交直流電弧的形成及熄弧原理與方法課件

§2.2交、直流電弧的形成及熄弧原理與方法開(kāi)關(guān)設(shè)備在高壓電器中占有重要的地位，機(jī)械式的開(kāi)關(guān)設(shè)備是用觸頭的位移來(lái)開(kāi)斷電路電流的。

發(fā)生在開(kāi)關(guān)設(shè)備中的電弧稱為開(kāi)關(guān)電弧。§2.2交、直流電弧的形成及熄弧原理與方法一、電弧的形成電弧是氣體放電的一種形式。放電現(xiàn)象：帶電體周圍介質(zhì)從絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，從而使電能通過(guò)的現(xiàn)象。開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行切斷電路或關(guān)合電路時(shí)，若動(dòng)、靜觸頭之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大于介質(zhì)強(qiáng)度，則觸頭之間的絕緣氣體被擊穿，成為游離狀態(tài)，在游離狀態(tài)下的氣體具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性能，這實(shí)質(zhì)上是絕緣介質(zhì)轉(zhuǎn)變成了導(dǎo)電體，也就是形成了電弧。為什么在切斷有電流通過(guò)的電路時(shí)會(huì)形成導(dǎo)電的弧道？開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，動(dòng)、靜觸頭間一般是不導(dǎo)電的絕緣氣體。為什么在切斷有電流通過(guò)的電路時(shí)會(huì)形成導(dǎo)電的弧道？開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)的E電弧通常可以分為三部分：陰極、弧柱和陽(yáng)極。電弧的產(chǎn)生是中性質(zhì)點(diǎn)不斷被游離的結(jié)果E電弧通常可以分為三部分：陰極、弧柱和陽(yáng)極。電弧的產(chǎn)生是中性二、電弧的特點(diǎn)：(1)電弧是強(qiáng)功率的放電現(xiàn)象伴隨著電弧，大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能的形式，使電弧處的溫度極高，以焦耳熱形式發(fā)出的功率可達(dá)10000kW。(2)電弧是一種自持放電現(xiàn)象不用很高的電壓和很大的電流就能維持相當(dāng)長(zhǎng)的電弧穩(wěn)定燃燒而不熄滅。(3)電弧是等離子體，質(zhì)量極輕，極易改變形狀電弧區(qū)內(nèi)氣體的流動(dòng)包括自然對(duì)流及外界甚至電弧電流本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)都會(huì)使電弧受力，改變形狀。二、電弧的特點(diǎn)：三、電弧熄滅的物理過(guò)程在游離的同時(shí)，還存在著一種與游離現(xiàn)象相反的過(guò)程，即帶電質(zhì)點(diǎn)互相中和成為不導(dǎo)電的中性質(zhì)點(diǎn)，使帶質(zhì)點(diǎn)大大減少，這種現(xiàn)象稱為去游離。1.電弧的去游離方式：(1)復(fù)合(2)擴(kuò)散(3)氣體分離三、電弧熄滅的物理過(guò)程2.熄滅電弧的基本條件：2.熄滅電弧的基本條件：四、電弧電壓分布—電弧上的電壓降；—陰極電壓降；—弧柱上的電壓降；—陽(yáng)極電壓降觸頭間的電弧可以分為三個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)弧柱區(qū)陽(yáng)極區(qū)四、電弧電壓分布—電弧上的電壓降；—五、直流電弧的熄滅條件1.直流電弧的伏安特性從電路角度看，直流電弧是一非線性電阻，阻值隨電流及其它因素而改變。具有電弧的R—L直流電路五、直流電弧的熄滅條件起弧后電壓平衡方程式為：當(dāng)游離與去游離處于動(dòng)態(tài)平衡，電弧穩(wěn)定燃燒，則是電路伏安特性；是電弧靜伏安特性。起弧后電壓平衡方兩條曲線交于A、B兩點(diǎn)，此兩點(diǎn)既滿足了電路的要求(電弧外部條件)，又滿足了電弧靜伏安特性的要求(電弧內(nèi)部條件)。B點(diǎn)稱為穩(wěn)定燃燒點(diǎn)；A點(diǎn)稱為視在穩(wěn)定燃燒點(diǎn)。二、直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)及熄滅條件(一)直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)也稱工作點(diǎn)。讓觸頭保持一定距離，電弧燃燒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，電流不隨時(shí)間變化。兩條曲線交于A、B兩點(diǎn)，二、直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)及熄滅條件(二)直流電弧的熄滅條件提高電弧靜伏安特性，使它與曲線無(wú)交點(diǎn)，則電弧熄滅?？芍绷麟娀∠鐥l件為:此式說(shuō)明，當(dāng)電源電壓不足以平衡穩(wěn)態(tài)電弧電壓及線路電阻壓降時(shí)，電弧電流減小直至熄滅。當(dāng)兩曲線相切時(shí)，為電弧燃燒與熄滅的臨界狀態(tài)。(二)直流電弧的熄滅條件六、交流電弧的熄滅條件與熄滅過(guò)程在交流電路中，電流的大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，每周期內(nèi)有兩次通過(guò)零點(diǎn)，同時(shí)交流電弧的溫度和直徑也隨時(shí)間變化，交流電弧的這種特性稱為動(dòng)特性。1.交流電弧的特性由圖知，電弧溫度變化略滯后于電流的變化。這種現(xiàn)象稱為電弧的熱慣性。溫度最大值落后于電流最大值20°電角度，溫度最低值落后于電流零值27°。六、交流電弧的熄滅條件與熄滅過(guò)程在交流電流過(guò)零時(shí)，交流電弧將暫時(shí)熄滅。

對(duì)于交流電弧不存在電弧能否熄滅的問(wèn)題，而是電流過(guò)零后如何有效的阻止電弧重燃的問(wèn)題。在交流電流過(guò)零時(shí)，交流電弧將暫時(shí)熄滅。交流電弧是否重燃與兩個(gè)物理過(guò)程有關(guān)：(1)介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程弧隙中介質(zhì)所能承受而不被擊穿的最大外加電壓，即介質(zhì)的耐壓程度。(2)弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程觸頭間電流為零后，加在弧隙上的電壓稱為恢復(fù)電壓。恢復(fù)電壓達(dá)到最大值的變化過(guò)程稱為弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程。1—真空2—SF63—空氣4—油交流電弧是否重燃與兩個(gè)物理過(guò)程有關(guān)：1—真空2.交流電弧的熄滅

比較電流過(guò)零后弧隙介電強(qiáng)度值和恢復(fù)電壓值的大小，可以判斷交流電弧在電流過(guò)零后能否熄滅。只要電流過(guò)零后，弧隙介電強(qiáng)度值始終大于弧隙恢復(fù)電壓值，弧隙不被擊穿，交流電弧熄滅，否則，電弧將重燃。

2.交流電弧的熄滅無(wú)彈簧有彈簧六、熄滅電弧的基本方法1.加速觸頭的分離速度，迅速拉長(zhǎng)電弧。無(wú)彈簧有彈簧六、熄滅電弧的基本方法2.采用未游離的流體(油或氣體)吹動(dòng)電弧。分別有橫吹、縱吹、縱橫結(jié)合。橫吹可使電弧冷卻并拉長(zhǎng)變細(xì)，其氣流方向垂直于電弧燃燒中心，比縱吹對(duì)電弧冷卻作用好。結(jié)合縱、橫吹弧，滅弧效果更好。2.采用未游離的流體(油或氣體)吹動(dòng)電弧。3.用磁吹法滅弧按左手定則，當(dāng)電弧電流垂直于外磁場(chǎng)時(shí)，電弧將受到磁場(chǎng)力的作用而發(fā)生彎曲、變形，使冷卻作用加強(qiáng)，電弧易熄滅。電弧在本身電流產(chǎn)生的電動(dòng)力影響下的伸展電弧在外加線圈磁場(chǎng)力影響下的移動(dòng)1-吹弧角2-磁吹線圈3.用磁吹法滅弧電弧在本身電流產(chǎn)生的電弧在外加線圈4.把長(zhǎng)電弧分成短電弧。

每相有四個(gè)斷口的油斷路器熄弧柵作用原理圖1-靜觸頭2-動(dòng)觸頭3-柵片金屬柵片柵片結(jié)構(gòu)4.把長(zhǎng)電弧分成短電弧。每相有四個(gè)斷口熄弧柵作用原理圖金屬柵5.采用介質(zhì)絕緣強(qiáng)度大、熱容量大的氣體作為滅弧介質(zhì)如采用SF6氣體作為滅弧介質(zhì)的SF6斷路器，其滅弧性能比空氣優(yōu)良100倍。6.加大氣體介質(zhì)壓力或采用真空熄弧將斷路器的觸頭置于高真空中或適當(dāng)加大弧隙間氣體介質(zhì)的壓力均有利于滅弧。交直流電弧的形成及熄弧原理與方法課件交直流電弧的形成及熄弧原理與方法課件§2.2交、直流電弧的形成及熄弧原理與方法開(kāi)關(guān)設(shè)備在高壓電器中占有重要的地位，機(jī)械式的開(kāi)關(guān)設(shè)備是用觸頭的位移來(lái)開(kāi)斷電路電流的。

發(fā)生在開(kāi)關(guān)設(shè)備中的電弧稱為開(kāi)關(guān)電弧?！?.2交、直流電弧的形成及熄弧原理與方法一、電弧的形成電弧是氣體放電的一種形式。放電現(xiàn)象：帶電體周圍介質(zhì)從絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，從而使電能通過(guò)的現(xiàn)象。開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行切斷電路或關(guān)合電路時(shí)，若動(dòng)、靜觸頭之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大于介質(zhì)強(qiáng)度，則觸頭之間的絕緣氣體被擊穿，成為游離狀態(tài)，在游離狀態(tài)下的氣體具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性能，這實(shí)質(zhì)上是絕緣介質(zhì)轉(zhuǎn)變成了導(dǎo)電體，也就是形成了電弧。為什么在切斷有電流通過(guò)的電路時(shí)會(huì)形成導(dǎo)電的弧道？開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，動(dòng)、靜觸頭間一般是不導(dǎo)電的絕緣氣體。為什么在切斷有電流通過(guò)的電路時(shí)會(huì)形成導(dǎo)電的弧道？開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)的E電弧通?？梢苑譃槿糠郑宏帢O、弧柱和陽(yáng)極。電弧的產(chǎn)生是中性質(zhì)點(diǎn)不斷被游離的結(jié)果E電弧通?？梢苑譃槿糠郑宏帢O、弧柱和陽(yáng)極。電弧的產(chǎn)生是中性二、電弧的特點(diǎn)：(1)電弧是強(qiáng)功率的放電現(xiàn)象伴隨著電弧，大量的電能轉(zhuǎn)化為熱能的形式，使電弧處的溫度極高，以焦耳熱形式發(fā)出的功率可達(dá)10000kW。(2)電弧是一種自持放電現(xiàn)象不用很高的電壓和很大的電流就能維持相當(dāng)長(zhǎng)的電弧穩(wěn)定燃燒而不熄滅。(3)電弧是等離子體，質(zhì)量極輕，極易改變形狀電弧區(qū)內(nèi)氣體的流動(dòng)包括自然對(duì)流及外界甚至電弧電流本身產(chǎn)生的磁場(chǎng)都會(huì)使電弧受力，改變形狀。二、電弧的特點(diǎn)：三、電弧熄滅的物理過(guò)程在游離的同時(shí)，還存在著一種與游離現(xiàn)象相反的過(guò)程，即帶電質(zhì)點(diǎn)互相中和成為不導(dǎo)電的中性質(zhì)點(diǎn)，使帶質(zhì)點(diǎn)大大減少，這種現(xiàn)象稱為去游離。1.電弧的去游離方式：(1)復(fù)合(2)擴(kuò)散(3)氣體分離三、電弧熄滅的物理過(guò)程2.熄滅電弧的基本條件：2.熄滅電弧的基本條件：四、電弧電壓分布—電弧上的電壓降；—陰極電壓降；—弧柱上的電壓降；—陽(yáng)極電壓降觸頭間的電弧可以分為三個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)弧柱區(qū)陽(yáng)極區(qū)四、電弧電壓分布—電弧上的電壓降；—五、直流電弧的熄滅條件1.直流電弧的伏安特性從電路角度看，直流電弧是一非線性電阻，阻值隨電流及其它因素而改變。具有電弧的R—L直流電路五、直流電弧的熄滅條件起弧后電壓平衡方程式為：當(dāng)游離與去游離處于動(dòng)態(tài)平衡，電弧穩(wěn)定燃燒，則是電路伏安特性；是電弧靜伏安特性。起弧后電壓平衡方兩條曲線交于A、B兩點(diǎn)，此兩點(diǎn)既滿足了電路的要求(電弧外部條件)，又滿足了電弧靜伏安特性的要求(電弧內(nèi)部條件)。B點(diǎn)稱為穩(wěn)定燃燒點(diǎn)；A點(diǎn)稱為視在穩(wěn)定燃燒點(diǎn)。二、直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)及熄滅條件(一)直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)也稱工作點(diǎn)。讓觸頭保持一定距離，電弧燃燒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，電流不隨時(shí)間變化。兩條曲線交于A、B兩點(diǎn)，二、直流電弧的穩(wěn)定燃燒點(diǎn)及熄滅條件(二)直流電弧的熄滅條件提高電弧靜伏安特性，使它與曲線無(wú)交點(diǎn)，則電弧熄滅?？芍绷麟娀∠鐥l件為:此式說(shuō)明，當(dāng)電源電壓不足以平衡穩(wěn)態(tài)電弧電壓及線路電阻壓降時(shí)，電弧電流減小直至熄滅。當(dāng)兩曲線相切時(shí)，為電弧燃燒與熄滅的臨界狀態(tài)。(二)直流電弧的熄滅條件六、交流電弧的熄滅條件與熄滅過(guò)程在交流電路中，電流的大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，每周期內(nèi)有兩次通過(guò)零點(diǎn)，同時(shí)交流電弧的溫度和直徑也隨時(shí)間變化，交流電弧的這種特性稱為動(dòng)特性。1.交流電弧的特性由圖知，電弧溫度變化略滯后于電流的變化。這種現(xiàn)象稱為電弧的熱慣性。溫度最大值落后于電流最大值20°電角度，溫度最低值落后于電流零值27°。六、交流電弧的熄滅條件與熄滅過(guò)程在交流電流過(guò)零時(shí)，交流電弧將暫時(shí)熄滅。

對(duì)于交流電弧不存在電弧能否熄滅的問(wèn)題，而是電流過(guò)零后如何有效的阻止電弧重燃的問(wèn)題。在交流電流過(guò)零時(shí)，交流電弧將暫時(shí)熄滅。交流電弧是否重燃與兩個(gè)物理過(guò)程有關(guān)：(1)介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程弧隙中介質(zhì)所能承受而不被擊穿的最大外加電壓，即介質(zhì)的耐壓程度。(2)弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程觸頭間電流為零后，加在弧隙上的電壓稱為恢復(fù)電壓?；謴?fù)電壓達(dá)到最大值的變化過(guò)程稱為弧隙電壓的恢復(fù)過(guò)程。1—真空2—SF63—空氣4—油交流電弧是否重燃與兩個(gè)物理過(guò)程有關(guān)：1—真空2.交流電弧的熄滅

比較電流過(guò)零后弧隙介電強(qiáng)度值和恢復(fù)電壓值的大小，可以判斷交流電弧在電流過(guò)零后能否熄滅。只要電流過(guò)零后，弧隙介電強(qiáng)度值始終大于弧隙恢復(fù)電壓值，弧隙不被擊穿，交流電弧熄滅，否則，電弧將重燃。

2.交流電弧的熄滅無(wú)彈簧有彈簧六、熄滅電弧的基本方法1.加速觸頭的分離速度，迅速拉長(zhǎng)電弧。無(wú)彈簧有彈簧六、熄滅電弧的基本方法2.采用未游離的流體(油或氣體)吹動(dòng)電弧。分別有橫吹、縱吹、縱橫結(jié)合。橫吹可使電弧冷卻并拉長(zhǎng)變細(xì)，其氣流方向垂直于電弧燃燒中心，比縱吹對(duì)電弧冷卻作用好。結(jié)合縱、橫吹弧，滅弧效果更好。2.采用未游離的流體(油或氣體)吹動(dòng)電弧。3.用磁吹法滅弧按左手定則，當(dāng)電弧電流垂直于外磁場(chǎng)時(shí)，電弧將受到磁場(chǎng)力的作用而發(fā)生彎曲、變形，使冷卻作用加強(qiáng)，電弧易熄滅。電弧在本身電流產(chǎn)生的電動(dòng)力影響下的伸展電弧在外加線圈磁場(chǎng)力影響下的移動(dòng)1-吹弧角2-磁吹線圈3.用磁吹法滅弧電弧在本身電流