电气工程基础--第6章

电气工程基础 课件 PPT

2004/6

电气工程基础开关电器上海交通大学电气工程系

主要内容灭弧原理

高压断路器

隔离开关

高压负荷开关高压熔断器电气工程基础

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主要内容2004/6

主要内容灭弧原理

高压断路器

灭弧原理高压断路器隔离开关高压负荷开关高压熔断器

隔离开关

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灭弧原理2004/6

1、电弧中带电质点的产生当切断路瞬间，动静触头间出现弧光放电，是由于其间的介质迅速游离，存在着一定浓度的带电质点，即带正电荷的离子和带负电荷的电子。触头间电弧燃烧的区域称为弧隙。弧隙中带电质点不断增多的游离过程可以由各种不同途径发生：(1)强电场发射；(2)碰撞游离； (3)热游离；(4)热电子发射。

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灭弧原理2004/6

强电场发射在断路器触头分开的最初瞬间，触头电极的表面受到外加电压所形成的强电场的作用，金属电极表面的电子就会在电场力的作用下被拉出，即发生了所谓强电场发射。金属表面发射电子的数量决定于极间电场强度的高低。当电场强度超过107V/cm时，即使金属表面温度不高，其电子发射量也会显著增加。

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灭弧原理2004/6

碰撞游离当有一定强动能的电子撞击到某种气体的中性质点时，可使其间电子被释放出来，游离成正离子和新的自由电子。被撞击的电子和原来的电子又会在电场作用下向阳极作加速运动，获得足够动能后，又将撞击其它中性质点，产生更多的自由电子和正离子，使带电质点浓度迅速增加。这一游离过程即称为碰撞游离。

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灭弧原理2004/6

热游离在高温下，气体分子和原子热运动加快，它们互相碰撞，在温度足够高时会撞击产生离子和自由电子，这种现象称为热游离。

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灭弧原理2004/6

热电子发射在弧光放电过程中，电极表面少数点上有局部较集中的电流，同时因开关触头分离后，触头间接触压力及接触面积逐渐减小，接触电阻也随之增加，会使电极表面有相应高温，从而造成其中的电子获得很大的动能后逸出到周围空间。这种现象称为热电子发射，其强弱程度与阴极的材料及表面温度有关，是气体介质中带电质点产生的主要原因之一。

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高压

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灭弧原理2004/6

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高压断路器

电弧间隙的去游离在电弧放电发生后，介质中同时存在着游离与去游离这样二个相反过程。去游离对应的是弧隙中带电粒子(正离子或自由电子)减少的过程，它进行的方式主要有两种： 1.复合 2.扩散

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灭弧原理2004/6

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复合再结合是指带异性电荷的质点相互接触，交换多余电荷而形成中性质点的现象，又称复合。

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灭弧原理2004/6

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扩散带电质点从弧燃区域逃逸至周围介质中去称作扩散。电弧中扩散主要因 (1)弧燃区域与周围介质中带电质点浓度不同；(2)两区域中温度的不同而引起。弧柱中带电质点不断扩散到介质中，并在介质中发生再结合，使得弧燃区域中导电质点数目减少，发生去游离。扩散的速率决定于电弧表面上带电质点数目，故与电弧直径成反比。

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灭弧原理2004/6

电弧的熄灭电弧中存在的游离与去游离这二个性质相反过程的强弱对比就决定了电弧最终发展趋势，即当游离强于去游离时，电弧就会发生并燃烧激烈；若去游离与游离过程达到平衡，电弧就会稳定燃烧；而在去游离占有优势时，电弧的燃烧即将减弱并最终熄灭在电弧产生后只要抓住有利时机，采取合理措施去减弱热游离而加强去游离，就将加速促成电弧熄灭。

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灭弧原理2004/6

交流电弧的特性及熄灭1.交流电弧的特性交流电弧存在自然暂时熄弧点。交流电弧有动态伏—安特性2.交流电弧的熄灭介质强度恢复过程恢复电压的变化过程交流电弧的熄灭

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