真空灭弧室基础知识介绍

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2
3
1--动导电杆
4
2--导向套
3--波纹管
5
4--动盖板
6 5--波纹管屏蔽罩
7
6--瓷壳
8
7--屏蔽筒
8--触头系统
9--静导电杆
9 10—静盖板
10
圆柱形触头
真
空
灭
弧
室
横向磁场触头：螺旋槽、杯状、万字槽。
的
触
头
结
构
纵向磁场触头：杯状、线圈式、马蹄铁式、R 触头、球形触头排气台工艺 Nhomakorabea真
空
灭
弧 室
真空灭弧室切断交流真空电弧成功与否，与触头之间弧区电流过零前的金 属蒸汽浓度密切相关。当电流过零前弧区的金属蒸汽浓度很小时，电弧在电 流过零时不足以维持便熄灭；反之当电流过零前弧区的金属蒸汽浓度很大， 在电流过零时仍足以维持，电弧便不会熄灭。金属蒸汽来自触头的电弧斑点 ，电弧斑点和金属蒸汽都随着电弧电流瞬时值的增减而变化。电弧电流过零 点前一小段时间里，触头间金属蒸汽浓度降低的速度取决于电弧斑点的冷却 时间常数。
扩散型真空电弧： 当真空电弧电流不大时，对于铜电极来说一般不超过 7～8KA，阴极斑点
将不停地运动，通常是由电极中心向边缘运动。当阴极斑点到达边缘，就会 突然熄灭，在电极中心又会继续不断地产生新的阴极斑点。如果电流保持不 变，阴极表面存在的阴极斑点数基本上维持不变。当电弧电流增大或减小时 ，阴极斑点也随之增加或减少。这种存在许多阴极斑点的真空电弧，随着阴 极斑点的运动不断地向四周扩散，所以叫扩散型真空电弧。见图
真空电弧的熄弧条件：
真空电弧是依靠电极不断地产生金属蒸汽来维持的，因此，要熄灭真空电 弧必须将电弧电流减小到一定程度，不足以维持电弧的时候才有可能将其熄 灭。在交流情况下，真空电弧电流有很多个过零的时刻，这就给出了熄弧的 条件；在直流情况下，必须设置一个电力转向装置，使直流真空电弧电流有 一个过零的机会，以创造一个同样的熄弧条件。
能。
真空灭弧室封排工艺比照
排气台
零件 清洗 电 镀 部件焊 接 检漏 氩弧焊封 口
检漏 预排 气 排气 老炼 二次封 离
储存 烘装 测试 出厂
一次封 排
零件 清洗 电 镀 部件焊 接 检漏
整管装 配
炉内封 排 老炼
储存 烘装 测试 出厂
完全一次封排
零件 清洗
整管装 配
一次封 排 老炼
储存 烘装 测试 出厂
真空中电极间电弧是这样产生的：当触头行将分离前，触头上原先施加 的接触压力开始减弱，动静触头间的接触电阻开始增大，由于负荷电流的作 用，发热量增加。在触头刚要分离瞬间，动静触头之间仅靠几个尖峰联系着 ，此时负荷电流将密集收缩到这几个尖峰桥上，接触电阻急剧增大，同时电 流密度又剧增，导致发热温度迅速提高，致使触头表面金属产生蒸发。同时 微小的触头距离下也会形成极高的电场强度，造成强烈的场致发射，间隙击 穿，继而形成真空电弧。真空电弧一旦形成，就会出现电流密度在104A/cm2 以上的阴极斑点，使阴极表面局部区域的金属不断熔化和蒸发，以维持真空 电弧。在电弧熄灭后，电极之间与电极周围的金属蒸气迅速扩散，密度快速 下降直到零，触头间恢复高真空绝缘状态。
小电流真空电弧的熄弧原理：
小电流真空电弧是一种扩散型电弧。对于扩散型电弧，它只有阴极斑点而 无阳极斑点，各分支电弧均布于触头表面上且处于移动状态。所以触头表面 电弧斑点熔区的面积小，深度浅，热惯性小，其冷却时间常数仅有数微秒， 有足够的时间让阴极斑点冷却，因此金属蒸汽浓度低。金属蒸汽在温差、浓 度差和压力差的作用下迅速向弧区外扩散。这样，当电弧电流过零时，电弧 便不能维持而熄灭。
真空灭弧室基础知识介绍
主要内容
真空灭弧室的概念、分类及工作原理 真空灭弧室的基本结构及其主要零件的作用 真空灭弧室的封排工艺 真空灭弧室的质量关键点 真空开关影响真空灭弧室性能的主要机械特性 真空开关厂家在安装真空灭弧室时的注意事项 固封极柱对真空灭弧室的特殊要求 投切电容器组的特点及其对真空开关特性及灭弧室的要
真空电弧：
在真空环境中，气体非常稀薄，真空度高于 1.33x10-2Pa 时气体分子极 少。在1.33x10-2Pa 的真空中，每立方厘米空间中含有的气体分子数仅为标 准大气压环境下的千万分之一。在这样稀薄的气体中即使真空间隙中存在电 子，它们从一个电极飞向另一个电极时，也很少有机会与气体分子碰撞造成 真空间隙的电击穿。
选择合适的触头材料及触头制造工艺 固定合闸时触头的接触面
减少真空灭弧室因分合闸振动而在电极间隙 产生悬浮的细小微粒
谢 谢！
气体电弧:
电弧或弧光放电是气体放电的一种形式。放电在性质上和外观上是各种各 样的。在正常状态下，气体有良好的电气绝缘性能。但当在气体间隙的两端 加上足够强的电场时，就可以引起电流通过气体，这种现象称为放电。
分闸速度 合闸速度
触头初压力、终压力 接触行程 合闸弹跳
分闸过冲、反弹及持续时间
真 空 开 关 时厂 的家 注在 意安 事装 项真 空 灭 弧 室
进厂检验：工频耐压、外观 安装过程：洁净、安装力 安装后处理：参数调试、磨合试验
降低发热量
固
封
极 柱
提高焊缝焊接强度，提高焊缝气密性
对
真
空
灭
优化电场分布
求
真空灭弧室的概念、分类及工作原理
1、基本概念：真空、真空灭弧室、保证真空灭弧室性能的真空度 2、分类：按外壳、按用途 3、工作原理 ➢ 气体电弧 ➢ 真空电弧 ➢ 真空电弧的形态：扩散型、积聚型 ➢ 真空电弧的熄弧条件 ➢ 小电流真空电弧的熄弧原理 ➢ 大电流真空电弧的熄弧原理
真空灭弧室的基本结构及其主要零件的作用
大电流真空电弧的熄弧原理：
大电流真空电弧是一种集聚型真空电弧。集聚型电弧会产生阳极斑点，从 而导致电极的严重熔化，并产生过量的金属蒸汽。在真空灭弧室分断工频交 流电弧时，电流过零后，这些过量的金属蒸汽在电极间还将持续一段时间， 电极间的介质恢复速度降低，从而很可能导致真空灭弧室的分断失败。因此 ，为了熄灭大电流真空电弧，必须要采取一定措施，避免阳极斑点的产生， 从而避免产生过量的金属蒸汽。为了能开断 10KA 及以上的短路电流，设计 时采取了在触头间施加横向磁场或纵向磁场，从而实现真空灭弧室开断大电 流的功
放电现象与气体的种类和压强、电极的材料和几何形状、两极间的距离以 及加在间隙两端的电压等因素有关。例如在正常状态下，给气体间隙两端的 电极加电压到一定程度时，空气中游离的电子在电场作用下高速运动，与气 体分子碰撞后产生较多的电子和离子。新生的电子和离子又同中性原子碰撞 ，产生更多的电子和离子，使气体开始发光，两电极变为炽热，电流迅速增 大。这种性质上的转变称为气体间隙的击穿，其所需的电压称为击穿电压。 这时，由于电场的支持，放电并不停止，故称为自持放电。电弧则是气体自 持放电的一种形式。电弧具有电流密度大和阴极电位降低的特点。
集聚型真空电弧： 当真空电弧电流很大时，如对铜电极而言，当电弧电流超过 10KA 时，
电弧的外形将突然发生变化，阴极斑点不再向四周作扩散运动，而是相互吸 引，结果所有的阴极斑点都聚集成一个斑点团，阴极斑点团的直径可达 1～ 2CM。此时阳极上出现了阳极斑点，阴极表面和阳极表面均有强烈的光柱，阴 极光柱与阳极光柱自由地向电极的四周扩散成为数条连续的闪光，有时偶尔 也与电极平行。真空电弧一旦聚集，阴极斑点与阳极斑点便不再移动或以很 缓慢的速度运动，阳极和阴极表面被局部强烈加热，导致严重熔化，这种真 空电弧叫做集聚型真空电弧。见图
弧
室
的
特 殊
增加灭弧室动触头端防扭力
要
求
投
切
电
容
器
组
原 因
的 难 点
及
失
败
的
主
要
难点
失败的主要原因
分闸后10ms内 分闸后几十ms甚至上百ms
真 空 灭 弧 室 针 对对 方投 案切 电 容 器 组 的 应
提高静态耐 电压能力
提高熄弧后 耐压能力
优化电场分布 加强内部零件表面处理
选择合适的老练工艺 避免零件进炉前的氧化 减小动静端的不同轴度
一次封排工艺
的
封
排
工
艺
完全一次封排工艺
真空度
型式试验性能 触头材料、触头系统结构
真
波纹管
空
灭 弧
同轴度 陶瓷金属化
室
真空度
钎焊材料
的
质
真空炉真空度及温度均匀性
量 关
导电回路材料
键
正常使用性能
材料
点
波纹管
波形设计
表面处理
真 空 开 关 影 要响 机真 械空 特灭 性弧 室 性 能 的 主
时间-行程特性曲线 开距