1、瀘州職業技術學院1第第3 3章章 電弧及電氣觸頭的基本理論電弧及電氣觸頭的基本理論教學要求：掌握電弧的特征 了解電弧形成的原因及電弧熄滅的基本方法 影響觸頭電阻的因素。重 點：電弧熄滅的基本方法。影響觸頭電阻的因素。難 點：電弧形成的原因第1頁/共32頁瀘州職業技術學院23-1 電弧的形成和熄滅弧柱陽極區陰極區第2頁/共32頁瀘州職業技術學院33-1 電弧的形成和熄滅、電弧產生的條件：、電弧產生的條件： 斷開電路時，觸頭間電壓大于1020V；電流大于80100mA 2 2、帶電質點的來源：、帶電質點的來源：電極發射大量自由電子 強電場發射強電場力 熱電子發射高溫電極間弧柱氣體游，產生大量的電子

2、和離子 碰撞游離電場力的作用，由高速運動的電子作用產生 熱游離高溫（起?。芍行再|點熱運動碰撞產生3.1.電弧的形成：大量帶電質點在電場力的作用定向運動第3頁/共32頁瀘州職業技術學院43-1 電弧的形成和熄滅3 3、電弧的形成：強電場發射熱電子發射電弧熱游離溫度磁撞游離加速 弧柱陽極區陰極區陰極發射（起因）碰撞游離（重要因素）擊穿（量變到質變）熱游離（主要因素）維持發展第4頁/共32頁瀘州職業技術學院53-1 電弧的形成和熄滅4 4、電弧的特點： 電弧的放電現象是一種氣體自持放電。 電弧是一種離子通道（載流通道）：只有觸頭間的電弧熄滅后，電流才真正切斷。 電弧的溫度很高、能量大：容易燒壞觸

3、頭，或使觸頭周圍的絕緣材料遭受破壞。 電弧燃燒時間過長，壓力過高，有可能使電器發生爆炸事故。 質量輕，在外力的作用下易變形第5頁/共32頁瀘州職業技術學院63-1 電弧的形成和熄滅關鍵是加強去游離作用 介質的游離作用電弧產生 介質的去游離作用電弧熄滅1去游離：正、負質點相互吸引中和為中性質點。2熄弧條件 游離與去游離誰主導？當游離去游離電弧電流（劇烈燃燒）當游離=去游離電弧電流不變（穩定燃燒） 當游離去游離電弧電流（熄滅）電弧的熄滅：電弧的熄滅：帶電質點不斷消失帶電質點不斷消失 第6頁/共32頁瀘州職業技術學院7復合 異性質點靠近而相互中和的現象。 冷卻 擴散 帶電質點逸出弧柱外的現象。 吹弧

4、影響游離和去游離的因素電弧溫度電弧溫度：熱游離Q速度復合加強Q使溫度降低的方法有：吹弧、拉長電弧、或與冷卻介質表面接觸。電場強度電場強度：E運動速度復合Q熱游離氣體介質的壓力氣體介質的壓力：F自由行程縮短離子濃度復合 真空數目少磁撞游離擴散介質特性介質特性：包括氣體的介電強度、導熱系數、熱量量、電負荷電極材料電極材料：銅、銀、銅鎢、銀鎢合金具有熔點高、導熱能力強、熱容量大的特點，可減少熱電子發射和弧柱中的金屬蒸氣。3、去游離方式第7頁/共32頁瀘州職業技術學院8 提高觸頭的開斷速度（分閘彈簧） 冷卻電弧（油、SF6、真空、壓縮空氣） 拉長電弧 吹弧 增大絕緣介質氣體壓力 將觸頭置于真空滅弧室中

5、 將長弧分割成多段短弧。4、熄滅電弧的基本方法熄滅電弧的基本方法3-1 電弧的形成和熄滅第8頁/共32頁瀘州職業技術學院93.2 直流電弧的特性及熄滅弧柱陰極區區極陰Un第9頁/共32頁瀘州職業技術學院103 3、2 2、1 1 特性：特性：1、靜態伏安特性曲線 為發弧電壓、即產生電弧的最小電壓值)(hhifU UfUhabih)0(hhiU3.2 直流電弧的特性及熄滅第10頁/共32頁瀘州職業技術學院112、電弧電壓分布圖：電弧電壓分布圖： =陰極區電壓+弧柱區電壓+陽極區電壓 弧柱陰極區區極陰UnhU3.2 直流電弧的特性及熄滅第11頁/共32頁瀘州職業技術學院12Uh=陰極區電壓U陰極區

6、+弧柱區UH+陽極區U陽極區或： U陰極區，大小與ih無關，在空氣中U=811V UH與ih呈線性關系 U陽極區 BA燃弧電壓 B熄弧電壓BAtU hABin第18頁/共32頁瀘州職業技術學院19電弧在自然過零時將自動熄滅，但下半周期隨著電壓的升高，電弧會重燃。若電流過零時，電弧不再重燃，電弧就此熄滅。2、熱慣性：電弧溫度的變化滯后于電流的變化3 33 3 交流電弧的特性及熄滅交流電弧的特性及熄滅第19頁/共32頁瀘州職業技術學院203 3、3 3、2 2 交流電弧的熄交流電弧的熄滅滅 1、弧隙介質電強度的恢復過程UjUj弧隙介質能夠承受而致使弧隙擊穿的最小電壓 過程：過程：電流過零前電弧的溫

7、度高，熱游離強烈，弧隙的導電性能好電流過零時弧隙溫度劇降，熱游離減弱，弧隙失去導電性能而恢復為絕緣介質。電流過零后溫度繼續下降，弧隙介質電強度逐漸回升。這種現象稱為交流電路的這種現象稱為交流電路的近陰極效應近陰極效應。（電流極性改變后的0.11.0秒瞬間, 有Uj=150250V）第20頁/共32頁瀘州職業技術學院21 2 2、弧隙電壓的恢復過程、弧隙電壓的恢復過程U UhfhfU Uhfhf電壓由熄弧電壓恢復到電源電壓的過程。 過程1、電流過零前，電弧電阻很小，電源電壓大部分降落在線路或負載的阻抗上。2、電流過零時，電弧熄滅，最后變為絕緣介質，電源電壓全部加在弧隙上。3 33 3 交流電弧的

8、特性及熄滅交流電弧的特性及熄滅第21頁/共32頁瀘州職業技術學院223 3、交流電弧的熄滅條件：、交流電弧的熄滅條件：0aUnfuUjta)熄 滅b)重 燃0tuUj3 33 3 交流電弧的特性及熄滅交流電弧的特性及熄滅jhfUU第22頁/共32頁瀘州職業技術學院234、交流電弧的滅弧方法、交流電弧的滅弧方法(1)(1)提高觸頭的分閘進度提高觸頭的分閘進度 迅速拉長電弧，E，冷卻與擴散(2)(2)采用多斷口滅弧采用多斷口滅弧 拉長迅速，行程， 滅弧時間提高了滅弧能力(3)(3)吹弧吹弧加強冷卻和擴散 橫吹將電弧吹彎吹長 縱吹將電弧吹細3 33 3 交流電弧的特性及熄滅交流電弧的特性及熄滅第23

9、頁/共32頁瀘州職業技術學院24(4)(4)利用固體介質的狹縫狹溝滅弧利用固體介質的狹縫狹溝滅弧 冷卻,表面吸附電子，加強復合。 如：介質縱縫滅弧罩 介質填料滅弧管(5)(5)利用短弧原理滅弧利用短弧原理滅弧 w交流電路：電流自然過零時，每一短弧有150250v電壓。w直流電路：每一短弧的陰極區有811v電壓降。3 33 3 交流電弧的特性及熄滅交流電弧的特性及熄滅第24頁/共32頁瀘州職業技術學院25(6)(6)磁吹磁吹 利用電磁力驅動和拉長電弧至固體介質滅弧罩或金屬柵滅弧罩中(7)(7)高壓力氣體介質滅弧高壓力氣體介質滅弧 磁撞游離，復合(8)(8)真空滅弧真空滅弧 碰撞游離，熱游離，擴散

10、 3 33 3 交流電弧的特性及熄滅交流電弧的特性及熄滅第25頁/共32頁瀘州職業技術學院263 34 4 電氣觸頭電氣觸頭第26頁/共32頁瀘州職業技術學院27概述概述1、概念：通過接觸傳導電流的兩個或以上的金屬導體的端接部分。2、影響接觸電阻的因素及降低其值的措施：（1）觸頭材料：銅鋁過渡接頭片（2）接觸壓力：（3）接觸形式：點、線、面接觸的用途（4）接觸面的加工情況：平而不是光3 34 4 電氣觸頭電氣觸頭指兩個或幾個導體之間相互接觸的部分 接觸電阻觸頭質量決定第27頁/共32頁瀘州職業技術學院28對電氣觸頭的要求對電氣觸頭的要求 1、結構可靠 2、由良好的導電性能和接觸性能。3、通過規

11、定的電流時，發熱溫度不超過規定值。4、開斷規定容量的電流時有足夠的抗熔焊和抗電弧燒傷能力5、通過短路電流時，具有足夠的動穩定和熱穩定。3 34 4 電氣觸頭電氣觸頭第28頁/共32頁瀘州職業技術學院293 34 4 電氣觸頭電氣觸頭觸頭的分類和結構觸頭的分類和結構按接觸面的形式劃分平面觸頭線觸頭點觸頭按結構形式劃分滑動觸頭固定觸頭可斷觸頭刀形觸頭指形觸頭插座式觸頭第29頁/共32頁瀘州職業技術學院30習題及思考題習題及思考題31 何為電弧？簡述斷路器觸頭開斷時斷口電弧的形成過程及由此 而確定的基本滅弧方法。32 直流電弧穩定燃燒的條件為何？滅弧柵何滅弧室在滅弧原理上由何差別？33 交流電弧電流有何特點？熄滅交流電弧的條件是什么？34 什么叫介