电弧及灭弧装置 ppt课件

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2.电弧的结构
阴 极 区
-
U1
弧柱区 U2
阳 极 区
+
U3
Uh
电弧电压＝阴极区压降＋弧柱压降＋阳极区压降
Uh U1 U2 U3
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3.电弧的分类
（1）短弧：弧长小于弧径的电弧 特点：物理过程主要决定于阴极，电弧压降主要反应的是极前压降
（2）长弧：弧长大大超过弧径的电弧 特点：电弧压降主要由弧柱压降决定
PDH=UDHIDH=PCD+PFS+PDL
很显然，直流电弧稳定燃烧时，电弧产生的功率应等于散热的功率
②电路中有电感时，熄弧就较困难，因为线圈中储存的能量必须通过电 弧释放。
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(3)直流电弧的熄灭
通常使用吹弧的方法，吹弧的方法可以加速电弧能量的源自文库失而使 其熄灭。与此同时，吹弧时通常也伴随着电弧被拉长，而且电弧被拉 长到一定长度后就会熄灭
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(4)熄弧时的高电压及其减少方法 预防熄弧时的高电压方法
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7、交流电弧及其熄灭
1.交流电弧的特点 2.交流电弧的熄灭
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1.交流电弧的特性
在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温 度、直径以及电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为 动特性。
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，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。
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游离与消游离
电弧同时存在着游离和消游离作用。电弧的燃 烧情况就取决于同时存在着的游离作用和消游 离作用的这对矛盾的斗争及其转化。
游离>消游离：电弧就会发生 游离<消游离：电弧趋于熄灭 游离=消游离：稳定燃烧状态
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6、直流电弧及其熄灭
（1）直流电弧的伏安特性 （2）电弧能量 （3）直流电弧的熄灭 （4）熄弧时的过电压
热游离实质上也是撞击游离，只不过发生撞击的原因是 高温引起而不是电场引起的。
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四种方式总结 电弧的产生，第一是由于热的作用，发生热发射
和热游离；第二是由于电场的作用，发生冷发射和撞 击游离。
近而如何使得电弧迅速冷却是熄灭电弧的主要方 法。
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上述是电弧形成的四个因素，实际上是个连续过程
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5、电弧熄灭的物理过程
（1）复合
复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。又分为直接复合和 间接复合。
复合的速度受温度的影响喝大，温度越高复合几率越小。 加强复合方式：①冷却电弧 ②加入大量的新鲜气体分子
（2）扩散
扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外，进入周围冷介质的现象。
扩散分类： ①温度扩散 ②浓度扩散 ③利用吹弧扩散
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电弧产生的条件：分断过程中电压10~20V电 流80~100mA；或者高压电击穿、闪络等。
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电弧的危害和应用
（1）危害：破坏绝缘，造成短路，损伤电器 设备。造成
人身伤害事故。
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（2）应用：电焊
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1.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。
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(1)直流电弧的伏安特性
实验：在两个铜极之间敞开的空气 中，有稳定燃烧的电弧。测得电弧 长度LDH1.调节回路电流，分别测量 电弧电流IDH和电弧两端电压UDH，绘 出其伏安特性曲线。
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(2)电弧能量
①直流电弧稳定燃烧时，电弧所产生的功率为PDH=UDHIDH,此功率几 乎全部转变为热量散失到周围介质中去。
• 本节通过对电弧现象的介绍，分析其产生和熄灭的过程， 介绍电器常用的灭弧方法及装置，以解决电弧在电器中的 影响。
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电弧现象及特点
• 电弧是气体中的一股强烈电子流，属于气体放电的一种形式。 • 电子的源泉是阴极，接受电子的是阳极，外观像一团亮度极高、
温度极高的火焰。
• 产生电弧的极限条件：电路中的电流和电压必须大于某一最小生 弧电流(ISH)和最小生弧电压(USH)
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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2、电弧的熄灭 交流电弧电流过零期间，同时存在两个对立的基本过程
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。
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（3）碰撞游离 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。
电弧及灭弧装置
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学习目标
• 理解交、直流电弧的伏安特性； • 理解交流电弧较直流电弧易于熄灭的原因； • 掌握交、直流电弧常用的熄弧方法； • 掌握常用灭弧装置的结构及作用原理。
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引言
• 在有触点电器中，触头接通和分断电流的过程中往往伴随 着气体放电现象－－电弧的产生及熄灭。电弧对电器具有 一定的危害。
关键：了解掌握电弧内在的物理过程及其基本规律是进行如何熄灭电 弧的落脚点。
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4、电弧的形成
（1）强电场发射 触头刚刚分开，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 当动、静触头分离时，触头间的接触压力及接触面积逐
断路器断开过程中电弧是这样形成的。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。