低壓電器講稿 觸頭及滅弧系統(tǒng)課件

第四章觸頭與滅弧系統(tǒng)第一節(jié)概述觸頭與滅弧系統(tǒng)是開關(guān)電器的重要組成部分觸頭工作分為四種情況分斷狀態(tài)閉合狀態(tài)閉合過程分斷過程第四章觸頭與滅弧系統(tǒng)第一節(jié)概述1第一節(jié)概述觸頭與滅弧系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)負載電路的電壓、電流、功率因數(shù)或時間常數(shù)分斷與閉合能力負載工作制電路的固有振蕩頻率與振幅系數(shù)電壽命與機械壽命第一節(jié)概述觸頭與滅弧系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)2第二節(jié)閉合工作的觸頭接觸電阻（表4-2、4-3）接觸力與可承載的電流有關(guān)，與結(jié)構(gòu)及散熱情況有關(guān)不應超過材料的屈服極限長期閉合工作的可動連接接觸壓力按表4-4選擇電流密度按表4-5選擇不同接觸形式單位電流接觸力按表4-6選擇第二節(jié)閉合工作的觸頭接觸電阻（表4-2、4-3）3第三節(jié)載流情況下觸頭的閉合觸頭彈跳的過程第三節(jié)載流情況下觸頭的閉合觸頭彈跳的過程4第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷均質(zhì)觸頭材料的金屬蒸發(fā)對弧根的影響燃弧時電弧在觸頭表面形成若干個弧根，弧根區(qū)域中形成一個深池，觸頭材料由熔池蒸發(fā)，對觸頭產(chǎn)生嚴重的燒損第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷均質(zhì)觸頭材料的金屬蒸發(fā)對弧根的5第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷非均質(zhì)觸頭材料上金屬的蒸發(fā)促使弧根穩(wěn)定沸點高的材料形成骨架，在弧根區(qū)域銀先熔化沸騰，蒸發(fā)出來的銀蒸氣對骨架起冷卻作用，包圍弧柱，促使弧根停留在原處，減少金屬蒸發(fā)而產(chǎn)生的磨損第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷非均質(zhì)觸頭材料上金屬的蒸發(fā)促使6第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷觸頭分斷產(chǎn)生電弧，盡快將電弧引至引弧角第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷觸頭分斷產(chǎn)生電弧，盡快將電弧引7第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流開關(guān)電器觸頭開距據(jù)臨界滅弧電流來選擇曲線1：自由電弧曲線2：有磁吹及有滅弧室區(qū)域1：隨電流增加燃弧時間增長區(qū)域2：與1相反臨界電流有磁吹：5-10A無磁吹：20-70A第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流開關(guān)電器觸頭開距據(jù)臨界滅弧8第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流電弧熄滅時的長度計算公式式中：---開斷電流---系數(shù)，不同氣體時系數(shù)見表4-9第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流電弧熄滅時的長度計算公式式9第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流接觸器第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流接觸器10第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算小電流：開距增大，燃弧時間減少（弧根在窄縫中運動受限）大電流：開距增大，燃弧時間增加（降低電弧運動速度）第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算小電流：11第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算交流電器滅弧時間不超過0.1S220V時無臨界電流區(qū)380V后與直流時一樣第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算交流電器12第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算觸頭選擇與計算步驟開距確定根據(jù)開關(guān)用途與通斷電流大小選擇觸頭材料由觸頭材料性能查出選用材料的熔化溫度,計算觸頭接觸電壓根據(jù)計算得出的接觸電壓與閉合工作電流,計算接觸電阻由接觸電阻經(jīng)驗公式計算所需接觸力F

(設(shè)計時也可按經(jīng)驗值選擇接觸力)第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算觸頭選擇與計算步驟13第六節(jié)滅弧裝置絕緣材料滅弧室第六節(jié)滅弧裝置絕緣材料滅弧室14第六節(jié)滅弧裝置絕緣材料滅弧室第六節(jié)滅弧裝置絕緣材料滅弧室15第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室16第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室17第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室18第六節(jié)滅弧裝置中小容量斷路器柵片滅弧室第六節(jié)滅弧裝置中小容量斷路器19第六節(jié)滅弧裝置大容量斷路器第六節(jié)滅弧裝置大容量斷路器20第六節(jié)滅弧裝置大容量斷路器第六節(jié)滅弧裝置大容量斷路器21第七節(jié)滅弧系統(tǒng)的計算低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計低壓直流電器熄弧方式分類A自然滅弧機械運動或電動力將電弧拉長B強制滅弧一般為磁吹（運用外加磁場增加電弧運動速度）第七節(jié)滅弧系統(tǒng)的計算低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計22低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法1）串聯(lián)磁吹線圈

優(yōu)點：線圈與主觸頭串聯(lián)對熄滅大電流電弧有利

缺點：對熄滅小電流電弧不利

為此，需增加線圈匝數(shù)，串聯(lián)又增加線徑導致耗銅多低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法23低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法2）并聯(lián)磁吹線圈

優(yōu)點：線圈接于電源電壓一定，B與線圈R與N有關(guān)，而與電弧電流無關(guān)，故與串聯(lián)磁吹相比，對熄滅小電流電弧有利，線徑小，N少，故耗銅少

缺點：極性固定，主回路或磁吹線圈接反，導致反吹滅弧不可靠線圈與主回路絕緣，受電弧影響，絕緣老化，結(jié)構(gòu)性差低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法24低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法2）永久磁鐵

優(yōu)點：節(jié)銅、節(jié)能，無絕緣問題，B與U、I無關(guān)

缺點：受外界磁場、溫度及振動而退磁，須進行穩(wěn)磁處理至于極性可設(shè)計成無極性永磁磁鐵滅弧裝置低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法25低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計直流滅弧裝置的設(shè)計

已知條件：電源電壓分斷電流1）初定磁吹線圈匝數(shù)、夾板之間距離等結(jié)構(gòu)參數(shù)夾板距離(Δ)>觸頭寬度+滅弧室壁厚對于直流接觸器:低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計直流滅弧裝置的設(shè)計26低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計2）計算電弧電流在范圍,5-6個電流值的弧隙磁場強度3）按寬縫情況計算不同電弧電流時,電弧運動速度低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計2）計算電弧電流在范圍27低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計4）計算電弧直徑5）初定滅弧室尺寸A:縫寬寬縫滅弧室:窄縫滅弧室:低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計4）計算電弧直徑28低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計5）初定滅弧室尺寸B:初定電弧長度U—觸頭斷開時所承受的電壓--電弧電壓縱向梯度(V/cm)

低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計5）初定滅弧室尺寸29低壓電器講稿觸頭及滅弧系統(tǒng)課件30低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計6）計算滅弧室的電弧電壓

7）作電弧靜態(tài)伏安特性及電路伏安特性5—6個:作出靜伏安特性:電路伏安特性低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計6）計算滅弧室的電弧電壓31低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計8）確定滅弧室尺寸兩特性無交點,電弧熄滅兩特性有交點,則增加重算兩者相切,此時電弧長度為臨界長度

滅弧室周界長度>臨界長度電弧不至于吹出滅弧室外低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計8）確定滅弧室尺寸32低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計9）若選用窄縫滅弧室

其余同上低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計9）若選用窄縫滅弧室33低壓交流電器滅弧裝置的設(shè)計

小電流交流電器一般不加滅弧裝置,而利用雙斷點或四斷點來提高介質(zhì)恢復強度電流較大時,需采用滅弧裝置來迅速滅弧常用有:金屬柵片式滅弧室多縱縫滅弧室真空滅弧室低壓交流電器滅弧裝置的設(shè)計小電流交流電器一般不加滅弧裝34金屬柵片式滅弧室的設(shè)計原理

利用交流電弧過零時的近陰極效應滅弧金屬柵片滅弧室介質(zhì)恢復強度特性在電弧電流過零后300μS以內(nèi)金屬柵片式滅弧室的設(shè)計原理35金屬柵片式滅弧室的設(shè)計短弧段數(shù)的確定1)交流電弧電流過零瞬時,工頻恢復電壓值用三極電器分斷三相電路,若電源中性點與負載中性點

一點接地:兩點均接地:用兩極電器分斷單相電路:金屬柵片式滅弧室的設(shè)計短弧段數(shù)的確定36金屬柵片式滅弧室的設(shè)計短弧段數(shù)的確定2)恢復電壓國標:

電路固有振蕩頻率:

恢復電路的振幅系數(shù):金屬柵片式滅弧室的設(shè)計短弧段數(shù)的確定37金屬柵片式滅弧室的設(shè)計短弧段數(shù)的確定3)交流電弧熄滅條件4)選取適當短弧數(shù)

作圖,若處處高于則電弧熄滅

否則增加短弧段數(shù)金屬柵片式滅弧室的設(shè)計短弧段數(shù)的確定38低壓電器講稿觸頭及滅弧系統(tǒng)課件39第四章觸頭與滅弧系統(tǒng)第一節(jié)概述觸頭與滅弧系統(tǒng)是開關(guān)電器的重要組成部分觸頭工作分為四種情況分斷狀態(tài)閉合狀態(tài)閉合過程分斷過程第四章觸頭與滅弧系統(tǒng)第一節(jié)概述40第一節(jié)概述觸頭與滅弧系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)負載電路的電壓、電流、功率因數(shù)或時間常數(shù)分斷與閉合能力負載工作制電路的固有振蕩頻率與振幅系數(shù)電壽命與機械壽命第一節(jié)概述觸頭與滅弧系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)41第二節(jié)閉合工作的觸頭接觸電阻（表4-2、4-3）接觸力與可承載的電流有關(guān)，與結(jié)構(gòu)及散熱情況有關(guān)不應超過材料的屈服極限長期閉合工作的可動連接接觸壓力按表4-4選擇電流密度按表4-5選擇不同接觸形式單位電流接觸力按表4-6選擇第二節(jié)閉合工作的觸頭接觸電阻（表4-2、4-3）42第三節(jié)載流情況下觸頭的閉合觸頭彈跳的過程第三節(jié)載流情況下觸頭的閉合觸頭彈跳的過程43第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷均質(zhì)觸頭材料的金屬蒸發(fā)對弧根的影響燃弧時電弧在觸頭表面形成若干個弧根，弧根區(qū)域中形成一個深池，觸頭材料由熔池蒸發(fā)，對觸頭產(chǎn)生嚴重的燒損第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷均質(zhì)觸頭材料的金屬蒸發(fā)對弧根的44第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷非均質(zhì)觸頭材料上金屬的蒸發(fā)促使弧根穩(wěn)定沸點高的材料形成骨架，在弧根區(qū)域銀先熔化沸騰，蒸發(fā)出來的銀蒸氣對骨架起冷卻作用，包圍弧柱，促使弧根停留在原處，減少金屬蒸發(fā)而產(chǎn)生的磨損第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷非均質(zhì)觸頭材料上金屬的蒸發(fā)促使45第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷觸頭分斷產(chǎn)生電弧，盡快將電弧引至引弧角第四節(jié)載流情況下觸頭的分斷觸頭分斷產(chǎn)生電弧，盡快將電弧引46第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流開關(guān)電器觸頭開距據(jù)臨界滅弧電流來選擇曲線1：自由電弧曲線2：有磁吹及有滅弧室區(qū)域1：隨電流增加燃弧時間增長區(qū)域2：與1相反臨界電流有磁吹：5-10A無磁吹：20-70A第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流開關(guān)電器觸頭開距據(jù)臨界滅弧47第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流電弧熄滅時的長度計算公式式中：---開斷電流---系數(shù)，不同氣體時系數(shù)見表4-9第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流電弧熄滅時的長度計算公式式48第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流接觸器第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算直流接觸器49第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算小電流：開距增大，燃弧時間減少（弧根在窄縫中運動受限）大電流：開距增大，燃弧時間增加（降低電弧運動速度）第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算小電流：50第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算交流電器滅弧時間不超過0.1S220V時無臨界電流區(qū)380V后與直流時一樣第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算交流電器51第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算觸頭選擇與計算步驟開距確定根據(jù)開關(guān)用途與通斷電流大小選擇觸頭材料由觸頭材料性能查出選用材料的熔化溫度,計算觸頭接觸電壓根據(jù)計算得出的接觸電壓與閉合工作電流,計算接觸電阻由接觸電阻經(jīng)驗公式計算所需接觸力F

(設(shè)計時也可按經(jīng)驗值選擇接觸力)第五節(jié)觸頭參數(shù)的選擇與計算觸頭選擇與計算步驟52第六節(jié)滅弧裝置絕緣材料滅弧室第六節(jié)滅弧裝置絕緣材料滅弧室53第六節(jié)滅弧裝置絕緣材料滅弧室第六節(jié)滅弧裝置絕緣材料滅弧室54第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室55第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室56第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室第六節(jié)滅弧裝置柵片滅弧室57第六節(jié)滅弧裝置中小容量斷路器柵片滅弧室第六節(jié)滅弧裝置中小容量斷路器58第六節(jié)滅弧裝置大容量斷路器第六節(jié)滅弧裝置大容量斷路器59第六節(jié)滅弧裝置大容量斷路器第六節(jié)滅弧裝置大容量斷路器60第七節(jié)滅弧系統(tǒng)的計算低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計低壓直流電器熄弧方式分類A自然滅弧機械運動或電動力將電弧拉長B強制滅弧一般為磁吹（運用外加磁場增加電弧運動速度）第七節(jié)滅弧系統(tǒng)的計算低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計61低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法1）串聯(lián)磁吹線圈

優(yōu)點：線圈與主觸頭串聯(lián)對熄滅大電流電弧有利

缺點：對熄滅小電流電弧不利

為此，需增加線圈匝數(shù)，串聯(lián)又增加線徑導致耗銅多低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法62低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法2）并聯(lián)磁吹線圈

優(yōu)點：線圈接于電源電壓一定，B與線圈R與N有關(guān)，而與電弧電流無關(guān)，故與串聯(lián)磁吹相比，對熄滅小電流電弧有利，線徑小，N少，故耗銅少

缺點：極性固定，主回路或磁吹線圈接反，導致反吹滅弧不可靠線圈與主回路絕緣，受電弧影響，絕緣老化，結(jié)構(gòu)性差低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法63低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法2）永久磁鐵

優(yōu)點：節(jié)銅、節(jié)能，無絕緣問題，B與U、I無關(guān)

缺點：受外界磁場、溫度及振動而退磁，須進行穩(wěn)磁處理至于極性可設(shè)計成無極性永磁磁鐵滅弧裝置低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計在觸頭間隙中產(chǎn)生外加磁場的方法64低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計直流滅弧裝置的設(shè)計

已知條件：電源電壓分斷電流1）初定磁吹線圈匝數(shù)、夾板之間距離等結(jié)構(gòu)參數(shù)夾板距離(Δ)>觸頭寬度+滅弧室壁厚對于直流接觸器:低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計直流滅弧裝置的設(shè)計65低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計2）計算電弧電流在范圍,5-6個電流值的弧隙磁場強度3）按寬縫情況計算不同電弧電流時,電弧運動速度低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計2）計算電弧電流在范圍66低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計4）計算電弧直徑5）初定滅弧室尺寸A:縫寬寬縫滅弧室:窄縫滅弧室:低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計4）計算電弧直徑67低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計5）初定滅弧室尺寸B:初定電弧長度U—觸頭斷開時所承受的電壓--電弧電壓縱向梯度(V/cm)

低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計5）初定滅弧室尺寸68低壓電器講稿觸頭及滅弧系統(tǒng)課件69低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計6）計算滅弧室的電弧電壓

7）作電弧靜態(tài)伏安特性及電路伏安特性5—6個:作出靜伏安特性:電路伏安特性低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計6）計算滅弧室的電弧電壓70低壓直流電器滅弧裝置的設(shè)計8）確定滅弧室尺寸兩特性無交點,電弧熄滅兩特性有交點,則增加重