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电弧及灭弧装置 指导老师：杨旭丽制作人：邓如意 2012.04.14 电弧及灭弧装置 目录 第一章 电接触与电弧理论 第二节 电弧及其产生过程 第三节 触头的接触电阻 第四节 闭合状态下的触头 第五节 触头接通过程及其熔焊 第六节 触头分断过程与其电侵蚀 第七节 触头材料 第一节电接触与电弧理论 电路的通断和转换是通过电器中的执行部件、主要是其触头和灭弧装置来实现的。触头接通和分断电流的过程伴随着气体放电现象、电弧的产生及熄灭。 电弧对电器有害。例如，电弧出现会延缓电路的分断过程、烧伤触头、缩短触头乃至整个电器的寿命，甚至还会引起火灾和人身伤亡事故。 电弧又是电路所储电磁能量泄放的主要途径，非此难以降低电路分断时出现的过电压。触头既是一切有触点电器的执行元件，同时又是其中最薄弱的环节。其工作优劣不仅直接影响到整个电器的性能，还将影响到一个系统的工作可靠与否。 触头的工作与电弧密切相关，它在工作过程中将被高温电弧所灼伤，并因之而发生质量转移和电侵蚀。 因此，本章将讨论电弧的产生原因、性质、熄灭方法以及电器中常用的灭弧装置，同时还要讨论电接触现象的本质、触头在各种工作状态下的行为、以及延长触头寿命和改善触头工作性能的技术措施。 第一节 电接触与触头 任何电工装置皆由彼此间以任意方式联系着的单元构成，其中赖以保证电流流通的导体间的联系称为电接触 通过互相接触以实现导电的具体物件称为电触头(简称触头) ，它是接触时接通电路、操作时因其相对运动而断开或闭合电路的两个或两个以上的导体。 一、触头的分类 (一)连接触头 连接触头是以机械方式一焊接、铆接和栓接来连接电路的不同环节，使电流得以自一环节流向另一环节。这种触头在工作过程中无相对运动，永远闭合。连接触头除栓接式为可卸式外，其余为不可卸式。 二、换接触头 (二)换接触头 换接触头是电器中用以接通、分断、转换电路的执行部件，并且总是以动触头和静触头的形式成对地出现。它具有多种形式，诸如楔形触头、刷形触头、指形触头、桥式触头和瓣式触头等。 三、换接触头的工作状态和基本参数 四个基本参数:开距、超程、初压力和终压力： 开距是触头处于断开状态时其动静触头间的最短距离，其值是由它能否耐受电路中可能出现的过电压以及能否保证顺利熄灭电弧来决定的。 超程是触头运动到闭合位置后、将静触头移开时动触头还能移动的距离，其值取决于触头在期限内遭受的电侵蚀。 初压力是触头刚闭合时作用于它的正压力。 终压力是触头闭合终止位置的压力，其值由许多因素，诸如温升、熔焊等所决定。 一、电弧的形成过程 两个触头行将接触或开始分离时，只要它们之间的电压达12 ~20V、电流达0.25 ~ lA,触头间隙内就会产生高温弧光，这就是电弧。 坏处：因为其温度达成千上万K足以烧伤触头、使之迅速损坏;它也能使触头熔焊、破坏电器的正常工作，甚或酿成火灾刀人员伤亡等严重事故; 它还会产生干扰附近的通信设施的高次谐波 益处：电弧焊、电弧熔炼和弧光灯等是专门利用电弧的设备，电器本身可借助电弧以防止产生过高的过电压和限制故障电流。 第三节 触头的接触电阻 一试验表明，导体接触处的整个面积只是个视在面积，真正接触着的是离散性的若于个被称为a斑点的小点(图2-25)。这种斑点的面积仅为视在接触面的很小一部分。就是a斑点本身也只有一小部分是纯金属接触区，其余部分是受污染的准金属接触区和覆盖着绝缘膜的不导电接触区因此，实际的金属导体接触面非常小。 实际接触面缩小到局限于少量的斑点，引起束流现象 一、影响接触电阻的因素 主要是: (1)接触形式 表面上看似乎面接触的接触电阻最小，但也不尽然。若接触压力不大，面接触时a斑点多，每个斑点上的压力反而很小，以致接触电阻增大很多。因此，继电器和小容量电器的触头普遍采用点-点及点-面接触形式，大中容量电器触头才采用线和面接触形式。表2-4中关于铜触头的实验数据便是实证 二、接触压力 它是确定接触电阻的决定性因素。接触面受压后总有弹性及塑性形变，使接触面积增大。压力还能抑制表面膜层的影响。但从黄铜质球-平面接触触头通过20A电流时的试验结果来看(图2-27)，接触压力越小，Rj越大，且分散性很大，可是过分增大接触压力也并不佳。 弱电继电器接触压力甚小，为使接触电阻值稳定，压力不得小于表2-5中的数值。 第四节 闭合状态下的触头 触头闭合后，由于通过电流，其温度将升高，并在动静触头间产生电动斥力。这些现象均将影响触头的工作。 一、触头的发热 触头的发热与一