导体的发热电动力及开关电器的灭弧原理—培训课件.ppt

五、交流电弧的熄灭条件 1．弧隙介质强度的恢复过程 2．弧隙电压的恢复过程 3．交流电弧的熄灭条件 ud(t)ur(t) （一）弧隙介质强度的恢复 1．弧隙介质强度的恢复过程 在电弧电流过零之前，弧隙中的空间充满了电子和正离子。当电 弧电流流过零熄灭后，电极极性发生改变，弧隙中的电子迅速奔向新 阳极，比电子质量大一千多倍的正离子，相对电子而言则基本未动， 所以在新阴极附近形成正空间电荷。 2．电流过零后电荷和电压沿短弧隙的分布情况。如图所示，电压主要 降落在阴极附近的薄层空间。此薄层空间的耐压约为150～250V的介质 强度。 近阴极效应：阴极附近电介质强度出现突然升高的现象。 （二）、弧隙电压的恢复 弧隙电压的恢复过程，即恢复电压的变化过程，与电路参数、负荷 性质有关。 0 （b） （a） ＋ － u x 2.9 熄灭交流电弧的基本方法 1．采用灭弧能力强的灭弧介质 2．利用气体或油吹弧 3．采用特殊的金属材料作灭弧介质 4．在断路器的主触头两端加装低值并联电阻 5．采用多断口熄弧 6．提高断路器触头的分离速度 7．低压开关的灭弧方法 （1）利用金属灭弧栅灭弧 （2）利用固体介质狭缝灭弧 （1）变压器油:变压器油在电弧高温的作用下，分解出大量氢气和油蒸汽，氢气的绝缘和灭弧能力是空气的7.5倍。 （2）压缩空气：压力：2MPa，分子密度大，质点的自由行程小，不易发生游离。 （3）SF6气体：良好的负电性气体，氟原子吸附电子能力很强，能迅速捕捉自由电子形成负离子，对复合有利。 （4）真空：真空气体压力低于133.3×10－4Pa，气体稀薄，弧隙中的自由电子和中性质点都很少，碰撞游离的可能性大大减少，而且弧柱内与弧柱外带电粒子的浓度差和温差都很大，有利于扩散。其绝缘能力比变压器油、1个大气压下的SF6 、空气都大。 返 回 高压断路器中利用各种预先设计好 的灭弧室，使气体或油在电弧高温下 产生巨大压力，并利用喷口形成强烈 吹弧。即起到对流换热、强烈冷却弧隙 的作用，又起到部分取代原弧隙中游离 气体或高温气体的作用。电弧被拉长、 冷却变细，复合加强，同时吹弧也 有利于扩散，最终使电弧熄灭。 返 回 常有的触头材料有铜、钨合金和银、钨合金等，在电弧高温作用下不易熔化和蒸发，有较高的抗电弧、抗熔焊能力，可以减少热电子发射和金属蒸汽，抑制游离的作用。 返 回 分闸时，主触头Q1先断开，辅助触头Q2后断开。 合闸时，辅助触头Q2先断开，主触头Q1后断开。 返 回 采用多断口串联，可把电弧分割成多段，在相同的触头 行程下电弧拉长速度和长度比单断口大，从而弧隙电阻 增大，同时加在每个断口上的电压降低，使弧隙恢复电 压降低，因而有利于灭弧 返 回 加快断路器的触头分离速度可以迅速拉长电弧，使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面积突然增大，有利于电弧的冷却及带电质点的扩散和复合，从而加速电弧的熄灭。 返 回 灭弧栅由许多带缺口的 钢片制成，当断开电路时， 动、静触头间产生电弧， 磁通对电弧产生一个向上 的电磁力，将电弧拉入灭 弧栅片，从而将电弧分割 成一串短电弧。根据近阴 极效应，当电流过零时， 每个短电弧的阴极都会出 现150～250V的介质强度， 如果其总和超过触头间的 电压，则电弧熄灭。 返 回 灭弧栅由耐高温的绝缘材料制成， 有多种形式，图中为最简单的直 缝式，磁吹线圈与电路串联或并 联。当触头断开而产生电弧后， 在磁吹线圈磁场的作用下，对电 弧产生电动力，将电弧拉入灭弧 片的狭缝中。狭缝限制了电弧直 径，增加了弧隙压力，同时电弧 被拉长，并与灭弧片冷壁紧密接 触，加强冷却作用，加强电弧内 的复合过程，最终使电弧熄灭。 返 回 第二章 导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理 2.1 导体的发热和散热 一、概 述 1.发热产生的原因： (1)电阻损耗 (2)介质损耗 (3)磁滞和涡流损耗 2.发热对导体和电器产生的影响： (1) 机械强度下降 (2) 接触电阻增加 (3) 绝缘性能降低 3． 两种发热状况： （1）长期发热——正常工作情况下的持续发热 （2）短时发热——故障情况下的短时发热 二、导体的发热 1.导体电阻损耗的热量QR （1） 单位长度（1m）的导体通过IW（A）时，由电阻损耗产生的热量为： Ks的求法： Ks与电流频率、导体的材料、形状和尺寸有关。分析