電器學(xué)第二章 電接觸及電弧理論 2013

1、電器學(xué)湖南大學(xué) 任何電工裝置皆由彼此間以任意方式聯(lián)系著任何電工裝置皆由彼此間以任意方式聯(lián)系著的單元構(gòu)成，其中賴以保證電流流通的導(dǎo)體間的的單元構(gòu)成，其中賴以保證電流流通的導(dǎo)體間的聯(lián)系稱為聯(lián)系稱為電接觸電接觸 通過(guò)互相接觸以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的具體物件稱為通過(guò)互相接觸以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的具體物件稱為電觸頭( (簡(jiǎn)稱觸頭簡(jiǎn)稱觸頭) ) ，它是接觸時(shí)接通電路、操作，它是接觸時(shí)接通電路、操作時(shí)因其相對(duì)運(yùn)動(dòng)而斷開(kāi)或閉合電路的兩個(gè)或兩個(gè)時(shí)因其相對(duì)運(yùn)動(dòng)而斷開(kāi)或閉合電路的兩個(gè)或兩個(gè)以上的導(dǎo)體。以上的導(dǎo)體。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭一、觸頭的分類 (一一)連接觸頭連接觸頭 連接觸頭是以機(jī)械

2、方式:焊接焊接、鉚接鉚接和栓接栓接來(lái)連接電路的不同環(huán)節(jié)，使電流得以自一環(huán)節(jié)流向另一環(huán)節(jié)。這種觸頭在工作過(guò)程中無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，永無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，永遠(yuǎn)閉合遠(yuǎn)閉合。連接觸頭除栓接式為可卸式外，其余為不可卸式。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭 是在其所在裝置的使用期限內(nèi)，應(yīng)能完整無(wú)損地長(zhǎng)期通過(guò)正常工作電流正常工作電流和短時(shí)通過(guò)規(guī)定的故障電流故障電流。為此，它的電阻應(yīng)當(dāng)不大而且穩(wěn)定。這就要求它能耐受周圍介質(zhì)的作用，又能耐受溫度變化引起的形變形變和通過(guò)短路電流時(shí)所產(chǎn)生的電動(dòng)力。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭二、換接觸頭換接觸頭 (二)換接觸

3、頭換接觸頭 換接觸頭是電器中用以接通、分?jǐn)唷⑥D(zhuǎn)換電路的執(zhí)行部件，并且總是以動(dòng)觸頭和靜觸頭的形式成對(duì)地出現(xiàn)。它具有多種形式，諸如楔形觸頭、刷形觸頭、指形觸頭、橋式觸頭和瓣式觸頭等。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭 是電阻小而穩(wěn)定，并且耐電弧、抗熔焊和電侵蝕。有觸點(diǎn)電器的故障很大一部分是觸頭工作不良所致，且后果嚴(yán)重。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭觸頭的工作狀態(tài)觸頭的工作狀態(tài)a.a.閉合狀態(tài)閉合狀態(tài) 主要任務(wù)是保證能通過(guò)規(guī)定的電流主要任務(wù)是保證能通過(guò)規(guī)定的電流,且觸且觸頭溫升不超過(guò)允許值，主要問(wèn)題是觸頭的發(fā)頭溫升不超過(guò)允許值，

4、主要問(wèn)題是觸頭的發(fā)熱及熱和電動(dòng)穩(wěn)定性。熱及熱和電動(dòng)穩(wěn)定性。b.b.閉合過(guò)程閉合過(guò)程 觸頭在閉合過(guò)程中會(huì)因碰撞而產(chǎn)生機(jī)械觸頭在閉合過(guò)程中會(huì)因碰撞而產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，主要問(wèn)題是減小機(jī)械振動(dòng)，從而減小振動(dòng)，主要問(wèn)題是減小機(jī)械振動(dòng)，從而減小觸頭的磨損，避免觸頭熔焊。觸頭的磨損，避免觸頭熔焊。 第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭c. 斷開(kāi)狀態(tài)斷開(kāi)狀態(tài)d.d.開(kāi)斷過(guò)程開(kāi)斷過(guò)程 觸頭處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，必須有足夠的開(kāi)距，觸頭處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，必須有足夠的開(kāi)距，以保證可靠地熄滅電弧和開(kāi)斷電路。以保證可靠地熄滅電弧和開(kāi)斷電路。 觸頭開(kāi)斷過(guò)程是觸頭最繁重的工作過(guò)程。觸頭開(kāi)斷過(guò)程是觸頭最繁重

5、的工作過(guò)程。當(dāng)觸頭開(kāi)斷電路時(shí)，一般會(huì)在觸頭間產(chǎn)生電當(dāng)觸頭開(kāi)斷電路時(shí)，一般會(huì)在觸頭間產(chǎn)生電弧，主要問(wèn)題是熄滅電弧，減小由電弧而產(chǎn)弧，主要問(wèn)題是熄滅電弧，減小由電弧而產(chǎn)生的觸頭電磨損。生的觸頭電磨損。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭觸頭的主要參數(shù)觸頭的主要參數(shù)a.a.觸頭的開(kāi)距觸頭的開(kāi)距s s 觸頭處于斷開(kāi)位置時(shí)，動(dòng)、靜觸頭處于斷開(kāi)位置時(shí)，動(dòng)、靜觸頭之間的最小距離。觸頭之間的最小距離。安全絕緣間隔。安全絕緣間隔。b.b.觸頭的超程觸頭的超程r r 觸頭完全閉合后，如果將靜觸觸頭完全閉合后，如果將靜觸頭移開(kāi)，動(dòng)觸頭在觸頭彈簧的作頭移開(kāi)，動(dòng)觸頭在觸頭彈簧的作用下繼續(xù)

6、前移的距離。用下繼續(xù)前移的距離。保證觸頭經(jīng)磨保證觸頭經(jīng)磨損至電壽命終結(jié)之前，仍能可靠接觸所必需的結(jié)損至電壽命終結(jié)之前，仍能可靠接觸所必需的結(jié)構(gòu)措施。構(gòu)措施。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭c.c.觸頭的初壓力觸頭的初壓力 動(dòng)觸頭剛與靜觸頭接觸時(shí)所具有的一定動(dòng)觸頭剛與靜觸頭接觸時(shí)所具有的一定的互壓力。的互壓力。降低觸頭閉合過(guò)程中的彈跳現(xiàn)象。降低觸頭閉合過(guò)程中的彈跳現(xiàn)象。 動(dòng)、靜觸頭閉合終了時(shí)，觸頭間的接觸動(dòng)、靜觸頭閉合終了時(shí)，觸頭間的接觸壓力。壓力。保證觸頭在閉合狀態(tài)接觸電阻小而穩(wěn)定。保證觸頭在閉合狀態(tài)接觸電阻小而穩(wěn)定。d.d.觸頭的終壓力觸頭的終壓力第一篇

7、電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第一節(jié)電接觸與觸頭一、載流電路的開(kāi)斷過(guò)程一、載流電路的開(kāi)斷過(guò)程n動(dòng)靜觸頭的接觸原本是許多個(gè)點(diǎn)在接觸，而接觸壓力一般是由彈簧產(chǎn)生的。由于超程的存在，觸頭開(kāi)始分?jǐn)鄷r(shí)，電路并沒(méi)開(kāi)斷，僅僅是動(dòng)觸頭朝著與靜觸頭分離的方向運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，超程和接觸壓力都超程和接觸壓力都逐漸減小，接觸點(diǎn)也減少。及至極限狀態(tài)、即僅剩一個(gè)點(diǎn)接觸時(shí)，逐漸減小，接觸點(diǎn)也減少。及至極限狀態(tài)、即僅剩一個(gè)點(diǎn)接觸時(shí)，接觸面積減至最小，電流密度非常巨大，故電阻和溫升劇增。以致接觸面積減至最小，電流密度非常巨大，故電阻和溫升劇增。以致觸頭雖仍閉合，但接觸處的金屬已處于熔融狀態(tài)。觸頭雖仍閉合，但接觸處的金屬

8、已處于熔融狀態(tài)。n此后，動(dòng)觸頭繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，終于脫離，但動(dòng)靜觸頭間并未形成間隙，而由熔融的液態(tài)金屬橋所維系著。液態(tài)金屬的電阻率遠(yuǎn)大于固體金屬的，故金屬橋內(nèi)熱量高度集中，使其溫度達(dá)到材料的沸點(diǎn)，并隨即發(fā)生爆炸形式的金屬橋斷裂過(guò)程，觸頭間隙也形成了。n 金屬橋剛斷裂時(shí)，間隙內(nèi)充滿著空氣或其他介質(zhì)及金屬蒸氣，它們均具有絕緣性質(zhì)。于是，電流被瞬時(shí)截?cái)?，并產(chǎn)生過(guò)電壓，將介質(zhì)和金屬蒸氣擊穿，使電流以火花放電乃至電弧的形式重新在間隙中流通。1.隨著動(dòng)觸頭不斷離開(kāi)靜觸頭以及各種熄弧因素作用，電弧終將轉(zhuǎn)化為非自持放電并最終熄滅，使整個(gè)觸頭間隙成為絕緣體，觸頭分?jǐn)噙^(guò)程亦告終結(jié)至此，觸頭已處于斷開(kāi)狀態(tài)。第一篇 電器的理

9、論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第二節(jié)電弧及其產(chǎn)生過(guò)程第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第二節(jié)電弧及其產(chǎn)生過(guò)程二.電弧的形成過(guò)程在兩觸頭分離時(shí)，的電壓、0.25的電流即可形成高溫電弧。（一）氣體的電離（一）氣體的電離電離形式表面發(fā)射場(chǎng)所：金屬電極表面種類：熱發(fā)射、場(chǎng)致發(fā)射、光發(fā)射、二次發(fā)射等四種形式空間電離場(chǎng)所：觸頭間隙內(nèi)種類：光電離、熱電離、碰撞電離等三種形式1. 1. 表面發(fā)射表面發(fā)射：指由金屬表面發(fā)射電子的現(xiàn)象；：指由金屬表面發(fā)射電子的現(xiàn)象； 它包括了熱發(fā)射、高電場(chǎng)發(fā)射、光發(fā)射和二它包括了熱發(fā)射、高電場(chǎng)發(fā)射、光發(fā)射和二次發(fā)射。次發(fā)射。 熱發(fā)射熱發(fā)射：在：在2000200

10、02500K2500K范圍內(nèi)，金屬表范圍內(nèi)，金屬表面自由電子獲得足夠的動(dòng)能，超越金屬表面晶格電面自由電子獲得足夠的動(dòng)能，超越金屬表面晶格電場(chǎng)造成的勢(shì)壘而逸出的現(xiàn)象。場(chǎng)造成的勢(shì)壘而逸出的現(xiàn)象。 逸出功：記為逸出功：記為ycyc，是指一個(gè)電子逸出金屬所，是指一個(gè)電子逸出金屬所需的最低能量，單位為需的最低能量，單位為eVeV。 高電壓發(fā)射高電壓發(fā)射：也叫場(chǎng)致發(fā)射，是常溫下當(dāng)金：也叫場(chǎng)致發(fā)射，是常溫下當(dāng)金屬表面的電場(chǎng)強(qiáng)度屬表面的電場(chǎng)強(qiáng)度10106 6(v/cm)(v/cm)時(shí)，自由電子逸出金屬時(shí)，自由電子逸出金屬的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 2. 2. 空間電離空間電離：是指電極間氣體受外力影響，其分子：是指電極

11、間氣體受外力影響，其分子及原子分裂成自由電子和正離子的現(xiàn)象。及原子分裂成自由電子和正離子的現(xiàn)象。 空間電離的方式有空間電離的方式有光電離光電離、碰撞（電場(chǎng)）電離碰撞（電場(chǎng)）電離和和熱電離熱電離；它們可能同時(shí)存在。；它們可能同時(shí)存在。 熱電離熱電離：當(dāng)氣體溫度在：當(dāng)氣體溫度在300030004000K4000K以上時(shí)，氣以上時(shí)，氣體粒子因高速熱運(yùn)動(dòng)而互相碰撞所產(chǎn)生的電離。體粒子因高速熱運(yùn)動(dòng)而互相碰撞所產(chǎn)生的電離。 氣體的熱電離度可用沙哈公式計(jì)算：氣體的熱電離度可用沙哈公式計(jì)算：58001.2521.5510133ylWTTeP式中，式中，P P是壓力（是壓力（PaPa），），T T是氣體溫度是氣

12、體溫度(K)(K)，W Wylyl是中性粒子的是中性粒子的電離能電離能(J)(J)。氣體中混有金屬蒸汽時(shí)，其電離度要比純氣體的高，即電氣體中混有金屬蒸汽時(shí)，其電離度要比純氣體的高，即電導(dǎo)率要大。導(dǎo)率要大。（二）消電離及其方式：（二）消電離及其方式：1. 1. 消電離消電離：也叫去游離；是指電離氣體中的帶電：也叫去游離；是指電離氣體中的帶電粒子自身消失或者失去電荷變?yōu)橹行粤Ｗ拥默F(xiàn)象。粒子自身消失或者失去電荷變?yōu)橹行粤Ｗ拥默F(xiàn)象。2. 2. 消電離方式：包括消電離方式：包括復(fù)合復(fù)合與與擴(kuò)散擴(kuò)散。 復(fù)合：兩個(gè)帶異性電荷的粒子相遇后，相互作復(fù)合：兩個(gè)帶異性電荷的粒子相遇后，相互作用引起電荷消失，形成中性

13、粒子的現(xiàn)象。具體有以下用引起電荷消失，形成中性粒子的現(xiàn)象。具體有以下兩種方式：兩種方式： a. a. 表面復(fù)合表面復(fù)合：有四種方式。此時(shí)，釋放的能：有四種方式。此時(shí)，釋放的能量多用以加熱電極、金屬或絕緣材料的表面。量多用以加熱電極、金屬或絕緣材料的表面。 圖圖3-2 3-2 在金屬表面的復(fù)合過(guò)程在金屬表面的復(fù)合過(guò)程a) a) 正離子和電子復(fù)合成一個(gè)中性粒子正離子和電子復(fù)合成一個(gè)中性粒子b) b) 正離子和負(fù)離子復(fù)合成兩個(gè)中性粒子正離子和負(fù)離子復(fù)合成兩個(gè)中性粒子 b. b. 空間復(fù)合：有直接復(fù)合和間接復(fù)合空間復(fù)合：有直接復(fù)合和間接復(fù)合( (電子粘在中性粒電子粘在中性粒子上，子上， 再與正離子相遇

14、復(fù)合成為兩個(gè)中性粒子再與正離子相遇復(fù)合成為兩個(gè)中性粒子) )。 對(duì)空間復(fù)合而言，促使空間復(fù)合的決定因素是冷卻，因?qū)臻g復(fù)合而言，促使空間復(fù)合的決定因素是冷卻，因?yàn)槔鋮s促使帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度減小。為冷卻促使帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度減小。 復(fù)合概率：氣體性質(zhì)及純度復(fù)合概率：氣體性質(zhì)及純度惰性氣體、氫氣、氮?dú)獾炔粫?huì)復(fù)合惰性氣體、氫氣、氮?dú)獾炔粫?huì)復(fù)合SF6SF6等等極強(qiáng)的俘獲電子的能力極強(qiáng)的俘獲電子的能力第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第二節(jié)電弧及其產(chǎn)生過(guò)程氣體放電過(guò)程在兩極之間施加電壓，當(dāng)逐漸增大電壓U至一定值時(shí)，便發(fā)生了間隙內(nèi)的氣體放電現(xiàn)象。OC段非自持放電階段在此階段，若無(wú)外界催離素的作

15、用，間隙內(nèi)就沒(méi)有自由電子，放電亦將終止。C點(diǎn)以后自持放電階段在此階段，場(chǎng)致發(fā)射及二次電子發(fā)射的電子已甚多，以致除去外界電離因素后仍可借空間的碰撞電離維持放電。(三)電弧的外觀與本質(zhì)圖25AanodeCcathode陰極斑點(diǎn)溫度極高（氣化溫度）、電流密度極高在自身磁場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)陽(yáng)極斑點(diǎn)近陰極區(qū)、近陽(yáng)極區(qū)兩極區(qū)的電壓降與電流無(wú)關(guān)，20V弧柱其內(nèi)部氣體全部電離等離子區(qū)：正負(fù)帶電粒子電量相等電場(chǎng)強(qiáng)度近乎恒值圖25電弧本質(zhì)自持放電的一種形式P41第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第三節(jié)電弧的特性和方程一.電弧的電壓方程四、電弧的能量平衡電弧功率計(jì)算電弧電壓公式25電弧功率公式26短弧：U

16、0占主導(dǎo)地位金屬件散熱長(zhǎng)?。篣A占主導(dǎo)地位弧柱散熱電弧的動(dòng)態(tài)熱平衡方程式27電弧的熄滅取決于PA和Pd滅弧指導(dǎo)AcapUUUU0AAAAAPU IU IElIAAddQPPdt 在電弧長(zhǎng)度維持不變的情況下，對(duì)應(yīng)每一個(gè)直流電流Ih，當(dāng)電弧中的發(fā)熱和散熱過(guò)程達(dá)到平衡后，弧隙兩端都會(huì)有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的電壓Uh，則稱Uh與Ih的關(guān)系為直流電弧的靜態(tài)伏安特性。 二二.直流電弧的伏安特性直流電弧的伏安特性負(fù)阻特性：負(fù)阻特性：電流增大，而電弧電壓降低電流增大，而電弧電壓降低增大的電流使熱電離加劇，離子濃度增大，維持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穩(wěn)定燃弧所需電壓降低式中 U0：是

17、電弧近極壓降，V； L：電弧長(zhǎng)度，cm； n和c：常數(shù)，n0.25； Ih：電弧電流，； 曲線1是在弧長(zhǎng)不變的條件下逐漸增大電流測(cè)得的。 由于電弧本身的熱慣性，電弧電阻的增大總是滯后于電流的變化。當(dāng)電流減至I2時(shí)，電弧電阻大抵仍停留在I1時(shí)的水平上。 極限情況下，即電流減小速度為無(wú)窮大，電弧電阻來(lái)不及變化，伏安特性即為曲線3。電流減小時(shí)伏安特性與縱軸相交處的電壓Ue極為熄弧電壓。2原因：弧柱的溫度和直徑具有熱慣性原因：弧柱的溫度和直徑具有熱慣性，具體為：123(),hhhhhhhhhhIRI RIRI RdIITdt hhhhh、 快速 ， 來(lái)不及減小，則U新穩(wěn)態(tài)時(shí)的U 值；、 快速 ， 來(lái)不

18、及增大，則U新穩(wěn)態(tài)時(shí)的U 值；、變化期間，弧柱的 、直徑保持不變，R 也不變，為直線。定義定義：如下后圖所示，是指一個(gè)周期內(nèi)h與h關(guān)系曲線，用uh-ih表示。 三.交流電弧的伏安特性和時(shí)間特性第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第四節(jié)直流電弧及其熄滅直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)：也叫直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)：也叫“工作點(diǎn)工作點(diǎn)”，它應(yīng)滿足：，它應(yīng)滿足：EIRUh； 二、直流電弧的燃燒與熄滅（續(xù)二、直流電弧的燃燒與熄滅（續(xù)4 4）增大縱向觸頭間隙法向拉長(zhǎng)電弧借使弧斑上移拉長(zhǎng)電弧利用金屬柵片(n片)將電弧分割成系列短?。?）增大近極區(qū)電壓降Uh=（n+1）U0+El這比無(wú)柵片時(shí)增大了nU0，所以

19、也能起到使電弧伏安特性上移的作用。增大氣體介質(zhì)的壓強(qiáng)增大電弧與介質(zhì)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度使電弧與溫度較低的絕緣材料緊密接觸以加速弧柱冷卻采用如六氟化硫 SF6氣體等具有強(qiáng)烈消電離作用的特殊滅弧介質(zhì)采用真空滅弧室（3）增大弧柱電場(chǎng)強(qiáng)度Uh=U0+El交流電弧的熄滅條件:電流過(guò)零后，弧隙介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度在任何時(shí)刻始終高于弧隙上的恢復(fù)電壓。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第五節(jié)交流電弧及其熄滅一一.弧隙介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程弧隙介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第五節(jié)交流電弧及其熄滅 倘若在滅弧室內(nèi)設(shè)若干金屬柵片，將進(jìn)入滅弧室內(nèi)的電弧截割成許多段串聯(lián)的短弧，則電流過(guò)零后每一

20、短弧的近陰極區(qū)均將立即出現(xiàn)150-250V的介質(zhì)強(qiáng)度(。當(dāng)它們的總和大于電網(wǎng)電壓(包括過(guò)電壓)時(shí)，電弧便熄滅。 出現(xiàn)于近陰極區(qū)的這種現(xiàn)象稱為近陰極效應(yīng)，綜合利用截割電弧和近陰極效應(yīng)滅弧的方法稱為短弧滅弧原理，它廣泛用于低壓交流開(kāi)關(guān)電器。一般來(lái)說(shuō)，電弧的熄滅過(guò)程要經(jīng)歷兩個(gè)階段：熱擊穿電擊穿弧柱的介質(zhì)恢復(fù)過(guò)程，對(duì)交流長(zhǎng)弧的熄滅具有很重要的意義，因?yàn)樗菐缀跛懈邏洪_(kāi)關(guān)電器和部分低壓開(kāi)關(guān)電器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。.弧柱區(qū)的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度 在電流前半周結(jié)束和下半周結(jié)束時(shí)電弧中電流一般并不按照正弦波變化而是按照另外一個(gè)規(guī)律變化，即電流等于電弧電壓與電弧電阻的比值。在電流自然過(guò)零前的一小段時(shí)間內(nèi)，電流被電弧電阻限

21、制得很小實(shí)際上等于零。同樣。在下一個(gè)半周開(kāi)始時(shí)也是如此。雖則電弧電流在事實(shí)上僅在某一瞬間過(guò)零點(diǎn)，但在電流自然過(guò)零前后整個(gè)一小段時(shí)間內(nèi)，電流近似等于零，而整個(gè)這段時(shí)間就稱為電流的零休時(shí)間。零休時(shí)間 熱擊穿 由于熱慣性的影響，零休期間電弧電阻Rh并非無(wú)窮大，故電源仍向弧隙輸送能量。當(dāng)電源輸送能量小于電弧散出的能量時(shí)，孤隙內(nèi)溫度降低，消電離作用增強(qiáng)，弧隙電阻不斷增大，直至無(wú)窮大，也即弧隙變成了具有一定強(qiáng)度的介質(zhì)，電孤也將熄滅。反之，若弧隙取自電源的能量大于其散出的能量， Rh將迅速減小，剩余電流不斷增大，使電弧重新燃燒。這就是所謂熱擊穿。 電擊穿 熱擊穿存在與否還不是交流電弧是否能熄滅的唯一條件。

22、當(dāng)弧隙兩端的電壓足夠高時(shí)，仍可能將孤隙內(nèi)的高溫氣體擊穿，重新燃弧，這種現(xiàn)象稱為電擊穿。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第五節(jié)交流電弧及其熄滅二.弧隙電壓恢復(fù)過(guò)程第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第五節(jié)交流電弧及其熄滅三.交流電弧的熄滅交流電弧在零休期間是最好的滅弧時(shí)機(jī)。在此階段電弧能量最小。截流：電流自然過(guò)零前截?cái)唷．a(chǎn)生較高的過(guò)電壓。除非有特殊要求，交流開(kāi)關(guān)電器多采用滅弧強(qiáng)度不過(guò)強(qiáng)的滅弧裝置，使電弧在零休期間、而且是在電流首次自然過(guò)零時(shí)熄滅。 電弧燃燒共約3個(gè)半波，i1、i2、i3分別表示這三個(gè)半波的電弧電流ih，而t1、t2、t3分別表示三個(gè)電流半波的過(guò)零時(shí)

23、刻，1、2、3分別表示i1、i2和i3過(guò)零之后落后于電源電壓u過(guò)零之后的相角。 觸頭分開(kāi)前，uh為零。觸頭分開(kāi)后，在第一個(gè)電流半波，lh很短，弧隙上的電壓uh0，故電流波形基本不變，ujf也較小。在t1時(shí)刻，ih第一次過(guò)零，因ujf不大，當(dāng)弧隙上uhf上升到Urh時(shí)，弧隙發(fā)生重燃，電流繼續(xù)流通。 第二個(gè)電流半波，ih和uh較前增大，故ih幅值減小，過(guò)零附近波形有些畸變，u與ih的相位差角為2，ujf也較前增大。在t2時(shí)刻ih第二次過(guò)零，因ujf仍不夠高，故uhf上升到Urh”時(shí)，電弧又發(fā)生重燃，ih又繼續(xù)流通； 第三個(gè)電流半波，lh和uh繼續(xù)增大，故ih幅值又減小，過(guò)零附近波形畸變更劇烈，uj

24、f繼續(xù)增高。t3時(shí)刻ih第三次過(guò)零。因uhf在較低的工頻恢復(fù)電壓瞬時(shí)值作用下上升，呈振蕩性且有剩余電流is通過(guò)，但因?qū)嶋Hujf總是大于實(shí)際的uhf數(shù)值，電弧不再重燃，電路終被開(kāi)斷。 第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第六節(jié)滅弧裝置一.滅火花電路用于保護(hù)直流繼電器的觸頭系統(tǒng)，降低其電侵蝕、提高其分?jǐn)嗄芰?，進(jìn)而保證其安全可靠運(yùn)行。火花產(chǎn)生的原理火花產(chǎn)生的原理原因原因：當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，由于：當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，由于電路存在著電感電路存在著電感，而使觸點(diǎn)，而使觸點(diǎn)間產(chǎn)生過(guò)電壓，則觸點(diǎn)間隙被擊穿而產(chǎn)生火花放電。間產(chǎn)生過(guò)電壓，則觸點(diǎn)間隙被擊穿而產(chǎn)生火花放電?，F(xiàn)象現(xiàn)象：火花放電是由于觸點(diǎn)間隙被擊穿而

25、引起的忽通忽：火花放電是由于觸點(diǎn)間隙被擊穿而引起的忽通忽斷的不穩(wěn)定的放電現(xiàn)象。斷的不穩(wěn)定的放電現(xiàn)象。原理原理：觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)由于電路中存在著電感，而：觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)由于電路中存在著電感，而動(dòng)靜觸點(diǎn)動(dòng)靜觸點(diǎn)相當(dāng)于電容的兩個(gè)極板相當(dāng)于電容的兩個(gè)極板，所以當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)藏在，所以當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)藏在電感內(nèi)的能量要釋放出來(lái)，而對(duì)動(dòng)靜觸點(diǎn)充電。電感內(nèi)的能量要釋放出來(lái)，而對(duì)動(dòng)靜觸點(diǎn)充電。特點(diǎn)特點(diǎn)：隨著觸點(diǎn)間距不斷增大，擊穿電壓需要更高，所：隨著觸點(diǎn)間距不斷增大，擊穿電壓需要更高，所以火花放電以火花放電越來(lái)越微弱越來(lái)越微弱到最后熄滅。到最后熄滅。危害危害：火花放電會(huì)使觸點(diǎn)產(chǎn)生電氣磨損，并且會(huì)產(chǎn)生高：火花放電會(huì)使觸

26、點(diǎn)產(chǎn)生電氣磨損，并且會(huì)產(chǎn)生高頻信號(hào)，嚴(yán)重頻信號(hào)，嚴(yán)重干擾無(wú)線電通訊干擾無(wú)線電通訊，必須設(shè)法消除。，必須設(shè)法消除?；鸹ǚ烹姷南缭砑皽缁鸹娀鸹ǚ烹姷南缭砑皽缁鸹娐仿吩O(shè)置附加電路，將電感中的能量消耗掉，設(shè)置附加電路，將電感中的能量消耗掉，就可以使電路不形成火花放電現(xiàn)象，或就可以使電路不形成火花放電現(xiàn)象，或降低觸點(diǎn)間過(guò)電壓，縮短放電時(shí)間。降低觸點(diǎn)間過(guò)電壓，縮短放電時(shí)間。滅火花電路一般用于直流繼電器中。因?yàn)闇缁鸹娐芬话阌糜谥绷骼^電器中。因?yàn)槔^電器的控制對(duì)象大都是電感性負(fù)載，繼電器的控制對(duì)象大都是電感性負(fù)載，所以需要設(shè)置滅火花電路。所以需要設(shè)置滅火花電路。熄滅火花的兩種途徑熄滅火花的兩種途徑

27、一種是一種是給負(fù)載電感線圈提供一條釋放能量的通給負(fù)載電感線圈提供一條釋放能量的通道道，當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，電感的能量可以通過(guò)輔，當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，電感的能量可以通過(guò)輔助通道釋放掉，如圖助通道釋放掉，如圖(a)(a)、(c)(c)及及(d)(d)；圖圖(d)(d)采用穩(wěn)壓二極板，是為了縮短電感放電時(shí)間，采用穩(wěn)壓二極板，是為了縮短電感放電時(shí)間，提高提高di/dtdi/dt，而且又能保證觸點(diǎn)不被擊穿產(chǎn)生火，而且又能保證觸點(diǎn)不被擊穿產(chǎn)生火花放電?；ǚ烹?。熄滅火花的兩種途徑熄滅火花的兩種途徑另一種途徑是另一種途徑是限制觸點(diǎn)限制觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)的電壓斷開(kāi)時(shí)的電壓圖圖(b)(b)，其電容兩端的，其電容兩端的電壓不能突變，當(dāng)

28、觸點(diǎn)電壓不能突變，當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，加于觸點(diǎn)兩端斷開(kāi)時(shí)，加于觸點(diǎn)兩端的電壓很小，當(dāng)電容兩的電壓很小，當(dāng)電容兩極板電壓升高之后，觸極板電壓升高之后，觸點(diǎn)已斷開(kāi)一定的距離。點(diǎn)已斷開(kāi)一定的距離。二、簡(jiǎn)單滅弧 在大氣中開(kāi)觸頭拉長(zhǎng)電弧使熄滅。借機(jī)械力或電弧電流在大氣中開(kāi)觸頭拉長(zhǎng)電弧使熄滅。借機(jī)械力或電弧電流本身產(chǎn)生的電動(dòng)力拉長(zhǎng)電弧（本身產(chǎn)生的電動(dòng)力拉長(zhǎng)電?。╨增大），并使之在運(yùn)動(dòng)中增大），并使之在運(yùn)動(dòng)中不斷與新鮮空氣接觸而冷卻（不斷與新鮮空氣接觸而冷卻（E增大增大、介質(zhì)恢復(fù)），從而介質(zhì)恢復(fù)），從而UA增大，大于增大，大于u- -iR時(shí)，電弧熄滅。時(shí)，電弧熄滅。（多用于低壓電器中的刀開(kāi)關(guān)和直動(dòng)式交流接觸器）（

29、多用于低壓電器中的刀開(kāi)關(guān)和直動(dòng)式交流接觸器）130 除依靠觸頭分開(kāi)拉長(zhǎng)電弧以外，還可依靠導(dǎo)電回路的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使電弧彎曲來(lái)拉長(zhǎng)電弧。前者沿電弧的軸向(亦稱切向)拉長(zhǎng)電弧，后者是沿著垂直于弧軸的方向(亦稱法向)拉長(zhǎng)電弧。131 示例： 例一：刀開(kāi)關(guān)拉長(zhǎng)電弧。 132 例二：利用流過(guò)導(dǎo)電回路的特制線圈的電流在燃弧期間產(chǎn)生磁場(chǎng)，使電弧迅速移動(dòng)和拉長(zhǎng)。圖b）還增加了引弧角。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第六節(jié)滅弧裝置三.磁吹滅弧裝置采用專門(mén)的磁吹線圈建立足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)，將電弧吹入滅弧室。（在開(kāi)斷大電流與小電流時(shí)對(duì)磁場(chǎng)的要求不同，開(kāi)斷大電流合適時(shí)，可能小電流無(wú)法開(kāi)斷，而在開(kāi)斷小電流合

30、適時(shí)的磁場(chǎng)在開(kāi)斷大電流時(shí)會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)力過(guò)大而引起觸頭液化體被吹走以及引起不必要的過(guò)電壓。因此設(shè)計(jì)磁場(chǎng)時(shí)根據(jù)情況，使小電流時(shí)比較合適，而在大電流時(shí)由于磁路的飽合而不致于磁場(chǎng)過(guò)強(qiáng)。四、弧罩與縱縫滅弧裝置四、弧罩與縱縫滅弧裝置 所謂縱縫就是滅弧室的縫隙方向與電弧的軸線平行。 滅弧裝置的工作原理：利用磁吹線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)將電弧驅(qū)入耐弧絕緣材料(石棉、水泥、陶土等)制成的具有縱縫的滅弧室中進(jìn)行滅弧。它既可用于熄滅直流電弧，也可用于熄滅交流電弧。 有些滅弧室還設(shè)有狹窄的縱縫，使電弧進(jìn)入后在縫壁的緊密接觸中被冷卻。多用于低壓開(kāi)關(guān)電器。135 按縫隙的尺寸和形式，它們又分兩種，如圖所示。 圖表示一單縱縫滅弧裝置的

31、原理結(jié)構(gòu)。圖中，1為用耐弧絕緣材料制成的滅弧室壁，2為磁吹線圈的鋼夾板，3為電弧。 通常上部縫寬小于熄滅電弧的直徑。縱縫：滅弧室縫隙方向與電弧軸線平行目的：冷卻電弧以滅弧多縫：比單縫的阻力??；縱向曲縫：顯著增大接觸面積，提高弧柱的冷卻和消電離作用電弧受到的阻力較大（需要較大的外加磁場(chǎng)）五、柵片滅弧裝置五、柵片滅弧裝置絕緣柵片：拉長(zhǎng)電弧并使迅速冷卻金屬柵片：將電弧截割為多段短弧，增大近極區(qū)電壓降（特別是交流電弧近陰極效應(yīng)）。金屬柵片為鋼質(zhì)，對(duì)電弧有吸引的作用和冷卻作用。多用于低壓交流開(kāi)關(guān)電器。138 絕緣柵片滅弧裝置 滅弧裝置如圖所示。 其中，滅弧室l中裝有用耐弧絕緣材料制成的幾片絕緣柵片2，柵

32、片的邊緣和電弧3的軸線垂直。 當(dāng)開(kāi)斷電流時(shí)，在觸頭4和5之間產(chǎn)生的電弧在導(dǎo)電回路的磁場(chǎng)作用下向上運(yùn)動(dòng)。139 當(dāng)磁場(chǎng)的方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶飼r(shí)，電弧AB、BC和CD段所受的電動(dòng)力都使電弧壓向絕緣柵片頂部，增大與柵片表面的接觸面積，從而加強(qiáng)了電弧的冷卻和消電離作用；而DE段所受的電動(dòng)力使電弧向上拉長(zhǎng)，更加深入柵片間隙和增加電弧與絕緣柵片的接被面積。 由于受到絕緣柵片的阻擋，電弧彎曲成如圖5-9中AG曲線所示的形狀。B140 除此以外，電弧AB段和EF段相互作用產(chǎn)生一相吸電動(dòng)力、CD段和EF段相互作用產(chǎn)生一相斥電動(dòng)力，使AB、CD和EF段壓向絕緣冊(cè)片；CD段和EF段對(duì)DE段相互作用也產(chǎn)生一相斥電動(dòng)力

33、，使DE段向上運(yùn)動(dòng)。 這種滅弧裝置充分利用了電弧自身磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)力。141 金屬柵片(又稱去離子?xùn)?滅弧裝置： 這種滅弧裝置的原理構(gòu)造如圖5-10 a所示。142 滅弧室1內(nèi)部有許多由厚度為23mm鋼板沖成的橫向柵片2。 柵片外表面鍍銅以增大傳熱能力和防止鋼片生銹。 每一柵片沖有三角形的缺口。柵片缺口錯(cuò)開(kāi)的作用為減 少電弧初始碰到的柵片數(shù)，從而減少進(jìn)入的阻力。143 在電弧進(jìn)入柵片之后，電弧電壓變?yōu)?金屬柵片滅弧裝置既能用于熄滅直流電弧，也能用于熄滅交流電弧。 0hUnUEl六、固體產(chǎn)氣滅弧裝置應(yīng)用產(chǎn)氣式固體做絕緣管或滅弧室，短路時(shí)熔體形成多段電弧，產(chǎn)氣裝置分解汽化，形成高壓，有利于滅弧。多

34、用于高低壓熔斷器。 圖5-15是利用產(chǎn)氣原理提高氣壓，再利用氣壓進(jìn)行滅弧的高壓跌落式熔斷器熔管的原理結(jié)構(gòu)圖。 145 當(dāng)短路電流通過(guò)時(shí)，熔絲3被熔斷產(chǎn)生電弧，于是彈簧6長(zhǎng)度縮短，電弧被迅速拉長(zhǎng)。同時(shí)，電弧的高溫使鋼紙分解產(chǎn)生大量的氣體，管內(nèi)壓力迅速升高，這一壓力推動(dòng)軟線5加速向右運(yùn)動(dòng)，從而也加速電弧的拉長(zhǎng)和壓力的升高。 當(dāng)軟線5被推出鋼紙管8以后，管內(nèi)的高壓氣體向外沖出，進(jìn)行縱向吹弧，使電弧熄滅。七、石英砂滅弧裝置七、石英砂滅弧裝置 石英砂充填在絕緣管內(nèi)作滅弧介質(zhì)。熔體融化后產(chǎn)生的金屬蒸汽擴(kuò)散與石英砂縫隙內(nèi)，迅速冷卻復(fù)合。滅弧能力強(qiáng)，截流作用顯著。 主要用于高低壓熔斷器。八、油吹滅弧裝置八、油

35、吹滅弧裝置 以變壓器油為介質(zhì)，產(chǎn)生電弧后，油氣化為氫氣，利用氫氣的高導(dǎo)熱性和低粘度加強(qiáng)對(duì)弧柱的冷卻作用。 多用于高壓開(kāi)關(guān)電器。曾在高壓斷路器中占重要地位，現(xiàn)已逐漸被其他滅弧裝置所取代。 九、壓縮空氣滅弧裝置九、壓縮空氣滅弧裝置 開(kāi)斷電路時(shí)，以壓縮空氣向弧區(qū)強(qiáng)烈吹弧。一方面帶走大量熱量，另一方面吹散電離氣體。多用于高壓開(kāi)關(guān)電器（現(xiàn)已較少使用）。 十、十、SFSF6 6氣體滅弧裝置氣體滅弧裝置 SF6氣體作為滅弧介質(zhì)具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）它在電弧高溫下生成的等離子體電離度很高，故弧隙能量小，冷卻特性好；（2）介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)快，絕緣及滅弧性能好，有利于縮小電器的體積和重量；（3）基本上無(wú)腐蝕作用；無(wú)火災(zāi)

36、及爆炸危險(xiǎn)；采用全封閉結(jié)構(gòu)時(shí)易實(shí)現(xiàn)免維修運(yùn)行；（4）可在較寬的溫度和壓力范圍內(nèi)使用；（5）無(wú)噪聲及無(wú)線電干擾。十一、真空滅弧裝置十一、真空滅弧裝置 當(dāng)滅弧室真空度在1.33x10-3Pa以下時(shí)，電子的自由行程達(dá)43m，發(fā)生碰撞電離的概率極小。因此，電弧是靠電極蒸發(fā)的金屬蒸氣電離生成的。若電極材料選用得當(dāng)，且表面加工良好，金屬蒸氣就既不多又易擴(kuò)散，故真空滅弧效果比其他方式都強(qiáng)得多。 目前，高低壓電器均有利用真空滅弧裝置的產(chǎn)品，以高壓為主。 第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第六節(jié)滅弧裝置十二.無(wú)弧分?jǐn)?.利用快速開(kāi)關(guān)在電流過(guò)零時(shí)分?jǐn)嚯娀? 在交流電流自然過(guò)零時(shí)，以極快的速度使動(dòng)靜

37、觸頭分離，在交流電流自然過(guò)零時(shí)，以極快的速度使動(dòng)靜觸頭分離，使觸頭分?jǐn)噙^(guò)程中電弧能量最小，致使電弧很弱或根本無(wú)法產(chǎn)使觸頭分?jǐn)噙^(guò)程中電弧能量最小，致使電弧很弱或根本無(wú)法產(chǎn)生電弧，以達(dá)到無(wú)弧分?jǐn)嚯娐返哪康摹Ｉ娀?，以達(dá)到無(wú)弧分?jǐn)嚯娐返哪康摹?.應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)形成混合式無(wú)弧分?jǐn)唷?在觸頭的兩端并聯(lián)晶閘管，讓晶閘管承擔(dān)電路的通斷，在觸在觸頭的兩端并聯(lián)晶閘管，讓晶閘管承擔(dān)電路的通斷，在觸頭斷開(kāi)時(shí)將其電壓控制在極低的范圍內(nèi)，從而避免電弧的產(chǎn)生。頭斷開(kāi)時(shí)將其電壓控制在極低的范圍內(nèi)，從而避免電弧的產(chǎn)生。同步開(kāi)關(guān)同步開(kāi)關(guān) 若發(fā)生短路，KA觸頭閉合，接通飽和電流互感器TA二次電路。當(dāng)待分?jǐn)嚯娏骱艽髸r(shí)，TA鐵心處于

38、飽和狀態(tài)，其二次繞組無(wú)輸出；電流減至一定值時(shí)，鐵心轉(zhuǎn)入非飽和狀態(tài)，二次繞組有輸出。TS給出觸發(fā)脈沖，令晶閘管導(dǎo)通，而電容器C經(jīng)VS對(duì)靜止線圈放電，產(chǎn)生強(qiáng)大的磁通，使金屬盤(pán)出現(xiàn)感應(yīng)電流，產(chǎn)生軸向電動(dòng)斥力F，使金屬盤(pán)連同動(dòng)觸頭起右移。同時(shí)，壓縮空氣功；吹向弧隙，使其介質(zhì)強(qiáng)度于電流過(guò)零后迅速恢復(fù)。混合式開(kāi)關(guān)混合式開(kāi)關(guān) 晶閘管具有可控單向?qū)щ姷男再|(zhì)。如果將它和開(kāi)關(guān)電器S并聯(lián)，并且當(dāng)交流電流I的流向如圖所示的方向時(shí)，將開(kāi)關(guān)S的觸頭分開(kāi)，同時(shí)使晶閘管v觸發(fā)導(dǎo)通，于是開(kāi)斷電流將從v中流過(guò)。由于v的電壓降大大低于生弧電壓，弧隙中將無(wú)電弧。此后，當(dāng)晶閘管v中交流電流過(guò)零時(shí)，它將自動(dòng)閉鎖，于是電路被開(kāi)斷。這種綜合

39、有觸頭開(kāi)關(guān)電器和晶閉管而成的開(kāi)關(guān)，通常稱為混合式開(kāi)關(guān)。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第六節(jié)滅弧裝置a）導(dǎo)體電阻）導(dǎo)體電阻 R1SlR1第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第七節(jié)觸頭的接觸電阻b）導(dǎo)體電阻）導(dǎo)體電阻 R2JRSlR2接觸電阻：兩個(gè)導(dǎo)體接觸時(shí)的附加電阻。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第七節(jié)觸頭的接觸電阻名義平面的相互接觸名義平面的相互接觸 在顯微鏡下觀察都是凹凸不平的。在顯微鏡下觀察都是凹凸不平的。 接觸斑點(diǎn)接觸斑點(diǎn)視在接觸面視在接觸面在接觸表面中那些真正發(fā)生接觸的凸起的點(diǎn)或小在接觸表面中那些真正發(fā)生接觸的凸起的點(diǎn)或小面面稱為機(jī)

40、械接觸斑點(diǎn)或簡(jiǎn)稱稱為機(jī)械接觸斑點(diǎn)或簡(jiǎn)稱接觸斑點(diǎn)接觸斑點(diǎn)。 F在實(shí)際接觸的小面中，只有膜被壓破裂的地方才可在實(shí)際接觸的小面中，只有膜被壓破裂的地方才可能形成金屬與金屬的直接接觸，稱這些真正能導(dǎo)電能形成金屬與金屬的直接接觸，稱這些真正能導(dǎo)電的金屬接觸點(diǎn)為的金屬接觸點(diǎn)為導(dǎo)電斑點(diǎn)導(dǎo)電斑點(diǎn)，國(guó)際通用術(shù)語(yǔ)稱為，國(guó)際通用術(shù)語(yǔ)稱為a斑斑點(diǎn)點(diǎn)。 氧化膜氧化膜導(dǎo)電斑點(diǎn)的總面積又要比實(shí)際接觸斑點(diǎn)的面積導(dǎo)電斑點(diǎn)的總面積又要比實(shí)際接觸斑點(diǎn)的面積小得多，直徑只有小得多，直徑只有m到零點(diǎn)幾到零點(diǎn)幾mm的數(shù)量級(jí)。的數(shù)量級(jí)。 收縮電阻收縮電阻由于電流線在導(dǎo)電斑點(diǎn)附近發(fā)生收縮，由于電流線在導(dǎo)電斑點(diǎn)附近發(fā)生收縮，使電流流過(guò)的路徑增

41、加，在接觸內(nèi)表面出現(xiàn)的局部使電流流過(guò)的路徑增加，在接觸內(nèi)表面出現(xiàn)的局部附加電阻。附加電阻。 導(dǎo)電斑點(diǎn)附近電流線收縮示意圖導(dǎo)電斑點(diǎn)附近電流線收縮示意圖 束流現(xiàn)象電流限于接觸點(diǎn)和接觸面積極度縮小所造成的電流收縮現(xiàn)象反向電動(dòng)斥力Pinch效應(yīng)造成的附加斥力2004( )eRFI lnr206pFIpinch effect箍縮效應(yīng)箍縮效應(yīng) 載流導(dǎo)體是可以在其周圍空間建立磁場(chǎng)的，并且相互平行的兩載流導(dǎo)線間存在著相對(duì)吸引力。不僅載流同向電流的兩導(dǎo)線間存在著相對(duì)吸引力，若導(dǎo)體是液體或等離子體時(shí)，則由于離子的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可使導(dǎo)體產(chǎn)生收縮。猶如其表面受到外來(lái)力，向內(nèi)的壓力。導(dǎo)體的的這種收縮稱為箍縮效應(yīng)表面膜

42、電阻表面膜電阻當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)電斑點(diǎn)時(shí)，使電流當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)電斑點(diǎn)時(shí)，使電流受到一定的阻礙而導(dǎo)致產(chǎn)生另一附加電阻。受到一定的阻礙而導(dǎo)致產(chǎn)生另一附加電阻。 接觸電阻接觸電阻收縮電阻與表面膜電阻之和。收縮電阻與表面膜電阻之和。 fbJRRR 塵埃膜（灰塵）塵埃膜（灰塵） 化學(xué)吸附膜（水分）化學(xué)吸附膜（水分） 無(wú)機(jī)膜（導(dǎo)電材料）無(wú)機(jī)膜（導(dǎo)電材料） 有機(jī)膜（絕緣材料）有機(jī)膜（絕緣材料）可變可變電阻電阻不變不變部分部分可變可變部分部分收縮收縮電阻電阻表面膜表面膜電電 阻阻隧道效應(yīng)：觸頭表面由于塵埃膜、化學(xué)吸附膜、無(wú)機(jī)膜和有機(jī)膜等原因，使得電子無(wú)法穿過(guò)這層來(lái)導(dǎo)電，但是由于電子本身存在波粒二相性，可以以波的形式來(lái)

43、穿透這層膜而導(dǎo)電，稱為隧道效應(yīng)。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第七節(jié)觸頭的接觸電阻)0 . 17 . 05 . 05 . 0;)102. 0( mmmmFKFKRjcmjcj、面接觸、線接觸數(shù)（點(diǎn)接觸與接觸形式有關(guān)的指接觸壓力有關(guān)的系數(shù)加工情況以及表面狀況與觸頭材料、接觸面式：接觸電阻的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公1）接觸形式）接觸形式接觸形式分為：點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。接觸形式分為：點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸。接觸形式對(duì)收縮電阻的影響主要與接觸點(diǎn)數(shù)目有關(guān)。接觸形式對(duì)收縮電阻的影響主要與接觸點(diǎn)數(shù)目有關(guān)。影響接觸電阻的各種因素影響接觸電阻的各種因素說(shuō)明說(shuō)明點(diǎn)接觸實(shí)際上指在一個(gè)小面積內(nèi)的若干個(gè)接觸

44、點(diǎn)，點(diǎn)接觸實(shí)際上指在一個(gè)小面積內(nèi)的若干個(gè)接觸點(diǎn)，而并非僅僅接觸于一點(diǎn)。而并非僅僅接觸于一點(diǎn)。表面上看似乎面接觸的接觸電阻最小，但若接觸壓表面上看似乎面接觸的接觸電阻最小，但若接觸壓力不大，面接觸時(shí)力不大，面接觸時(shí)a斑點(diǎn)多，每個(gè)斑點(diǎn)上的壓力反斑點(diǎn)多，每個(gè)斑點(diǎn)上的壓力反而很小，以致接觸電阻增大很多。而很小，以致接觸電阻增大很多。因此，接觸形式對(duì)接觸電阻的影響，視接觸壓力因此，接觸形式對(duì)接觸電阻的影響，視接觸壓力的大小而異。的大小而異。面接觸：固定接觸常采用此形式，且采用螺釘或鉚面接觸：固定接觸常采用此形式，且采用螺釘或鉚釘?shù)葔壕o以加大壓力，使接觸電阻減小。由于面接釘?shù)葔壕o以加大壓力，使接觸電阻減小

45、。由于面接觸的散熱面積及熱容量大，多用于大電流。觸的散熱面積及熱容量大，多用于大電流。 點(diǎn)接觸：雖然膜電阻小，但是散熱面積及熱容量均點(diǎn)接觸：雖然膜電阻小，但是散熱面積及熱容量均小，所以多于用小電流。小，所以多于用小電流。線接觸：壓力集中，實(shí)際接觸壓力強(qiáng)度較大，在中線接觸：壓力集中，實(shí)際接觸壓力強(qiáng)度較大，在中等壓力時(shí)接觸電阻較小，線接觸的優(yōu)點(diǎn)還表現(xiàn)在可等壓力時(shí)接觸電阻較小，線接觸的優(yōu)點(diǎn)還表現(xiàn)在可以使觸頭在閉合過(guò)程中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)凈化、便以使觸頭在閉合過(guò)程中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)凈化、便于調(diào)整。因此廣泛用于接觸器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)及高壓開(kāi)于調(diào)整。因此廣泛用于接觸器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)及高壓開(kāi)關(guān)電器的觸頭中。關(guān)電器的觸頭

46、中。2、 接觸壓力接觸壓力接觸面受壓后總有彈性及塑性形變，使接觸面積增接觸面受壓后總有彈性及塑性形變，使接觸面積增大。大。 當(dāng)壓力較小時(shí)，接觸電阻受壓力變化的影響較大，當(dāng)壓力較小時(shí)，接觸電阻受壓力變化的影響較大，加大壓力可減小收縮電阻與膜電阻，則接觸電阻將加大壓力可減小收縮電阻與膜電阻，則接觸電阻將變?。蛔冃?；當(dāng)壓力達(dá)到一定值后，接觸電阻受壓力變化的影響當(dāng)壓力達(dá)到一定值后，接觸電阻受壓力變化的影響很小。很小。 影響接觸電阻的各種因素影響接觸電阻的各種因素3、 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕4、 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕5、 溫度溫度6、 材料性質(zhì)材料性質(zhì)7、 接觸表面加工情況接觸表面加工情況173 （一）接觸導(dǎo)

47、體的穩(wěn)定溫升分布： 兩根同材料、同截面的均質(zhì)圓柱形導(dǎo)體互相對(duì)接，接觸面內(nèi)有一圓形導(dǎo)電斑點(diǎn)，流過(guò)一穩(wěn)定電流。 （二）假定: 接觸點(diǎn)附近收縮區(qū)這一小段 導(dǎo)體外表面并不散熱。 接觸電阻熱損失向接觸點(diǎn)兩 邊導(dǎo)體各傳一半。第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第八節(jié)閉合狀態(tài)下的觸頭一.觸頭的發(fā)熱174 （三）在收縮區(qū)外，沿導(dǎo)體軸向的任意橫截面積上電位和溫度相等，故收縮區(qū)外導(dǎo)體中的溫度分布是一維場(chǎng)問(wèn)題。 圖中，令收縮區(qū)邊界為直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，導(dǎo)體軸線與x軸平行。 在距離原點(diǎn)x處取一小段dx。 收縮區(qū)外導(dǎo)體的溫度分布的解為： 0()axwwe第一篇 電器的理論基礎(chǔ) 第二章 電接觸與電弧理論 第八節(jié)閉合狀態(tài)下的觸頭第一篇 電器的