04气体放电的物理基础4.ppt

交流电弧特性 思考题 1. 何谓交流电弧的零休现象？? 2.弧长不变的交流电弧，在稳定燃烧时为什么燃弧尖峰总是高于熄弧尖峰?? 3. 在电流有效值相同条件下，直流电弧与交流电弧哪一个更容易熄灭? 为什么？ 4. 若开关电器分别开断电阻性交流负载电路和电感性交流负载电路，试问开断哪种负载电路更困难？为什么？ 5. 在低压开关电器中，可以利用其开断电路时触头间所产生的电弧来限制短路电流的峰值。请问能否将这种限流方法应用于高压开关电器中？为什么？ 思考题 §4-4 交流电弧的特性 电弧电压随时间变化关系 1. 交流电弧的伏安特性 1）交流电弧的伏安特性 燃弧尖峰Urh 熄弧尖峰Uxh HOME ωt uh, i 0 uh i §4-4 交流电弧的特性 HOME uh 0 ih 电弧电压随电弧电流的变化关系 U0 A B C A’ B’ C’ * ? 3、用“能量平衡原理”分析解释交流电弧的伏安特性曲线： 1）暂时不考虑负载的影响。 （1）OA段： ih由0上升的零休期间，弧柱变冷、变细，Rh增大，因此uh（= ih Rh）以很陡斜率上升； （2）靠近A点与AB段： ih增大，Ph也增大，弧柱变热变粗，uh随 ih的增长再下降，其最高点A点的电压称为燃弧尖峰Urh。 §4-4 交流电弧的特性 * （3）BC段： ih到最大值（B点）后减小，uh沿BC曲线上升，因弧柱存在热惯性，Rh会比ih增大情况下同一ih时的数值为小，故曲线BC比AB低。C点电压为熄弧尖峰Uxh。 （4）CO段： ih减小，Ph也减小，Rh逐渐上升。当ih下降速度比Rh上升速度要大于某一数值时，uh又开始随ih减小而下降。ih趋近于零，ih也趋近于零。 （5）对应上图的电弧电压uh随时间t变化的波形： 见图3-33，为马鞍形。 §4-4 交流电弧的特性 2）负载对交流电弧伏安特性的影响 (1) 电阻性负载 * HOME Uxh ωt i Urh u uh 请注意电流波形！ 为什么出现“电流零休”？ §4-4 交流电弧的特性 * （1）纯电阻负载时，交流电弧的熄灭过程： 电阻性负载下，ih与电源电压u同相。 a.当ih过零以后、urh到来之前（电弧已熄灭），因Rh迅速增大，加在弧隙上的电压即是u的瞬时值，uh=u；ih值很小近似为零。 b.随着u上升，ih逐渐增大。 弧隙上的电压uh决定于相应的动态伏安特性。ih的大小由负载决定. c.在ih半波末了时，u下降至低于uxh时，电弧uh又随u变化（电弧完全熄灭），ih很小趋向于零。 结果：urh之前和uxh之后的uh波形（实际是弧熄的波形），皆与u的波形基本重合。 §4-4 交流电弧的特性 §4-4 交流电弧的特性 (2) 电感性负载 结论： 在开断同一电流时，电阻性负载电路中的电弧比电感性负载电路中的电弧更容易熄灭。 HOME Uxh ωt i Urh u uh * （2）电感性负载下，交流电弧的熄灭过程： ih落后电源电压u约90°。 a.当ih过零时，电弧熄灭，u约为幅值。因Rh迅速增大，电路相当于完全开断，uh将以很快的速度（比电阻性负载快得多）趋向u的幅值，故urh出现较早，弧熄中通过较大负载电流的时间也提前。 b. 半波末了，弧隙上的电压由负载电感的自感电势产生，与电源电压无关，此时电感变成电源。 §4-4 交流电弧的特性 * （3）在开断同一电流时，电阻性负载电路中的电弧比电感性负载电路中的电弧容易熄灭的原因： a.电阻负载， ih过零时，U也过零，触头间不存在电场，则电弧不能重燃。 b. 电感负载，ih过零时， U为最大，触头间电场很容易击穿弧隙而重燃。 §4-4 交流电弧的特性 * b.“零休期时间”的长短对电弧的熄灭影响很大，时间越长，弧柱会越细越冷，甚至会消失，电弧熄灭也越容易。由于电阻性负载的零休期时间比电感性负载的零休期时间长，故熄灭电弧越容易。 §4-4 交流电弧的特性 §4-4 交流电弧的特性 3）交流电路开断的特点 （1）交流电路中，电流在1s内要通过零点2f次。 在ih过零附近一段时间内，Ph＜Ps，弧柱要变冷、变细，甚至可能由导体状态变为绝缘状态。 因此，交流电弧要比直