展做出更大的贡献。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
除此以外， 除此以外，电弧AB段和CD段相互作用产生一相吸电动 AB段和CD段相互作用产生一相吸电动 段和CD 力、CD段和EF段相互作用产生一相斥电动力，使AB、CD和E CD段和EF段相互作用产生一相斥电动力， AB、CD和 段和EF段相互作用产生一相斥电动力 F段压向绝缘册片；CD段和EF段对DE段相互作用也产生一相 段压向绝缘册片；CD段和EF段对DE段相互作用也产生一相 段和EF段对DE段相互作用也产生一 斥电动力， DE段向上运动。 斥电动力，使DE段向上运动。 段向上运动 这种灭弧装置充分利用了电弧自身磁场产生的电动力。 这种灭弧装置充分利用了电弧自身磁场产生的电动力。
概
上述灭弧装置的灭弧原理是： 上述灭弧装置的灭弧原理是：
述
在大气中依靠触头分开时的机械拉长， 增大； (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； 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 依靠磁场的作用， 缝中，以加强电弧的冷却和消电离； 缝中，以加强电弧的冷却和消电离； 用金属板将电弧分隔成许多串联的短弧； (4) 用金属板将电弧分隔成许多串联的短弧；
（其中红色内容是重点） 其中红色内容是重点） 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 提高灭弧装置开断能力的的灭弧辅助方法： 的灭弧辅助方法 电阻、附加同步装置、附加晶闸管装置。 电阻、附加同步装置、附加晶闸管装置。 通过本章的学习， 通过本章的学习，学生掌握当今开关电器中所使 掌握当今开关电器中所使 用的灭弧装置的灭弧原理， 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。 力的辅助方法，便于在以后的工程实践中灵活运用。
概
述
(7) (8) (9)
利用压缩空气吹弧； 利用压缩空气吹弧； 利用SF 气体吹弧； 利用SF6气体吹弧； 在高真空中开断触头， 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； 形成的弧柱在电流过零时迅速扩散的原理进行灭弧； 利用石英砂等固体颗粒介质， (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。 和加强冷却。
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
依靠拉长电弧使之恰好熄灭的最短长度，称为临界长度， 依靠拉长电弧使之恰好熄灭的最短长度，称为临界长度， 记为 。 lj l
其计算公式为： llj＝KI0.6 其计算公式为： o0 式中 常数， 500V K=0.75；250V K——常数，当电源电压为500V时，K=0.75；250V时， 常数 当电源电压为500
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
由于受到绝缘栅片的阻挡，电弧弯曲成如图5 由于受到绝缘栅片的阻挡，电弧弯曲成如图5-9中A～G 曲线所示的形状。 曲线所示的形状。
B
当磁场的方向为垂直于纸面 向里时，电弧AB、BC和CD段所受 向里时，电弧AB、BC和CD段所受 AB 的电动力都使电弧压向绝缘栅片 顶部， 顶部，增大与栅片表面的接触面 积，从而加强了电弧的冷却和消 电离作用； DE段所受的电动力 电离作用；而DE段所受的电动力 使电弧向上拉长， 使电弧向上拉长，更加深入栅片 间隙和增加电弧与绝缘栅片的接 被面积。 被面积。
基本内容
概 述 开关电器典型灭弧装置的工作原理 提高灭弧装置开断能力的辅助方法
§5 - 1 §5 - 2 小 结
概
述
当电源电压超过数十伏、开断电流在数十安以上时， 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 减少电弧对触头的烧损和限制电弧扩展的空间， 取加强灭弧能力的措施，为此而采用的装置称为灭弧装置。 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： 这些灭弧装置的灭弧原理主要有下列十几种： 1．简单开断； 简单开断； 3．纵缝灭弧装置； 纵缝灭弧装置； 5．金属栅片灭弧装置； 金属栅片灭弧装置； 2．磁吹灭弧装置； 磁吹灭弧装置； 4．绝缘栅片灭弧装置； 绝缘栅片灭弧装置； 6．固体产气灭弧装置， 固体产气灭弧装置，
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
多纵缝灭弧装置广泛用于低压接触器中。 多纵缝灭弧装置广泛用于低压接触器中。
四、绝缘栅片灭弧装置
灭弧装置如图5 所示。 灭弧装置如图5-8所示。 其中，灭弧室l中装有用耐弧 其中，灭弧室l 绝缘材料制成的几片绝缘栅片2 绝缘材料制成的几片绝缘栅片2， 栅片的边缘和电弧3的轴线垂直。 栅片的边缘和电弧3的轴线垂直。 当开断电流时，在触头4 当开断电流时，在触头4和5之 间产生的电弧在导电回路的磁场 作用下向上运动。 作用下向上运动。
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
Hale Waihona Puke 为缓和上述矛盾， 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， 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。 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， 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。 数地增加。
概
7．石英砂灭弧装置； 石英砂灭弧装置； 9．压缩空气灭弧装置； 压缩空气灭弧装置； 11．真空灭弧装置。 11．真空灭弧装置。
述
8．变压器油灭弧装置； 变压器油灭弧装置； 10． 灭弧装置； 10．SF6灭弧装置；
此外，为了增加灭弧装置的开断能力，通常可以采用 此外，为了增加灭弧装置的开断能力， 下列辅助方法： 下列辅助方法： 1．在弧隙两瑞并联电阻； 在弧隙两瑞并联电阻； 附加同步开断装置； 2. 附加同步开断装置； 3．附加晶闸管装置。 附加晶闸管装置。
§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。 图例。 （1）原理：电弧放长后， 原理：电弧放长后， 电弧电压就增大， 电弧电压就增大，其静态伏 -安特性向上移动。 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 静触头 3—电弧 电弧
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
五、金属栅片(又称去离子栅)灭弧装置： 金属栅片(又称去离子栅)灭弧装置：
这种灭弧装置的原理构造如图5 a所示 所示。 这种灭弧装置的原理构造如图5-10 a所示。
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
灭弧室1内部有许多由厚度为2 3mm钢板冲成的横向栅片2 灭弧室1内部有许多由厚度为2～3mm钢板冲成的横向栅片2。 钢板冲成的横向栅片 栅片外表面镀铜以增大传热能力和防止钢片生锈。 栅片外表面镀铜以增大传热能力和防止钢片生锈。 每一栅片冲有三角形的缺口。 每一栅片冲有三角形的缺口。栅片缺口错开的作用为减 少电弧初始碰到的栅片数，从而减少进入的阻力。 少电弧初始碰到的栅片数，从而减少进入的阻力。
§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， 按缝隙的尺寸和形式，它们 又分两种，如图5 所示。 又分两种，如图5-5所示。 图5-5a表示一单纵缝灭弧装 5a表示一单纵缝灭弧装 置的原理结构。图中， 置的原理结构。图中，1为用耐弧 绝缘材料制成的灭弧室壁， 绝缘材料制成的灭弧室壁，2为磁 吹线圈的钢夹板， 为电弧。 吹线圈的钢夹板，3为电弧。 夹板 通常上部缝宽小 通常上部缝宽小于熄灭电弧 缝宽 的直径。 的直径。
概
述
在封闭的灭弧室中，利用电弧自身能量分解固体材料， (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， 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； 行吹弧； (6) 利用电弧自身能量， 利用电弧自身能量，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 气的气体并建立起很高的压力， 体去吹弧； 体去吹弧；
第五章
开关电器典型灭弧 装置的工作原理
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： 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： 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
本章教学基本内容
§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。 所谓纵缝就是灭弧室的缝隙方向与电弧的轴线平行。 平行 灭弧装置的工作原理：利用磁吹线圈产生的磁场将电 灭弧装置的工作原理： 弧驱入耐弧绝缘材料(石棉、水泥、陶土等)制成的具有纵 弧驱入耐弧绝缘材料(石棉、水泥、陶土等) 缝的灭弧室中进行灭弧 它既可用于熄灭直流电弧， 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。 用于熄灭交流电弧。
当铁心不饱和时， 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， 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， 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。 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， 但这样做，一方面将使磁吹线圈的匝数增加，增大 了线圈体积和多用有色金属； 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。 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
二、磁吹线圈： 磁吹线圈： 可用于低压直流和 交流接触器中。对后者， 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 反向电动力，铁心2上可 开一槽或者用硅钢片叠 成。