第02章电弧和电气触头的基本知识(080228修改).pptVIP

第二章 电弧与电气触头的基本知识;本章教学要求;第一节 电弧的形成与熄灭; 6) 特征： ① 气体导电（轻、易变形）； 电弧的能量集中，温度很高，亮度很强 例：10kvQF断开20kA的电流，电弧功率达到 1万kw以上 ② 电弧由阴极区，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，电流几乎都从弧柱内部流过。 ; 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。;（二）电弧的产生与熄灭 ; 3）加速运动：自由电子，在强电场的作用下，向阳极作加速运动。;②电弧的形成; 3）另一方面介质的分子和原子在高温下将产生强烈的分子热运动，获得动能的中性质点之间不断地发生碰撞，游离成自由电子和正离子，此即所谓热游离。 4）热发射和热游离给弧隙提供了大量的自由电子，电流继续流过，电弧的燃烧得以维持。 ; 影响游离和去游离的因素; 游离作用等于去游离作用，新增加的带电质点数量与中和的数量相等，电弧稳定燃烧。 游离作用大于去游离作用，电弧燃烧加剧。 游离作用小于去游离作用，则电弧中的带电质点数量减少，最终导致电弧熄灭。; 2）由于热惯性，弧柱温度的变化滞后于快速变化的电流，所以交流电弧的伏安特性是动态的，如图2-3所示。在电流增大时，温度来不及增高，弧隙电阻来不及减小；在电流减小时，温度来不及减小，弧隙电阻来不及增大。故图2-3a中正方向电流增大时的曲线在电流减小时的上方。 A点是电弧产生时的电压，称为燃弧电压。 B点是电弧熄灭时的电压，称为熄弧电压。 ;（四）交流电弧熄灭的条件 ; 原因：在电流过零的瞬间，弧隙电压的极性发生变化，弧隙中的自由电子立即向新阳极运动，正离子质量大，基本未动，在新阴极附近就形成了只有正电荷的不导电薄层，阻碍阴极发射电子，呈现出一定的介质强度，如图2-4所示。 （2）起始介质强度出现后的介质强度的恢复 这是一个复杂的过程，它与电弧电流、介质特性、冷却条件和触头分断速度有关。 ;2．弧隙电压恢复过程 ;3．交流电弧熄灭的条件 ;（五）断路器开断短路电流时的弧隙电压恢复过程 ; 断路器开断短路电流时的弧隙电压恢复过程相当于二阶电路过渡过程中，电容C两端的电压变化过程，即　　　　　。　;整理得：;①当;一般变压器绕组电阻 ， 略去不计，得;根据近似计算，当x很小时，;②当;将; a) 周期性振荡过程中的弧隙恢复电压最大值可达2U0 ，如图2-8曲线1所示。 ; a) 当 r ≤ rcr 时，弧隙电压恢复过程为非周期性。在断路器触头间并联低值电阻（几欧至几十欧），可以改变弧隙电压恢复过程的上升速度和幅值，可以将弧隙恢复电压由周期性振荡特性恢复电压转变为非周期性恢复电压，大大降低了恢复电压的上升速度和幅值，改善了断路器的灭弧条件 。 ;第三节 熄灭交流电弧的基本方法 ;2、利用固体介质的狭缝狭沟灭弧 ——冷却， 表面吸附电子，加强复合。 如：介质纵缝灭弧罩 介质填料灭弧管;4．吹弧（横吹、纵吹、纵横吹） ; 某些电压等级较高的断路器采用多个灭弧室串联的多断口灭弧方式。 1）多断口将电弧分割成多段，在相同触头行程下，增加了电弧的总长度，弧隙电阻迅速增大，介质强度恢复速度加快。 2）使每个断口上的恢复电压减小，降低了恢复电压的上升速度和幅值，提高了灭弧能力。 ;分配在两断口上的电压为(CQ ≈ C0 )： ; 可见并联均压电容后，断口上的电压分布均匀，在 i 过零后，两断口上的电弧可以同时熄灭。 ;定义;触头的接触电阻;触头的工作情况;习题及思考题