电弧的形成
电弧产生过程
电弧产生过程电弧是一种高强度的电流放电现象,其产生的过程包括电弧的起始、发展和终止三个阶段。
电弧是一种非常重要的现象,广泛应用于电力、照明、焊接、切割等领域。
本文将详细介绍电弧产生的过程。
一、电弧起始阶段电弧起始阶段是电弧产生的第一阶段。
当两个电极之间的电势差达到一定值时,电场强度会足够大,使空气分子发生电离,形成等离子体。
等离子体是一种由带正电和带负电的离子和自由电子组成的气体,具有很高的电导率和导电性。
当等离子体形成后,电流就开始流动,电极之间的电势差也开始下降,电弧开始形成。
电弧起始阶段通常需要一个较高的电势差,一般在几百伏以上。
此外,电极的材料、形状、距离等因素也会影响电弧的起始。
例如,电极的形状越尖锐,电势差越小,电弧起始的容易;电极之间的距离越小,电弧起始的容易。
二、电弧发展阶段电弧发展阶段是电弧产生的第二阶段。
当电弧起始后,电流会不断增加,电弧的温度也会不断上升,形成高温等离子体。
等离子体的温度可以达到几千度甚至更高,产生强烈的光和热辐射,同时也会产生强烈的电磁场和电子束流。
电弧发展阶段的过程中,等离子体会不断向外扩散,形成电弧火焰。
电弧火焰的形态取决于电弧的工作条件和环境因素。
例如,在空气中工作的电弧火焰呈现为蓝色,而在氩气等惰性气体中工作的电弧火焰呈现为紫色。
三、电弧终止阶段电弧终止阶段是电弧产生的最后阶段。
当电弧工作条件变化或者电弧能量消耗殆尽时,电弧就会终止。
电弧终止的过程包括电弧的熄灭和等离子体的消散。
电弧的熄灭是指电弧火焰消失的过程。
电弧熄灭时,电弧火焰会逐渐变暗,直到消失。
电弧熄灭的原因包括电弧能量消耗殆尽、电极间距离增大、电流减小等因素。
等离子体的消散是指等离子体吸收能量后逐渐消失的过程。
等离子体消散的速度取决于等离子体的密度和温度。
当电弧终止后,等离子体会逐渐消散,直到完全消失。
总之,电弧产生的过程是一个复杂的物理过程,包括电弧的起始、发展和终止三个阶段。
电弧的产生和控制对于电力、照明、焊接、切割等领域具有非常重要的意义。
电弧
学习资料电弧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。
电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。
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。
电弧是高温高导电率的游离气体,它不仅对触头有很大的破坏作用,而且使断开电路的时间延长。
电弧电压所产生的危害严重的,其温度高达数千摄氏度,轻则损坏设备,重则可以产生爆炸,酿成火灾,威胁生命和财产的安全。
特别是在石油、电力行业中,更需要额外的注意,由于行业的特殊性,更容易造成事故,甚至是人员的伤亡。
在电力行业中,开关电器会产生电弧,因为其温度高达数千摄氏度,能烧坏触头,甚至导致触头熔焊。
如果电弧不立即熄灭,就可能烧伤操作人员,烧毁设备,甚至酿成火灾。
因此,有触头的电器应考虑其灭弧问题。
尤其是高压配电方面更要注意。
一但由于带负荷拉闸操作失误,或者是在开关箱内有异物(导电体),拉出开关箱的时候,异物瞬间接通了两极又分开,导致电弧产生,导致产生爆炸现象,炸伤、烧伤操作人员。
在石化行业中,各种设备都可能导致电弧的产生,再加之一些不可预测的天然因素的存在,所以在石化行业中更要特别的小心仔细,严防电弧产生爆炸,导致火灾。
由于行业的特殊性,企业周围的空气中含有一定程度的易燃易爆气体,只要碰到各种放电现象就可能将其引爆,从而酿成大的灾难。
在电力行业企业中呢,更容易发生电弧现象,比如短路时,电流虽小,但因为接地故障的缘故,接地点就可能产生电弧;开关制造不良、安装不善或维护不及时;线路敷设不善;电气设备及线材的选择未按所处环境采取适当的措施;动物咬、抓等造成绝缘损坏等。
上述情况都有可能造成电弧事故,因此绝不可以轻视。
学习资料灭弧的主要措施:(1)增大近极电压降。
主要方法是把电弧分隔为许多串联短弧。
若利用金属片将长弧切成若干短弧,则电弧上的电压降将近似增大若干倍,电弧就不能维持燃烧而迅速熄灭。
电弧的产生原理
电弧的产生原理电弧是一种通过电流引起热能和光能释放的放电现象。
它是在两个电极之间形成的等离子体区中发生的电流放电。
当电压超过电极间的击穿电压时,电弧就会形成。
电弧的产生原理涉及到三个基本因素:电极的性质、介质的性质和电弧电流。
1.电极的性质电极是电弧的根本组成部分,因此它的性质直接影响电弧的产生。
当两个金属电极电压或电流超过其电弧击穿电压时,它们之间的绝缘介质被击穿产生弧光。
不同金属的电极材料和浸湿条件会影响电弧的产生和性质,具体包括以下几点:(1)电极材料的选择电极材料是影响电弧稳定性的主要因素之一。
不同的电极材料具有不同的电弧性能,其熔点、导电率、润湿性和耐蚀性等特性是评价电极材料适用性的关键指标。
一般来说,电弧稳定性好的电极材料具有以下特点:①熔点低,易熔化。
例如钼、钨等。
②导电性能好,能够提供足够的电流电压,以维持电弧的稳定放电。
例如铜、铝等。
③润湿性好,能够与感应材料良好地接触。
例如铜、镍等。
④耐蚀性好,能够在高温和酸碱环境下维持电弧的稳定性。
例如钼、钨等。
(2)电极浸润条件的影响由于电极材料之间的润湿性差异,电弧的产生取决于电极材料的相对浸润性。
润湿性好的电极材料能与涂有感应材料的电极表面良好地接触,形成较稳定的弧光。
而润湿性差的电极材料则难以接触到涂层,从而产生不稳定的电弧。
电极材料的润湿性同样受到环境温度和气氛的影响,如在高温和惰性气氛下,电极材料对涂层的浸润性和抗氧化性都有提高。
2.介质的性质介质是指连接两个电子的气氛或空气。
介质的特性对电弧的产生和维持起着至关重要的作用。
介质的性质包括它的物理性质、化学性质和结构性质等。
(1)击穿电压介质的物理性质决定了电弧击穿介质所需的电场强度。
当电极之间的电压高于介质击穿电压时,空气或气氛中的气体分子将受到电学力的引导聚集于电极表面,形成放电通道并产生电弧。
(2)传导率介质的传导率决定了电弧放电时的热点和电子密度。
传导率高的介质可以提供更多的电子和离子,使电弧放电更加稳定。
电弧是怎样产生原理
电弧是怎样产生原理
电弧是由于电流在中断或阻断的情况下,通过两电极之间的空气形成的一种放电现象。
具体的产生原理如下:
1. 电介质击穿:当电压升高到一定程度时,电压将足以击穿空气中的电介质分子,使其电离。
这个过程会形成一个电导通道,使电流能够流经该通道。
2. 离子和电子的移动:电介质击穿后,空气中的分子将电离形成离子和电子。
电子由于负电荷的作用被吸引到阳极,而正离子则被吸引到阴极。
3. 空气的加热:电流通过离子和电子的碰撞,将能量传递给空气分子,使空气分子发生震动和旋转,导致空气的加热。
4. 电流弧光:由于空气被加热,电弧形成,并放出明亮的光。
电弧通常呈现出蓝白色或紫色。
总的来说,电弧产生的原理是通过电压升高击穿空气形成导电路径,离子和电子在电流作用下移动并产生加热效应,最终形成明亮的电弧。
电弧产生、维持和发展的原因?电弧熄灭的条件是什么?
电弧产生、维持和发展的原因?电弧熄灭的条件是什么?
1、断开电压大于10-20V,电流大于80-100mA时,触头间便会产生电弧。
2、电弧的形成:电场强度大于3×106V/m时,强电场发射出最初的电子,产生电弧;温度很高,电子获得足够能量向外发射—热电子发射;
3、电子向阳极运动过程中不断与其它粒子碰撞,若动能足够大,使其它粒子中的电子游离出来,形成自由电子和正离子—碰撞游离。
连续进行下去,触头间充满了电子和正离子,触头间隙的绝缘越来越低,介质被击穿而形成电弧。
4、随着触头间距离的增大,电场强度相应减少,碰撞游离逐渐减弱,维持电弧主要依靠热游离—弧隙温度很高,中性质点不规则热运动速度增加,具有足够动能互相碰撞发生游离,产生电子和正离子。
一般气体热游离的温度为9000-10000度,金属蒸汽的热游离温度为4000-5000度。
5、电弧中游离过程的同时,也存在着带电质点减少的去游离过程—复合和扩散两种。
6、游离与去游离两个性质相反的过程达到动态平衡时,将使电弧稳定燃烧。
游离占优势时,电弧会加强,反之,电弧就趋于熄灭。
7、开关电器采取各种措施减弱游离过程,加强去游离过程。
电弧产生原理
电弧产生原理
电弧产生原理:
电弧是在高电压下由于离子化或气体击穿而形成的一种物理现象。
当
两个电接点之间存在电压差时,当电子穿过电接点,电流就流过了。
但是,在某些情况下,电流增加了温度并在电引线之间跳过,形成电弧。
电弧的产生是由于电子和离子之间发生了汇合和复合的过程。
在高压下,气体(例如空气)会被离子化,形成自由电子和离子。
当电流在
电接点之间流动时,电流携带电子和离子,导致空气中的离子化水平
达到足够高的水平,可以通过击穿电流产生电弧。
电弧通常是在短路电路中发生的。
例如,当一根线断裂并与另一根线
接触时,会产生电弧。
同样,当电子器件损坏并且电源电压足够高时,也会产生电弧。
电弧的产生可以导致许多问题。
首先,它可以在设备内部造成物理损坏,例如烧毁电缆和元件。
其次,电弧可以导致火灾和电击的风险。
总之,了解电弧的产生原理可以帮助我们更好地理解和处理电器设备的问题。
维护设备以防止电弧的产生是至关重要的。
电弧产生原理
电弧产生原理
电弧产生原理是在电流通过两个电极之间形成的。
当电流通过两个电极之间的空气时,会产生高电压,在电极之间建立电场。
当电压达到特定的值时,空气中的电离现象开始发生,即空气中的原子和分子被电离成离子和电子。
离子和电子在电场的作用下加速移动,形成一个电流通道。
这个电流通道就是电弧。
在电弧产生的过程中,大量的电能被释放出来,导致电弧周围的空气被加热到高温,形成一个明亮的火焰。
电弧的温度可以达到几千摄氏度,足以融化金属和引燃可燃物。
电弧产生的关键是电压达到并超过了空气的击穿电压。
击穿电压是空气中离子化所需的最小电场强度。
一旦电压在电极之间达到或超过这个值,电离现象开始,电流通道形成,电弧就产生了。
电弧的产生还会受到电极材料的影响。
电极材料的选择可以影响电弧的稳定性、强度和耐用性。
常用的电极材料包括铜、钨、钼等。
总结来说,电弧产生原理是在电流通过两个电极之间形成的,通过在空气中建立电场,使空气中的分子和原子被电离成离子和电子,离子和电子在电场的作用下加速移动形成电流通道,从而产生电弧。
电弧
一.电弧的产生:当断路器开断电路时,只要电路中电压大于10~2OV。
电流大于80~100mA。
动、静触头间就会出现电弧。
此时触头虽已分开,但是电流通过触头间的电弧继续流通,一直到触头分开到足够的距离,电弧熄灭后,电路才开断.因此,电弧是高压断路器开断过程中产生的现象。
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---6---V/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 = mv2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。
当高压断路器开断高压有载电路时之所以产生电弧,原因在于触头本身及其周围的介质中含有大量可被游离的电子。
当分断的触头间存在足够大的外施电压条件下,电路电流也达到最小生弧电流时,会因强烈的游离而产生电弧。
电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。
这种有强烈的声、光和热效尖的弧光放电,就是电弧的形成过程。
所以,电弧实质上就是一种能导电的电子、离子流,其中还包括燃烧着的铜分子流。
二.电弧的特性:电孤是一种气体放电现象,电弧放电现象的主要特性如下。
1.电孤是种能量集中、温度高、亮度大的气体放电现象。
如前所述,10kV少油断路器开断20KA时,电弧功率高达一万千瓦已上。
这样大的能量在很短的时间内几乎全部变成热能,造成电弧及其附近区域强烈物理、化学变化。
2.电弧由三部分组成:阴极区、阳级区和弧柱区。
在电弧的阴极和阳极区,温度常超过金属气化点,弧柱是在阳极、阴极之间明亮的光柱,弧柱中心温度可高达七干度,弧柱的直径很小,一般只有几毫米到几个厘米。
电弧产生的原理和过程
电弧产生的原理和过程
电弧是指电流在断路或开关尚未完全闭合时,跨过相邻金属导体或气体发生的放电现象。
电弧产生的原理和过程如下:
原理:
电弧是由于电流在断开的电路中跨越两个导体而产生的。
当电路中的电流遇到阻碍时,例如断路或开关未完全闭合,会形成电晕。
电晕在两个导体之间不断扩散和融合,形成电弧。
过程:
1.开始阶段:初始时,由于电路未完全闭合,电流开始流入端子,产生电晕。
2.弧光阶段:当电晕电压达到导电介质的击穿电压时,电晕会变成一条弧线,并且伴随着强烈的光和热,称为弧光。
3.稳态阶段:在电路正常工作时,电流按照设计的额定值流过导线而不会产生电弧。
但当电路过载、短路或接触不良时,高电压和电流荷载会使导体表面产生电晕放电,形成电弧,产生高温和热能。
4.消失阶段:当电路中断时,电晕消失,电弧也会随之消失。
电弧的产生对电机和电力设备等的运行安全产生极大的威胁,因此需要采取一系列的安全措施来控制电弧的产生。
电弧产生条件
电弧产生条件
电弧是指在两个电极之间,由于电势差的作用,使得气体、液体或固体中的电子和离子加速运动,发生弧光放电现象。
电弧有着广泛的应用场景,如焊接、切割、激光等领域。
电弧的产生需要满足以下条件:
1. 电极间存在电势差。
电势差越大,电弧产生的概率越大。
当两个电极的电势差超过一定值时,电弧就会产生。
2. 电极物质的熔点低。
在电极间的电弧产生过程中,电极会产生高温,如果电极材料的熔点过高,就会无法形成电弧。
3. 电极表面的氧化物要少。
电极表面的氧化物会阻碍电流的流动,使得电弧难以形成。
因此,在使用电极时,需要保证其表面干净。
4. 电弧放电介质要存在。
电弧放电介质可以是气体、液体或固体。
在使用电弧进行加工时,通常会使用惰性气体来保护电弧放电介质,以避免氧化或污染。
综上所述,电弧的产生需要满足多个条件,只有满足这些条件,才能够产生稳定的电弧,进行有效的加工。
- 1 -。
电弧产生的原因
电弧产生的原因电弧产生的原因电弧产生所需要的条件是,电路电压不得低于10——20v,通过电路的电流不得低于80——100ma,一旦开关断开或者接通都会有电弧现象产生。
它的原理是根据电场公式,e=u/d,u电表的是开关两端的电压的值,d指的是开关两端接通电路的两点之间的距离,按照极限的思想,当开关接通或者是断开的瞬间d的值是非常小的,趋于零而不等于零,这就使得e的值很大,当e的值达到3×10ⁿ(n=6)阴极板的电子就会被发射一高速的形式发射出去。
根据动能守恒定理,如果被发射电子的能量足够大,可以与极板之间的中性质子发射碰撞,激发出中性质子的电子,共同向阳极板运动。
极板之间存在电子,质子,导电性能会大大的提高,加上电路两端的电压的作用,电路会在次导通,进行二次通电,电弧的中心温度可以达到10000摄氏度以上。
电弧的产生主要是靠热游离而维持的,温度一热,分子的运动就会加快,当具有足够动能的中性质点相互碰撞时,将被游离而形成电子和正离子,这种现象称为热游离。
电弧产生的危害(1)延缓了电路的及时断开,对电器的危害是相当大的。
(2)电弧产生时温度比较高,容易把绝缘材料烧毁,造成漏电事件。
(3)电弧伤人,飞弧短路和伤人。
如何预防电弧的伤害电弧危害是可以预防或减轻的。
主要措施包括:通过严格规范的电路工程设计,制定严格的操作规程,可降低事故发生的概率,缩短事故发生延续的时间,相对减低了事故的危害程度。
必须制定相应的防护措施:严格执行操作规程,但还是难免在各种环境及心情不佳的情况下,发生误操作等违反规程的事情时有发生,危险仍然存在,最好的办法还是在不带电的情形下工作。
穿戴电弧防护装备,在国外的许多国家已应用较广泛。
对从事此类工作的专业人员配备相应的防护装备,上岗前进行必要的安全知识培训,当事故发生时如何面对或以最好的方式处置,掌握最佳的时机避免或减轻电弧对自身的伤害。
电弧发生的条件1、电路开断时电弧的发生在触头开始分离时.作用在它们之间的接触压力将减少,接触面积也缩小,接触电阻和触头中放出的热量就增加。
电弧产生的原理
电弧产生的原理
电弧是一种高温、高亮度的放电现象,它是由于电流在空气中流动时,空气被电离而形成的。
电弧产生的原理是电流通过空气时,空气中的原子和分子被电离,形成了带电粒子,这些带电粒子在电场的作用下,形成了电弧。
电弧的产生需要三个条件:电源、导体和空气。
电源提供电流,导体将电流传输到空气中,空气中的原子和分子被电离,形成了带电粒子,这些带电粒子在电场的作用下,形成了电弧。
电弧的产生过程可以分为三个阶段:起弧、维持弧和熄弧。
起弧阶段是指电流通过导体时,导体和空气之间的电阻产生了热量,使得空气中的原子和分子被电离,形成了带电粒子。
这些带电粒子在电场的作用下,形成了电弧。
维持弧阶段是指电弧已经形成,电流通过电弧时,电弧中的带电粒子不断地与空气中的原子和分子碰撞,使得空气中的原子和分子被电离,形成了更多的带电粒子。
这些带电粒子在电场的作用下,继续形成电弧。
熄弧阶段是指电流停止流动时,电弧中的带电粒子逐渐失去能量,空气中的原子和分子重新结合,电弧逐渐消失。
电弧的产生是由于电流通过空气时,空气中的原子和分子被电离,
形成了带电粒子,这些带电粒子在电场的作用下,形成了电弧。
电弧的产生需要三个条件:电源、导体和空气。
电弧的产生过程可以分为三个阶段:起弧、维持弧和熄弧。
电弧在工业生产和科学研究中有着广泛的应用,例如电焊、电切、电弧炉等。
焊接电弧的名词解释
焊接电弧的名词解释焊接电弧是一种通过高电压和电流产生的气体放电现象,通常用于焊接过程中加热和熔化金属。
在焊接中,焊极和焊件之间产生的电弧能量被用于使焊件表面升高到足够的温度以实现材料熔化和连接。
1. 电弧的形成焊接电弧的形成是通过在电极和焊件之间建立电流通路,利用电流经过气体空气中的阻抗,产生高温和高能量的现象。
当电流通过电极,并遇到空气中的阻抗时,电子的能量会从电流中释放出来,形成电弧。
2. 电弧的特性焊接电弧具有多种特性,其中包括:2.1 高温:焊接电弧的温度可以达到数千度,使得金属能够熔化并形成连接。
2.2 高能量密度:焊接电弧能够提供高能量密度,将焊件的表面加热到足够的温度。
2.3 高亮度:焊接电弧本身是明亮且具有强光的。
2.4 强风:焊接电弧产生的气流可以对周围的环境产生干扰,需要注意安全和舒适度。
3. 焊接电弧的应用焊接电弧是现代工业中广泛应用的一种技术。
其主要应用有:3.1 金属焊接:通过焊接电弧,可以将金属件进行连接,如钢铁结构、汽车制造和航空航天部件的制造等领域。
3.2 焊接修复:焊接电弧广泛应用于金属修复领域,能够修复和加固破损的金属件。
3.3 电弧切割:焊接电弧可以用于金属切割,通过在金属表面生成高温电弧,将金属融化并切割。
3.4 表面处理:焊接电弧也可以用于改变金属表面的特性,如表面硬化和改变金属结构等。
4. 焊接电弧的不同类型焊接电弧可以根据其形成的方式和材料使用进行分类。
以下是一些常见的焊接电弧类型:4.1 气体保护焊电弧:在焊接过程中,通过向电弧周围提供气体保护,以避免氧化和污染现象。
4.2 电弧焊接:传统的电弧焊接使用焊条或焊丝作为电极,并通过电弧加热和熔化焊件的表面。
4.3 电弧气体化学焊接:通过在电弧中引入反应性气体,实现金属熔化和连接。
4.4 感应电弧焊接:利用电磁感应的原理,在工件中产生电流并生成电弧。
5. 焊接电弧的安全注意事项在使用焊接电弧过程中,必须注意以下安全事项:5.1 穿戴个人防护设备,如护目镜、手套和耳塞。
电弧的产生与灭弧原理
电弧的产生与灭弧原理
电弧是由于电流在非绝缘介质中断裂引起的一种放电现象。
产生电弧的条件通常包括以下几个方面:
1.足够高的电压:当电压达到一定程度时,电子从电极上受到足够的能量,可以克服介质的绝缘能力,电流开始通过介质。
2.热电子发射:电流通过电极时,电极表面的电子因受热而溢出,形成电子云。
3.离子化:电流通过介质时,会将介质中的原子和分子撞击得电离,形成离子云。
4.离子发射:电场作用下,离子云会被加速,撞击到电极表面,使其发射离子。
5.空间电荷效应:随着电流的增加,离子云的密度增大,形成空间电荷层,电场的分布产生变化。
6.电弧产生:当空间电荷层增强到一定程度时,会超过介质的绝缘能力,产生电弧放电。
灭弧原理主要有以下几个方面:
1.电流消失:灭弧是指电流消失,使电弧放电现象停止,一般是通过熔断器、断
路器等设备切断电路。
2.消除电弧介质:电弧的存在需要足够的载流介质,通过减少或消除电弧介质,如通过断开电路、使用灭弧设备等方法来灭弧。
3.降低电压:灭弧过程中,降低电压可以减小电弧的热量和电弧长度,从而有助于灭弧。
一般通过降低电源电压或使用灭弧设备实现。
4.增强绝缘水平:提高绝缘水平可以减小电弧在绝缘介质中的传播,从而有助于灭弧。
例如使用绝缘材料或增加绝缘距离等手段。
5.能量吸收:通过吸收电弧的能量来灭弧,如使用电弧熔断装置、电弧熔岩等设备来吸收电弧能量。
电弧的形成与熄灭基本知识讲解
▉ 电弧放电的特征和危害
4. 电弧的危害 (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。
1. 吹弧气流产生的方法有: (1)用油气吹弧 用油气作吹弧介质的断路器称为油断路器。在这种断路器 中,有用专用材料制成的灭弧室,其中充满了绝缘油。当断路 器触头分离产生电弧后,电弧的高温使一部分绝缘油迅速分解 为氢气、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等气体,其中氢的灭弧 能力是空气的7.5倍。这些油气体在灭弧室中积蓄能量,一旦 打开吹口,即形成高压气流吹弧。
▉吹弧 —吹弧气流产生法...(2)
(2)用压缩空气或六氟化硫气体吹弧 将20个左右大气压的压缩空气或5个大气压左右的六氟化 硫气体(SF6)先储存在专门的储气罐中,断路器分闸时产生 电弧,随后打开喷口,用具有一定压力的气体吹弧。 (3)产气管吹弧 产气管由纤维、塑料等有机固体材料制成,电弧燃烧时与 管的内壁紧密接触,在高温作用下,一部分管壁材料迅速分解 为氢气、二氧化碳等,这些气体在管内受热膨胀,增高压力, 向管的端部形成吹弧。
▉ 电弧的形成— 弧柱中自由电子的主要来源(2)
(3)碰撞游离 从阴极表面发射出的电子在电场力的作用下高速向阳极 运动,在运动过程中不断地与中性质点(原子或分子)发生 碰撞。当高速运动的电子积聚足够大的动能时,就会从中性 质点中打出一个或多个电子,使中性质点游离,这一过程称 为碰撞游离。 (4)热游离 弧柱中气体分子在高温作用下产生剧烈热运动,动能很 大的中性质点互相碰撞时,将被游离而形成电子和正离子, 这种现象称为热游离。弧柱导电就是靠热游离来维持的。
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。
电弧形成原理及灭弧理论(精)
电弧形成原理及灭弧理论
二、直流电弧及其熄灭
直流电弧的伏安特性、燃弧电压、熄弧电压
电弧形成原理及灭弧理论
二、直流电及其熄灭
影响电弧的伏安特性的因素:
电弧长度、周围介质、气体压力、灭弧方法等。
电弧形成原理及灭弧理论
直流电弧熄灭的条件:
L di 0 dt
i i B
直流电弧熄灭常用的方法 :拉长电弧
城市轨道交通车辆技术专业教学资源库
电弧形成原理及灭弧理论 颗粒知识点
陈首原 XXX
电弧形成原理及灭弧理论
一、电弧形成原理
1. 电弧现象:当在大气中开断或闭合电压超 过10V、电流超过0.5A的电路时,在触头间 隙(或称弧隙)中会产生一团温度极高、 亮度极强并能导电的气体。其本质是气体 中的一股强烈电子流。 2. 电弧电位在整个电弧长度上的分布是不均 匀的,它分为近阴极区、弧柱区、近阳极区。
电弧形成原理及灭弧理论
二、直流电弧及其熄灭
熄灭电弧时的过电压及其减少方法
di dt 过电压产生的原因: L
过大
减少过电压的方法:并联电阻、电容或半导体 整流二极管。
简述电弧产生的条件及熄灭交流电弧的基本方法
简述电弧产生的条件及熄灭交流电弧的基本方法
电弧是指在电气设备中,当电流通过中断开关、触头、接触器等断开电路时,因无法瞬间断开电流,电流产生弧光放电现象的过程。
电弧产生的条件有:
1.电流足够大:只有当电流足够大,才能在断开电路时产生足够强烈的电弧。
2.电压足够高:高电压可以促使电流在断开过程中容易产生击穿和放电,从而形成电弧。
3.短路故障:断开电路时,如果存在短路故障,则容易形成电流过大的短路弧。
熄灭交流电弧的基本方法有:
1.增大开断距离:通过增加电路中间的绝缘距离,使得电弧在绝缘中断开时能够迅速熄灭。
2.使用消弧装置:消弧装置可以通过改变电弧路径、引导电弧燃烧、降低电弧能量等方式熄灭电弧。
3.合理设计断开装置:通过合理设计触头、开关等断开装置的结构,可以使得断开时电弧容易形成并熄灭。
4.使用额外的熄弧方法:例如在电弧产生时使用外部光源来产生熄灭电弧的光辐射,在一定条件下可以加速电弧熄灭。
总之,熄灭电弧的方法主要是通过控制电弧的路径、能量和环境等因素来实现的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一般意义上的过电压保护器是对工频过电压进行保护的,所谓工频过电压,往往产生在操作过程中,如开关开断时电弧未过零就被开断时会有过电压,回路开断时由于回路波阻抗不同而产生电压反射波叠加的操作过电压等等,这些过电压都是工频过电压,也就是其电压波形的频率还是维持50HZ没变。
避雷器是保护雷电过电压的,这种过电压波形前端很陡,频率很高,但后续电流很小,避雷器可以将雷电波的峰值泄放从而保证其后面的电器安全
断路器切断通有电流的回路时,只要电源电压大于10~20V,电流大于80~100 mA,在动、静触头分开瞬间,触头间隙就会出现电弧。
此时,触头虽然已分开,但是电路中的电流还在继续流通,只有熄灭电弧,电路才真正断开。
本节介绍开关电弧的基本知识与各种灭弧方法的原理。
一、电弧的形成
电弧的产生和维持是触头间隙的绝缘介质的中性质点(分子和原子)被游离的结果,游离是指中性质点转化为带电质点。
电弧的形成过程就是气态介质或液态介质高温气化后的气态介质向等离子体态的转化过程。
因此,电弧是一种游离气体的放电现象。
强电场发射是触头间隙最初产生电子的主要原因。
在触头刚分开的瞬间,间隙很小,间隙的电场强度很大,阴极表面的电子被电场力拉出而进入触头间隙成为自由电子。
电弧的产生是碰撞游离所致。
阴极表面发射的电子和触头间隙原有的少数电子在强电场作用下,加速向阳极移动,并积累动能,当具有足够大动能的电子与介质的中性质点相碰撞时,产生正离子与新的自由电子,这种现象不断发生的结果,使触头间隙中的电子与正离子大量增加,它们定向移动形成电流,介质强度急剧下降,间隙被击穿,电流急剧增大,出现光效应和热效应而形成电弧。
热游离维持电弧的燃烧。
电弧形成后,弧隙温度剧增,可达6000℃~10000℃以
上。
在高温作用下,弧隙中性质点获得大量的动能,且热运动加剧,当其相互碰撞时,产生正离子与自由电子。
这种由热运动而产生的游离叫热游离。
一般气体游离温度为9000℃~10000℃,金属蒸气热游离温度约为4000~5000℃。
因此热游离足以维持电弧的燃烧。
二、电弧的熄灭
在中性质点发生游离的同时,还存在着使带电质点不断减少的去游离。
去游离的主要形式是复合与扩散。
1.复合
复合是异性带电质点彼此的中和。
复合速率与下列因素有关:
1)带电质点浓度越大,复合机率越高。
当电弧电流一定时,弧截面越小或介质压力越大,带电质点浓度也越大,复合就强。
故断路器采用小直径的灭弧室,可以提高弧隙带电质点的浓度,增强灭弧性能;
2)电弧温度越低,带电质点运动速度越慢,复合就容易。
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;
3)弧隙电场强度小,带电质点运动速度慢,复合的可能性就增大。
所以提高断路器的开断速度,对复合有利。
2.扩散
扩散是指带电质点从弧隙逸出进入周围介质中的现象。
扩散去游离主要有两种。
l)温度扩散。
弧隙与其周围介质的温差越大,扩散越强。
用冷却介质吹弧,或电
弧在周围介质中运动,都可增大电弧与周围介质的温差,加强扩散作用。
2)浓度扩散。
电弧与周围介质离子的浓度相差越大,扩散就越强烈。
当游离大于去游离时,电子与离子浓度增加,电弧加强;当游离与去游离相等时,电弧稳定燃烧;当游离小于去游离时,电弧减少以致熄灭。
所以要促使电弧熄灭就必须削弱游离作用,加强去游离作用。
断路器综合利用上述原理,制成各式灭弧装置,能迅速而有效地熄灭短路电流产生的强大电弧。
三、交流电弧的开断
交流电弧电流每周自然过零两次。
在电流过零时,电弧暂时熄灭。
因此熄灭交流电弧,就是让交流电弧过零后电弧不重燃。
交流电弧过零时自然熄灭,过零后是否重燃,取决于电源加在弧隙上的恢复电压与弧隙介质强度的耐压能力的恢复情况。
弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭,而弧隙的绝缘能力要经过一定时间才能恢复到绝缘的正常状态的过程,此过程称为弧隙介质强度的恢复过程。
主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质决定。
弧隙电压恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭,电源电压施加于弧隙上的电压将从不大的熄弧电压逐渐增大直到电源电压的过程,称为弧隙电压恢复过程。
主要取决于线路电路参数(电阻、电容、电感)和负荷性质,一般电阻性电路的电弧最易熄灭。
交流电弧的熄灭条件是,交流电弧过后,弧隙介质强度恢复过程永远大于弧隙电压恢复过程。
四、灭弧的基本方法
灭弧的基本方法就是加强去游离提高弧隙介质强度的恢复过程,或改变电路参数降低弧隙电压的恢复过程,目前开关电器的主要灭弧方法有:
1.利用介质灭弧
弧隙的去游离在很大程度上,取决于电弧周围灭弧介质的特性。
六氟化硫(SF6)气体是很好的灭弧介质,其电负性很强,能迅速吸附电子而形成稳定的负离子,有利于复合去游离,其灭弧能力比空气约强100倍;真空(压强在0.013Pa以下)也是很好的灭弧介质,因真空中的中性质点很少,不易于发生碰撞游离,且真空有利于扩散去游离,其灭弧能力比空气约强15倍。
采用不同介质可以制成不同的断路器,如油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。
2.利用气体或油吹动电弧
吹弧使弧隙带电质点扩散和冷却复合。
在高压断路器中利用各种灭弧室结构形式,使气体或油产生巨大的压力并有力地吹向弧隙。
吹弧方式主要有纵吹与横吹两种。
纵吹是吹动方向与电弧平行,它促使电弧变细;横吹是吹动方向与电弧垂直,它把电弧拉长并切断。
3.采用特殊的金属材料作灭弧触头
采用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属作触头材料,可减少热电子发射和电弧中的金属蒸气,得到抑制游离的作用;同时采用的触头材料还要求有较高的抗电弧、抗熔焊能力。
常用触头材料有铜钨合金、银钨合金等。
4.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。
由于电弧在周围介质中运动,它起着与气吹的同样效果,从而达到熄弧的目的。
这种灭弧的方法在低压开关电器中应用得更为广泛。
5.使电弧在固体介质的狭缝中运动
此种灭弧的方式又叫狭缝灭弧。
由于电弧在介质的狭缝中运动,一方面受到冷却,加强了去游离作用;另一方面电弧被拉长,弧径被压小,弧电阻增大,促使电弧熄灭。
6.将长弧分隔成短弧
当电弧经过与其垂直的一排金属栅片时,长电弧被分割成若干段短弧;而短电弧的电压降主要降落在阴、阳极区内,如果栅片的数目足够多,使各段维持电弧燃烧所需的最低电压降的总和大于外加电压时,电弧就自行熄灭。
另外,在交流电流过零后,由于近阴极效应,每段弧隙介质强度骤增到150~250V,采用多段弧隙串联,可获得较高的介质强度,使电弧在过零熄灭后不再重燃。
7.采用多断口灭弧
高压断路器每相由两个或多个断口串联,使得每一断口承受的电压降低,相当于触头分断速度成倍地提高,使电弧迅速拉长,对灭弧有利。
8.提高断路器触头的分离速度
提高了拉长电弧的速度,有利于电弧冷却复合和扩散。