电气设备精品课程教案2.doc

山 西 电 院 目 标 教 学 教 案 任课教师 教研室主任 编写日期 年 月 日 审批日期 年 月 日 授课日期 班 级 教学内容：任务2 断路器的认知 素质目标：强烈的责任心和团队意识，安全第一的工作理念 能力目标：能分析电弧的形成机理和熄灭方法 能进行断路器操作 能区分断路器的型号及其应用 知识目标：电弧的危害 熄灭电弧的基本方法 断路器的作用及分类 断路器的基本电气参数、型号意义和应用 断路器的结构 教学重点：电弧的产生与熄灭 断路器的结构、操作机构的结构 教学难点：电弧的熄灭条件 断路器灭弧装置的结构以及灭弧过程 教学方法：现场教学法、直观教学法、多媒体课件辅助 布置作业：电弧是如何形成的？ 电弧的熄灭方法有哪些？ 断路器的作用是什么？断路器有哪些类型？ 课后分析： 教 学 内 容 及 板 书 过 程 设 计 及 提 示 任务2 断路器的认知 一、电弧的危害及特点 电弧实际上就是一种气体放电现象。中心区温度可达到10000K以上，而且电弧还可以导电。 危害：烧坏触头、使开关失去作用。 二、电弧的产生 空气中有足够多能发挥导电作用的自由电子，就由绝缘体变为导体，也就是电弧。产生自由电子的形式有： 1、气体中金属表面的游离 触头开断初瞬间自由电子的生成：由阴极表面强电场和热电子发射出自由电子。 ①强电场发射电子：触头刚分离，触头间距离小，电场强度大，当E＞3×106V/m时，阴极触头金属表面的自由电子在电场力作用下被拉出金属表面。发射的电子数由E决定。 ②热电子发射：触头刚分离时，接触压力和面积↓使接触R↑，接触处温度↑↑，此处电子获得动能发射出来。发射电子数与阴极材料和表面温度有关。 2、气体分子本身的游离 ①碰撞游离：自由电子在电场力作用下向阳极加速运动，不断与其他中性气体质点（原子或分子）碰撞，当E足够大，电子所受力够大，两碰撞间自由行程够大，电子动能够多就能使中性质点游离，产生新的自由电子和正离子。 ②热游离：由热状态引起的游离过程。处于高温下的中性质点由于高温作用而产生强烈的热运动，不断碰撞，产生热游离，供给弧隙大量电子和正离子。 三、电弧的熄灭 电弧区导电的自由电子减少，导电性能会变差。电子越来越少，最终会熄灭。 带电质点消失的过程称为去游离，去游离的形式分为中和、扩散、复合。 1、在外电场的作用下，气隙中的正、负电荷分别向两电极作定向运动，到达两极后发生电荷传递而中和。 2、复合：异性带电质点相遇，电荷中和成为中性质点的现象。 3、扩散：电弧内的自由电子和正离子散溢到弧柱外面并与周围未被游离的冷介质相混合的过程。 因此电弧熄灭的条件为：去游历作用游离作用。 四、熄灭电弧的基本方法 1、吹弧——用灭弧介质（油、气体）在灭弧室吹动电弧。 吹弧方式： ①纵吹：吹动方向与电弧轴线一致，新鲜介质更好地与电弧相接触，把电弧吹成若干细条而冷却变细，易于熄灭。用于110KV及以上的断路器。 ②横吹：吹动方向与电弧轴线相垂直，电弧拉长，表面积↑冷却效果好。灭弧室尺寸小，适用于较低电压的断路器。 2、采用多断口——每相两个或多个串联的开断口。 多断口使电弧总长度加长（电弧被拉长的速度成倍↑），Rh↑；每个断口的行程↓，触头分离速度↑；加在每个断口上的电压↓，介质绝缘强度恢复↑，灭弧性好。 3、近阴极效应的应用 近阴极效应——在阴极附近很薄的一层空间，一定的介质强度突然形成的现象。 近阴极效应对低压短弧的熄灭有重要作用。高压长弧中近阴极介质强度与加在电弧上高压相比很小，故不起多大作用。 低压开关中采用灭弧栅装置（由铁磁材料制成的金属片组成短弧栅格），就是利用近阴极效应将电弧分割为多个短弧，每个短弧产生150—250V的起始介质强度，只要它们的总和足够大，电弧就不会重燃。 4、利用固体介质的狭缝灭弧 低压开关也广泛采用狭缝灭弧装置，它由石棉水泥或陶土材料压制成的灭弧罩和磁吹装置构成。触头间产生电弧后，在磁吹装置产生的磁场作用下，对电弧产生电磁力，将其拉入由灭弧片构成的狭缝中，使电弧拉长，并促使电弧与灭弧片冷壁紧密接触，加强冷却；另外，在灭弧罩上，电子更易附着在中性质点上形成负离子，使复合↑，灭弧效果好。 五、高压断路器的用途要求和分类 1、高压断路器的用途 控制和保护作用 2、高压断路器的基本要求 （1）工作可靠性高； （2）足够断路能力、足够动、热稳定； （3）尽可能短的切断时间； （4）实现自动重合闸； （5）结构简单、价格低廉。 3、高压断路器的分类 按灭弧介质分为： 油断路器 （2）真空断路器 （3）六氟化硫断路器 按安装地点可分为：