第03章电弧及电气触头的基本理论_secret.docVIP

电弧及电气触头的基本理论 教学要求:掌握电弧的形成及熄灭条件，熟悉电弧形成的物理过程、特性；掌握直流电弧及交流电弧的特性及熄灭条件；掌握开关电器常用的熄弧方法；了解电气触头的类型、工作条件；掌握接触电阻的形成、发展、后果及降低措施。 3.1电弧的形成和熄灭 概述 电弧——为一种气体游离放电现象 现象：开关电器开断电路时，触关间产生的耀眼的白光。 △电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才算断开。 特征： ①电弧的能量集中，温度报高，亮度很强 例：10kvQF断开20kv的电流，电弧功率达到一万kw以上  EMBED AutoCAD.Drawing.14 
 ②电弧由阴级区，阳极区和弧柱区组成弧柱处温度最高，可达6~7k0C到1万度以上在弧柱周围温度较低，亮度明显减弱的部分叫弧焰，电流几手都人人弧柱内部流过。 ③电弧的气体放电是自持放电，维持电弧燃烧的电压很低在大气中，1cm长 的直流电弧的弧柱电压仅15~30v，在变压器油中，1cm长的直流电弧的弧柱 电压仅100~220v ④电弧是一束游离的气体，质量极轻，极易变形 电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下，能迅速移动、伸长或弯曲。 电弧的形成 1、带电质点的来源 ①电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射 ②弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离 2、电弧的形成  EMBED Equation.3 
  eq \o\ac(○,—)  EMBED Equation.3 
 电弧的熄灭 去游离 介质的游离作用→电弧产生 介质的去游离作用→电弧熄灭 游离去游离——电弧电流↑ 游离 去游离 游离=去游离——电弧电流不变（稳定燃烧） 游离去游离——电弧电流↓→（熄灭） 复合：正负离子相互吸引，彼此中和 去游离 扩散：弧柱中的带电质点由于热运动逸出弧柱外。 影响游离和去游离的因素 ①电弧温度： EMBED Equation.3 
 热游离↓→Q↓ 速度↓→复合加强→Q↓ 使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触。 ②电场强度：E↓ →运动速度↓→复合↑ →Ih↓→Q↓→热游离↓ ③气体介质的压力：F↓→自由行程缩短→离子浓度↑→复合↑ 真空数目少→磁撞游离↓→扩散↑ ④介质特性：包括气体的介电强度、导热系数、热量量、电负荷等 ⑤电极材料：铜、银、铜钨、银钨合金 具有熔点高、导热能力强、热容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸气。 3.2 直流电弧的特性及熄灭 一、特性： 1、静态伏安特性曲线： EMBED Equation.3 
  EMBED AutoCAD.Drawing.14 
 EMBED Equation.3 
为发弧电压、即产生电弧的最小电压值 当 EMBED Equation.3 
↑时，热游离↑， EMBED Equation.3 
↓故 EMBED Equation.3 
↓， EMBED Equation.3 
的变化与 EMBED Equation.3 
成反比。 2、电弧电压分布图：  EMBED AutoCAD.Drawing.14 
  EMBED Equation.3 
=阴极区电压（ EMBED Equation.3 
）+弧柱区（ EMBED Equation.3 
）+阳极区 EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
：大小与 EMBED Equation.3 
无关，在空气中 EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
：  EMBED Equation.3 
、且 EMBED Equation.3 
而减小甚至为零  EMBED Equation.3 
：与 EMBED Equation.3 
呈线性关系，在空气中 EMBED Equation.3 
 短弧：几个mm长、主要由 EMBED Equation.3 
组成 长弧：几个cm~几个m长，主要由 EMBED Equation.3 
组成 △近阴极效应（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