电气设备运行与检修 电气设备运行与检修 7.第七课时 电弧的基本知识.ppt

一、直流电弧的特性 稳定燃烧的直流电弧压降由阴极区压降、弧柱压降和阳极区压降三部分组成。电弧阴极区压降近似等于常数，它与电极材料和弧隙的介质有关；弧柱压降与弧长成正比；阳极区的电压降比阴极区的小。 ⑴ 阴极压降区--- 10-4cm，电位梯度U1很高（10～20V），与电弧电流无关而与阴极材料及介质有关。 ⑵ 弧柱区--- 与电流、弧长和介质种类及其状态有关。当电弧稳定燃烧时 ，若弧隙介质情况不变，弧柱压降U2与电流成反比，与弧长成正比。 ⑶ 阳极压降区--- 小于阴极电压，与电弧电流有关，电流越大压降Ｕ3越小。 ⑷ 沿弧长电压降--- Ｕh＝Ｕ1＋Ｕ2＋Ｕ3 短弧：几毫米长，电弧电压主要由阳极、阴极电压降组成。电弧电压是与电流、外界条件无关的常数，约为20V左右。 长弧：几厘米以上，电弧电压主要由弧柱电压降组成，电弧电压与电弧长度成正比。 一、直流电弧的特性 ｕh＝f(ｉh) 1-曲线，电弧稳定燃烧，游离和去游离达到平衡---静态伏安特性 2、3曲线，电弧在不稳定燃烧， ---动态伏安特性 由于电弧温度的变化滞后于电流的变化，即电弧的热惯性 二、直流电弧的熄灭 1.直流电弧熄灭的条件 ∴直流电弧的熄灭条件是：U-IR ＜Uh 上式的物理意义是，当电源电压减去线路压降后的电压小于电弧电压降，则电弧无法维持燃烧而自行熄灭。 　　 ∵U=IR+Ldi/dt+Uh， 而当电弧稳定燃烧时 , Ldi/dt=0,则 U-IR=Uh 二、直流电弧的熄灭 2.直流电弧熄灭的方法 为使直流电弧熄灭，可从两方面考虑，一是降低加在弧隙上的电压，二是提高电弧电压。 （1）长弧分割成串联短弧， 利用短弧的特性，使得电弧电 压大于触头施加的电压时， 则电弧即可熄灭。 二、直流电弧的熄灭 （2）增大弧柱的长度 ① 不断增大触头间距离 ② 利用磁场横吹电弧 （3）增大回路电阻 （4）利用狭缝灭弧装置 三、交流电弧的特性 交流电弧中电流每半个周期要过零值一次，此时电弧暂时熄灭，但因热惯性的作用，致使电流过零后又会重燃。 A点：燃弧电压 C点：熄弧电压 三、交流电弧的特性 在电弧电流过零期间，弧柱输入功率为零；由于散热，弧柱变冷，弧柱电阻增大，因为电流较小尚未形成电弧，电极两端电压随电流的增加以很大的斜率上升，如图中OA部分所示；当电流到达对应于A点的数值后，弧隙被击穿，形成电弧，相应于A点的电压通常称为燃弧电压；此后，电压随电流的增大而减小，如伏安特性中AB部分；当电弧电流到达最大值后又减小时，电弧电压随电流的减小而上升，因为热惯性，沿曲线BC上升，BC段低于AB段；当电流到达C点的数值后，由于输入功率减小，不能继续维持电弧燃烧，电弧熄灭，C点的电压称为熄弧电压；电弧熄灭后，加在弧隙上的电压随电流的减小迅速减小。显然，由于热惯性，熄弧电压低于燃弧电压。 三、交流电弧的特性 1. 动态特性 2. 热惯性 3.“自然过零” 电弧的温度、直径以及电弧电压随时间变化。 电弧电压呈马鞍形变化，电流小时，电弧电压高，电流大时，电弧电压减小且接近于常数。 由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。 电流过零时，电弧自然熄灭。 如果电弧是稳定燃烧的，则电弧电流过零熄灭后，在另半周又会重燃。 如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就熄灭。 四、交流电弧的熄灭 电弧重燃取决于弧隙介质绝缘能力或介电强度和弧隙电压的恢复。 1.弧隙介质介电强度（以能耐受的电压uj表示）的恢复 恢复过程：电弧电流过零，电弧熄灭时，弧隙中去游离作用继续进行，弧隙电阻不断增大，弧隙介质的介电强度要恢复到正常状态值所需要的过程。 ??? 介质介电强度的恢复速度与冷却条件、电流大小、开关电器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质有关。 四、交流电弧的熄灭 2.弧隙电压的恢复过程 电流过零后，弧隙电压从熄弧电压恢复到电源电压的过程，用Uhf（t）表示，恢复过程与电路参数、负荷性质等有关。受电路参数