_電器學(xué)_第二章

1、 電器學(xué)第二章 電接觸與電弧理論作者：歐陽(yáng)森EPC of SCUT注：該課件與上課PPT有較大差別考試以此為準(zhǔn)2021-7-292本章概述n內(nèi)容要點(diǎn)n電弧n產(chǎn)生原因n性質(zhì)n熄滅方法n滅弧裝置n電弧的優(yōu)缺點(diǎn)n電接觸n本質(zhì)n觸頭在各種工作狀態(tài)下的行為n延長(zhǎng)觸頭壽命和改善觸頭工作性能的技術(shù)措施2021-7-293本章概述n觸頭與電弧n接觸的過(guò)程n觸頭類(lèi)型n電弧的形成和性質(zhì)n觸頭的壽命n電弧的優(yōu)缺點(diǎn)2021-7-2942.1 電接觸與觸頭n電接觸n概念n物理現(xiàn)象n觸頭n結(jié)構(gòu)：兩個(gè)或以上的導(dǎo)體n基本要求：P35n電阻不大且穩(wěn)定n分類(lèi)n連接觸頭 圖21n機(jī)械性能；總電阻??；溫升；電動(dòng)力n換接觸頭 圖22

2、n通常意義上的觸頭2021-7-2952.1 電接觸與觸頭n觸頭的四種工作情況及要求n分?jǐn)酄顟B(tài)n過(guò)電壓防電擊穿n斷口間隔和爬電距離足夠n閉合狀態(tài)n1）一定過(guò)載能力，控制溫升；n2）抗電磁斥力和熔焊；n3）接觸電阻的長(zhǎng)期穩(wěn)定n理論計(jì)算n如何盡量小Input滅弧室電弧觸頭2021-7-2962.1 電接觸與觸頭n閉合過(guò)程n情況： mv2/2；彈跳過(guò)程預(yù)擊穿引起的短弧n1）彈跳持續(xù)時(shí)間要短；n2）抗電弧熔焊性好；n分?jǐn)噙^(guò)程n考慮電弧的破壞影響：觸頭、絕緣等n要求：n介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度高，燃弧時(shí)間短，過(guò)電壓低，抗電弧焊。2021-7-2972.1 電接觸與觸頭n觸頭的工作要求（開(kāi)或斷）n電動(dòng)斥力n熔焊材料要

3、求n溫升結(jié)構(gòu)n可靠熄滅電弧n多方面，可圍繞電擊穿、熱擊穿階段來(lái)分析n觸頭基本參數(shù)n開(kāi)距、超程、初壓力、終壓力n接觸壓力力的全動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真或試驗(yàn)2021-7-2982.2 電弧及其產(chǎn)生過(guò)程n電弧n觸頭與電弧形成過(guò)程：P36n觸頭分離觸點(diǎn)熔融液態(tài)金屬橋的形成液體金屬沸騰、爆炸觸頭間隙形成過(guò)電壓擊穿火花放電或電弧電弧熄滅n一種物質(zhì)形態(tài)自然界第四態(tài)n本質(zhì)：能量積聚/瀉放過(guò)程形成的物質(zhì)形態(tài)nVideon危害：n對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備本身的性能、運(yùn)行的影響n燒蝕、污染、發(fā)熱、誤動(dòng)、據(jù)動(dòng)等等n能量瀉放n抑止過(guò)電壓或者設(shè)備毀壞，區(qū)域電網(wǎng)崩潰2021-7-2992.2 電弧及其產(chǎn)生過(guò)程n電弧形成過(guò)程n危害 P37n其他工

4、業(yè)和生活的用處n1）氣體的電離n電子的穩(wěn)態(tài)n原軌道激勵(lì)狀態(tài)(持續(xù)0.11us)自由電子n 式21n原軌道亞穩(wěn)態(tài)(持續(xù)0.110ms) 自由電子n電離和電離能n電離概念n式2212WhvEEiiWeU2021-7-29102.2 電弧及其產(chǎn)生過(guò)程n電離形式n表面發(fā)射n場(chǎng)所：n金屬電極表面n種類(lèi)：n熱發(fā)射、場(chǎng)致發(fā)射、光發(fā)射、二次發(fā)射等四種形式n空間電離n場(chǎng)所：n觸頭間隙內(nèi)n種類(lèi)：n光電離、熱電離、碰撞電離等三種形式2021-7-29112.2 電弧及其產(chǎn)生過(guò)程n各種電離的本質(zhì) P3738n熱發(fā)射：加熱，電子克服電場(chǎng)勢(shì)壘；逸出功n場(chǎng)致發(fā)射：強(qiáng)電場(chǎng)使勢(shì)壘減小n光發(fā)射：射線照射金屬表面，電子獲取能量n二

5、次發(fā)射：粒子高速撞擊n光電離n熱電離n碰撞電離：主要是電子2021-7-29122） 電離及其形式n消電離概念 P38n消電離形式n復(fù)合n概念： P38n形式：n表面復(fù)合n空間復(fù)合n復(fù)合概率：氣體性質(zhì)及純度n惰性氣體、氫氣、氮?dú)獾炔粫?huì)負(fù)荷nSF6等極強(qiáng)的俘獲電子的能力n能量過(guò)程：n(中性)粒子增速；光量子輻射n擴(kuò)散2021-7-29133）氣體放電過(guò)程n原因及圖24nOD非自持放電階段n無(wú)自由電子，直至有外界作用nD以后自持放電階段n各種電子較多，可形成持續(xù)放電n擊穿電壓Ub決定自持放電的主因nCE：湯遜放電區(qū)（無(wú)光放電、黑暗放電）nEF：過(guò)渡階段，輝光n電流增大、電離增強(qiáng)，維持放電所需電壓下

6、降nFG：輝光布滿陰極表面n電流增大、電流密度穩(wěn)定、陰極區(qū)電壓降穩(wěn)定nGH：異常輝光放電階段n電流和電流密度皆增大nH以后：弧光放電階段n電流密度和溫度極高，熱電離為主2021-7-29142.2 電弧及其產(chǎn)生過(guò)程n電弧的外觀與本質(zhì)n圖25nAanodenCcathoden陰極斑點(diǎn)n溫度極高（氣化溫度）、電流密度極高n在自身磁場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)n陽(yáng)極斑點(diǎn)2021-7-29152.2 電弧及其產(chǎn)生過(guò)程n近陰極區(qū)、近陽(yáng)極區(qū)n兩極區(qū)的電壓降與電流無(wú)關(guān)，20Vn弧柱n其內(nèi)部氣體全部電離n等離子區(qū)：正負(fù)帶電粒子電量相等n電場(chǎng)強(qiáng)度近乎恒值n圖25n電弧本質(zhì)n自持放電的一種形式nP412021-7-29162.3

7、 電弧的特性和方程n電壓方程 式24n近極區(qū)壓降n電場(chǎng)強(qiáng)度分布 圖26n直流電弧的伏安特性 圖27n該特性雖有各種經(jīng)驗(yàn)公式，但最好由實(shí)驗(yàn)確定該特性雖有各種經(jīng)驗(yàn)公式，但最好由實(shí)驗(yàn)確定n負(fù)阻特性n電流增大，而電弧電壓降低n增大的電流使熱電離加劇，離子濃度增大，維持穩(wěn)定燃弧所需電壓降低AcapUUUU0AUUEl2021-7-2917直流電弧的伏安特性n圖27的伏安特性分析n曲線1中，設(shè)I2對(duì)應(yīng)的電阻為R12，I1對(duì)應(yīng)的電阻為R11；同理，設(shè)曲線2中，I2對(duì)應(yīng)R22n方向：電流在曲線1上減小到I1，在曲線2上增加到I2n在曲線2上，是假定電流從I1減小到I2，而由于電弧的熱慣性，有R22R11；n又

8、由于負(fù)阻特性，有R11I2R11n所以，曲線2在曲線1的下方2021-7-2918直流電弧的伏安特性n直流電弧的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)伏安特性n圖27中，參數(shù)為Uh、Ih，而Ih隨時(shí)間t的變化情況決定了直流電弧的特性n當(dāng)電流隨時(shí)間緩慢變化時(shí)，有靜態(tài)伏安特性n靜態(tài)伏安特性只有一條：曲線1n經(jīng)驗(yàn)公式：n當(dāng)電流隨時(shí)間有一定速度的變化時(shí)，形成動(dòng)態(tài)伏安特性：P78圖320n速度無(wú)限大時(shí)，曲線03：dIh/dt=無(wú)限大nIh變化期間，弧柱的溫度、直徑不變n動(dòng)態(tài)特性有無(wú)數(shù)條：曲線1和曲線3之間，如曲線202hhclUUI2021-7-2919直流電弧的伏安特性n分析動(dòng)態(tài)伏安特性n靜態(tài)伏安特性 曲線1n動(dòng)態(tài)伏安特性 曲線

9、2n電流從I2I3時(shí)n若快速變化，則從曲線2方向變化n電弧變化滯后，電阻維持較大n靜態(tài)特性中的電弧電阻變?。ɑ≈兇郑﹏在I3時(shí)，快速趨向曲線1相應(yīng)點(diǎn)n若瞬態(tài)變化，則沿曲線3方向n在I3時(shí)，快速趨向曲線1相應(yīng)點(diǎn)n根據(jù)電流變化速度的不同，曲線2在1和3之間動(dòng)態(tài)變化，謂之動(dòng)態(tài)伏安特性2021-7-2920直流電弧的伏安特性n起弧條件n表22n燃弧電壓、燃弧電流、電極材料、間隙介質(zhì)等相關(guān)2021-7-2921交流電弧的伏安特性n交流電弧的伏安特性n圖28n前提：n滅弧作用不太強(qiáng)烈，即電流過(guò)零期間，電弧電阻始終為一有限值n只有動(dòng)態(tài)伏安特性交流變化的電流n原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)伏安特性?xún)纱谓涣鬟^(guò)零點(diǎn)n可以用下一小節(jié)“

10、電弧的能量平衡”解釋n圖29n電阻性負(fù)載：電壓電流同相位n電感性負(fù)載：電流i落后于電壓u相位90度；n注意弧壓升高到擊穿階段弧壓升高到擊穿階段n注意負(fù)阻特性負(fù)阻特性2021-7-29222.3 電弧的特性和方程n電弧的能量平衡n電弧功率計(jì)算n電弧電壓公式25n電弧功率公式26n短?。篣0占主導(dǎo)地位金屬件散熱n長(zhǎng)?。篣A占主導(dǎo)地位弧柱散熱n電弧的動(dòng)態(tài)熱平衡方程n式27n電弧的熄滅取決于PA和Pdn滅弧指導(dǎo)AcapUUUU0AAAAAPU IU IElIAAddQPPdt2021-7-29232.3 電弧的特性和方程n用“電弧的能量平衡”解釋圖28n0A段nIh過(guò)零期間，PA0 ，此時(shí)dQA/dt

11、=-Pdn弧柱變冷、變細(xì)，Rh增大，因而0A段斜率（電阻）較大nAB段nIh增大，PA增大，一直到dQA/dt0n那么弧柱變熱、變粗，Rh迅速下降nRh的下降速度和ih的上升速度形成AB段nBC段nIh減小，UA沿曲線BC上升n但弧柱的熱慣性使得曲線BC比AB低（圖27）nC0段nRh的上升。n特殊點(diǎn)：nA燃弧尖峰nC熄弧尖峰2021-7-29242.4 直流電弧及其熄滅n電路模型圖213n電壓平衡方程：式28n圖解 210n橫線是電源電勢(shì)Un曲線1為靜態(tài)伏安特性n曲線2為U-iR特性n曲線2與橫線U之間的夾角為AdiUiRLudt2021-7-29252.4 直流電弧及其熄滅n兩個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)n虛

12、假穩(wěn)定點(diǎn)An真正穩(wěn)定點(diǎn)BnAB之間，有Ldi/dt02021-7-29262.4 直流電弧及其熄滅n熄弧方法（根據(jù)圖210及其解釋?zhuān)﹏電弧伏安特性上移，至穩(wěn)定點(diǎn)2不存在為止n根據(jù)式25n增大近極壓降n圖212 d）的方法：長(zhǎng)弧短弧n增大電弧長(zhǎng)度n圖212的方法n增大弧柱電場(chǎng)強(qiáng)度En增大氣體介質(zhì)壓強(qiáng)、速度、材料等等n增大電弧電阻n拉長(zhǎng)電弧、冷卻等n增大回路電阻n斜直線的角變大，至穩(wěn)定點(diǎn)2不存在為止2021-7-29272.4 直流電弧及其熄滅n直流電弧熄弧/分?jǐn)嚯娐窌r(shí)的過(guò)電壓n那么：n1）L越大，過(guò)電壓越高（儲(chǔ)能多）；n2）熄弧速度越快，過(guò)電壓越高h(yuǎn)ghhdIUUURILdtm ax0hhgId

13、IUULdt 2021-7-29282.4 直流電弧及其熄滅n滅弧措施及圖213n滅弧強(qiáng)度n過(guò)強(qiáng)則導(dǎo)致高的過(guò)電壓n過(guò)低則延長(zhǎng)滅弧時(shí)間，甚至滅弧失敗n213 a）負(fù)載并聯(lián)電阻n熄弧后回路方程：()0hhsdILIRRdt00/|stIUR()sRRtLhsUIeRsRRtLabhsUI RUe()0sRRtLhII emax000|sRRtLhsstUUI R eUI Rmax02|sRRtLhabtUUUUUeU其他情況其他情況2021-7-29292.4 直流電弧及其熄滅n理論上：增大與負(fù)載并聯(lián)的電阻Rs可減小I0，以減小可能的過(guò)電壓n但增大了正常情況下的功率損耗n213 b）n二極管：避免

14、正常時(shí)的功率損耗n此時(shí)可采用較大的Rsn213 c）n雙斷口以降低過(guò)電壓nC1為主滅弧機(jī)構(gòu)nC2為輔助滅弧機(jī)構(gòu)n電阻Rs用于減小電弧電流（減少電感中的能量）nC2較弱的滅弧能力使熄弧過(guò)程延長(zhǎng)，防止高的過(guò)電壓產(chǎn)生2021-7-29302.5 交流電弧及其熄滅n電弧熄滅原理n直流電弧n方法：n電弧伏安特性上移n拉長(zhǎng)電弧冷卻n增大弧阻和弧壓n特點(diǎn)特點(diǎn)：電流過(guò)零熄滅n交流電弧n電流過(guò)零時(shí)的兩種競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程 圖214n介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程n弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程n特點(diǎn)特點(diǎn)：每工頻周期存在兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)n共同點(diǎn)共同點(diǎn)：提高介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度2021-7-29312.5 交流電弧及其熄滅n介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程n了解近陰極區(qū)和弧柱區(qū)的不同n1）

15、近陰極區(qū)的介質(zhì)恢復(fù) 圖215n近陰極效應(yīng)n由于電子移動(dòng)速度快，故介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程快：0.11usn過(guò)零前后，電極位置互換，電子速度快于正離子，濃度的變化使得在新陰極表面的場(chǎng)致發(fā)射場(chǎng)致發(fā)射很弱甚至沒(méi)有n溫度低于熱電離熱電離溫度n金屬柵截割電弧n短弧滅弧原理n綜合利用兩者滅弧的方法2021-7-29322.5 交流電弧及其熄滅n近陰極區(qū)的電場(chǎng)和電位分布n假定在x=l處E=0n正離子和電子濃度一樣n泊松方程 圖215 b）nn: 電荷的數(shù)密度；: 介電常數(shù)n假定x=0處U=0n對(duì)泊松方程進(jìn)行x的積分：nx=l時(shí)有最大值：()nqElx ()2jnqxxUl22jnqlU2021-7-29332.5 交流

16、電弧及其熄滅n2）介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程的弧柱區(qū)n零休時(shí)間n電弧電流自然過(guò)零前后數(shù)十微秒內(nèi)n電弧電阻并非無(wú)窮大n殘存帶電粒子形成剩余電流剩余電流n電源仍向弧隙輸送能量n熱擊穿及熱擊穿階段n弧隙能量獲取大于散發(fā)n電擊穿及其階段n弧隙間電壓足夠高2021-7-29342.5 交流電弧及其熄滅n弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程n恢復(fù)電壓n穩(wěn)態(tài)恢復(fù)電壓直流和工頻n暫態(tài)恢復(fù)電壓n不同性質(zhì)電路的分?jǐn)?圖216n電阻性：只有穩(wěn)態(tài)分量n電壓電流同相位n電感性負(fù)載：電流i落后于電壓u相位90度；n電流為零時(shí)，電壓處于幅值最大時(shí)刻2021-7-29352.5 交流電弧及其熄滅n電容性負(fù)載：電流i超前于電壓u相位90度；n注意：n虛線為電容

17、電壓Ucn實(shí)線在過(guò)零前是電弧電流i，過(guò)零后為電弧電壓Uhfn因?yàn)殡娀‰娏鬟^(guò)零后，且電弧熄滅，故n電容電壓達(dá)到最大n電容和電源隔離，無(wú)放電回路，電容電壓不變n電流過(guò)零電弧后，電源電壓繼續(xù)變化，使Uhf最終達(dá)到最大為兩倍的電源幅值n選擇：電感性為設(shè)計(jì)、試驗(yàn)代表2021-7-29362.5 交流電弧及其熄滅n電感性弧隙恢復(fù)電壓分析n假設(shè)條件：電阻為零，且過(guò)程極短暫n解特征：工頻暫態(tài)量穩(wěn)態(tài)量Ugmn實(shí)際上實(shí)際上，電弧總存在等效并聯(lián)電阻和電容，則有：22gmdid UcuULUcLCUcdtdt00cossingmUcUAtBt22hfhfLgmhfhfd ududiLuULuLCudtdtRdthfh

18、fLCRduuiiiCdtR2021-7-29372.5 交流電弧及其熄滅n根據(jù)解的實(shí)根或虛根情況，有兩種恢復(fù)電壓曲線n共同點(diǎn)：恒定量Ugm暫態(tài)分量n實(shí)根：存在暫態(tài)衰減量n虛根：存在單調(diào)變化量n滅弧時(shí)刻選擇依據(jù)n零休期熱擊穿階段n1） （首次自然過(guò)零點(diǎn)）n2）弧隙輸入功率最??；n3）線路儲(chǔ)能較小，不易出現(xiàn)高的過(guò)電壓（電擊穿）n實(shí)際情況非圖24所示n圖24只是固有ujf和uhf的特性n由于弧隙電阻Rs的存在，使ujf和uhf兩者都趨于降低，即兩者是相互關(guān)聯(lián)的2021-7-29382.5 交流電弧及其熄滅n熄弧過(guò)程 圖218n三個(gè)半波的過(guò)程n三個(gè)相位是：電流過(guò)零點(diǎn)落后于電壓過(guò)零點(diǎn)的相角n第一個(gè)過(guò)零

19、點(diǎn)：nujf不高，弧壓uh不大，電流畸變不大，重燃n第二個(gè)過(guò)零點(diǎn)：n弧長(zhǎng)增大，弧壓uh增大，則電弧電流ih變小n過(guò)零點(diǎn)的電流有畸變nujf變大n第三個(gè)過(guò)零點(diǎn)：n弧長(zhǎng)和弧壓uh更增大，ih變小更多nujf增加更多n3小于90度，uhf在較低的工頻恢復(fù)電壓uhf瞬時(shí)值作用下上升2021-7-29392.6 滅弧裝置（介紹）n滅火花電路 圖219n用于繼電器n本質(zhì)：放電回路n簡(jiǎn)單滅弧n拉長(zhǎng)電?。夯涸龃?，特性上移n空氣冷卻：介質(zhì)恢復(fù)n磁吹滅弧裝置 圖220n電流：681；n鐵心和夾板：減小磁路增大磁通；n考慮結(jié)構(gòu)、磁通與滅弧等的優(yōu)化2FI2FI2021-7-29402.6 滅弧裝置（介紹）n弧罩與縱

20、縫滅弧裝置 圖221n縱縫：滅弧室縫隙方向與電弧軸線平行n目的：冷卻電弧以滅弧n多縫：比單縫的阻力??；n縱向曲縫：n顯著增大接觸面積，提高弧柱的冷卻和消電離作用n電弧受到的阻力較大（需要較大的外加磁場(chǎng)）2021-7-29412.6 滅弧裝置（介紹）n柵片滅弧裝置n絕緣柵片n利用電弧段之間的電磁力使電弧與柵片緊密接觸來(lái)增強(qiáng)熄弧能力n金屬柵片n切割成短弧n利用近極區(qū)效應(yīng)增強(qiáng)熄弧能力2021-7-29422.6 滅弧裝置（介紹）n固體產(chǎn)氣滅弧裝置n熔斷器n原理：n1、熔體熔化和汽化，形成短弧n2、絕緣管產(chǎn)生高壓氣體n石英砂滅弧裝置n熔斷器n石英砂來(lái)限制弧柱的擴(kuò)展并冷卻電弧n1、短?。ǘ鄶嗫诖?lián)）n2

21、、高壓氣體（石英砂限值氣體擴(kuò)散）n3、狹縫冷卻n缺點(diǎn)：石英砂的熔解導(dǎo)致穩(wěn)定燃弧現(xiàn)象出現(xiàn)2021-7-29432.6 滅弧裝置（介紹）n油吹滅弧裝置n變壓器油分解、氣化n氣泡的氣體中n油蒸汽40，其他氣體60n其他氣體：氫氣(70%以上)、乙、乙烯。n氣泡體積關(guān)系：n易于滅?。簄氣體中：氫導(dǎo)熱系數(shù)最大，粘度最小n氣泡壓力大油限值其體積，且油在電弧作用下分解和氣化n油易于滅弧n缺點(diǎn)：n有臨界電流、極限開(kāi)斷電流n結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)麻煩hVkW2021-7-29442.6 滅弧裝置（介紹）n壓縮空氣滅弧裝置n利用壓縮空氣增強(qiáng)滅弧n結(jié)構(gòu)n棒棒，管管，棒管n缺點(diǎn)：n結(jié)構(gòu)復(fù)雜n滅弧能力過(guò)強(qiáng)，常引起電流截?cái)鄬?dǎo)致高

22、過(guò)電壓n噴口堵塞可能導(dǎo)致弧柱冷卻不夠，導(dǎo)致電弧重燃極限開(kāi)斷電流2021-7-29452.6 滅弧裝置（介紹）n六氟化硫（SF6）滅弧n正八面體分子結(jié)構(gòu)，強(qiáng)負(fù)電性n即對(duì)電子有極大的親和力，而粘合形成負(fù)離子負(fù)離子質(zhì)量為電子的幾千倍，在電場(chǎng)中移動(dòng)緩慢，極大提高介質(zhì)的恢復(fù)強(qiáng)度速度n常溫下穩(wěn)定：150度不易起化學(xué)反應(yīng)n無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒、不燃、無(wú)腐蝕性n密度大，熱容量高（易于滅?。﹏高溫會(huì)分解，但低溫下極易恢復(fù)n擊穿電壓高（約為空氣的23倍）n簡(jiǎn)單開(kāi)斷時(shí)，開(kāi)斷能力比空氣強(qiáng)約100倍；而簡(jiǎn)單的輔助手段即可大幅提高開(kāi)斷能力n缺點(diǎn)：n易液化n不均勻電場(chǎng)中的擊穿電壓下降明顯n電弧可以拉很長(zhǎng)而很難截?cái)?021

23、-7-29462.6 滅弧裝置（介紹）n真空滅弧n真空度：1.3310-3Pan電子自由行程很大，達(dá)43m ，不易碰撞n空氣分子自由形成達(dá)7.6mn介質(zhì)擊穿條件：n電子碰撞粒子時(shí)期電離（電場(chǎng)電離）以產(chǎn)生更多的電子n擊穿電壓比空氣高很多n電弧構(gòu)成：金屬蒸汽n金屬蒸汽不多且不易擴(kuò)散n介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)快n滅弧能力強(qiáng)（無(wú)足夠介質(zhì)）n滅弧室尺寸可以較小n容易形成截流而形成高的過(guò)電壓2021-7-29472.6 滅弧裝置（介紹）n優(yōu)點(diǎn)：n免維修；防爆n耐壓強(qiáng)度高n分?jǐn)嗄芰Ω遪mm級(jí)別開(kāi)距n介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)快n操作頻率高n結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，操作噪聲小n缺點(diǎn)：n過(guò)電壓高，截流n擊穿電壓受電極表面粗糙度和污染程

24、度影響很大n電弧使電極，特別是陰極光潔度影響極大2021-7-29482021-7-29492021-7-29502.6 滅弧裝置（介紹）n無(wú)弧分?jǐn)鄋交流電流過(guò)零點(diǎn)分?jǐn)?，并使介質(zhì)強(qiáng)度以足夠快的速度恢復(fù)n同步開(kāi)關(guān)，圖223n給觸頭并聯(lián)晶體管n混合開(kāi)關(guān)，圖224n固體開(kāi)關(guān)n新型材料的阻抗特性2021-7-29512.7 觸頭的接觸電阻n兩個(gè)觸頭表面情況n加工的凸凹不平n工業(yè)金屬表面的凸凹不平（110um）n氧化污染n接觸處有金屬、氧化污染后的金屬及各種絕緣膜圖225n觸頭溫升n惡性循環(huán)：溫升導(dǎo)致接觸電阻增加，接觸電阻的增加又導(dǎo)致溫升增加0(1)jwRR 2021-7-29522.7 觸頭的接觸電阻

25、n表面膜n塵埃膜、化學(xué)吸附膜、無(wú)機(jī)膜、有機(jī)膜n接觸電阻n接觸壓力n圖227n觸頭溫升n材料和接觸面積n材料、表面加工情況、接觸點(diǎn)個(gè)數(shù)和接觸面積（半徑）、氧化和污染情況等n歸結(jié)為參數(shù)Ke，圖227n接觸形式n圖226(0.102)cjmjKRF2021-7-29532.7 觸頭的接觸電阻n束流現(xiàn)象n電流限于接觸點(diǎn)和接觸面積極度縮小所造成的電流收縮現(xiàn)象n反向電動(dòng)斥力nPinch效應(yīng)造成的附加斥力2004( )eRFI lnr206pFI2021-7-29542.8 閉合狀態(tài)下的觸頭n觸頭的四種工作情況及要求n分?jǐn)酄顟B(tài)n過(guò)電壓防電擊穿n閉合狀態(tài)n1）一定過(guò)載能力，控制溫升；n2）抗電磁斥力和熔焊；n

26、3）接觸電阻小。n閉合過(guò)程n情況： mv2/2；彈跳過(guò)程預(yù)擊穿引起的短弧n1）彈跳持續(xù)時(shí)間要短；n2）抗電弧熔焊性好；n分?jǐn)噙^(guò)程n介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度高，然弧時(shí)間短，過(guò)電壓低，抗電弧焊。2021-7-29552.8 閉合狀態(tài)下的觸頭n閉合狀態(tài)下n溫度升高n觸頭之間的電動(dòng)斥力n觸頭的發(fā)熱n本體發(fā)熱和觸點(diǎn)發(fā)熱n觸點(diǎn)產(chǎn)熱多，散熱面積小n觸點(diǎn)發(fā)熱的溫升：式223222/(8)/(8)jpjjI RU2021-7-29562.8 閉合狀態(tài)下的觸頭n例21n注意計(jì)算過(guò)程：2.175應(yīng)該是175n接觸電阻和接觸電壓降n實(shí)際的RjUj曲線：圖228n軟化電壓Usn金屬材料軟化n此時(shí)Rj驟減n熔化電壓Umn觸頭溫度達(dá)熔

27、點(diǎn)n接觸電阻允許值(0.5 0.8)jsUU/jjRUI2021-7-29572.8 閉合狀態(tài)下的觸頭nUj與時(shí)間的特性 圖229n觸頭表面的氧化腐蝕導(dǎo)致膜層增加n膜的破壞使Rj驟減n應(yīng)對(duì)n材料選擇n銅鍍銀、嵌銀或金等n機(jī)構(gòu)設(shè)置2021-7-29582.8 閉合狀態(tài)下的觸頭n觸頭間的電動(dòng)力n導(dǎo)體截面變化時(shí)，電力線彎曲n徑向力分量n軸向力分量nF I22021-7-29592.9 觸頭接通過(guò)程及其熔焊n觸頭接通/閉合：n彈性和塑性變形n部分能量轉(zhuǎn)換為熱量塑性變形n部分能量轉(zhuǎn)換為反彈運(yùn)動(dòng)彈性變形n二次彈跳原因n圖231n觸頭的閉合n鐵心的閉合（銜鐵與磁軛閉合）n觸頭材料蒸發(fā)的壓力2021-7-29

28、602.9 觸頭接通過(guò)程及其熔焊n閉合彈跳過(guò)程n圖232n能量漸小n部分能量轉(zhuǎn)換為熱量塑性變形n部分能量轉(zhuǎn)換為反彈運(yùn)動(dòng)彈性變形n共振n熔焊與彈跳力的作用n振幅計(jì)算n能量平衡公式nW：位能；WA：塑性變形的消耗能n式23122AmvWW2021-7-29612.9 觸頭接通過(guò)程及其熔焊n觸頭的熔焊n分類(lèi)n靜熔焊n動(dòng)熔焊n影響因素n電參數(shù)n機(jī)械參數(shù)n表面狀況n材料n觸頭的冷焊n壓力情況下連接處金屬分子或原子間的結(jié)合2021-7-29622.10 觸頭分?jǐn)噙^(guò)程與其侵蝕n分?jǐn)噙^(guò)程觸頭損失嚴(yán)重n過(guò)程歷時(shí)長(zhǎng)n電弧持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)n侵蝕n機(jī)械侵蝕：機(jī)械摩擦n化學(xué)侵蝕：氧化膜破碎導(dǎo)致n電侵蝕：電火花或電弧n電侵蝕n橋蝕 圖25n弧蝕2021-7-29632.10 觸頭分?jǐn)噙^(guò)程與其侵蝕n橋蝕n陽(yáng)極材料向陰極轉(zhuǎn)移n陰極凸起、陽(yáng)極凹陷n火花放電n物理過(guò)程n電壓較高而功率較小n強(qiáng)電場(chǎng)擊穿n無(wú)熱電離n間歇性和不穩(wěn)定n陰極受電蝕陰極向陽(yáng)極發(fā)射電子2021-7-29642.10 觸頭分?jǐn)噙^(guò)程與其侵蝕n弧蝕n陰極電蝕n正離子在陰極附近形成正空間電荷層，形成強(qiáng)電場(chǎng)n陰極材料向陽(yáng)極轉(zhuǎn)移n陰極凹陷、陽(yáng)極凸起n凈侵蝕n高溫情況下，陰極和陽(yáng)極材料的局部熔化和蒸發(fā)n陽(yáng)極電蝕n火花放電和電弧放電情況