4交流电弧熄灭原理.ppt

2008 年 4 月 17 日 2 第四章 交流电弧的熄灭原理 交流电弧的熄灭原理 § 4-0 序 § 4-1 弧隙中的介质恢复过程 § 4-2 弧隙中的电压恢复过程 § 4-3 交流电弧的熄灭条件 2008 年 4 月 17 日 3 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-0 序 交流电流过零时，电弧的输入功率为零，有利于熄 弧 大部分交流开关设备都利用该原理熄灭电弧 电流过零熄弧 交流电流过零后，弧隙中和弧隙上同时进行着两个 相关的过程 介质恢复过程 电压恢复过程 2020/1/8 3 2008 年 4 月 17 日 4 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-0 序 介质恢复过程 弧隙中的 电离气体 由 导电状态 转变为 绝缘状 态 ，使弧隙能承受电压而电弧 不重燃 的过程 介质恢复强度 (dielectric recovery strength) 某一时刻弧隙介质所能承受的最高电压： u jf 电压恢复过程 电源电压加到弧隙两端的过程 恢复电压： u hf 2008 年 4 月 17 日 5 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-0 序 若 U jf U hf < 电弧熄灭与否，取决于两个过程的 “ 竞争 ” 总是 若 U jf > U hf 电弧 趋于熄灭 某一时刻 电弧 可能重燃 2008 年 4 月 17 日 6 第四章 交流电弧的熄灭原理 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-0 序 § 4-1 弧隙中的介质恢复过程 § 4-2 弧隙中的电压恢复过程 § 4-3 交流电弧的熄灭条件 2008 年 4 月 17 日 7 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-1 弧隙中的介质恢复过程 介质恢复过程的概念 介质恢复过程在 近阴极区 和 弧柱区 情况不同 近阴极区的介质恢复过程 交流电流过零后，电极换向 + － 电流过零 + － 2008 年 4 月 17 日 8 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-1 弧隙中的介质恢复过程 过零瞬间 电弧电压也过零 正负粒子均匀分布（ 热运动 ） 介质恢复过程的概念 近阴极区的介质恢复过程 交流电流过零后， 带电粒子的运动 E + + + + + + + 电流过零 + + + + + 过零后 电极极性改变 电子 迅 速 向新阳极运动 正离子加速缓慢，在极短时间内可认为 停留在原位置 阴极附近形成 正电荷层 ，在阴极表面作 用一个 电场 E 0 = － ++ ++ + + + l 2008 年 4 月 17 日 14 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-1 弧隙中的介质恢复过程 介质恢复过程的概念 近阴极区的介质恢复过程 电流过零瞬间阴极表面电场强度与电 极间施加电压的关系 2 nq U j ? 产生电弧，需要 阴极发射电子 若电流过零时 阴极较冷 ，只能依靠场致发射， 即 E 0 要大于一定值，否则电弧不会 重燃 这种弧隙在电流过零后 立即获得 一 定 耐压强度 的现象，称为 近阴极效应 电流过零后弧隙 立即能承受的电压数值 称 为 介质初始恢复强度 U jf0 E + + + + + + + 过零后 x 0 E 0 U 0 U j 近阴极区的介质恢复过程 E 0 = － ++ ++ + + + 2008 年 4 月 17 日 15 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-1 弧隙中的介质恢复过程 E + + + + + + + 过零后 x l 0 E 0 U 0 U j 介质恢复过程的概念 2 nq U j ? 介质初始恢复强度与电弧电流、电流过零 瞬间 阴极（原阳极）的温度 有很大的关系 I h ? ? T cathode i h ? 0 ? ? U jf 0 ? 原因： 阴极温度升高 → 热发射作用很强时， 阴 极前不再缺电子 ，近阴极效应将不存在 阴极温度升高 → 场致热发射增强 → 若需 要 一定的电流密度才可导致击穿 ，则阴 极温度上升时需要的击穿电压减小 － ++ ++ + + + 2008 年 4 月 17 日 16 第四章 交流电弧的熄灭原理 § 4-1 弧隙中的介质恢复过程 E + + + + + + + 过零后 x l 0 E 0 U j U 0 介质恢复过程的概念 近阴极区的介质恢复过程 研究近阴极区的介质恢复过程，对熄灭交 流 短弧 有很大意义（ 参 p. 71 ） 近阳极区 阳 极 只 是 一 个 被 动 、 “ 消 极 ” 的 电 子 收 集 器 ， 近阳极区对介质恢复过程 一