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电 器 理 论 基 础-第四章天津工业大学 电气工程与自动化学院电气工程及其自动化专业

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第四章 交流电弧的熄灭原理教学目的与要求： 1、掌握近阴极效应，熟悉开关电器弧隙的介质恢复强 、掌握近阴极效应， 度特性； 度特性； 2、掌握工频恢复电压，熟悉理想弧隙电压恢复过程， 、掌握工频恢复电压，熟悉理想弧隙电压恢复过程， 了解电弧参数对电压恢复过程的影响； 了解电弧参数对电压恢复过程的影响； 3、掌握交流电弧的熄灭条件，了解交流电弧熄灭过程 、掌握交流电弧的熄灭条件， 的计算方法 教学重点与难点： 1、近阴极效应与弧隙介质恢复强度特性； 、近阴极效应与弧隙介质恢复强度特性； 2、工频恢复电压及理想弧隙电压恢复过程； 、工频恢复电压及理想弧隙电压恢复过程； 3、交流电弧的熄灭条件 、

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第四章 交流电弧的熄灭原理教学基本内容： 1、介质恢复过程的概念； 2、开关电器弧隙的介质恢复强度特性； 3、恢复电压的组成部分和工频恢复电压； 4、理想弧隙上的电压恢复过程； 5、电弧参数对电压恢复过程的影响； 6、交流电弧的熄灭条件； 7、交流电弧熄灭过程的计算方法。

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第四章 交流电弧的熄灭原理概 述 §4-1 §4-2 弧隙中的介质恢复过程 弧隙中的电压恢复过程

§ 4-3 交流电弧的熄灭条件和计算方法 小 结

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概

述

一、交流电弧过零后，存在两个过程： 介质恢复过程和电压恢复过程。 1、介质恢复过程： 弧隙中电离气体从导电状态迅速变为绝缘状态，使弧隙 能承受电压作用而不发生电弧重燃的过程。

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概

述

2、电压恢复过程：熄弧后电路将被开断，电源电压加到 弧隙两端触头上的过程。 若介质恢复强度曲线ujf 大于电压恢复强度曲线uhf,则 电弧趋于熄灭；否则，若某一瞬间ujf小于uhf,则电弧将 继续燃烧。

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概二、两过程在“竞赛” 两过程在“竞赛”ujf1 u u’jf1

述

uhf

t交流电弧过零后，弧隙中的介质恢复过程和弧隙上的电压恢复过程

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§4-1 弧隙中的介质恢复过程一、介质恢复过程的概念： 介质恢复过程的概念：在交流电流过零后的熄弧过程中，弧隙中的介质恢复过程在近阴 极区和弧柱区的情况不同。 1、近阴极区的介质恢复过程： 近阴极效应(重要概念) 近阴极效应(重要概念):电流过零期间，弧隙两端电压也过零，此 时弧隙中的正负带电粒子由于热运动而处于均匀分布状态。电流过零 后，当弧隙两端电压极性改变时，电子迅速向正极方向运动，而离子 由于质量很大，加速缓慢，如果新阴极较冷，要产生电弧电子只能靠 阴 极 表 面 处 存 在 的 高 电 场 进 行 发 射 ， 要 求 E0 大

于 一 定 值 ( 如 106v/cm)。电场E0随着电极上电压Uj 的增大而增大，所以Uj必须 大于一定值；否则，E0就不足以产生场致发射，电弧便不能再产生。

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§ 4 -1

弧隙中的介质恢复过程

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§ 4 -1

弧隙中的介质恢复过程

从电路的角度看， 从电路的角度看，好象弧隙在电流过零后立即获得一定的耐 压强度。这一现象叫做近阴极效应； 压强度。这一现象叫做近阴极效应；而电流过零后弧隙立即能 承受的电压值就称为介质初始恢复强度U 承受的电压值就称为介质初始恢复强度Ujf0。

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§4-1

弧隙中的介质恢复过程

介质初始恢复强度U 并非是一个固定值， 介质初始恢复强度Ujf0 并非是一个固定值，它和电流过零瞬间 原来的阳极(过零后变成阴极)温度关系很大。当电弧电流I 原来的阳极(过零后变成阴极)温度关系很大。当电弧电流Ih增 大时电流过零瞬间电极温度很高，因而Ujf0 下降。见表4-1: 大时电流过零瞬间电极温度很高，因而U 下降。见表4

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§4-1

弧隙中的介质恢复过程

交流电流过零瞬间， 的关系： 交流电流过零瞬间，E0 与Uj 的关系：

E0 =n:弧隙中正离子数密度 q:一个带电粒子的电量 Uj :相对于阴极的电位

2nqU j

ε

ε

:气体的介电常数

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§4-1P98

弧隙中的介质恢复过程

例题：设交流电流过零时，某空气介质短弧弧隙中正离子数密度n=1014 cm-3 ,在 阴极表面处的最大允许电场强度EX=30*104 V/cm。又 ε = ε 0 = 8.86 ×10 14 F / cm

计算弧隙的介质初始恢复强度Ujf0 。

q = 1.6 ×10 19 C

解：由式

E0 =ε 0 Ex 2

2nqU j

得：

ε

U jfo

8.86 ×10 14 × (300000) 2 = = V = 250V 2nq 2 ×1014 ×1.6 ×10 19

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§4-1 2、弧柱区的介质恢复过程： 、弧柱区的介质恢复过程：

弧隙中的介质恢复过程

1) 当弧柱温度在 ) 当弧柱温度在3000~4000K以上时 ， 电弧重燃的物理本质是电弧的 以上时， 以上时 Ph>Ps(输入功率大于散发功率),弧柱被加热使电弧重燃，称为热击穿。 输入功率大于散发功率) 弧柱被加热使电弧重燃，称为热击穿 热击穿。 在临界状态， 保持不变的情况下， 在临界状态，且Rz保持不变的情况下 …… 此处隐藏：2143字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……