第二章 电弧及电气触头基本知识
电弧及电气触头基本理论分析
电弧及电气触头基本理论分析【摘要】本文对电弧及电气触头的基本理论进行了分析。
【关键词】电弧；电气触头；基本理论一、气体游离放电现象和电弧形成在电路中，断路器切断载流电路时，在触头之间常常会出现电弧，直到电弧熄灭后，电路才真正被切断。
触头间的电弧实际上是由于中性质点游离而引起的一种气体放电现象。
从电弧的形成过程来看，游离放电可分为四个阶段：1.强电场发射当触头刚分开时，虽然电压不一定很高，但触头间距离很小，因此产生很强的电场强度。
在强电场作用下，金属触头阳极表面的自由电子会被电场力拉出来，成为游离在触头空隙中的自由电子。
这种游离方式称为强电场发射，是电弧自由电子的一个来源。
2.热电发射这是弧腔中自由电子的又一来源。
在触头分开瞬间，由于触头间的压力迅速变小，接触电阻增大，电流流过时发热加剧，在电极上出现强烈的炽热点。
此外，孤隙中正离子被迅速吸向阴极，其能量被电极吸收，也使阴极表面温度升高。
当阴极表面达到一定高温时，便发射电子，使弧隙中的电子数目增加。
3.碰撞游离从阴极表面发射出来的自由电子，在电场力的作用下向阳极做加速运动。
它们在奔向阳极的途中碰撞介质的中性质点（原子或分子），使原中性质点碰撞游离为正离子和自由电子。
新产生的电子又和原有的电子一起以极高的速度向阳极运动，当它们和其他中性质点相碰撞时；又再一次发生碰撞游离。
碰撞游离连续进行的结果，触头间隙中便充满了电子和正离子。
在外加电压作用下，电子奔向阳极，正离子奔向阴极，产生电流，形成电弧。
4.热游离热游离是电弧得以维持燃烧的主要原因。
在电弧燃烧时，电弧表面湿度可达三千到四千摄氏度以上，孤心温度可达一万摄氏度以上。
处于高温下的介质分子和原子产生强烈的热运动，不断发生互相碰撞，游离出电子和正离子，称为热游离。
实际上，在间隙击穿产生电弧后，由于弧隙电导迅速增大，触头之间电压降减小，而触头的拉开距离却在增大，因此触头间的电场强度大大减小，强电场发射基本停止。
电弧及电气触头基本知识.
油、压缩空气、SF6气体、真空
常用于低压开关电器中，如自动开关和电磁接触器等。
7.利用固体介质的狭缝灭弧装置灭弧
广泛应用于低压开关。
《电气设备》
思考练习 1.交流电弧有什么特征？熄灭交流电弧的条件是什 么？ 2.什么是近阴极效应？
3.什么是弧隙介质介电强度和弧隙恢复电压？
4.断路器断口并联电阻和电容的作用是什么？
《电气设备》
四、电弧的熄灭 实质：气体介质由导通又变为截止的过程， 是电弧区域内已电离的质点不断发生去游离的结果。
1.去游离过程
使弧隙中正离子和自由电子减少。 复合 扩散 正负电荷中和成为中性质点的现象。 电弧中的自由电子和正离子散溢到电弧外面，并与周围未被游离 的冷介质相混合的现象。
要使电弧熄灭，必须使去游离作用强于游离作用。 2.影响去游离的物理因素
注意： 气体的压力越大，越不容 易产生电场游离。
《电气设备》
三、电弧的产生过程
3.热游离维持电弧 热游离：发生雪崩式碰撞游离形成电弧后， 产生高温，气体中粒子运动速度增大，使原子外层 轨道电子脱离原子核内正电荷束缚力成为自由电子。
气体温度愈高，粒子运动速度愈大，原子热游 离的可能性也愈大，维持电弧稳定燃烧。
3.提高分闸速度
迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱内的电位梯度， 增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散作用， 如采用强力分闸弹簧。
《电气设备》
五、熄灭交流电弧的基本方法 4.用耐高温金属材料制作触头 5.采用优质灭弧介质 6.短弧原理灭弧
利用一个金属灭弧栅将电弧分为多个短弧，利用近阴极效应的方法灭弧。 铜钨合金和银钨合金
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《电气设备》
重点难点
电力系统概述习题答案
第一章电力系统概述习题答案一、填空题1．根据一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂等。
2．按发电厂的规模和供电范围不同，又可分为区域性发电厂、地方发电厂和自备专用发电厂等.3．火电厂分为凝汽式和供热式火力发电厂。
4．水电厂根据集中落差的方式分为堤坝式、引水式和混合式。
5．水电厂按运行方式分为有调节、无调节和抽水蓄能电厂。
6．变电所根据在电力系统的地位和作用分为枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所。
二、判断题1、火力发电厂是利用煤等燃料的化学能来生产电能的工厂.（√）2、抽水蓄能电站是利用江河水流的水能生产电能的工厂。
(×）3、变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所, 是联系发电厂和用户的中间环节。
（√）4、中间变电站处于电力系统的枢纽点，作用很大.（×)5、直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备。
（√）6、电流互感器与电流表都是电气一次设备。
(×)7、用电设备的额定电压与电力网的额定电压相等。
（√）8、发电机的额定电压与电力网的额定电压相等。
（×）9、变压器一次绕组的额定电压与电力网的额定电压相等。
（×)10、变压器二次绕组的额定电压等于电力网额定电压的1.1 倍。
（×）11、二次设备是用在低电压、小电流回路的设备。
(√）12、信号灯和控制电缆都是二次设备 .(√)三、简答题1．发电厂和变电所的类型有哪些？分别说明发电厂的生产过程和变电所的作用。
答：发电厂分火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂。
火力发电厂是将燃料的化学能转换成电能的工厂。
其生产过程是利用燃料的化学能使锅炉产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机做功，推动汽轮机转子转动,将热能转换成机械能，汽轮机转动带动发电机转子旋转,在发电机内将机械能转换成电能。
水力发电厂是把水的位能和动能转变成电能的工厂.利用水的能量推动水轮机转动，再带动发电机发电。
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1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
电弧与电气触头的基本知识共40页
谢谢！Biblioteka 61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
电弧与电气触头的基本知识
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
水电站电气设备教学PPT电弧及电气触头的基本理论
解决方案
针对故障原因，采取相应的维 修或更换措施，确保电气设备
恢复正常运行。
经验教训总结
加强电气设备日常维护和保养 ，及时发现并处理潜在故障，
避免类似问题再次发生。
某水电站电气设备优化改造案例分析
优化改造背景
随着技术进步和电力需求增长，某水 电站原有电气设备已无法满足生产需 要。
优化改造内容
对电气设备的结构、性能和控制系统 进行全面升级和改造。
了解触头的构造和其工作原理是理解 电气触头性能的基础。
详细描述
触头是开关设备中的关键元件，其构 造通常包括固定触点和活动触点。工 作原理主要涉及触头的闭合和断开过 程，以及产生的电弧和相关现象。
触头的材料与选择
总结词
选择合适的触头材料对于保证电气设备的性能和稳定性至关 重要。
详细描述
触头的材料通常包括金属、金属合金和其他复合材料。选择 时应考虑材料的导电性、耐腐蚀性、耐磨性和抗电弧侵蚀性 能等因素。
电弧的熄灭方法
详细描述
为了减小电弧对电气设备和人身安全的影响，需要采取有效的熄灭方法。目前常用的熄灭方法有机械 吹弧、高频振荡吹弧、磁吹灭弧和真空灭弧等。这些方法通过改变电弧周围的介质或增加电弧的长度 来降低电弧的温度和能量，从而达到熄灭电弧的目的。
03 电气触头基本理论
触头的构造与工作原理
总结词
安全事故原因
电气设备老化、维护不当以及操作人员失误所致 。
经验教训总结
加强电气设备安全管理，定期进行维护和检查， 提高操作人员的安全意识和技能水平。同时，建 立完善的安全管理制度和应急预案，确保水电站 安全稳定运行。
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电弧与电气触头的基本知识
第二章电弧与电气触头的基本知识第一节电弧的形成与熄灭一、电弧放电的特征和危害电弧的实质是一种气体放电现象，但它又有别于电晕放电、火花放电等。
电弧放电的主要特征有：（1）电弧由三部分组成。
包括阴极区、阳极区和弧柱区。
（2）电弧温度很高。
弧柱中心可达10000℃左右，电弧表面也会达到3000～4000℃。
（3）电弧是一种自持放电现象。
极间的带电质点不断产生和消失，处于动平衡状态。
（4）电弧是一束游离的的气体。
在外力作用下能迅速移动、伸长、弯曲和变形。
电弧存在时会对电力系统和电气设备造成危害，主要有：（1）电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间。
（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。
（3）电弧在电动力、热力作用下能移动，易造成飞弧短路和伤人，使事故的扩大。
二、电弧的形成电弧能成为导电通道，是由于电弧的弧柱中存在大量的自由电子，这些自由电子的定向运动形成电弧。
下面分析自由电子的产生以及电弧的形成。
（一）弧柱中自由电子的主要来源1．热电子发射2．强电场发射3．碰撞游离4．热游离（二）电弧形成的过程触头刚分离时突然解除接触压力，阴极表面立即出现高温炽热点，产生热电子发射；同时，由于触头的间隙很小，使得电压强度很高，产生强电场发射。
从阴极表面逸出的电子在强电场作用下，加速向阳极运动，发生碰撞游离，导致触头间隙中带电质点急剧增加，温度骤然升高，产生热游离并且成为游离的的主要因素，此时，在外加电压作用下，间隙被击穿，形成电弧。
三、电弧的熄灭当游离作用大于去游离作用时，电弧电流增加，电弧更加炽热燃烧；当两者作用持平时，电弧维持稳定燃烧；若去游离作用始终大于游离作用，则电弧电流减少，直至电弧熄灭。
电弧的去游离方式：去游离过程包括复合和扩散两种形式。
1. 复合：是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。
2. 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：温度扩散、浓度扩散和利用吹弧扩散。
发电厂电气主系统ppt课件
局部高温，阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为自由电
子。
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电气设备及运行维护
3）加速运动：自由电子，在强电场的作用下，向阳极作
加速运动。
4）碰撞游离：加速运动获得动能的自由电子在运动中与
中性质点发生碰撞，中性质点中的电子获得能量产生跃迁，跳 到能级更高的轨道上，如果获得的能量足够大，自由电子就能 脱离原子核的束缚，游离成自由电子和正离子。
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电气设备及运行维护
一般变压器绕组电阻 R r，ur0U0 略去不计，得
urU 0 11 122e1t1e2t
从上式可以看出，由于特征根为负实根，故弧隙电压恢复过 程为非周期性的，如图2-8曲线3所示。
一般 1 2 ， 1e2t 2e1t
略去不计，故上式最大值不会超过U0 ，进一步化简得
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电气设备及运行维护
第一节 电弧的形成与熄灭
一、开关电器的灭弧原理
（一）电弧现象
1) 电弧：是一种气体游离放电现象。
2) 产生电弧的条件：用开关电器开断电源电压大于10 ~ 20
V，电流大于80 ~ 100mA的电路时，就会发生电弧。
3) 电弧的特点：能量集中，温度很高，亮度很强；电弧是
（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。
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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；
电力系统概述习题答案
第一章电力系统概述习题答案一、填空题1．根据一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂等。
2．按发电厂的规模和供电范围不同，又可分为区域性发电厂、地方发电厂和自备专用发电厂等。
3．火电厂分为凝汽式和供热式火力发电厂。
4．水电厂根据集中落差的方式分为堤坝式、引水式和混合式。
5．水电厂按运行方式分为有调节、无调节和抽水蓄能电厂。
6．变电所根据在电力系统的地位和作用分为枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所。
二、判断题1、火力发电厂是利用煤等燃料的化学能来生产电能的工厂。
（√）2、抽水蓄能电站是利用江河水流的水能生产电能的工厂。
（×）3、变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所, 是联系发电厂和用户的中间环节。
（√）4、中间变电站处于电力系统的枢纽点, 作用很大。
（×）5、直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备。
（√）6、电流互感器与电流表都是电气一次设备。
（×）7、用电设备的额定电压与电力网的额定电压相等。
（√）8、发电机的额定电压与电力网的额定电压相等。
（×）9、变压器一次绕组的额定电压与电力网的额定电压相等。
（×）10、变压器二次绕组的额定电压等于电力网额定电压的1.1 倍。
（×）11、二次设备是用在低电压、小电流回路的设备。
（√）12、信号灯和控制电缆都是二次设备。
（√）三、简答题1．发电厂和变电所的类型有哪些？分别说明发电厂的生产过程和变电所的作用。
答：发电厂分火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂。
火力发电厂是将燃料的化学能转换成电能的工厂。
其生产过程是利用燃料的化学能使锅炉产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机做功，推动汽轮机转子转动，将热能转换成机械能，汽轮机转动带动发电机转子旋转，在发电机内将机械能转换成电能。
水力发电厂是把水的位能和动能转变成电能的工厂。
利用水的能量推动水轮机转动，再带动发电机发电。
电弧与电气触头的基本知识PPT40页
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36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
电弧与电气触头的基本知识 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
电弧及电气触头的基本理论
作业：
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第3章 电弧及电气触头 的基本理论
教学目的：了解交流电弧的特性和灭弧的方法；电 气触头的结构、要求和接触电阻。
复习旧课：1.电弧的形成和熄灭
2.直流电弧的特性和熄灭及灭弧方法 重 点：接触电阻
难 点：交流电弧的特性
引入新课： 3．3 交流电弧的特性及熄灭 3．4 电气触头
电弧及电气触头的基本理论
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3.1电弧的形成和熄灭
3.1.1电弧的形成
1．概念：在触头开断有一定电压和电流的电路时，触头间产生强烈而又刺眼的亮 光的现象。(10～20V，80～100mA)
绝缘气体或绝缘油受热分解出气体游离产生的自由电子导电——自持放电
2．特点：①气体导电（轻、易变形）；②温度极高（亮度大）
(3) 气吹熄弧：
2. 油中交流电弧的熄灭方法
（1）静止油中电弧的熄灭
（2）吹弧型油中电弧的熄灭
3. 六氟化硫气体灭弧
4. 真空灭弧
第7页，共10页。
3．4 电气触头
3.4.1 概述 1、概念：通过接触传导电流的两个或以上的金属导体的端接部分。 2、触头的接触形式：点、线、面接触 3、接触电阻：接触电阻是指收缩电阻和表面膜电阻之和 4、触头电阻：接触电阻和触头体电阻之和 5、影响接触电阻的因素及降低其值的措施： （1）触头材料：铜铝过渡接头片 （2）接触压力： （3）接触形式：点、线、面接触的用途 （4）接触面的加工情况：平而不是光 3.4.2 对电气触头的要求 （1）结构可靠 （2）由良好的导电性能和接触性能。 （3）通过规定的电流时，发热温度不超过规定值。 （4）开断规定容量的电流时有足够的抗熔焊和抗电弧烧伤能力。 （5）通过短路电流时，具有足够的动稳定和热稳定。 3.4.3 触头的分类和结构 1. 按接触面的形式划分
电弧及电气触头的基本理论t
(3)吹弧 (3)吹弧——加强冷却和扩散 吹弧 横吹——将电弧吹弯吹长 纵吹——将电弧吹细
福建水电学院 电气设备 19
§3．3 交流电弧的特性及熄灭 (4)利用固体介质的狭缝狭沟灭弧 (4)利用固体介质的狭缝狭沟灭弧 ——冷却,表面吸附电子，加强复合。 如：介质纵缝灭弧罩 介质填料灭弧管 (5)利用短弧原理灭弧（交流电弧的近阴极效应） (5)利用短弧原理灭弧（交流电弧的近阴极效应） 利用短弧原理灭弧 交流电路：电流自然过零时，每一短弧有150～ 250v电压。
福建水电学院
电气设备
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§3．5 电气触头 三、触头的结构型式 触头的结构型式 按接触面的形式划分 按结构形式划分
可分触头 固定触头
平面触头 线触头
点触头
可动触头
刀形触头 座 式 触 头
福建水电学院 电气设备
插
指形触头
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触 头 的 结 构 与 分 类
福建水电学院 电气设备 5
§3-1 电弧的形成和熄灭
电弧的熄灭： 四、电弧的熄灭：带电质点不断消失
关键是加强去游离作用 介质的游离作用→ 介质的游离作用→电弧产生 介质的去游离作用→ 介质的去游离作用→电弧熄灭 1．去游离：复合与扩散 去游离： 2．熄弧条件 游离与去游离谁主导？ 游离与去游离谁主导？
原因：电流过零后极性改变， 原因：电流过零后极性改变，弧隙中剩余的带电质点的运动 方向也相应改变，电子能迅速朝相反方向运动， 方向也相应改变，电子能迅速朝相反方向运动，而比电子质量大 1000倍的正离子几乎原地未动，于是在阴极附近便立刻形成一 倍的正离子几乎原地未动， 倍的正离子几乎原地未动 个只有正电荷的不导电层，起阻碍阴极发射电子的作用。 个只有正电荷的不导电层，起阻碍阴极发射电子的作用。
《电弧及电气触头》课件
目 录
• 电弧的概述 • 电气触头的概述 • 电弧与电气触头的关系 • 电弧及电气触头的应用 • 电弧及电气触头的维护与安全
01
CATALOGUE
电弧的概述
电弧的定义
01
电弧是一种气体放电现象，当两 个导电体之间的电压超过气体的 绝缘强度时，电流会在导电体之 间通过气体流动，形成电弧。
详细描述
在选择电气触头的材料时，需要考虑材料的导电性、耐热性、机械强度、耐磨性和耐腐蚀性等因素。常用的电气 触头材料包括铜、铜合金、银、金、镍、铁和铁合金等。此外，为了提高电气触头的性能，还可以采用表面处理 技术，如镀银、镀金、喷塑等。
03
CATALOGUE
电弧与电气触头的关系
电弧对电气触头的影响
电气触头的分类
总结词
电气触头可以根据不同的分类标准进行分类。
详细描述
根据结构形式，电气触头可分为点接触、线接触和面接触三类；根据使用环境，电气触头可分为空气 环境、真空环境、液体介质和组合环境等类型；根据负载性质，电气触头可分为直流负载和交流负载 。
电气触头的材料选择
总结词
选择合适的材料是电气触头设计中的重要环节。
02
电弧通常发生在高压或高电流的 电路中，如变压器、发电机、电 动机等设备的触头接触或分离时 。
电弧的形成与熄灭
电弧的形成
当两个导电体之间的电压超过气体的绝缘强度时，电流会在导电体之间通过气 体流动，形成电弧。
电弧的熄灭
电弧的熄灭可以通过降低电压、增加电路的电阻、引入灭弧介质等方法实现。 在开关设备和控制设备中，通常采用灭弧装置来快速熄灭电弧，以保护设备和 电路的安全。
电子设备
电子设备中的触点接触会产生电 弧，电弧对电子设备的性能和稳
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基本要求 ：
（1）结构可靠； （2）接触电阻小且稳定，即有良好导电性能和接触性能； （3）通过规定电流时，发热稳定而且温度不超过允许值； （4）通过短路电流时，具有足够的动稳定性和热稳定性； （5）开断规定的短路电流时，触头不被灼伤，磨损尽可能 小，不发生熔焊现象。
《电气设备》
二、触头的接触电阻
主要因素：触头的表面加工状况、表面氧化程度、 触头间的压力及接触情况等。 1.触头间压力的影响 2.触头材料及预防氧化的措施
《电气设备》
三、电弧的产生过程
电弧的产生实际上是气体介质在某些因素作用下，发 生强烈游离，产生很多带电质点，由绝缘变为导通的过程。 电弧能成为导电通道，是由于电弧的弧柱内存在大量的带 电粒子，这些带电粒子的定向运动形成电弧。
1.自由电子的产生
触头开断瞬间产生少量的自由电子的原因：阴极的热电子发射或强电场发射。 热电子发射：触头刚分离时，触头间的接触压力和接触面积不断减小，接触 电阻迅速增大，使接触处剧烈发热，局部高温使此处电子获得动能，就可能 发射出来成为自由电子。 强电场发射：触头刚分离时，由于触头间的间隙很小，在电压作用下间隙形 成很高的电场强度，当电场强度超过3×106V／m时，阴极触头表面的电子 就可能在强电场力的作用下，被拉出金属表面成为自由电子。
油、压缩空气、SF6气体、真空
常用于低压开关电器中，如自动开关和电磁接触器等。
7.利用固体介质的狭缝灭弧装置灭弧
广泛应用于低压开关。
《电气设备》
思考练习 1.交流电弧有什么特征？熄灭交流电弧的条件是什 么？ 2.什么是近阴极效应？
3.什么是弧隙介质介电强度和弧隙恢复电压？
4.断路器断口并联电阻和电容的作用是什么？
《电气设备》
四、交流电弧的熄灭
2.弧隙电压的恢复过程
电流过零后，弧隙电压从熄弧电压恢复到电源电压的过程，用 Uhf（t）表示，恢复过程与电路参数、负荷性质等有关。受电路参数 等因素的影响，电压恢复过程可能是周期性的变化过程，也可能是 非周期性变化过程。
不会在电压恢复过 程中出现过电压 周期性振荡的恢 复电压更容易超过弧 隙介质强度，造成电 弧重燃。
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《电气设备》
教学内容
一、直流电弧的特性 二、直流电弧的熄灭
三、交流电弧的特性
四、交流电弧的熄灭 五、熄灭交流电弧的基本方法
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一、直流电弧的特性 稳定燃烧的直流电弧压降由阴极区压降、弧 柱压降和阳极区压降三部分组成。电弧阴极区压降 近似等于常数，它与电极材料和弧隙的介质有关； 弧柱压降与弧长成正比；阳极区的电压降比阴极区 的小。 短弧：几毫米长，电弧电压主要由阳极、阴 极电压降组成。电弧电压是与电流、外界条件无关 的常数，约为20V左右。 长弧：几厘米以上，电弧电压主要由弧柱电压 降组成，电弧电压与电弧长度成正比。
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重点难点
重点：接触电阻，减小接触电
阻的措施。 难点：触头的种类、结构形式。
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教学内容
一、电气触头的概念
二、触头的接触电阻 三、触头的分类及其结构
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一、电气触头的概念
电气触头：两个或几个导体之间接触的部分。 电气触头直接影响到设备和装置的工作可靠性， 它的性能好坏直接决定了开关电器的品质。
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三、电弧的产生过程
2.碰撞游离形成电弧
游离：中性质点转化为带电质点的过程。
碰撞游离：自由电子，在电场力作用下加速运动，不断与中性气体质点 （原子或分子）撞击，如果电场足够强，自由电子动能足够大，碰撞时就能 将中性原子外层轨道上的电子撞击出来，脱离原子核内正电荷吸引力的束缚， 成为新的自由电子。失去自由电子的原子则带正电，称为正离子。新的自由 电子又去碰撞另外的中性原子…此过程愈演愈烈，发展成为“电子崩” 。 当带电粒子积累到一定的数量时，介质的导电性质发生改变，由绝缘体变 为导体，在外加电压的作用下，电流通过触头间隙，发出声响和强烈的白光， 就形成了电弧。 电场游离主要取决于电子运动 速度，即取决于电场强度、电子的 平均自由行程以及气体的性质。 触头间电压越高，电场强度也 越高，则气体容易被击穿。
3.提高分闸速度
迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱内的电位梯度， 增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散作用， 如采用强力分闸弹簧。
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五、熄灭交流电弧的基本方法 4.用耐高温金属材料制作触头 5.采用优质灭弧介质 6.短弧原理灭弧
利用一个金属灭弧栅将电弧分为多个短弧，利用近阴极效应的方法灭弧。 铜钨合金和银钨合金
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三、交流电弧的特性 1. 动态特性
电弧的温度、直径以及电弧电压随时间变化。
电弧电压呈马鞍形变化，电流小时，电弧电压高，电流大时，电弧电 压减小且接近于常数。
2. 热惯性
由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流， A点：燃弧电压 所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。 B点：熄弧电压
2.采用多断口灭弧
熄弧时，利用多断口把电弧分解为多个相串联的短电弧，使电弧的总长度加 长，弧隙电导下降；在触头行程、分闸速度相同的情况下，电弧被拉长的速度成 倍增加，促使弧隙电导迅速下降，提高了介电强度的恢复速度；另一方面，加在 每一断口上的电压减小数倍，输入电弧的功率和能量减小，降低了弧隙电压的恢 复速度，缩短了灭弧时间。
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二、直流电弧的熄灭
熄灭直流电弧方法：
1.冷却或拉长电弧，增大电弧电阻和电弧电压； 2.增大线路电阻，如熄弧过程中串入电阻； 3.长弧分割成串联短弧，利用短弧的特性，使得电弧电压 大于触头施加的电压时，则电弧即可熄灭。 在高压大容量的直流电路中（如大容量发电机的励磁 电路），一方面采用冷却电弧和短弧原理的方法来熄弧， 另一方面采用逐步增大串联电阻的方法来熄弧。
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教学内容
一、电弧的特点 二、电弧的主要危害
三、电弧的产生
四、电弧的熄灭
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一、电弧的特点 电弧：是一种能量集中、温度很高、亮度很 大的气体导电现象。
1.电弧的组成
弧心：温度最高、电流密度最大的弧柱中心部位。 弧焰：弧柱周围温度较低、亮度明显减弱的部分。
2.电弧温度
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第二章 电弧及电气触头基本知识
第一节 电弧的基本知识
课程要求
重点难点
教学内容
思考练习
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课程要求
教学目标：
（1）了解电弧的主要特点与危害；
（2）掌握电弧的形成与熄灭过程；
（3）能叙述电弧的形成过程。
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重点难点
重点：电弧的形成与熄灭过程。
难点：电弧的形成过程。
3.“自然过零”
电流过零时，电弧自然熄灭。 如果电弧是稳定燃烧的，则电弧电流过零熄灭后，在另半周又会重燃。 如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就熄灭。
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四、交流电弧的熄灭 电弧重燃取决于弧隙介质绝缘能力或介电强度 和弧隙电压的恢复。
1.弧隙介质介电强度的恢复
恢复过程：电弧电流过零，电弧熄灭时，弧隙中去游离作用继续进行， 弧隙电阻不断增大，弧隙介质的介电强度要恢复到正常状态值所需要的过程。 介质介电强度的恢复速度与冷却条件、电流大小、开关电器灭弧装置的 结构和灭弧介质的性质有关。 低压电器常利用近阴极效应来灭弧。 影响介质介电强度恢复速率的主要因素： （1）弧隙温度。 （2）弧隙介质特性。 （3）灭弧介质的压力。 （4）断路器触头的分断速度。
（1）介质的特性
（2）电弧的温度
（3）气体介质压力
（4）游离质点的密度
（5）触头材料
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思考练习
1.电弧具有什么特征？它对电力系统和 电气设备有哪些危害？ 2.电弧是如何形成的？ 3.电弧的游离和去游离方式各有哪些？ 影响去游离的因素是什么？
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第二章 电弧及电气触头基本知识
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三、触头的分类及其结构
1.按接触面的形式分类 (1)点触头
优点：压强较大、接触点较固定、接触电阻稳定、触头结构简单、自 净作用较强。 缺点：接触面积小、不宜通过较大电流、热稳定性差。 用途：只用在工作电流和短路电流较小的情况，如继电器和开关电器辅 助触点等。
注意： 气体的压力越大，越不容 易产生电场游离。
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三、电弧的产生过程
3.热游离维持电弧 热游离：发生雪崩式碰撞游离形成电弧后， 产生高温，气体中粒子运动速度增大，使原子外层 轨道电子脱离原子核内正电荷束缚力成为自由电子。
气体温度愈高，粒子运动速度愈大，原子热游 离的可能性也愈大，维持电弧稳定燃烧。
第二节 电弧的特性和熄 灭方法
课程要求 重点难点 教学内容 思考练习
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课程要求
教学目标： （1）了解交、直流电弧特点，直 流电弧的灭弧方法； （2）掌握交流电弧的灭弧方法；
（3）能说明不同的灭弧方式在开 关电器中的应用。
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重点难点
重点：开关电器的常用灭弧方法。
难点：交、直流电弧的特性。
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四、电弧的熄灭 实质：气体介质由导通又变为截止的过程， 是电弧区域内已电离的质点不断发生去游离的结果。
1.去游离过程
使弧隙中正离子和自由电子减少。 复合 扩散 正负电荷中和成为中性质点的现象。 电弧中的自由电子和正离子散溢到电弧外面，并与周围未被游离 的冷介质相混合的现象。
要使电弧熄灭，必须使去游离作用强于游离作用。 2.影响去游离的物理因素
5.开关电器中常采用的基本灭弧方法有哪些？各自 的灭弧原理是什么？
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