第五章开关电器典型灭弧装置的工作原理.
灭弧原理及主要开关电器
交流电弧电流在每一个半周内都通过零值，此时电弧的自然暂时熄灭，与电弧间 隙的去游离程度无关。此后，由于电流反向，电弧又重新点燃。电弧能否熄灭，决定 于电弧电流过零时，弧隙的介质强度恢复速度和恢复电压上升速度的竞争。 加强弧隙的去游离或减小弧隙电压的恢复速度，都可以促使电弧熄灭。
在几千伏或几万伏的高压断路器中灭弧，近阴极效应是无足轻重的。 有决定意 义的是电弧间隙即弧柱中的去游离过程，同时降低恢复电压上升的速度、幅度，抑制 恢复电压可能产生的高频振荡。
广泛采用的灭弧方法：
1.利用灭弧介质 电弧中的去游离程度，在很大程度上取决于电弧周围介质的特性，如介质的传热
能力、介电强度、热游温度和热容量。这些参数的数值越大，则去游离作用越强，电 弧就越容易熄灭。
空气的灭弧性能是各类气体中最差的，氢的灭弧能力是空气的7.5倍。用变压器 油作灭弧介质，使绝缘油在电弧的高温作用下分解出氢气和其他气体来灭弧。六氟化 硫（SF6）气体的灭弧能力比空气约强100倍。真空的介质强度比空气约大15倍。
采用不同灭弧介质可以制成不同类型的断路器，如空气断路器、油断路器、SF6 断路器、真空断路器等。由于空气灭弧性能差，而变压器油灭弧性能是依赖电弧电流 产生的高温分解出氢气灭弧，有易燃易爆危险。因此，当前高压断路器主要采用真空 介质及SF6气体介质，尤其是SF6气体具有无毒、不可燃、绝缘性能高和灭弧能力远 超过一般介质的特点，因而SF6断路器几乎独占了110kV及以上电压等级的断路器份 额。 2.采用特殊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，可以减少热电子发 射和电弧中的金属蒸气，抑制弧隙介质的游离作用。同时，触头材料还要求有较高的 抗电弧、抗熔焊能力。常用的触头材料有铜、钨合金和银、钨合金等。
开关电器典型灭弧装置的工作原理
开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器作为现代电力系统中不可或缺的设备，在电力传输、配电和控制等方面扮演着重要的角色。
然而，在开关电器操作过程中，由于电流突然中断导致的电弧现象给电气设备和人身安全带来了巨大威胁。
为了解决这一问题，开关电器通常配备典型的灭弧装置，本文将介绍几种常见的灭弧装置及其工作原理。
一、消弧室消弧室是一种常见的灭弧装置，其结构特点在于采用开合时间大于或等于交流电流的零电压时长的方式实现电流零交流时消弧。
消弧室通常由两个可移动式电极、一定形状的可移动式活动触头和一定的灭弧介质组成。
当开关电器需要切断电流时，电极分开，触头与电极之间产生电弧。
随后，活动触头以合适的速度向电极移动，当电流通过零时，电极再次接近，最终将电弧排除在灭弧室中，从而实现消弧的目的。
二、磁增强器磁增强器是一种常用的灭弧装置，其原理基于磁场的作用。
磁增强器由线圈和磁芯组成，线圈连接在控制回路中。
当开关电器需要断开电流时，线圈中的电流流过，产生磁场。
磁场的作用使得电弧的移动受到约束，由于磁场的强大作用，电弧失去能量，电流被迫中断。
磁增强器通过这种方式有效地灭弧，确保了设备的安全和可靠性。
三、灭弧腔灭弧腔是一种常见的灭弧装置，其工作原理基于高速喷射气流。
灭弧腔通常由喷口、喷嘴和气体压力调节装置组成。
当开关电器需要切断电流时，喷射装置快速喷射高压气流，形成高速气流。
电弧在高速气流的作用下，受到气流的冷却和扩散，导致电弧能量不断减弱，最终熄灭。
灭弧腔通过喷射气流的方式实现灭弧，有效地保护了开关电器和附近设备的安全。
四、真空灭弧室真空灭弧室是一种高效的灭弧装置，其工作原理基于在真空环境中切断电流。
真空灭弧室由真空室、固定触头和活动触头以及灭弧介质组成。
当开关电器需要中断电流时，固定触头和活动触头分离并产生电弧。
在真空环境中，电弧的扩散速度受到限制，由于缺乏物质传递热量，电弧能量迅速耗散，最终中断电流。
真空灭弧室通过创造真空环境实现高效的灭弧效果，广泛应用于高压开关设备中。
第5章-开关电器典型灭弧装置的工作原理-pdf用
第五章开关电器典型灭弧装置的工作原
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
按缝隙的尺寸和形式，它们又分两 种，如图5-5所示。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
在电弧进入栅片之后，电弧电压变为
U
’ h
nU 0
El’
金属栅片灭弧装置既能用于熄灭直流电弧，也能用于熄
灭交流电弧。
当熄灭直流电弧时： n U N U0
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
图5-11表示厚为2mm、片距5mm的 平板形栅片的灭弧装置开断350A电流 时，介质初始恢复强度Ujf0和Kjf与n 变化的关系是不成比例。其原因是电 弧进入栅片分成很多短弧后，它们在 灭弧室中的运动速度不同、运动方向 也不同。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 (3) 在熄灭交流电弧过程中，当电流增大时，电弧的功 率增大，油气的形成加剧，气泡中油气温度增高和压力上升。 在压力较高的情况下，气泡壁处油的沸点升高，处于过热状 态。当电流减小到过零附近时，由于电弧功率减小，油气产 生的速度下降，但气泡在压力作用下仍继续膨胀，结果引起 气泡中油气的温度和压力迅速降低。此时气泡壁处油的沸点 下降，处于过热状态的油猛烈气化。由于气泡壁各处油的气 化速度不一致，在气泡内就形成了压力差。此压力差促使油 气产生混乱的运动，使刚刚形成的温度较低的油气进入弧柱 中，加强了弧柱的冷却。
通过本章的学习，学生掌握当今开关电器中所使用的灭弧装 置的灭弧原理，熟悉提高灭弧装置开断能力的辅助方法，便于在以 后的工程实践中灵活运用。
开关电器典型灭弧装置的工作原理
开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器典型灭弧装置主要包括灭弧室、灭弧冲击器、灭弧剂和触头等组成。
当高压开关进行断电操作时，由于断开电源电流的存在，会在断口中产生电弧。
电弧是一种具有高温、高能量的气体导体，它的存在会导致电弧残压和电弧残流产生，严重影响开关电器的正常运行。
因此，通过灭弧装置来迅速灭除电弧是很重要的。
灭弧室是灭弧装置的关键组成部分，它是一个密闭的空间，其内的气体是由开关电器冷却系统提供的。
当电弧被引起时，其能量迅速传递到灭弧室中。
灭弧室内的气体经过一个精确设计的通道，使气体得以迅速冷却和扩散，在瞬间将电弧的温度降低到无法维持的程度，从而将电弧熄灭。
灭弧冲击器是灭弧室的核心部分，它通过产生机械冲击来灭除电弧。
灭弧冲击器的工作原理主要有两种方式：压缩气体方式和磁场作用方式。
压缩气体方式中，灭弧冲击器利用高压气体或压缩空气来产生机械冲击，将电弧的能量转化为机械能。
具体而言，当电弧被引起时，压缩气体或气体爆炸会产生冲击波，使电弧受到冲击而熄灭。
这种方式具有动作迅速、可靠性高的特点。
磁场作用方式中，灭弧冲击器利用电磁场的作用来灭除电弧。
具体而言，当电弧被引起时，灭弧冲击器中的线圈会产生磁场，在磁力的作用下，电弧受到磁力的挤压，电弧道被迅速拉长，电弧温度急剧降低，进而熄灭。
这种方式具有无须压缩气体的优点，但需要较大的电流来产生足够强的磁场。
除了灭弧冲击器，灭弧装置中的灭弧剂也起到重要作用。
灭弧剂是一种特殊的介质，能够吸收电弧的能量，并将其转化为其他形式的能量，如光能、声能和热能等。
常用的灭弧剂有光弧熄灭剂、喷雾熄弧剂等。
灭弧剂的作用是在灭弧过程中将电弧的能量迅速消耗掉，从而使电弧迅速熄灭，确保高压开关电器正常断路。
除了上述灭弧装置的主要组成部分外，还有一些辅助设备，如触头等。
触头主要用于控制开关电器的通断操作，通常是由导电材料制成，具有较好的导电性能和机械强度。
通过以上介绍可知，开关电器典型灭弧装置的工作原理是通过将电弧能量迅速转化为其他形式的能量，达到灭除电弧的目的。
开关的灭弧原理
开关的灭弧原理
开关的灭弧原理是通过特定的构造和材料选择来消除或减小断开电流时产生的电弧。
灭弧过程中有以下几个主要的原理：
1. 空气扩散灭弧原理：在断开电路时，电流导体间的间隙会产生弧光。
通过增大电流间的间隙，例如使用均匀分布和绝缘性能较好的材料，可以提高空气在间隙中的自然对流和扩散效果，使电弧能够自然扩散并熄灭。
2. 磁场强制灭弧原理：在开关内部有特定的电磁线圈或磁场辅助装置，当电流降至断开值时，磁场会产生一个恒定的力，将弧光强制移动到较长的电弧室或电弧盘中。
这样可以减少弧光对金属接点的烧蚀，提高开关的寿命。
3. 中性点过零灭弧原理：某些开关设计中，电流降至零时，可使电弧在金属接点之间熄灭。
这一原理适用于交流开关，通过合理设置断开点的位置和结构，可以在电流过零时破坏电弧形成的电路并实现快速灭弧。
4. 高速断开灭弧原理：快速断开电路可以减小电弧的持续时间和能量，从而减小对开关和电气设备的损伤。
高速断开可以通过设计断开部件的特殊构造和预压机构来实现，确保迅速分离接触器，同时限制电弧的能量传播。
上述原理的应用可以减小电弧的产生和影响，保持开关的正常运行，提高开关的安全性和可靠性。
但具体的设计和实施方式会因不同类型的开关而有所不同。
开关电器灭弧原理
开关电器灭弧原理开关电器主要用于控制电力系统中的电流，常用于开断电路中的负载电流。
在开关操作时，由于电流的存在，容易产生电弧，电弧会造成电器设备的损坏和短路等严重后果。
为了有效地避免电弧的产生和减小其对电器设备的危害，开关电器要具备灭弧功能。
灭弧原理主要包括了以下几个方面：1.快速分离快速分离是灭弧过程中的重要步骤，通过迅速分离开关触点，使得电弧路径拉长并被截断，从而有效地控制和消除电弧。
2.电磁吹弧电磁吹弧是一种常用的灭弧原理，通过电磁力将电弧移动到一个特定的区域，使其失去能量进而熄灭。
电磁吹弧装置一般由电磁线圈和吹气装置组成，电磁线圈产生磁场，吹气装置将气流送到电弧区域，通过电磁力和气流的共同作用，将电弧吹灭。
3.喷雾灭弧喷雾灭弧原理是利用高压喷射的液体或气体来吹灭电弧。
当电弧产生时，喷雾装置会将喷雾剂喷射到电弧区域，喷雾剂会瞬间蒸发，生成高压气体或液体冷却电弧，使其熄灭。
4.空气灭弧空气灭弧原理是利用高速流动的空气将电弧吹灭。
当开关触点分离时，电弧产生，同时启动空气灭弧装置，通过高速流动的空气将电弧吹灭。
5.液体灭弧液体灭弧原理是利用液体对电弧进行冷却和吸收能量，使其失去运动能量而熄灭。
液体灭弧主要使用矿油或硅油等绝缘材料进行灭弧。
6.气体灭弧气体灭弧原理是利用高纯度的惰性气体对电弧进行灭弧。
当电弧产生时，气体灭弧装置将惰性气体喷入电弧区域，气体会吸收电弧能量并抑制电弧继续燃烧，从而实现灭弧。
综上所述，灭弧原理主要包括快速分离、电磁吹弧、喷雾灭弧、空气灭弧、液体灭弧和气体灭弧等。
不同的灭弧原理适用于不同的开关电器和工作环境，通过选择合适的灭弧原理可以有效地控制和消除电弧，确保电器设备的安全运行。
电器理论基础（共5篇）
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《电器理论基础》复习提纲篇一第一章绪论1、什么是电器？答：指定信号和要求自动或手动接通和断开电路/断续或连续地改变电路参数的电气设备对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节2、电器的分类依据有哪些？答：1）耐压等级2）工作职能3）IEC 标准4）动作方式5）灭弧介质3、典型电器的宏观结构原理？答：1）系统角度2）控制角度4、典型电器的微观结构原理？答：1）断路器（开关柜、自由脱口机构结构）2）接触器（结构、吸反力配合）3) 继电器（返回系数与控制系数）5、电器中主要涉及的理论及其实际意义？答：1）电磁机构理论2）电弧理论3）电接触理论4）发热理论5）电动力理论6、电器技术的发展方向第二章电器的发热理论1、电器在工作时为什么会发热？答：内部能量损耗主要热源2、什么是趋肤效应和临近效应及其衡量标准？与什么有关？答：趋肤效应：感应电动势，涡流场邻近效应：相邻载流导体，电磁场从产生原因推理3、减小铁损的措施有哪些？答：磁通通过铁磁元件涡流80%①②③④⑤4、电器的散热方式？5、热阻如何计算？6、对流的方式? 及其形成原因？答：强制：外部施加作用自由：密度差7、什么是层流和紊流？什么是层流层、紊流层？传导方式如何？答：层流：持续稳定性紊流：紊动变化８、什么是波尔斯满定律？答：黑体发射与接收９、制定电器各部分极限允许温升的依据是什么？答：绝缘性能力学性能工作寿命10、热平衡关系的构成？牛顿公式的结构？答：热力学第一定律11、综合散热系数的主要影响因素？答：电器零部件：热对流、热传导电弧：热对流、热传导、热辐射12、典型电器（变截面导体）的温升分布情况是？答：求解过程分布规律13、温升方式有那些？答：1）升温初始温度变化过程2）冷却14、什么是热时间常数？与什么有关？答：热惯量比热容15、电器的工作制有哪些？温升情况如何？与热时间常数如何？答：1）1小时内的温度变化不超过1度2）未达稳定值周围介质温度3）未达稳定值不下降到周围环境温升16、由什么引出功率过载系数与电流过载系数？不同工作制下的P P 和P i ？什么是通电持续力TD%？答：热惯量热时间常数通电时间18、短路电流通过导体的发热的特点？答：1）通电时间短2）电阻率变化19、什么是电器的热稳定性？影响因数是？答：一定时间短路电流热损伤（与短路情况有关）20、P52-2.3答：短时间，大电流；根据公式，相同。
开关电器典型灭弧装置的工作原理
开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器是现代电力系统中常见的重要设备，用于控制和保护电路的正常运行。
然而，当开关电器断开电路时，由于电流的存在，会产生电弧。
电弧是一种高温、高能量的放电现象，可能导致开关电器和周围设备的损坏，甚至引发火灾。
为了解决这一问题，开关电器通常配备了灭弧装置，用于有效地灭除电弧。
本文将介绍几种典型的灭弧装置，并详细阐述它们的工作原理。
1.磁场励磁式灭弧装置磁场励磁式灭弧装置是早期开关电器常用的一种灭弧装置。
其工作原理基于利用磁场力使电弧受到扰动和削弱，最终断开电路。
该装置由励磁线圈和灭弧室组成。
当电流突然改变时，励磁线圈产生瞬时磁场，使电弧受到力的作用被迫向上或向下偏离电弧通道，产生较大的接触电阻。
随着电弧接触电阻的增加，电流逐渐减小，直到达到灭弧的程度，电弧熄灭，断开电路。
2.气体灭弧装置气体灭弧装置是当前开关电器中常用的一种灭弧装置。
常见的气体灭弧装置有二氧化硫灭弧室和空气灭弧室等。
其工作原理都是基于将电弧引导到灭弧室中，通过气体的快速喷射和冷却来灭除电弧。
当电弧产生时，灭弧室内的气流会迅速形成一个狭窄的通道，将电弧束约束在其中。
气体喷射的速度和方向可以使电弧冷却和消散，从而使电弧的能量逐渐减小，最终使电弧熄灭。
3.油膜灭弧装置油膜灭弧装置是一种利用油膜扩散和冷却电弧的灭弧装置。
常见的油膜灭弧装置有油膜式断路器等。
其工作原理是通过在电弧通道上形成一层均匀的油膜，使电弧受到冷却和扩散。
电弧通道中的电流和电弧能量会将润滑油加热并将其蒸发，蒸汽进一步冷却和吸收电弧能量，使电弧迅速衰减。
油膜的扩散和吸热过程使电弧通道的电阻迅速增加，从而阻止了电流的进一步流动，实现了灭弧的效果。
4.固体灭弧装置固体灭弧装置是一种利用特殊的材料来抑制电弧的灭弧装置。
常见的固体灭弧装置有石英灭弧室和陶瓷灭弧室等。
其工作原理是电弧通过灭弧室时，固体材料产生的热量和气体使电弧温度骤然升高，从而使电弧失去能量。
开关灭弧原理
开关灭弧原理开关灭弧原理是指通过特定的技术手段将开关中产生的电弧迅速熄灭的原理。
电弧是在开关断开或闭合时产生的，它是由电流在断开或闭合的瞬间通过两个接触点之间的气体产生的放电现象。
电弧的存在会导致接触点磨损、能量损耗、电弧声和电磁干扰等问题，因此开关灭弧原理的研究和应用对于保证开关的可靠性和安全性具有重要意义。
开关灭弧原理主要有以下几种：1. 强制冷却灭弧原理：通过利用强制冷却的方式，将电弧区域的温度迅速降低，使电弧无法维持放电的条件，从而实现灭弧。
常见的强制冷却方法有将高压气体喷射到电弧区域、通过液体冷却等。
这种方法可以有效地降低电弧的温度，但需要较复杂的冷却设备和系统。
2. 磁场灭弧原理：利用磁场的作用，改变电弧中的电流路径，使电弧受到磁场力的作用而偏转或扩散，进而实现灭弧。
磁场灭弧原理通常通过在电弧区域周围放置磁场线圈或磁铁来实现。
这种方法具有操作简便、可靠性高的特点，被广泛应用于高压开关设备中。
3. 电弧消失原理：在电弧区域施加特定的电压和电流，使电弧能量迅速消失，从而实现灭弧。
这种方法通常通过在电弧区域施加交流或直流电源来实现，其原理是通过改变电弧的电流和能量分布，使电弧在短时间内失去维持的条件，从而实现灭弧。
4. 电弧隔离原理：通过将电弧与其他部分隔离，阻断电弧的传播路径，从而实现灭弧。
常见的隔离方法有采用特殊的材料包围电弧区域、利用绝缘涂层等。
这种方法可以有效地阻断电弧的传播，但需要保证隔离材料的绝缘性能和耐热性能。
以上是常见的开关灭弧原理，它们在具体的开关设计和应用中可以相互结合，以实现更好的灭弧效果。
开关灭弧原理的研究和应用是电力系统领域的重要课题，它对于提高电力设备的可靠性和安全性具有重要意义。
随着科技的不断进步和创新，开关灭弧技术也在不断发展，未来将有更多的新原理和新方法应用于开关灭弧领域，为电力系统的发展做出更大的贡献。
开关电器典型灭弧装置的工作原理[专业知识]
![开关电器典型灭弧装置的工作原理[专业知识]](https://img.taocdn.com/s3/m/e9dd82e41711cc7930b7166d.png)
图5-5a表示一单纵缝灭弧装 置的原理结构。图中，1为用耐弧 绝缘材料制成的灭弧室壁，2为磁 吹线圈的钢夹板，3为电弧。
通常上部缝宽小于熄灭电弧 的直径。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
行业相关
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
由图5-6可见，当电流增大（横坐标向右）时，纵缝灭 弧装置中电弧的“伏—安特性”随电弧电流增加而下降的 程度比自由燃弧时的“伏—安特性”下降程度要缓得多， 特别当电流很大时，E可以认为是常数。
随着缝宽的减小和电弧横向运动速度的提高，电弧的 “伏—安特性”也将升高，这表明灭弧能力也随之增强。
采用多纵缝可以减小电弧进入上部窄缝的阻力，在驱 动电弧运动的电磁力给定时，可以采用比单纵缝灭弧室更 小的缝隙。这使灭弧空壁对电弧的冷却和消电离作用更强。
(10) 利用石英砂等固体颗粒介质，限制电弧直径的扩展 和加强冷却。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
一、简单开断
在大气中利用机械方式
拉长电弧进行灭弧的原理与
图例。
（1）原理：电弧放长后，
图5-2 刀开关中的电弧拉长情况
电弧电压就增大，其静态伏 1— 闸刀 2—静触头 3—电弧
-安特性向上移动。
2．磁吹灭弧装置； 4．绝缘栅片灭弧装置； 6．固体产气灭弧装置，
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概述
7．石英砂灭弧装置； 8．变压器油灭弧装置； 9．压缩空气灭弧装置； 10．SF6灭弧装置； 11．真空灭弧装置。 此外，为了增加灭弧装置的开断能力，通常可以采用 下列辅助方法： 1．在弧隙两瑞并联电阻； 2. 附加同步开断装置； 3．附加晶闸管装置。
开关电弧的基本知识与各种灭弧方法的原理断路器
开关电弧的基本学问与各种灭弧方法的原理 - 断路器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80～100mA，在动、静触头分开瞬间，触头间隙就会消灭电弧。
此时，触头虽然已分开，但是电路中的电流还在连续流通，只有熄灭电弧，电路才真正断开。
本节介绍开关电弧的基本学问与各种灭弧方法的原理。
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。
强电场放射是触头间隙最初产生电子的主要缘由。
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。
阴极表面放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，消灭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℃～在中性质点发生游离的同时，还存在着使带电质点不断削减的去游离。
去游离的主要形式是复合与集中。
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。
当电弧电流肯定时，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。
故断路器接受小直径的灭弧室，可以提高弧隙带电质点的浓度，增加灭弧性能；2)电弧温度越低，带电质点运动速度越慢，复合就简洁。
故加强电弧冷却，能促进复合。
在沟通电弧中，当电流接近零时，弧隙温度骤降，此时复合特殊猛烈；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。
第五章开关电器典型灭弧装置的工作原理
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 2、即使在油中简单地位长电弧，其灭弧能力也比在大气 中拉长电弧高得多。这是因为： (1) 油气的主要成分是氢，它在所有气体中具有最高 的导热系数和最小的粘度，这就使弧柱的热量容易散发。 (2) 在电弧的高温作用下，油的气化和分解过程非常 剧烈。油气形成后由于受到周围冷油的阻碍，体积不能迅速膨 胀，因而气泡中压力很高，通常可达（0.5~1）MP。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
为缓和上述矛盾，可以通过适当选择磁吹线圈的匝数以及铁心和 钢夹板的截而积，使得开断小电流时磁场加强，在开断大电流时则由于 磁路饱和而磁场不致过强。这样，电弧所受到的电动力将不再随开断电 流成平方倍数地增加。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 三、 纵缝灭弧装置
当磁场的方向为垂直于纸面
向里时，电弧AB、BC和CD段所受
B
的电动力都使电弧压向绝缘栅片
顶部，增大与栅片表面的接触面
积，从而加强了电弧的冷却和消
电离作用；而DE段所受的电动力
使电弧向上拉长，更加深入栅片
间隙和增加电弧与绝缘栅片的接
被面积。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 除此以外，电弧AB段和EF段相互作用产生一相吸电动 力、CD段和EF段相互作用产生一相斥电动力，使AB、CD和E F段压向绝缘册片；CD段和EF段对DE段相互作用也产生一相 斥电动力，使DE段向上运动。 这种灭弧装置充分利用了电弧自身磁场产生的电动力。
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§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理
六、固体产气灭弧装置
某些固体绝缘材料如钢纸(亦称反白)、有 机玻璃等，在电弧的高温作用下能迅速气化， 产生大量主要成分为氢及其化合物的气体。
开关电器典型灭弧装置的工作原理
开关电器典型灭弧装置的工作原理
灭弧装置，又称回路接地装置，是电器开关和控制设备配套使用的继
电器，准确地说，它是一种高压开关，具有自动接地保护功能的开关装置，用于控制和保护电力系统。
它能够自动检测系统发生异常，然后将系统的
回路接地，从而消除系统中的火花和灼热，以起到保护和控制的作用。
灭弧装置的工作原理是：当电器发生故障抬开跳闸时，会产生电弧，
引起电力系统失流，电弧所产生的热量会将电气设备的绝缘介质变质，可
能造成短路，致使电器回路发生短暂的失火现象，从而引起大量的无功功
率及谐波。
为了防止电器发生短暂失火现象，必须将系统的回路接地，及
时排出谐波，这就是灭弧装置的机理。
灭弧装置的主要由熔断器、射灯、熔丝、调整器、变压器、接触器、
电阻器等组成。
当故障发生时，由于电弧的出现，熔丝瞬间熔断，射灯受
到弧光刺激，向开关本身发出信号，接触器被触动，使开关本身发出的开
关命令无效，从而消除电弧，从而起到保护和控制的作用。
熔断器是灭弧装置的一个重要部件，它在发生异常时，可以瞬间熔断，阻断回路中电流的流动，产生保护功能，防止回路出现过载、短路的情况。
开关电器中的灭弧的原理解析
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2.将长电弧分割为多个短电弧。 3.增长电弧长度。 4.使电弧与耐弧绝缘材料紧密接触。
3.2.3 直流电弧熄灭时的过电压
由于电路中有电感存在，在直流电路中不 能采用灭弧能力太强的开关电器，因电流变 化太快，易产生过电压，危及绝缘并引起电 弧重燃。
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3.3 交流电弧的熄灭
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3.3.2 弧隙介质强度Uj的恢复
过程： ➢ 电流过零前——电弧的温度高，热游离强烈，弧隙
的导电性能好 ➢ 电流过零时——弧隙温度剧降，热游离减弱，弧隙
失去导电性能而恢复为绝缘介质。 ➢ 电流过零后——温度继续下降，弧隙介质电强度逐
渐回升。 （电流极性改变后的0.1～1.0秒瞬间, 有Uj=150～250V）
3.1.2电弧的组成部分 1.阴极区 2.弧柱区 3.阳极区
4
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3.1.3 电弧产生的条件：
1.断开电路时，触头间电压大于10～20V；电流大于80～ 100mA 2、具有大量带电质点
①电极发射大量自由电子 强电场发射——强电场力 热电子发射——高温
②电极间弧柱气体游离，产生大量的电子和离子 碰撞游离——电场力的作用，由高速运动的电子作用产生 热游离——高温（起弧），由中性质点热运动碰撞产生
➢长弧：几个cm～几个m长，主要由UH组成 ➢短弧：几个mm长、主要由U阴极区+ U阳极区组成, UH近似于零
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短弧原理
将长弧沿垂直方向切割成多段电弧串联，每一 段即构成一个短弧，获得一个阴极区压降。
如果加在触头间的电压小于各段短弧的阴极电 压之和，则电弧就不能维持而熄灭。
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转移到引弧角上燃烧和熄灭。
可用于低压直流和交流接触器中。对后者，为减少涡流损耗和避免 由于钢夹板中磁通与电弧电流相位不同而产生反向电动力，铁心2上可 开一槽或者用硅钢片叠成。 当铁心不饱和时，弧隙中的磁通与开断电流成正比，如果磁吹线圈 开断大电流时产生的磁场适当，则在开断小电流时将因电动力过小而引 起吹弧困难。当然，通过设计也能使磁吹线圈在开断小电流时产生的磁
临界长度要比开断相同直流的直流电弧的临界长度为小。
（2）图解：如下图示，除依靠触头分开拉长电弧以外， 还可依靠导电回路的电流产生的磁场使电弧弯曲来拉长电弧。 前者沿电弧的轴向(亦称切向)拉长电弧，后者是沿着垂直于 弧轴的方向(亦称法向)拉长电弧。
（3）示例：
例一：刀开关拉长电弧。
刀开关拉长电弧同时利用触头分开运动和导电回路产生磁场拉长电弧的情况。
场适当。但这样做，一方面将使磁吹线圈的匝数增加，增大了线圈体积
和多用有色金属；另一方面将使开断大电流时产生的磁场过强，使得触 头间形成的熔化金属桥可能被过大的电动力驱赶到接触区以外，使得触
头的电磨损大大增加。
解决办法：适当选择磁吹线圈的匝数以及铁心和钢夹板的截面积， 使得开断小电流时磁场加强，开断大电流时则由于磁路饱和不致过强。
高压电器和低压电器所采用的灭弧原理不尽相同！
开关电器典型灭弧装置的工作原理 5-1 §5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 一、简单开断（拉长电弧）
依靠在大气中分开触头以拉长电弧进行灭弧的方法叫做简单开断。 （1）原理：电弧放长后，电弧电压就增大，其静态伏-安特性向上移动。 根据直流灭弧条件：当电弧的静态伏-安 特性高于电源电压与电路电阻上的电压降 之差以后，电弧就要熄灭。
依靠拉长电弧使之恰好熄灭的最短长度，称为临界长度， 记为Llj。当触头分开速度在1-10m/s范围内，其计算公式为：
llj＝KI 0
式中 K=0.15； I
0
0.6 0
K——常数，当电源电压为500V时，K=0.75；250V时， ——开断电流的起始值（有效值），单位为A。
0
开断交流电路时，由于交流电流自身过零的作用，电弧
流过零时迅速扩散的原理进行灭弧； (10) 利用石英砂等固体颗粒介质，限制电弧直径的扩展和加强冷却。
概
述
一个灭弧装置可以采用上述某一个原理进行灭弧，但是大多数情况下 则综合采用几个原理，以增大灭弧效果。 采取哪些灭弧原理决定于： 满足所需开断的电流和电器工作的电压 考虑电器的体积、制造成本、使用寿命和安装维修方便
(5) 在封闭的灭弧室中，利用电弧自身能量分解固体材料，产生气体，
以提高灭弧室中的压力，或者利用产生的气体进行吹弧； (6) 利用电弧自身能量，使变压器油分解成含有大量氢气的气体并建立
概
述
起很高的压力，再利用此压力推动冷油和气体去吹弧； (7) (8) (9) 利用压缩空气吹弧； 利用SF6气体吹弧； 在高真空中开断触头，利用弧隙中由电极金属蒸汽形成的弧柱在电
这些灭弧装置主要有下列十几种：
1．简单开断； 2．磁吹灭弧装置；
3．纵缝灭弧装置；
5．金属栅片灭弧装置； 7．石英砂灭弧装置； 9．压缩空气灭弧装置； 11．真空灭弧装置。
4．绝缘栅片灭弧装置；
6．固体产气灭弧装置， 8．变压器油灭弧装置； 10．SF6灭弧装置；
概
述
此外，为了增加灭弧装置的开断能力，通常可以采用下列
§5-1 开关电器典型灭弧装置的工作原理 三、 纵缝灭弧装置
所谓纵缝就是灭弧室的缝隙方向与电弧的轴线平行。 灭弧装置的工作原理：利用磁吹线圈产生的磁场将电弧驱入耐弧 绝缘材料(石棉、水泥、陶土等)制成的具有纵缝的灭弧室中进行灭弧。 它既可用于熄灭直流电弧，也可用于熄灭交流电弧。
第五章
开关电器典型灭弧装置的工作原理
教学目的与要求：
掌握在当今开关电器中所使用的灭弧装置的灭弧原理，熟悉提高灭 弧装置开断能力的辅助方法。
教学重点与难点：
金属栅片灭弧装置、真空灭弧装置、SF6灭弧装置、石英砂灭弧装置
第五章
开关电器典型灭弧装置的工作原理
本章教学基本内容
（其中红色内容是重点） 1．开关电器典型灭弧装置的工作 2．提高灭弧装置开断能力的的灭弧辅助方法 ：并联低值电阻、附 加同步装置、附加机械与半导体混合式开关。 通过本章的学习，学生掌握当今开关电器中所使用的灭弧装
例二：利用流过导电回路的特制线圈的电流在燃弧期间产生磁场，使
电弧迅速移动和拉长。当动静触头分开时，形成两个彼此串联的电弧，他
们一方面被拉长，一方面受导电回路磁场产生的电动力作用，向两侧作法 向运动，使电弧受到拉长和冷却。（图b）还增加了引弧角，当触头分开差
生电弧时，将在导电回路磁场中产生电动力作用下，其弧根迅速移到燃弧
角3上燃烧。不仅使电弧迅速拉长，还大大减少对触头的烧损。
二、磁吹线圈：
1、结构：1为磁吹线圈由粗导体绕成，与静触头7相连。2为铁心可减小磁阻以 增大穿过触头间隙的磁通。铁心两端平行固定两块钢夹板5，动静触头放在两 块钢夹板之间。 2、原理：触头闭合时，磁吹线圈在钢夹板之间产生的磁通，如图所示。当触 头分开产生电弧4时，产生电动力使电弧向上运动（方向为垂直纸面向上）并
辅助方法： 1．在弧隙两瑞并联电阻； 2. 附加同步开断装置； 3．附加机械与半导体混合式开关。
5
1、灭弧装置的灭弧原理主要有： (1) 在大气中依靠触头分开时的机械拉长，使电弧增大；
(2) 利用流过导电回路或特制线圈的电流在燃弧区产生磁场，使电
弧迅速移动和拉长； （3）依靠磁场的作用，将电弧驱入用耐弧材料制成的狭缝中，以加 强电弧的冷却和消电离； (4) 用金属板将电弧分隔成许多串联的短弧；
置的灭弧原理，熟悉提高灭弧装置开断能力的辅助方法，便于在
以后的工程实践中灵活运用。
第五章
开关电器典型灭弧装置的工作原理
基本内容
§5-0 概 §5-1 §5-2 小 结
3
述 开关电器典型灭弧装置的工作原理 提高灭概 述 述
当电源电压超过数十伏、开断电流在数十安以上时，为 减少电弧对触头的烧损和限制电弧扩展的空间，通常需要采 取加强灭弧能力的措施，为此而采用的装置称为灭弧装置。