开关电器开断时弧隙上的电压变化过程

对开关电器开断性能来说，在熄弧过程中起重要作用的恢复电压
正是瞬态恢复电压，但它的大小又受到工频恢复电压大小的影响。 开关电器开断时弧隙上的电压变化 过程
另外还有一种分析方法，也符合电工术语标准，即把 恢复电压看成是它的工频分量和非工频衰减分量两部分 叠加。这在数学分析上较为有用，从时间上自始至终将 恢复电压看成是两个分量的叠加。
这两种分法从原则上讲并不矛盾，但不能混淆。这是 两种不同场合的规定，是不同的名词术语，且本身含义 也不同。既不能简单地把恢复电压与瞬态恢复电压等同， 又不能把恢复电压的工频分量就叫做工频恢复电压。
开关电器开断时弧隙上的电压变化 过程
（2）开断单相电路时的恢复电压
在断路器出口处发生短路，则断路器DL打开，产生电弧。 在电弧电流过零时电弧熄灭，于是在间隙两端将发生一 个电压恢复过程，最后间隙上的电压即为电源电压。显 然，间隙上的电压恢复过程同时受到电网参数和弧隙参 数两方面的作用。
相反的，当弧隙去游离作用较弱时，残余电阻就 小，电压恢复过程在很大程度上受到残余电阻的 影响 。
开关电器开断时弧隙上的电压变化 过程
（3）三相电路开断时的恢复电压 中性点不直接接地系统的三相短路故障
假定A相电流先过零，且A极电弧熄灭 UAd1.5Up
首开极上的工频电压是1.5倍的电源相电压，并不是 电源的相电压，这是因线路的影响所至。
开关电器开断时 弧隙上的电压变化过程
开关电器开断时弧隙上的电压变化 过程
1.开断三相电路时首开极弧隙上的恢复电压
（1wk.baidu.com恢复电压的基本概念
恢复电压(recovery voltage) 开断电流熄弧后，出现于开关一个极的两端子间的电 压。 该电压可以认为是连续的两段，起初是瞬态恢复电压， 接着是工频恢复电压。
电阻所起的影响。
如果把一个具有残余电阻的实际弧隙看成是一个理想弧 隙与一个电阻的并联，而这个并联电阻就是残余电阻。 残余电阻的存在降低了恢复电压的幅值和恢复速度，即 对电压恢复过程起阻尼作用。残余电阻大小的不同，使 恢复电压可以是周期性的振荡，也可以是非周期性过程。
实际上，残余电阻是随时间变化的，因此阻尼作用的强 弱也随时在变化着。
R
L
DL
e U m sin t C
Z
开关电器开断时弧隙上的电压变化 过程
第一种情况
uhfE 0(E 0U X)e1t
❖此时电压恢复过程为非周期性的，最大值不会超过工频 电源电压的幅值。
❖恢复电压由两部分所组成。一是稳态分量；另一是与稳 态分量反向的衰减分量，是非周期性的上升特性。
第二种情况（临界情况）
u h f E 0 (E 0 U X )1 ( t)e t
恢复电压仍是一个非周期性的过程，且最大值也不会超 过工频电源电压的幅值。
开关电器开断时弧隙上的电压变化 过程
当线路参数L与C为已知定值时，分析电阻R与的数值和作用
电 阻 R 串 联 在 回 路 中 ， 如 令rB ， 即 不 考 虑 触 头 上 的 并 联 电 阻 ，
开关电器开断时弧隙上的电压变化 过程
实际弧隙的电压恢复过程不仅取决于电网的参 数，在很大程度上还取决于断路器的性能。而 残余电阻的大小正是在一定条件下表征了电弧 电流过零后弧隙的去游离强弱和介质强度恢复 的快慢。
存在着两种不同情况的实际弧隙：
当弧隙的去游离作用很强时，介质强度的恢复就 快，残余电阻就大（甚至接近或等于无限大）。 此时弧隙上的电压恢复过程主要由电网参数来决 定。
因此一般不发生非周期性的电压恢复过程。
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第三种情况
u hfE 0 (E 0 U X)e tco1 ts
R 1
2L 2rBC
2
1 L1C LRC Br2R L2r1BC
如果考虑eEM cost 且电弧电流过零时的电源电压瞬时值为
EM cos(t /2)，为电路功率因数角，那么恢复电压表达式为：
瞬 态 恢 复 电 压 （ transient recovery voltage, 简 称 TRV）：具有显著瞬态特性时间内的恢复电压。
工频恢复电压（power-frequency recovery voltage，简 称PFRV）：瞬态电压现象消失后的恢复电压。
以上的基本概念是根据IEC标准和国家标准给出的。 开关电器开断时弧隙上的电压变化 过程
则 式 （ 2） 变 为 ：
R
2
1
2 L LC
满 足 这 一 条 件 时 的 串 联 电 阻 值 称 为 临 界 串 联 电 阻R Lj
R Lj 2
L C
要使这个电路得到非周期性的恢复过程，就必须使串联电阻 R 不得小于
2 L /C ，即电阻要足够大。但是对于电路短路情况来说，R 数值很小，
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弧隙参数对电压恢复过程的影响
实际弧隙与理想弧隙不同，电流过零后弧隙电阻并不一 定立即变成无限大，有的情况还存在着残余电阻。正是 由于有残余电阻，才使电弧过零后，间隙上所发生的电 压恢复过程与间隙的介质强度恢复过程互相联系和互相 影响。因此，弧隙参数对恢复电压的影响主要就是残余
uhf
EM
cost
2
(EM
sinUX
)et
cos 1t
显然，其中的稳态分量就开是关电 电源 器开的断工 时弧频隙电 上压 的电。压变化
过程
当开断时触头上的电压恢复过程发生高频振荡，则恢 复电压的幅值和恢复速度都随之增加，这对灭弧造成 不利的影响。 理想弧隙上的电压恢复过程只取决于电网的参数。而 弧隙上的并联电阻可以改变恢复电压的特性，即改变 恢复电压的幅值和恢复速度。当并联电阻的数值低于 临界电阻时，还可把周期性振荡的恢复过程转变成非 周期恢复过程。从而大大降低了恢复电压的幅值和恢 复速度。即并联电阻可起增加断路器开断能力的作用。 在实际电路中，所遇到的情况并非象上述那么简单， 而要复杂得多。不仅电压恢复过程可能是多频率的振 荡过程，而且线路本身的参数也是分布的，因此计算 只能等效近似地进行。
经过5ms后，B、C两相电流同时过零而电弧同时熄 灭，此时电源的线电压加在两个串联的断口上，如认为 两断口是均匀分布，则每一断口只承担一半电压，但很 快三相电压均向电源电压恢复。