第4章交流电弧的熄灭原理.pptVIP

电器学;教学目的与要求： 1、掌握近阴极效应，熟悉开关电器弧隙的介质恢复强度特性； 2、掌握工频恢复电压，熟悉理想弧隙电压恢复过程，了解电弧参数对电压恢复过程的影响； 3、掌握交流电弧的熄灭条件，了解交流电弧熄灭过程的计算方法 教学重点与难点： 1、近阴极效应与弧隙介质恢复强度特性； 2、工频恢复电压及理想弧隙电压恢复过程； 3、交流电弧的熄灭条件 ;教学基本内容： 1、介质恢复过程的概念； 2、开关电器弧隙的介质恢复强度特性； 3、恢复电压的组成部分和工频恢复电压； 4、理想弧隙上的电压恢复过程； 5、电弧参数对电压恢复过程的影响； 6、交流电弧的熄灭条件； 7、交流电弧熄灭过程的计算方法。 ;第四章　 讲授内容 ; 第四章 交流电弧的熄灭原理;概 述; 2、电压恢复过程：熄弧后电路将被开断，电源电压加到弧隙两端触头上的过程。 若介质恢复强度曲线ujf大于电压恢复强度曲线uhf，则电弧趋于熄灭；否则，若某一瞬间小于uhf，则电弧将继续燃烧。 ;二、两过程在“竞赛” ; 一、介质恢复过程的概念： 在交流电流过零后的熄弧过程中，弧隙中的介质恢复过程在近阴极区和弧柱区的情况不同。 1、近阴极区的介质恢复过程： 近阴极效应（重要概念）：电流过零后，当弧隙两端电压极性改变时，新阴极较冷，要产生电弧电子只能靠阴极表面处存在的高电场进行发射，要求E0大于一定值（如106v/cm），即Uj必须大于一定值；否则，E0就不足以产生场致发射，电弧便不能再产生。; 从电路的角度看，好象弧隙在电流过零后立即获得一定的耐压强度；而电流过零后弧隙立即能承受的电压值就称为介质初始恢复强度Ujf0。 ;§4-1 弧隙中的介质恢复过程;2、弧柱区的介质恢复过程： 1）当弧柱温度在3000~4000℃以上时，电弧重燃的物理本质是电弧的PhPs，弧柱被加热使电弧重燃，称为热击穿。 在临界状态，且Rz保持不变的情况下，弧柱上上的电压就代表了弧柱此时的介质恢复强度ujf。由此得热击穿阶段弧柱区的介质恢复强度为： ; 2）当弧柱温度在3000~4000℃以下，热电离作用已基本上停止，Rz→∞，无电弧。若此时外加电压，将产生电场。 如电场强度足够高，则可能产生间隙击穿而使电弧重燃，即电击穿。 电流过零后的这一阶段称为电击穿阶段。 弧柱区的介质恢复过程对熄灭交流长弧具有重要意义，是所有高压电器和部分低压电器设计的理论基础。; 综上所述，在电流过零后的熄弧过程中，电弧的熄灭基本上要经过两个阶段：热击穿阶段和电击穿阶段。 前者弧隙具有一定的电阻，流过一定的电流；后者弧隙电阻趋于无穷大，但因介质温度高，击穿比较容易。 二、开关电器弧隙的介质恢复强度特性： 开关电器弧隙的介质恢复强度随时间变化的关系，称作弧隙介质恢复强度特性。不详述。 ;§4-2 弧隙中的电压恢复过程; 若稳态分量仅有工频电压，称之为工频恢复电压。 暂态分量只出现在电弧电流过零后的几百微妙内。 包含有暂态分量的恢复电压，又称瞬态恢复电压。 3、开断不同性质负载电路时，恢复电压的波形：见教材图2-16。 a）电阻性负载：过零熄弧后，uhf由零按正弦形上升，只有稳态分量中的工频恢复电压。 ; b）电感性负载：ih落后于u，ih过零时u约为幅值。若ih过零后电弧熄灭，电路开断，uhf将由零跃升到u的幅值（理想情况下），然后再按工频电压变化，故uhf常含有暂态分量，其上升速度比 a）的快得多。 c）电容性负载：ih超前于u。当ih过零时u是幅值，电容C被充电到u的幅值。电弧熄灭后，C将保持该电压。uhf在电流过零后其值为零，然后随着u变化逐渐增大。当u达反向幅值时，uhf达u幅值的两倍，不含暂态分量，其稳态分量为直流电压与工频电压之和，并且uhfmax≈2ugp。;§4-2 弧隙中的电压恢复过程;4、举例说明：以开断电感性负载时弧隙的Uhf为例进行分析。 Uhf的稳态分量即工频恢复电压。Ih过零瞬间，工频恢复电压的瞬时值Ugo： 式中 ：工频恢复电压的幅值； ：电源电压相电压的有效值； ：被开断电路的电流和电源电压的相位差；