第03章电弧及电气触头的基本理论.doc

电弧及电气触头的基本理论教学要求:掌握电弧的形成及熄灭条件，熟悉电弧形成的物理过程、特性；掌握直流电弧及交流电弧的特性及熄灭条件；掌握开关电器常用的熄弧方法；了解电气触头的类型、工作条件；掌握接触电阻的形成、发展、后果及降低措施。3.1电弧的形成和熄灭概述电弧——为一种气体游离放电现象现象：开关电器开断电路时，触关间产生的耀眼的白光。△电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才算断开。特征：①电弧的能量集中，温度报高，亮度很强例：10kvQF断开20kv的电流，电弧功率达到一万kw以上EMBEDAutoCAD.Drawing.14
②电弧由阴级区，阳极区和弧柱区组成弧柱处温度最高，可达6~7k0C到1万度以上在弧柱周围温度较低，亮度明显减弱的部分叫弧焰，电流几手都人人弧柱内部流过。③电弧的气体放电是自持放电，维持电弧燃烧的电压很低在大气中，1cm长的直流电弧的弧柱电压仅15~30v，在变压器油中，1cm长的直流电弧的弧柱电压仅100~220v④电弧是一束游离的气体，质量极轻，极易变形电弧在气体或液体的流动作用下或电动力作用下，能迅速移动、伸长或弯曲。电弧的形成1、带电质点的来源①电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射②弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离2、电弧的形成EMBEDEquation.3
eq\o\ac(○,—)EMBEDEquation.3
电弧的熄灭去游离介质的游离作用→电弧产生介质的去游离作用→电弧熄灭游离>去游离——电弧电流↑游离去游离游离=去游离——电弧电流不变（稳定燃烧）游离<去游离——电弧电流↓→（熄灭）复合：正负离子相互吸引，彼此中和去游离扩散：弧柱中的带电质点由于热运动逸出弧柱外。影响游离和去游离的因素①电弧温度：EMBEDEquation.3
热游离↓→Q↓速度↓→复合加强→Q↓使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触。②电场强度：E↓→运动速度↓→复合↑→Ih↓→Q↓→热游离↓③气体介质的压力：F↓→自由行程缩短→离子浓度↑→复合↑真空数目少→磁撞游离↓→扩散↑④介质特性：包括气体的介电强度、导热系数、热量量、电负荷等⑤电极材料：铜、银、铜钨、银钨合金具有熔点高、导热能力强、热容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸气。3.2直流电弧的特性及熄灭一、特性：1、静态伏安特性曲线：EMBEDEquation.3
EMBEDAutoCAD.Drawing.14
EMBEDEquation.3
为发弧电压、即产生电弧的最小电压值当EMBEDEquation.3
↑时，热游离↑，EMBEDEquation.3
↓故EMBEDEquation.3
↓，EMBEDEquation.3
的变化与EMBEDEquation.3
成反比。2、电弧电压分布图：EMBEDAutoCAD.Drawing.14
EMBEDEquation.3
=阴极区电压（EMBEDEquation.3
）+弧柱区（EMBEDEquation.3
）+阳极区EMBEDEquation.3
EMBEDEquation.3
：大小与EMBEDEquation.3
无关，在空气中EMBEDEquation.3
EMBEDEquation.3
：<EMBEDEquation.3
、且EMBEDEquation.3
而减小甚至为零EMBEDEquation.3
：与EMBEDEquation.3
呈线性关系，在空气中EMBEDEquation.3
短弧：几个mm长、主要由EMBEDEquation.3
组成长弧：几个cm~几个m长，主要由EMBEDEquation.3
组成△近阴极效应（短弧原理）将长弧沿垂直方向切割成多段电弧串联，每一段即构成一个短弧，获得一个阴极区压降。如果加在触头间的电压小于各段短弧的阴极电压之和，则电弧就不能维持而熄灭。直流电弧的工作点EMBEDAutoCAD.Drawing.14
①开关闭全时，EMBEDEquation.3
②K刚分：EMBEDEquation.3
EMBEDEquation.3
③电弧燃烧稳定量：EMBEDEquation.3
EMBEDEquation.3
有：△EMBEDEquation.3
当EMBEDEquation.3
时，△EMBEDEquation.3
；当EMBEDEquation.3
时，△EMBEDEquation.3
由弧稳定燃烧时，有：EMBEDEquation.3