電器的電弧理論(共250張精選PPT)

1、電器的電弧理論電器理論基礎第1章 緒論第2章 電器的發(fā)熱理論第3章 電器的電動力理論第4章 電器的電接觸理論第5章 電器的電弧理論第6章 電器的電磁機構理論2022/9/212第5章 電器的電弧理論5-1 引言5-2 氣體放電的物理基礎5-3 電弧的物理特性5-4 直流電弧的特性與熄滅原理5-5 交流電弧的特性與熄滅原理5-6 開關電器典型滅弧裝置的工作原理2022/9/2135-1 引言在大氣中開斷電路時，若電流大于0.251A；電壓大于 1220V，觸頭間隙（簡稱弧隙）中會產(chǎn)生電弧電力開關設備的開斷電弧電?。╝rc）：溫度高、發(fā)光強、能導電的氣體2022/9/2145-1 引言電弧的危害電

2、弧延遲開斷線路、設備受損觸頭燒損開關設備著火、爆炸電弧的作用泄放電路中的磁能降低過電壓電力開關設備既要熄滅電弧，又要利用電弧電力開關（Switch）設備的主要任務順利地熄滅電弧 （ Extinguish arc）保證電路的成功開斷 （Breaking / Interrupting）2022/9/2155-1 引言電弧的其他應用焊接冶煉金屬（電弧爐）強光源（弧光燈）電弧的定義氣體或蒸汽中自持的放電現(xiàn)象GasVapourSelf-sustainedDischarge2022/9/2165-1 引言2022/9/217第5章 電器的電弧理論5-1 引言5-2 氣體放電的物理基礎5-3 電弧的物理特性

3、5-4 直流電弧的特性與熄滅原理5-5 交流電弧的特性與熄滅原理5-6 開關電器典型滅弧裝置的工作原理2022/9/2185-2 氣體放電的物理基礎氣體放電(Gas Discharge)弧隙中氣體由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)、使電流得以通過的現(xiàn)象電弧是氣體放電的一種形式電離 （Ionization） 和激勵 （Excitation）外界能量（熱、光、碰撞等）能量足夠大，使電子成為自由電子，中性粒子成為正離子，這種現(xiàn)象稱為電離能量不夠大，只能使電子由正常軌道跳到較外層的軌道，這種現(xiàn)象稱為激勵h: 普朗克常數(shù)（6.62410-34J.s）2022/9/2195-2 氣體放電的物理基礎電離和激勵電子伏特能

4、量1Vee獲得能量量值上等于電子電荷溫度k: 玻爾茲曼常數(shù)1eV 代表的溫度約為11600K2022/9/21105-2 氣體放電的物理基礎電離和激勵電離能：電離出一個自由電子所需要的能量電離電位第二（三）電離能：拉出第二（三）個電子所需的能量電離能與材料有關（金屬/氣體）2022/9/21115-2 氣體放電的物理基礎電離和激勵激勵能：激勵一個電子所需要的能量分級電離：中性粒子激勵電離分級電離介穩(wěn)狀態(tài)（一種特別的激勵狀態(tài)）：已跳到較外層的電子（不能很快返回原軌道）激勵是一種不穩(wěn)定的狀態(tài)中性粒子處于激勵狀態(tài)的時間10-910-8s中性粒子處于介穩(wěn)狀態(tài)的時間可達10-410-2s在中性粒子電離過

5、程中起很大作用外加能量跳到更外層返回原軌道電離2022/9/21125-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式電離氣體：包括帶電粒子（電子、 正離子、負離子）的氣體，其中也包括中性粒子（原子、分子）電離度電離度被電離的原子數(shù)總原子數(shù)電離度增大電導率提高氣體電離的方式表面發(fā)射 （Surface emission）空間電離 （Space ionization）2022/9/21135-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式表面發(fā)射：金屬電極表面發(fā)射電子進入極間氣體?金屬蒸汽能導電嗎？金屬蒸汽在未電離的情況下是不導電的表面發(fā)射的類型熱發(fā)射 （Thermal emission）（TE）場致發(fā)射 （Fiel

6、d emission）（FE）熱-場致發(fā)射 （Field-assisted thermionic emission）（FTE）光發(fā)射 （Photon emission）二次發(fā)射 （Secondary emission）2022/9/2114真空金屬5-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式金屬表面電子發(fā)射原理即使在絕對零度時，金屬中的電子也具有很高的能量，鎢：8.95eV（費米能級）但電子并不能“逃出”金屬表面?金屬表面存在勢壘（Potential barrier）WF：費米能級W0：總逸出功Wi（Wyc）：有效逸出功2022/9/2115溫度5-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式熱發(fā)射（Th

7、ermal Emission）金屬W0：總逸出功Wi（Wyc）：有效逸出功WF：費米能級表面自由電子動能 超越表面勢壘 逸出真空2022/9/21165-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式熱發(fā)射（Thermal Emission）溫度表面自由電子動能 超越表面勢壘 逸出對清潔、均勻的表面，飽和熱發(fā)射電流密度常數(shù)Wyc:逸出功（eV）T:金屬表面溫度（K）金屬沸點越高，熱發(fā)射的最大電流密度越大，如鎢2022/9/21175-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式場致發(fā)射（Field Emission）金屬表面施加電場時，將壓縮表面勢壘厚度，自由電子可以在常溫下穿過勢壘（隧道效應）而逸出金屬真空金

8、屬真空E在較高溫度時，場致發(fā)射的電流密度為2022/9/21185-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式熱-場致發(fā)射 （ Field-assisted thermionic emission ）熱、電場共同作用時，發(fā)射電流大大增強（非線性提升）以銅為例2022/9/21195-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式光發(fā)射 （Photon emission）光和射線照射到金屬表面引起電子逸出光波越短（頻率越高），引起光發(fā)射的作用越強，逸出電子的速度越高二次發(fā)射 （Secondary emission）一般來說，陰極附近的場強比陽極附近的場強高，所以陰極表面二次發(fā)射較強，并在氣體放電過程中起重要作用

9、電子碰撞陽極正離子碰撞陰極電子發(fā)射2022/9/21205-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式空間電離 （Space ionization）電極間氣體自身由絕緣狀態(tài)變成導電狀態(tài)（不是由外界送入帶電粒子）的現(xiàn)象空間電離的類型光電離電場電離熱電離2022/9/21215-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式光電離中性粒子受到頻率為v 的光照射時，若滿足hvWyl ,則可能被電離，這一現(xiàn)象稱為光電離Wyl:中性粒子的電離能（J）h:普朗克常數(shù)（ 6.62410-34J.s ）光的頻率越高，電離作用越強X射線，a，b，g，宇宙射線、紫外線具有較強的電離作用2022/9/21225-2 氣體放電的物理

10、基礎氣體電離的方式電場電離若一個帶電粒子在電場中獲得的動能 ，則當其與另一中性粒子碰撞時，就有可能使之電離。稱為電場電離或碰撞電離電子自由程（free path)長，碰撞截面（collision cross section）小，容易積累足夠的動能，在電場電離中起重要作用2022/9/21235-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式電場電離通常電極間氣體進行電場電離的電子來自：金屬表面的電子發(fā)射、光電離電子碰撞中性粒子發(fā)生電離的幾率取決于動能的大小和兩者電磁場相互作用的時間電場電離的幾率通常較小有時，電子碰撞中性粒子后，不使之電離或激勵，而是附著其上構成負離子，稱為粘合（attachment)電

11、離幾率：0.20.4%激勵幾率：1%或更小2022/9/21245-2 氣體放電的物理基礎氣體電離的方式熱電離氣體粒子高速熱運動、相互碰撞而產(chǎn)生的電離當氣體溫度達到30004000K以上時，熱電離才顯著金屬蒸汽的電離能比一般氣體小得多，所以相同溫度下其電離度高于一般氣體當氣體中混有金屬蒸汽時，電離度提高，電導率也增大2022/9/21255-2 氣體放電的物理基礎氣體消電離（Deionization）電離氣體中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，稱為消電離氣體消電離的方式復合（Combination）：帶異號電荷的粒子相遇后相互作用電荷消失擴散（Diffusion）：帶電粒子由于熱

12、運動從高濃區(qū)向低濃度區(qū)移動2022/9/21265-2 氣體放電的物理基礎氣體消電離（Deionization）復合空間復合表面復合正離子接近陰極獲得電子負離子接近陽極失去電子正、負粒子通過金屬表面分別獲得和交出電子電子進入陽極直接復合間接復合中性粒子電子正離子正離子電子2022/9/21275-2 氣體放電的物理基礎氣體消電離（Deionization）復合電子的運動速度比負離子大得多直接復合的幾率比間接復合的幾率小得多電子和中性粒子形成負離子的可能性與氣體的性質(zhì)和純度有關氟原子及其化合物的分子對電子的粘合作用特別強，常稱為負電性氣體如，SF6 具有很好的絕緣性能和滅弧性能復合釋放能量：加熱

13、電極（金屬或絕緣物表面）、輻射、增加中性粒子的速度2022/9/21285-2 氣體放電的物理基礎氣體消電離（Deionization）擴散：帶電粒子由于熱運動從高濃區(qū)向低濃度區(qū)移動擴散使電極間電離氣體中帶電粒子減少使極間氣體電離度下降，電導率減小當電離氣體中正負帶電粒子數(shù)相等（稱為等離子體 Plasma）時，擴散必為雙極性。即在同一時間內(nèi)，擴散的正負粒子數(shù)相等2022/9/2129等離子體 電離氣體100000C氣體 水汽1000C固體 冰00C5-2 氣體放電的物理基礎等離子體物理學簡介等離子體物質(zhì)的第四態(tài)溫度液體 水克魯克斯W. Crookes18792022/9/21305-2 氣體放

14、電的物理基礎等離子體物理學簡介由地球表面向外，等離子體是幾乎所有可見物質(zhì)的存在形式，大氣外側(cè)的電離層、日地空間的太陽風、太陽日冕、太陽內(nèi)部、星際空間、星云及星團，毫無例外的都是等離子體地球上的自然等離子體很少地球及其附近大氣的低溫度和高密度阻礙了等離子體的存在?2022/9/21315-2 氣體放電的物理基礎等離子體物理學簡介等離子體的定義：由大量帶電粒子組成的，在一定的空間和時間尺度，維持電中性的非束縛態(tài)的宏觀體系長程庫侖力是確定其統(tǒng)計性質(zhì)的一個重要因素一個鄰近粒子所產(chǎn)生的力遠小于許多遠距離粒子所施的長程庫侖力，因此集體效應起主導作用 異類帶電粒子之間相互“自由”，等離子體的基本粒子元是正負

15、電荷的粒子（電子、離子），而不是其結合體。等離子體中粒子的運動與電磁場（外場及粒子產(chǎn)生的自洽場）的運動緊密耦合，不可分割。帶電粒子足夠多密度足夠低非束縛性粒子與電磁場的不可分割性準電中性只有在一定的空間和時間尺度，才表現(xiàn)出電中性2022/9/21325-2 氣體放電的物理基礎等離子體物理學簡介中性氣體弱電離氣體強電離等離子體完全電離等離子體集體相互作用占優(yōu)兩體相互作用占優(yōu)庫侖長程力短程力2022/9/2133熱等離子體TeTi, Ta電弧、碘鎢燈等離子體溫度聚變、太陽核心冷等離子體TeTi, Ta極光、日光燈熱：熱平衡冷：非熱平衡低 溫等離子體高 溫等離子體5-2 氣體放電的物理基礎等離子體物

16、理學簡介等離子體的分類2022/9/21345-2 氣體放電的物理基礎密度(cm-3)溫度(度)太陽核心 磁約束 聚 變霓虹燈 北極光 火焰閃電日冕氫彈星際空間熒光氣體液體固體慣性聚變星 云太陽風人類居住環(huán)境10-3密度跨越了30個量級溫度跨越了7個量級2022/9/2135天體物理受控核聚變低溫等離子體太陽風星云星際空間等離子體約束等離子體輻射等離子體不穩(wěn)定性電弧等離子體高頻感應等離子體燃燒等離子體冷等離子體5-2 氣體放電的物理基礎等離子體物理學簡介等離子體物理學的理論研究領域2022/9/2136正負電荷分離強靜電力粒子迅速運動靜電位勢差減小恢復電中性偏離電中性例電子氫等離子體R1cm正

17、電荷過剩Er1cm電子F5-2 氣體放電的物理基礎等離子體物理學簡介為什么等離子體在宏觀上總是表現(xiàn)出電中性？2022/9/21375-2 氣體放電的物理基礎等離子體物理學簡介等離子體中正、負帶電粒子是分立的，那么在多大空間尺度上局域地存在著偏離電中性呢？真空rq庫侖勢r0庫侖勢2022/9/2138r德拜勢庫侖勢15-2 氣體放電的物理基礎等離子體物理學簡介q等離子體過剩異號電荷r德拜屏蔽德拜勢ld：德拜長度2022/9/21395-2 氣體放電的物理基礎等離子體物理學簡介在等離子體內(nèi)部一個電荷產(chǎn)生的靜電場，是被附近其他電荷屏蔽著的，其影響不超過德拜半徑的范圍。這一現(xiàn)象稱為德拜屏蔽r德拜勢庫侖

18、勢1德拜屏蔽2022/9/2140在等離子體中引入電場，經(jīng)過一定的時間5-2 氣體放電的物理基礎2022/9/21415-2 氣體放電的物理基礎2022/9/21425-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段由直流電路研究氣體放電的伏-安特性2022/9/21435-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段按放電性質(zhì)分為兩個階段OC: 非自持放電階段（Non-self-sustained discharge）CF: 自持放電階段（self-sustained discharge）2022/9/21445-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段非自持放電階段OA區(qū)電壓過低外加電離因素產(chǎn)生的帶

19、電粒子不能全部到達陽極I 隨U 增加而增大間隙中最初的自由電子是由外加電離因素產(chǎn)生的，如果除去外加電離因素則放電停止，故稱為非自持放電階段2022/9/21455-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段非自持放電階段AB區(qū)電壓較低不足以產(chǎn)生場致發(fā)射和電場電離I 幾乎與U 無關帶電粒子已可全部到達陽極間隙中最初的自由電子是由外加電離因素產(chǎn)生的，如果除去外加電離因素則放電停止，故稱為非自持放電階段2022/9/21465-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段非自持放電階段BC區(qū)電壓較高電場電離間隙中最初的自由電子是由外加電離因素產(chǎn)生的，如果除去外加電離因素則放電停止，故稱為非自持放電階段二次

20、發(fā)射I 隨U增長較快2022/9/21475-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段自持放電階段當U升到C點，場致發(fā)射和二次發(fā)射的電子已足夠多，即使除去外加電離因素，也能維持間隙放電，故稱為自持放電階段2022/9/21485-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段自持放電階段當U升到C點，場致發(fā)射和二次發(fā)射的電子已足夠多，即使除去外加電離因素，也能維持間隙放電，故稱為自持放電階段BD區(qū)湯遜放電區(qū)2022/9/21495-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段自持放電階段當U升到C點，場致發(fā)射和二次發(fā)射的電子已足夠多，即使除去外加電離因素，也能維持間隙放電，故稱為自持放電階段DE區(qū)輝光放

21、電區(qū)電離方式主要是電場電離放電溫度低（常溫）電流密度?。?.1A/m2）陰極壓降高（幾百V）2022/9/21505-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段自持放電階段當U升到C點，場致發(fā)射和二次發(fā)射的電子已足夠多，即使除去外加電離因素，也能維持間隙放電，故稱為自持放電階段EF區(qū)弧光放電區(qū)放電溫度極高（6000K以上）電流密度很大（107A/m2）陰極壓降很低（幾十V）電離方式主要是熱電離（真空電弧不同）電弧邊界（有不同的判別依據(jù)）2022/9/21515-2 氣體放電的物理基礎氣體放電的幾個階段輝光放電（glow discharge）弧光放電（arc discharge）電場電離為主熱電離

22、為主放電通道溫度低（常溫）放電通道溫度極高（6000K以上）電流密度較小（約 0.1A/m2）電流密度很大（達 107A/m2 ）陰極壓降較高（幾百伏）陰極壓降很?。◣资┹x光放電與弧光放電的特征比較2022/9/21525-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論氣體間隙擊穿：隨著電壓升高，間隙氣體進入輝光或弧光放電區(qū)，氣體間隙由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷w狀態(tài)，這一現(xiàn)象稱為氣體間隙擊穿擊穿電壓由非自持放電轉(zhuǎn)為自持放電的電壓2022/9/21535-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論關心的問題擊穿電壓與氣體間隙參數(shù)的關系湯遜氣體放電理論理論要點：假定電

23、子碰撞電離和正離子撞擊陰極產(chǎn)生的金屬表面電離是使帶電質(zhì)點激增，并導致?lián)舸┑闹饕蛩?。擊穿電壓?體上是 氣體壓力與氣隙間距乘積的函數(shù)。如果電子動能氣體粒子電離能，則碰撞一定電離，否則不能電離電子和氣體粒子碰撞會釋放出全部能量電子只沿電場方向運動電子崩理論2022/9/21545-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論電子崩：外界電離因子在陰極附近產(chǎn)生一個初始電子，如果空間的電場強度足夠大，該電子在向陽極運動時就會引起碰撞電離，產(chǎn)生出一個新電子，初始電子和新電子繼續(xù)向陽極運動，又會引起新的碰撞電離，產(chǎn)生出更多的電子。依次類推，電子數(shù)將按幾何級數(shù)不斷增多，像

24、雪崩似的發(fā)展，這種急劇增大的空間電流被稱為電子崩。電子崩理論2022/9/2155電流過零后，弧隙兩端的電壓由零或反向電弧電壓上升到電源電壓的過程稱為電壓恢復過程大部分交流開關設備都利用該原理熄滅電弧開關電器弧隙的介質(zhì)恢復強度特性Ujf0 和Kjf 隨開斷電流 I0 變化的關系但動態(tài)伏-安特性只能在一定的范圍之內(nèi)這一調(diào)節(jié)過程需要一定的時間（電弧的熱慣性）一個電子碰撞一次就發(fā)生電離的幾率5-2 氣體放電的物理基礎電弧電流越大弧柱溫度越高電弧直徑越大電弧電阻越小電弧電壓越低（有一定條件，而且真空電弧不是這樣！實驗表明，低氣壓下陰極材料對擊穿電壓有一定影響 ，但大氣壓力下空氣中實測得到的擊穿電壓卻和

25、陰極材料無 關。均勻電場的間隙，擊穿電壓為當兩股等離子流在空間不相遇時，電弧不是在極間燃燒，而是在等離子流間燃燒開斷電路時電弧的產(chǎn)生過程5-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論電子崩理論2022/9/21565-2 氣體放電的物理基礎電子與重粒子碰撞時能量的傳遞在研究電子與重粒子的激發(fā)或電離碰撞中（非彈性碰撞），可以近似認為重粒子的動能不變，這一近似準確到me/ma 的量級對于電離碰撞，能量守恒方程為碰撞前電子的動能碰撞后電子的動能電離出的電子的動能電離能2022/9/21575-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放

26、電理論一個電子沿電場運動時，單位距離內(nèi)由電場電離而產(chǎn)生的帶電粒子對數(shù)（電子和正離子）空間電離系數(shù)湯遜第一系數(shù)E:電場強度（V/m）p:氣體壓力（Pa）T:氣體溫度（K）A0:經(jīng)驗系數(shù)B0:經(jīng)驗系數(shù)2022/9/21585-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論電子沿電場運動時，單位距離內(nèi)由電場電離而產(chǎn)生的帶電粒子對數(shù)一般形式的推導自由行程：l（電子與氣體分子兩次碰撞之間相隔的距離）（m）電離能：Wdl（J）電離電位：Udl（V）電場強度：E（V/m）2022/9/21595-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論一

27、次碰撞發(fā)生電場電離的條件？2022/9/21605-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論剛性球假定下的平均自由行程平均自由行程： （N個粒子自由行程的平均值）n：粒子數(shù)密度（m-3）d：粒子直徑（m）理想氣體的狀態(tài)方程k：玻爾茲曼常數(shù)2022/9/21615-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論 的電子數(shù)（自由行程是有分布的）2022/9/21625-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論 的電子數(shù)（自由行程是有分布的）一個電子碰撞一次就發(fā)生電離的幾率一個電子經(jīng)過單位距離

28、的碰撞次數(shù)一個電子經(jīng)過單位距離發(fā)生電離碰撞的次數(shù)，即所產(chǎn)生的帶電粒子對數(shù)2022/9/21635-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論一個電子經(jīng)過單位距離發(fā)生電離碰撞的次數(shù)，即所產(chǎn)生的帶電粒子對數(shù)2022/9/21645-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論均勻電場間隙擊穿條件單位時間內(nèi)，有N個電子進入dx穿過dx后，電子的增量為N0Nl解2022/9/21655-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論均勻電場間隙擊穿條件N0Nl間隙中電場電離產(chǎn)生的正離子數(shù)為一個正離子使

29、陰極由于二次發(fā)射而產(chǎn)生的電子數(shù)，稱為表面電離系數(shù)或湯遜第二系數(shù)，記為 g 若二次發(fā)射電子數(shù) N0 ，則放電可自持2022/9/21665-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論N0Nl間隙中電場電離產(chǎn)生的正離子數(shù)為若二次發(fā)射電子數(shù) N0 ，則放電可自持均勻電場間隙擊穿條件2022/9/21675-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論N0Nl均勻電場間隙擊穿條件均勻電場的間隙，擊穿電壓為Ujc 基本與p/T成正比2022/9/21685-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論

30、N0Nl均勻電場的間隙，擊穿電壓為T為常數(shù)時，擊穿電壓為A，B與氣體種類及溫度 有關2022/9/21695-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論均勻電場的間隙，擊穿電壓為T為常數(shù)時，擊穿電壓為平均自由行程： （N個粒子自由行程的平均值）2022/9/21705-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論量綱分析2022/9/21715-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論2022/9/21725-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論

31、銅電極時空氣的試驗曲線與計算曲線除pl 值甚小以外，兩者相當接近存在一最小擊穿電壓Ujcmin和相應的( pl )min當pl大于或小于( pl )min時， Ujc均會增大提高或降低間隙氣壓都可以提高其擊穿電壓巴申（Paschen）曲線2022/9/21735-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論設l不變，p 改變氣壓很小時，氣體稀薄，電子自由行程很大，雖然碰撞可積累較大動能，但碰撞次數(shù)太少。因此，隨著p 減小，擊穿電壓增大氣壓很大時，氣體密度大，自由行程很小，雖然碰撞次數(shù)多，但電子不易積累動能。因此故，隨著p增大，擊穿電壓也增大 ?巴申曲線為何存在

32、最低點應用：采用高真空和高氣壓可提高間隙的擊穿電壓2022/9/21745-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論設 p 不變，l 改變隨著氣體間隙距離 l 的增大，電場強度E減小，碰撞電離減弱，故擊穿電壓增大。?巴申曲線為何存在最低點應用：增加氣體間隙的距離可提高間隙的擊穿電壓湯遜氣體放電理論適用范圍適用于低氣壓、短間隙的電場中2022/9/21755-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論放電外形根據(jù)湯遜理論，氣體放電應在整個間隙中均勻連續(xù)地發(fā)展。 低氣壓下氣體放電發(fā)光區(qū)確實占據(jù)了整個間隙空間，如輝光放電。但在

33、大氣壓下 氣體擊穿時出現(xiàn)的卻是帶有分支的明亮細通道。在高氣壓、長氣隙中的放電現(xiàn)象 無法用湯遜理論加以解釋擊穿電壓根據(jù)湯遜理論，pl 值較小時，選擇適當?shù)膮?shù)，根據(jù)湯遜自持放電條件求得的擊穿電壓和實驗值比較一致。pl 值很大時，如仍采用原來的值，則擊穿電壓計算值和實驗值將有很大出入。2022/9/21765-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論湯遜氣體放電理論放電時間根據(jù)湯遜理論，聞隙完成擊穿，需要好幾次循環(huán)：形成電子崩，正離子到達陰極產(chǎn)生二次電子，又形成更多的電子崩。完成擊穿需要一定的時間。但實測到的在大氣壓下氣體的放電時間要短得多。在高氣壓、長氣隙中的放電現(xiàn)象 無法

34、用湯遜理論加以解釋陰極材料的影響 根據(jù)湯遜理論，陰極材料的性質(zhì)在擊穿過程中應起一定作用。實驗表明，低氣壓下陰極材料對擊穿電壓有一定影響 ，但大氣壓力下空氣中實測得到的擊穿電壓卻和陰極材料無 關。 2022/9/21775-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論流柱（Streaming）理論流注理論的基本思想陰極陽極輻射電子崩基于光子輻射使氣體逐段電離（光電離），然后連成一片，很好地解釋了長間隙擊穿過程的快速性2022/9/2178輻射5-2 氣體放電的物理基礎氣體間隙擊穿 （Breakdown）理論流柱（Streaming）理論氣隙擊穿過程陰極陽極電子崩電子崩內(nèi)電荷分布

35、陰極發(fā)射電子大量電子、正離子（電子崩）電場加速碰撞電離內(nèi)部復合放出光子電子崩頭部光電離產(chǎn)生電子產(chǎn)生第二個電子崩各電子崩頭尾發(fā)展連成一個通道崩頭、崩尾電場加強崩內(nèi)部電場減弱2022/9/21795-2 氣體放電的物理基礎弧隙中帶電粒子數(shù)的變化離子平衡公式開關電器中，氣體間隙擊穿后，通常立即發(fā)生弧光放電（電?。┕獍l(fā)射熱發(fā)射電離作用場致發(fā)射二次發(fā)射電場電離帶電粒子變化復合擴散2022/9/21805-2 氣體放電的物理基礎弧隙中帶電粒子數(shù)的變化離子平衡公式根據(jù)弧隙中帶電粒子數(shù)的增減來判別電弧燃燒的變化趨勢 穩(wěn)定燃燒=0 趨于熄滅0電弧強度電離度帶電粒子數(shù)2022/9/2181第5章 電器的電弧理論5

36、-1 引言5-2 氣體放電的物理基礎5-3 電弧的物理特性5-4 直流電弧的特性與熄滅原理5-5 交流電弧的特性與熄滅原理5-6 開關電器典型滅弧裝置的工作原理2022/9/21825-3 電弧的物理特性產(chǎn)生電弧的方式開斷電路（拉弧）（Drawn arc）火花觸發(fā)（Triggered arc）熔絲引弧2022/9/21835-3 電弧的物理特性開斷電路時電弧的產(chǎn)生過程起弧條件大氣中開斷直流電路最小生弧電壓最小生弧電流最小生弧電流、最小生弧電壓與觸頭材料有關大氣中開斷交流電路電源電壓不同，最小生弧電流不同電源電壓提高，最小生弧電流減小在相近的電源電壓下，最小生弧電流比開斷直流時大若 或 則只產(chǎn)生

37、火花（spark）2022/9/21845-3 電弧的物理特性開斷電路時電弧的產(chǎn)生過程觸頭開始分離接觸處熔化，形成液態(tài)金屬橋（Metal bridge）液橋變細拉長，開始蒸發(fā)觸頭壓力接觸電阻接觸面積電流密度發(fā)熱2022/9/21855-3 電弧的物理特性開斷電路時電弧的產(chǎn)生過程液橋變細拉長，開始蒸發(fā)復合陽極溫度離子陰極陰極電場二次發(fā)射復合陰極溫度熱發(fā)射電子離子復合弧隙溫度熱電離電弧穩(wěn)定燃燒電弧電壓液橋完全蒸發(fā)：蒸汽進入弧隙陰極：發(fā)射電子（熱發(fā)射、場致發(fā)射）弧隙：電場電離產(chǎn)生大量帶電粒子電子陽極弧隙溫度熱電離主導電導率2022/9/21865-3 電弧的物理特性開斷電路時電弧的產(chǎn)生過程2022/

38、9/21875-3 電弧的物理特性電弧電壓的特性電弧電壓Uh沿弧長分布不均勻，分為三個區(qū)域以直流電弧為例近陰極區(qū)：Cathode弧柱區(qū)：Z近陽極區(qū)：Anode2022/9/21885-3 電弧的物理特性電弧電壓的特性近陰極區(qū)長度與電子平均自由程相當（10-6m）近似無碰撞有大量正離子正空間電荷區(qū)形成陰極壓降Uc電場強度高利于二次發(fā)射和場致發(fā)射陰極壓降與陰極材料和氣體介質(zhì)特性有關低沸點陰極：大致等于陰極材料蒸汽的電離電位高沸點陰極：大致等于氣體介質(zhì)的電離電位2022/9/21895-3 電弧的物理特性電弧電壓的特性近陽極區(qū)長度約為陰極區(qū)的幾倍有大量電子負空間電荷區(qū)形成陽極壓降Ua（與陽極材料有關

39、）電場強度較低穩(wěn)定燃弧時，Uc、Ua 隨 I 變化不大，一般認為是常數(shù)2022/9/21905-3 電弧的物理特性電弧電壓的特性弧柱區(qū)不一定為“圓柱形”正負帶電粒子數(shù)相等，為等離子體不存在空間電荷，類似電阻單位長度弧柱的壓降基本相等電場強度沿軸向近似為常數(shù)影響電場強度 E 的因素電極材料電流大小氣體介質(zhì)種類氣壓介質(zhì)對電弧作用2022/9/2191電弧電壓的特性弧柱區(qū)弧柱電阻燃弧過程中，基本不變電弧電壓近極壓降弧柱電壓E：弧柱電場強度（V/m）l：電弧長度（m）（近似等于極間距離）5-3 電弧的物理特性2022/9/2192電弧電壓的特性按U0、Uz 在Uh 中所占的比例將電弧分為短弧和長弧5-

40、3 電弧的物理特性短?。簂 很小，Uz可忽略，Uh 幾乎與 I 無關長?。簂 很大，UzU0，Uh 大致與E 成正比2022/9/2193弧柱溫度5-3 電弧的物理特性具有很高的溫度：大于6000K一般需要間接測量溫度開關電器中一般采用的數(shù)據(jù)Th20000K：c（電離度）1Th rh）?2022/9/21111電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性弧柱散熱方式：傳導、對流、輻射傳導利用熱路的方法電弧0周圍介質(zhì)l2022/9/21112電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性弧柱散熱方式：傳導、對流、輻射傳導氣體熱導率與溫度有關氫氣具有很好的導熱性分子原子（吸熱）原子分子（散熱）?l 愈大，Pcd 愈

41、大，電弧電壓高且較易熄滅2022/9/21113電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性弧柱散熱方式：傳導、對流、輻射對流弧柱中熾熱的電離氣體周圍冷的氣體介質(zhì)2022/9/21114電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性弧柱散熱方式：傳導、對流、輻射對流 自由燃弧時，傳導與對流散熱功率相當 開關電器中常采用強迫對流，對流起主導作用橫吹Pdl:對流散熱功率（W）v:橫吹速度（cm/s）dh:弧柱直徑（cm）l:電弧長度（cm）Th:弧柱平均溫度（K）T0:介質(zhì)溫度（K）2022/9/21115電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性弧柱散熱方式：傳導、對流、輻射對流 自由燃弧時，傳導與對流散熱功率相當 開

42、關電器中常采用強迫對流，對流起主導作用Pdl:對流散熱功率（W）v:縱吹速度（cm/s）dh:弧柱直徑（cm）Th:弧柱平均溫度（K）T0:介質(zhì)溫度（K）縱吹2022/9/21116電弧的能量平衡弧柱散熱方式：傳導、對流、輻射對流橫吹縱吹橫吹時：對流散發(fā)的功率與電弧縱截面積成正比縱吹時：對流散發(fā)的功率與電弧橫截面積成正比，側(cè)面也有作用對流散發(fā)的功率與氣流速度成正比5-3 電弧的物理特性2022/9/21117電弧的能量平衡弧柱散熱方式：傳導、對流、輻射輻射5-3 電弧的物理特性輻射散發(fā)的功率Pfs與弧柱體積成正比電弧不一定是透明體！efs:弧柱的發(fā)射率（W/(cm3.K4)）l:電弧長度（cm

43、）rh:弧柱半徑（cm）Th:弧柱平均溫度（K）T0:介質(zhì)溫度（K）自由燃弧時：通常只占總散發(fā)功率的百分之幾到十幾強迫冷卻時：輻射可以忽略2022/9/21118電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性弧柱總的散發(fā)功率傳導散發(fā)功率對流散發(fā)功率輻射散發(fā)功率長弧時近極區(qū)耗散功率電極2022/9/21119電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性電弧產(chǎn)生穩(wěn)定燃燒的能量平衡過程假定 Ih 不變Th較小dh較小Rh較大Uh較大Ph較大Ps較小電弧進入穩(wěn)定燃燒狀態(tài) Th dh Rh Uh IhUh Ps2022/9/21120電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性電弧達到穩(wěn)定燃燒狀態(tài)時的電弧溫度、電阻和直徑與電弧電

44、流有密切的關系電弧電流越大弧柱溫度越高電弧直徑越大電弧電阻越小電弧電壓越低（有一定條件，而且真空電弧不是這樣?。┑娀〉妮斎牍β试龃?用來平衡散發(fā)功率的增加（原因：溫度升高、直徑增大）電弧自動調(diào)節(jié)弧柱溫度和直徑以達到輸入和散發(fā)功率平衡這一調(diào)節(jié)過程需要一定的時間（電弧的熱慣性）2022/9/21121電弧的能量平衡5-3 電弧的物理特性電弧的動態(tài)能量平衡（守恒）方程電弧所含的熱能（J）物理意義：單位時間內(nèi)電弧所含熱能的變化量，等于發(fā)熱和散熱功率之差Ph-PsThdh電弧強度0趨于熾熱 S2S1 = S2S1 S2S1 R4U3 U4I1I3：R5 R6U5 U62022/9/211325-4 直

45、流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的動態(tài)伏安特性靜態(tài)伏-安特性極端情況電弧在 I1 穩(wěn)定燃燒電弧電流：以dIh/dt =由 I1增大到I2電弧電壓：124電弧在 I1 穩(wěn)定燃燒電弧電流：以dIh/dt =由 I1減小到0電弧電壓：10（忽略近極壓降）曲線0-1-2 稱為電流變化速度為無窮大時的電弧動態(tài)伏-安特性2022/9/211335-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的動態(tài)伏安特性一定條件下，電弧的靜態(tài)伏-安特性只有一條動態(tài)伏-安特性卻有無數(shù)條?動態(tài)伏-安特性與電流的變化率有關注意：起始點不同，動態(tài)伏-安特性范圍不同但動態(tài)伏-安特性只能在一定的范圍之內(nèi)?2022/9/211345-4 直流電

46、弧的特性與熄滅原理直流電弧的動態(tài)伏安特性一定條件下，電弧的靜態(tài)伏-安特性只有一條動態(tài)伏-安特性卻有無數(shù)條動態(tài)伏-安特性與電流的變化率有關對于交流電弧 ， 也隨時間變化，則動態(tài)伏-安特性更復雜2022/9/211355-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理直流電路中：電弧 穩(wěn)定燃燒 時的電弧電流?穩(wěn)定燃燒熄滅2022/9/211365-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理直流電路中：電弧 穩(wěn)定燃燒 時的電弧電流折算到弧隙兩端的線路電容（也包括弧隙間的寄生電容）一般很小當電弧電壓變化不快時可以忽略電路方程2022/9/211375-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理

47、直流電路中：電弧 穩(wěn)定燃燒 時的電弧電流電路方程電弧電阻為非線性，可采用圖解法R = tan (a)穩(wěn)定燃燒時：電弧可以在 I1和I2 穩(wěn)定燃燒嗎？?I2 是真正的電弧穩(wěn)定燃燒點2022/9/211385-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理I2 是真正的電弧穩(wěn)定燃燒點在開關電器中，并不希望電弧穩(wěn)定燃燒使穩(wěn)定燃弧點2不存在的措施?2022/9/211395-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理使穩(wěn)定燃弧點2不存在的措施熄弧過程中串入另一電阻增大Uh近極壓降電場強度電弧長度增大RR = tan (a)2022/9/211405-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理提

48、高電弧電壓的措施提高近極壓降用金屬柵片將電弧分成多個短弧 U0:近極壓降n：短弧數(shù)E：弧柱電場強度l:全部短弧的長度之和2022/9/211415-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理提高電弧電壓的措施增大電弧長度觸頭運動電動力吹弧觸頭形狀結合磁吹2022/9/211425-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理提高電弧電壓的措施增大弧柱電場強度提高氣體介質(zhì)壓力提高電弧與介質(zhì)的相對速度絕緣柵片冷卻電弧，加強帶電粒子的復合作用?2022/9/211435-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的熄滅原理低壓開關電器：一般采用提高電弧電壓的方法熄滅直流電弧高壓開關電器：采用提高電弧

49、電壓和增大回路電阻相結合的方法熄滅直流電弧也可采用人工過零的方法熄滅直流電弧加反向電流使 Ih 強迫過零2022/9/211445-4 直流電弧的特性與熄滅原理直流電弧的能量和燃弧時間燃弧時間：從觸頭分開產(chǎn)生電弧到電弧熄滅的時間滿足熄弧條件時，電弧不會立即熄滅?回路中存在電感 弧柱具有熱慣性2022/9/21145直流電弧的能量和燃弧時間燃弧時間的計算5-4 直流電弧的特性與熄滅原理假定：電感為主要影響因素忽略熱慣性可采用靜態(tài)伏安特性采用經(jīng)驗公式：電極以速度v 打開電弧長度：l = vt非線性微分方程2022/9/21146直流電弧的能量和燃弧時間直流電弧的能量5-4 直流電弧的特性與熄滅原理

50、2022/9/21147直流電弧的能量和燃弧時間直流電弧的能量5-4 直流電弧的特性與熄滅原理電弧消耗的能量電源供給的能量電阻消耗的能量電感存儲的能量燃弧開始時儲存在電感中的能量必須瀉放到弧隙中若已知Ih ( t )可計算電弧能量Wh2022/9/21148直流電弧的能量和燃弧時間結論5-4 直流電弧的特性與熄滅原理電路電感越大，儲能越多，電弧越難熄滅電感中能量的泄放需一定時間，故電弧不能立即熄滅電弧也是開斷過程中重要的泄能方式若電弧由電流較大的值突然熄滅，會有什么后果？?過電壓2022/9/21149直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）電弧熄滅時產(chǎn)生過電壓的原因5-4 直流電弧

51、的特性與熄滅原理回路電感| dIh/dt | 較大很大的自感電勢Ul = LdIh/dtdIh/dt 0 電源電勢過電壓過電壓的影響間隙重擊穿，重燃（reignition）導致系統(tǒng)設備損壞若沒有過電壓抑制措施，不能過分減少燃弧時間2022/9/21150直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）過電壓的計算5-4 直流電弧的特性與熄滅原理一般在電流過零時，過電壓最大 LUgmax Ugmax消電離作用過強結論2022/9/21151直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）弧隙消電離作用過分強烈時，可出現(xiàn)截流（Current chop），即電弧電流突然降到零5-4 直流電弧的特

52、性與熄滅原理由此產(chǎn)生的過電壓稱為截流過電壓2022/9/21152直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）弧隙消電離作用過分強烈時，可出現(xiàn)截流（Current chop），即電弧電流突然降到零5-4 直流電弧的特性與熄滅原理電感電流不能突變電流經(jīng)寄生電容導通截流后電流怎樣流動?2022/9/21153直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）弧隙消電離作用過分強烈時，可出現(xiàn)截流（Current chop），即電弧電流突然降到零5-4 直流電弧的特性與熄滅原理截流后電路中的電壓和電流怎樣變化?2022/9/21154直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）弧隙消電離作

53、用過分強烈時，可出現(xiàn)截流（Current chop），即電弧電流突然降到零5-4 直流電弧的特性與熄滅原理L、C、R 形成衰減振蕩電路弧隙兩端電壓（Uc）最終穩(wěn)定在E2022/9/21155直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）弧隙消電離作用過分強烈時，可出現(xiàn)截流（Current chop），即電弧電流突然降到零5-4 直流電弧的特性與熄滅原理2022/9/21156直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）弧隙消電離作用過分強烈時，可出現(xiàn)截流（Current chop），即電弧電流突然降到零5-4 直流電弧的特性與熄滅原理Ug（ Uc）何時達到最大值（Ugmax）?振蕩電

54、流過零時，Ug（ Uc）達到最大值（Ugmax）此時磁場能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿芰?022/9/21157直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）弧隙消電離作用過分強烈時，可出現(xiàn)截流（Current chop），即電弧電流突然降到零5-4 直流電弧的特性與熄滅原理振蕩電流過零時，Ug（ Uc）達到最大值（Ugmax）此時電場能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿芰縐0 相對較小波阻抗2022/9/21158直流電弧熄滅時的過電壓（over-voltage）開斷感性負載的限壓措施5-4 直流電弧的特性與熄滅原理K1滅弧能力比K2 強降低電流減小儲能K1先分K2 后分提供泄能回路不影響回路正常工作2022/9

55、/21159第5章 電器的電弧理論5-1 引言5-2 氣體放電的物理基礎5-3 電弧的物理特性5-4 直流電弧的特性與熄滅原理5-5 交流電弧的特性與熄滅原理5-6 開關電器典型滅弧裝置的工作原理2022/9/21160O5-5 交流電弧的特性與熄滅原理交流電弧的伏-安特性 交流電弧的伏安特性：Uh, Ih均隨時間變化，dih/dt 也變化假定：電流過零期間，電弧電阻為有限值（介質(zhì)對電弧的冷卻作用不太強）OOIh很小Ph0dWQ / dt = -Ps 0duh / dih 0duh / dt 02022/9/211615-5 交流電弧的特性與熄滅原理交流電弧的伏-安特性 OAIh Ph弧柱變熱

56、、變粗RhdWQ / dt = Ph-Ps 0duh / dt 0ABIh Ph弧柱變熱、變粗Rh：迅速減小dWQ / dt = Ph-Ps 0一定值duh / dt 0duh / dih 0一定值duh / dt 0duh / dih 0（負電阻）BCIh Ph熱慣性：RhBC RhABuhBC uhABRhuh2022/9/211635-5 交流電弧的特性與熄滅原理交流電弧的伏-安特性 COIh Ph弧柱變冷、變細Rh一定值duh / dt 0BCIh Ph熱慣性：RhBC RhABuhBC 0一定值duh / dt 0duh / dih 0（負電阻）燃弧尖峰熄弧尖峰COIh Ph弧柱變冷

57、、變細Rh一定值duh / dt 電流過零后的零休電流過零后的零休零休的作用：利于電弧冷卻，進一步增大電弧電阻，利于電弧熄滅2022/9/211725-5 交流電弧的特性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響阻性負載感性負載電流過零前的零休電流過零后的零休電流過零前的零休電流過零后的零休交流情況下，阻性負載電路比感性負載電路中的電弧更容易熄滅阻性負載中：電流過零前后的零休時間比感性負載中的零休時間長，更利于電弧的冷卻和介質(zhì)恢復，利于電弧熄滅原因之二2022/9/211735-5 交流電弧的特性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響電流過零的速度感性負載電路中uxh 使電流過零時的下降速度增大，

58、電弧在過零前的冷卻時間 變短，從這個角度來看，不利于熄弧2022/9/211745-5 交流電弧的特性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響限流作用當 uh 與 u 可比擬時，體現(xiàn)出限流作用假定：u 處于峰值時，發(fā)生短路，則短路電流不存在非周期分量系統(tǒng)發(fā)生單相短路時，短路電流的一般表達式穩(wěn)態(tài)分量暫態(tài)分量短路電流周期分量有效值短路瞬間電壓的相位角 電流滯后于電壓的相位角 時，非周期分量（暫態(tài)分量）為零2022/9/211755-5 交流電弧的特性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響限流作用假定：t = t1時，觸頭以速度v 打開，形成電弧回路1回路22022/9/211765-5 交流電弧的特

59、性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響限流作用回路1回路2回路12022/9/211775-5 交流電弧的特性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響限流作用回路1回路2回路2假定：電場強度為常數(shù)假定：忽略近極壓降（長?。?022/9/211785-5 交流電弧的特性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響限流作用回路1回路22022/9/211795-5 交流電弧的特性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響限流作用由于電弧電壓的作用，減小了短路電流峰值，縮小了第一個半波電流的時間，稱為限流作用限流峰值：i 的幅值限流系數(shù)：i 和 i 的幅值之比限流的作用：減小短路電流電動力和熱的作用應用：常用

60、于低壓開關電器，在高壓開關電器中作用不顯著?2022/9/211805-5 交流電弧的特性與熄滅原理電弧電壓對交流電路電流的影響減小電路的功率因數(shù)角j感性電路，若無電弧，功率因數(shù)角感性電路，若有電弧，相當于電路中串入了電阻，功率因數(shù)角減小2022/9/211815-5 交流電弧的特性與熄滅原理交流電弧能量的計算計算電弧能量的意義掌握觸頭及滅弧室的發(fā)熱及燒蝕情況影響滅弧性能計算電弧能量的基本方法電弧產(chǎn)生的時刻電弧熄滅的時刻n：燃弧半波數(shù)?實際的交流電弧總在電流過零時熄滅2022/9/211825-5 交流電弧的特性與熄滅原理交流電流過零時，電弧的輸入功率為零，有利于熄弧大部分交流開關設備都利用該