电弧及电气头的基本理论.ppt

泸州职业技术学院 电气一次 1 第 3 章 电弧及电气触头的基本理论 高压电奇观 泸州职业技术学院 电气一次 2 教学要求： 掌握电弧的特征 了解电弧形成的原因及电弧熄灭的基本方法 影响触头电阻的因素。 重 点： 电弧熄灭的基本方法。影响触头电阻的因素。 难 点： 电弧形成的原因 泸州职业技术学院 电气一次 3 § 3-1 电弧的形成和熄灭 １ . 电弧产生的条件： 断开电路时，触头间电压大于 10 ～ 20V ；电流大于 80 ～ 100mA 2. 带电质点的来源： ①电极发射大量自由电子 ? 强电场发射 —— 强电场力 ? 热电子发射 —— 高温 ②电极间弧柱气体游，产生大量的电子和离子 ? 碰撞游离 —— 电场力的作用，由高速运动的电子作用产生 ? 热游离 —— 高温（起弧 ）， 由中性质点热运动碰撞产生 3.1. １电弧的形成： 大量带电质点在电场力的作用定向运动 泸州职业技术学院 电气一次 4 3. 电弧的形成 强电场发射 热电子发射 电弧 热游离 温度 磁撞游离 加速 ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 弧柱 阳极区 阴极区 ? 阴极发射（起因） → 碰撞游离（重要因素） → 击穿 （量变到质变） → 热游离（主要因素） → 维持发展 泸州职业技术学院 电气一次 5 ? 电弧的放电现象是一种气体自持放电。 ? 电弧是一种离子通道（ 载流通道 ）：只有触头 间的电弧熄灭后，电流才真正切断。 ? 电弧的温度很高、能量大：容易烧坏触头，或 使触头周围的绝缘材料遭受破坏。 ? 电弧燃烧时间过长，压力过高，有可能使电器 发生爆炸事故。 ? 质量轻，在外力的作用下易变形 4. 电弧的特点 泸州职业技术学院 电气一次 6 ? 关键是加强去游离作用 介质的游离作用→电弧产生 介质的去游离作用→电弧熄灭 1 ．去游离： 正、负质点相互吸引中和为中性质点。 2 ．熄弧条件 游离与去游离谁主导？ ? 当游离 去游离 —— 电弧电流↑（剧烈燃烧） ? 当游离 = 去游离 —— 电弧电流不变（稳定燃烧） ? 当游离 去游离 —— 电弧电流↓→（熄灭） 带电质点不断消失 3.1.2 电弧的熄灭 泸州职业技术学院 电气一次 7 ①复合 异性质点靠近而相互中和的现象。 冷却 ②扩散 带电质点逸出弧柱外的现象。 吹弧 ? 影响游离和去游离的因素 ①电弧温度 ：热游离↓→Q↓→速度↓→复合加强→Q↓ 使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触。 ② 电场强度 ：E↓→运动速度↓→复合↑→Q↓→热游离↓ ③气体介质的压力 ：F↓→自由行程缩短→离子浓度↑→复合↑ 真空数目少→磁撞游离↓→扩散↑ ④介质特性 ：包括气体的介电强度、导热系数、热量量、电负荷 ⑤电极材料 ：铜、银、铜钨、银钨合金具有熔点高、导热能力强、 热容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸气。 3. 去游离方式 泸州职业技术学院 电气一次 8 ? 提高触头的开断速度（分闸弹簧） ? 冷却电弧（油、 SF6 、真空、压缩空气） ? 拉长电弧 ? 吹弧 ? 增大绝缘介质气体压力 ? 将触头置于真空灭弧室中 ? 将长弧分割成多段短弧。 4. 熄灭电弧的基本方法 泸州职业技术学院 电气一次 9 § 3.2 直流电弧的特性及熄灭 弧柱 阴 极 区 区 极 阴 Un 泸州职业技术学院 电气一次 10 3.2.1 特 性 1. 静态伏安特性曲线 为发弧电压、即产生电弧的最小电压值 ) ( h h i f U ? Uf Uh a b ih ) 0 ( ? h h i U 泸州职业技术学院 电气一次 11 = 阴极区电压 + 弧柱区电压 + 阳极区电压 弧柱 阴 极 区 区 极 阴 Un h U 2. 电弧电压分布图 泸州职业技术学院 电气一次 12 U h = 阴极区电压 U 阴极区 + 弧柱区 U H + 阳极区 U 阳极区 或： —— U 阴极区， 大小与 i h 无关，在空气中 U=