直流断路器的灭弧原理和灭弧过程

直流断路器的灭弧原理和灭弧过程

一、PRB系列直流断路器的灭弧原理

PRB系列直流断路器的燃弧及熄弧过程与交流断路器是不同的，交流断路器分断时产生的交流电弧每秒钟有2f（f为电网频率）次经过零点。通过近极效应，使电弧熄灭。交流继电器只要解决电弧重燃问题，即解决由导电状态恢复到介质绝缘状态的介质强度恢复过程，这里不再详述。PRB系列直流断路器分断时产生的直流电弧恒定不变，电流愈大，时间常数俞大，电弧就愈难熄灭。

PRB系列直流断路器的触头接通和长期承载电流的性能与一般交流断路器相似，无特殊要求。但直流断路器与交流断路器分断电流的差异较大，PRB系列直流断路器的触头分断时要熄灭直流电弧，现将直流电弧的特性和熄灭直流电弧的措施简介如下：

断路器的触头分断时，在动静触头间立即产生电弧，这不仅有碍于电路的及时分断，还会使触头烧损，此时的主要问题是触头的电烧损，这对交直流回路的情况是一样的。为了解直流断路器的切断电弧性能，首先要分析电弧的产生过程和灭弧能力。当分断时，触头刚开始分离时，其间隙很小，电场强度极大，易产生高热和强场，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极。同时这自由电子在电场种撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子，电子在强电场作用下继续向阳极移动时，还要撞击其他中性分子，因此，在触头间隙中产生大量的正离子和电子的带点粒子。使气体导电形成炽热的电子流，即电弧。

PRB系列直流断路器的电弧产生后，有游离与去游离因素，游离作用是由于在弧隙中产生大量的热能，主要是使气体热游离，特别是当触头表面的金属蒸汽进入弧隙后，气体热游离作用更为显著。电压越高，电流越大，即电弧功率越大，弧区温度越高，电弧的游离因素就越强，去游离是因为已游离的正离子和电子在空间相遇时要复合，重新形成中性的气体分子，而高密集的高温离子电子，也要向其周围密度小和温度低的介质方面扩散，其结果弧隙内离子和自由电子的浓度降低，电弧电阻增大，电弧电流减少，从而消弱热游离。

要熄灭电弧，就要抑制游离因素和加强去游离因素，如将电弧拉入窄隙，增加动触头和栅片之间的距离等，缩小电弧直径，使其内部的离子浓度增大，就额可以加强扩散和冷却作用，将电弧拉长，或者电弧内部设置障碍，是局部离子和电子复合，使去游离作用大于游离作用，就能将电弧熄灭。

二、PRB系列直流断路器的灭弧过程

PRB系列直流断路器子啊完成极限分断能力试验时，有以下四个过程：

1.短路电流沿着预期短路电流的指数曲线，从0沿较高梯度升高至瞬时整定脱扣电流值，时间小于0.5-4ms。

2.脱扣器动作以后，触头经过开关机构固有动作时间断开，此间电流继续上升，时间大约持续1-4ms.

3.在冷发射、热发射作用下产生电弧，电弧拉长，并在弧住中热游离、磁通比较集中，他经铁心导磁夹板进入灭弧空间，并和灭弧片形成一层层闭合磁路，使电弧在强磁场作用下迅速由触头经引向灭弧窄缝。

4.PRB系列直流断路器在动、静触头之间有永久磁铁或电磁线圈，并产生磁场，磁通比较集中，他经铁心导磁夹板进入灭弧空间，并和灭弧片形成一层层闭合磁路，使电弧在强磁场作用下迅速由触头经引弧角引向灭弧窄缝。

5.磁场灭弧室灭弧罩，由耐弧塑料制成，它的作用：

一是引导电弧纵向吹出；

二是使电弧与灭弧室的绝缘壁接触，从而迅速冷却，增强去游离作用，提高弧柱电压降，迫使电弧熄灭；

三是产生惰性气体，帮助灭弧。窄缝可将电弧弧住直径压缩，使电弧同缝壁紧密接触，加强冷却和去游离作用。

栅片间是绝缘的，其作用能导出电弧的热量，以提高电弧的弧住压降，同时栅片将电弧分割成一段段的电弧，每一栅片是这些短弧的电极，也就有许多个阳极压降和阴极压降，近极处的电弧电压降加弧柱的电压降足够大时，电源电压就不能维持电弧，因而灭弧。电弧熄灭时间大约需2~30ms。