51电弧的产生及熄灭-课件(PPT·精·选)

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电弧的产生和熄灭

电弧的产生和熄灭
变化,这种现象称为电弧的热惯性。
经过分析,可见交流电弧在交流电流自然过零时 将自动熄灭,但在下半周随着电压的增高,电弧 又重燃。如果电弧过零后,电弧不发生重燃,电 弧就此熄灭。
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交流电弧的伏安特性
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弧隙介质能够承受外加
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触头材料对电弧中的去游离也有一定影响,用熔点高、导热系数和热容量 大的耐高温金属制作触头,可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽,从而减 弱了游离过程,有利于熄灭电弧。
灭弧介质的特性,如导热系数、电强度、热游离温度、热容量等,对电弧的游离程 度具有很大影响,这些参数值越大,去游离作用就越强。在高压开关中,广泛采用压 缩空气、六氟化硫(SF6)气体、真空等作为灭弧介质。
(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。
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二、电弧的形成
1、强电场发射 开关电器分闸的瞬间,由于动、静触头的距离很小,触头间的电场
强度就非常大 ,使触头内部的电子在强电场作用下被拉出来 ,就形成 强电场发射。 2、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,使接触部位剧烈发热,导致阴极表面温度急剧升 高而发射电子 ,形成热电子发射。
电压作用而不致使弧隙击穿
的电压称为弧隙的介质强度。
1
当电弧电流过零时电弧熄灭, 而弧隙的介质强度要恢复到
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正常状态值还需一定的时间, 此恢复过程称之为弧隙介质

开关电弧的产生与熄灭教学课件PPT

开关电弧的产生与熄灭教学课件PPT

2. 电弧的熄灭——复合
复合就是异号带电质点彼此的中和。
是指带异性电荷的质点相互接触,交换多余电荷而形 成中性质点的现象。
☞带电质点浓度越大,复合率越高。
故断路器采用小直径的灭弧室,提高弧隙带电质点 的浓度,增强其灭弧性能。
☞电弧温度越低,复合就越容易。故加强电弧冷却,能
促进复合。在交流电弧中,当电流接近零时,弧隙温 度骤降,此时复合特别强烈。 器的开断速度,对复合有利。
☞弧隙电场强度小,复合的可能性增大。故提高断路
2. 电弧的熄灭——扩散
扩散是指带电质点逸出弧道的现象。 电弧中扩散主要原因是:
☞弧区与周围介质的温差越大,扩散越强烈。
用冷却介质吹弧,或电弧在周围介质中运动, 都可增大弧区与周围介质的温差,加强扩散作 用。
☞ 弧区与周围介质粒子的浓度相差越大,扩
散越强烈。电弧的表面积越大,扩散就越快。
5.将电弧分割成短弧(金属栅片灭弧)
6.采用多断口灭弧 7.弧隙并联电阻
8、真空灭弧装置 当真空度为5~10 mm汞柱时,自由电子在弧隙中作定 向运动时几乎不会和气体分子或原子相碰撞,也就不会发 生撞击电离或电场电离。 将触头置于真空中断开时产生的电弧只能是由阴极发 射电子和产生的金属蒸气形成的。 当电弧电流接近零时,阴极发射的电子和金属蒸气减 少,弧隙中残留的金属蒸气和等离子体向周围真空迅速扩 散,弧隙可以在数微秒之内由导电状态恢复到真空间隙的 绝缘水平。
油吹灭弧应用于各种油断路器中。
3.电磁吹弧
电弧在电磁力作用下产生运动的现象,叫电 磁 吹弧。
电动力 吹弧
磁力拉 弧
磁吹弧
当电弧需要较大的电动力吹入灭弧室时,就要采用专门 的磁吹装置 。
4.使电弧在固体介质的狭缝中运动

工厂供配电技术--电弧的产生及灭弧方法-课件

工厂供配电技术--电弧的产生及灭弧方法-课件
2·产生电弧的根本原因 产生电弧的根本原因是开关触头在分断电流时,触头间电 场强度很大,使触头本身的电子及触头周围介质中的电子被游 离而形成电弧电流。
2019/8/10
3·产生电弧的游离方式 (1)高电场发射。开关触头分断电流的瞬间,触头间隙中电场强度 很大,金属触头阴极表面的电子在电场力的作用下,被拉入间隙形成 自由电子,又在电场力的作用下形成电弧电流。 (2)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 收缩集中而出现很热的光斑,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间隙中去,形成自由电子。 (3)碰撞游离。当触头间隙存在足够大的电场强度时,其中的自 由电子在强电场的作用下,向阳极移动,并获得一定的能量,在移动 中会碰撞中性质点,只要能量足够大,就会使中性质点中的电子游离 出来,从而使中性质点游离成带正电的正离子和自由电子,这些被游 离出来的带电质点在电场力的作用下,继续向阳极移动,又会碰撞其 他中性质点,形成新的碰撞游离,其结果是使触头间和自由电子数越 来越多,当离子浓度足够大时介质被击穿而产生电弧。
去游离方式有复合与扩散。 (1)复合。带有异性电荷的质点相遇而结合成中性质点的现象。电
弧中温度越低,电场强度越弱,质点的动能越小则复合越强,介 质的性质越稳定,密度越高,则自由电子加速的自由行程越短, 获得的能量就越小,越有利于复合。 (2)扩散。扩散即为狐隙中的电子和正离子,从浓度高的空间向 浓度低的介质周围移动的现象。扩散的主要原因是电弧与周围存 在浓度差。 (3)交流电弧的熄灭。交流电弧每一个周期两次过零,电流过零 时,电弧将暂时熄灭,弧柱温度急剧下降,热游离中止,去游离 增强,在靠近阴极区的介质的绝缘强度迅速增强。在熄灭交流电 弧时,就是充分利用这一点,电压较低灭弧较易。

电弧的产生和熄灭PPT课件

电弧的产生和熄灭PPT课件
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2. 扩散 扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外,进入周围介质 的现象。扩散有三种形式: (1)温度扩散,由于电弧和周围介质间存在很大温差, 使得电弧中的高温带电质点向温度低的周围介质中扩散, 减少了电弧中的带电质点; (2)浓度扩散,这是因为电弧和周围介质存在浓度差, 带电质点就从浓度高的地方向浓度低的地方扩散,使电弧 中的带电质点减少; (3)利用吹弧扩散,在断路器中采用高速气体吹弧,带 走电弧中的大量带电质点,以加强扩散作用。
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2. 按吹弧的方向分为: (1)纵吹 吹弧的介质(气流或油流)沿电弧方向的吹拂称为纵吹,纵
吹能增强弧柱中的带电质点向外扩散,使新鲜介质更好地与炽 热电弧接触,加强电弧的冷却,有利于迅速灭弧。
(2)横吹 横吹时气流或油流的方向与触头运动方向是垂直的,或者说 与电弧轴线方向垂直。横吹不但能加强冷却和增强扩散,还能 将电弧迅速吹弯吹长。有介质灭弧栅的横吹灭弧室,栅片能更 充分地冷却和吸附电弧,加强去游离。在相同的工作条件下, 横吹比纵吹效果要好。
1、提高触头的分闸速度
熄灭交流电弧的关键在于电弧电流过零后,弧隙的介质强 度的恢复过程能否始终大于弧隙电压的恢复过程。为了加强冷 却,抑制热游离,增强去游离,在开关电器中装设专用的灭弧 装置或使用特殊的灭弧介质,以提高开关的灭弧能力。
迅速拉长电弧,有利于迅速减小弧柱中的电位梯度,增加 电弧与周围介质的接触面积,加强冷却和扩散的作用。因此, 现代高压开关中都采取了迅速拉长电弧的措施灭弧,如采用强 力分闸弹簧,其分闸速度已达16m/s以上。
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6、用耐高温金属材料作触头、优质灭弧介质
触头材料对电弧中的去游离也有一定影响,用熔点高、导热系数和热 容量大的耐高温金属制作触头,可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸 汽,从而减弱了游离过程,有利于熄灭电弧。

电弧的形成与熄灭 及灭弧方法

电弧的形成与熄灭 及灭弧方法
(2)起始介质强度出现后的介质强度的恢复 这是一个复杂的过程,它与电弧电流、介质特性、冷却条 件和触头分断速度有关。

2-14
电气设备及运行维护
2.弧隙电压恢复过程
1)电弧为纯电阻性质,电弧电流与弧隙电压同相位,电弧 电流过零时,弧隙电压接近零;
2)短路时电路电阻很小,电路呈感性 ,电弧电流与电源 电压不同相位,电弧电流过零时,电源电压不等于零;

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电气设备及运行维护
①当 1 R 1 2 1 时,特征根为不等负实根。
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2.电弧的维持与发展 1)由于电弧的 r 小,电弧形成后,触头间的电压和电场 强度很低,强电场发射停止。 2)由于电弧在燃烧过程中温度很高,可达到几千度甚至 上万度,阴极表面继续进行热电子发射。

2-8
电气设备及运行维护
3)另一方面介质的分子和原子在高温下将产生强烈的 分子热运动,获得动能的中性质点之间不断地发生碰撞,游 离成自由电子和正离子,此即所谓热游离。
第二节 交流电弧的特性
1)电弧电流交变,每半个周期过零一次,此时电弧因失去 能量而自然熄灭。

2-11
电气设备及运行维护
2)由于热惯性,弧柱温度的变化滞后于快速变化的电流,
所以交流电弧的伏安特性是动态的,如图2-3所示。在电流增
大时,温度来不及增高,弧隙电阻来不及减小;在电流减小时,

电气设备中的电弧理论课件

电气设备中的电弧理论课件
数据分析
对收集到的数据进行分析,提 取与电弧故障相关的特征信息 。
预警阈值设定
根据历史数据和经验,设定预 警阈值。
预警触发与通知
当监测到的数据超过预警阈值 时,触发预警并通知相关人员
处理。
06
电弧理论的应用前景
新型电弧理论的研发
总结词
新型电弧理论的研发是电弧理论应用前景的 关键,它涉及到对电弧产生、发展和熄灭的 深入理解,以及利用这些理解来解决实际问 题。
电弧产生原理
总结词
电弧的产生需要两个条件:一是电极之间的气体介质被足够 高的电压击穿;二是通过导电的气体通道必须有足够的电流 。
详细描述
当电极之间的气体介质被足够高的电压击穿时,气体中的自 由电子获得足够的能量,使得气体导电。同时,为了维持电 弧放电,必须有足够的电流通过这个导电的气体通道。
电弧的分类
05
电弧故障的检测与诊断
电弧故障的检测
电流检测
通过检测异常电流模式 ,判断是否存在电弧故
障。
电压检测
观察电压波形变化,判 断电弧故障的存在。
温度检测
通过红外测温等手段, 检测电气设备的温度, 判断是否因电弧故障导
致温度升高。
振动与声音检测
利用振动和声音传感器 ,检测异常振动和声音
,以判断电弧故障。
02
电弧的物理特性
电弧的温度
电弧的温度是极高的,通常在几千度到几万度之间。
当电流通过导体时,如果导体间的介质强度小于电流产生的磁场强度,电流就会 通过电弧的形式传导。电弧的温度取决于其产生的原因和条件,通常在几千度到 几万度之间。
电弧的能量
电弧具有高能量密度,可以产生强烈的热辐射和等离子体。
电弧的能量主要集中在电弧的根部和弧隙区域,其能量密度 很高,可以产生强烈的热辐射和等离子体。电弧的能量与电 流、电压和电弧的长度等因素有关。

电弧的形成及灭弧措施

电弧的形成及灭弧措施

电弧的形成及灭弧措施电弧的热效应在实际生产中应用很充分,比如:电焊机、电弧炼钢炉等,都是利用电弧产生的巨大热量使金属熔化。

但在电器中,电弧的存在却是百害而无一利。

电弧产生的高温会使触头熔化、变形,进而影响其接通能力,大大降低电器工作的可靠性和使用寿命,因而在电器中,必须采取适当的灭弧措施。

1、电弧的产生电弧的产生实际上是弧光放电到气体游离放电的一个演变过程。

触头分离时,触头导电截面由面到点发生变化,在触头即将分离的瞬间,全部负载电流集中于未断开的一个点,从而形成极高的电流密度,产生大量热量,使触头的自由电子处于活跃状态。

触头分离后的那一刻,两触头间间隙极小,形成了极高的电场强度。

活跃的电子在强电场力的作用下,由阴极表面逸出,向阳极发射,这个过程产生了弧光放电。

高速运动的电子撞击间隙中的气体分子,使之激励和游离,形成新的带电粒子和自由电子,使运动电子的数量进一步增加。

这个过程如同滚雪球一般,会在触头间隙中形成大量的带电粒子,使气体导电而形成了炽热的电子流即电弧。

后面的过程就是气体游离放电过程。

电弧一经产生,便在弧隙中产生大量的热量,使气体的游离作用占主导地位,特别是当高温产生的金属蒸气进入弧隙后,气体热游离作用更为显著。

所以电压越高、电流越大,电弧区的温度就越高,电弧的游离因素也就越强。

与此同时,也存在抑制气体游离的因素。

一方面,已经处于游离状态的正离子和电子会重新复合,形成新的中性气体分子;另一方面,高度密集的高温离子和电子,要向周围密度小、温度低的介质扩散,使弧隙内离子和自由电子的浓度降低,电弧电阻增加、电弧电流减小,热游离减弱。

当以上去游离过程与气体热游离过程平衡时,电弧将处于稳定燃烧状态。

电弧的应用就是保持这种状态。

2、灭弧措施对电器来讲,尽快熄灭电弧,防止电弧对触头系统造成损害是必需的。

那么,如何熄灭电弧呢?先看维持电弧燃烧的条件。

维持电弧燃烧的条件主要有两点,一是保持电弧的燃烧温度,从而保持足够的自由电子浓度;二是保持维持整个弧柱的电动势,从而保持电子的高速运动。

第7章 电弧的形成与熄灭

第7章 电弧的形成与熄灭

• 碰撞游离(电弧形成的原因)
游离是指中性质点变成自由电子和正离子的过程 电场游离(碰撞游离):在电场作用下,电子加速向阳 极运动,途中与介质中的中性质点发生碰撞。若自由电子 具有足够动能,能与中性质点产生碰撞游离,使其游离为 正离子和自由电子。这样的过程连续进行导致雪崩式碰撞 ,使触头间充满了自由电子。在外加电压作用下形成电子 流,介质被击穿而形成电弧。
• 弧隙电压的恢复过程 电弧电流过零后,弧隙电压将由熄弧电压经过一个 由电路参数所决定的振荡过程,逐渐恢复到电源电压 ,此称为“弧隙电压的恢复过程”。以弧隙电压Ur(t) 表示
• 熄灭交流电弧的物理过程 因此,在电弧电流过零后,存在着两个相互联系的对 立过程。在恢复过程中,如果恢复电压Ur(t)高于介质强 度Ud(t) ,弧隙被电击穿,电弧重燃;如果恢复电压低于 介质强度,电弧就会真正熄灭 • 交流电弧熄灭的条件:Ud(t)>Ur(t)
电弧电压、电流波形 *在电弧电流自然过零时,电弧向弧隙输送能量减少,电 弧温度和热游离下降,电弧将自动暂时熄灭。
2、熄灭交流电弧的过程 • 决定交流电弧熄灭的基本因素是“弧隙介质强度的恢复 过程"和“弧隙电压的恢复过程”。 • 弧隙介质强度的恢复过程——绝缘能力恢复过程
电弧电流过零时,输入弧隙的能量减少,弧隙温度 剧降,因而弧隙游离程度也下降。当弧隙温度降低到热 游离基本停止时,弧隙重新转变为介质状态。但是弧隙 的绝缘能力或称介质强度(以弧隙能耐受的电压表示)要 恢复到正常状态仍需要一定时间,此称为“弧隙介质强 度的恢复过程”。以耐受电压Ud(t)表示
电弧的维持 热游离-维持:电弧形成后,触头间电压立刻 降低,但弧柱的温度很高。处于高温下的介质分 子和原子产生剧烈运动,不断发生碰撞,也会游 离出自由电子和离子(这就是热游离过程),可以
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