开关电弧的产生与熄灭教学课件PPT.ppt
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1、开关电弧的产生与熄灭,开关电弧的产生与熄灭,当断路器断开电路时,如果电路电在 10V20V,电流在80mA100mA以时,在触头间隙中会产生一团温度极高、发出强光和能导电的近似于圆柱形的气体,这就是电弧。,熟悉开关电弧产生与熄灭的基本规律,对研究各种开关的结构和工作原理,正确地选用与维护,是十分必要的。,电弧是开关设备在开断过程中的必然现象。,1. 电弧的产生,在高热和强电场作用下,金属内部的自由电子从阴极表面逸出,奔向阳极;这些自由电子在电场中运动时,要撞击中性气体分子,使之激励或游离,产生正负离子或电子,而后者在强电场作用下继续向阳极移动时,还要撞击其他中性分子。 如此反复,在触头间隙中雪
2、崩式地产生了大量的带电子负离子和电子,终于使气体导电形成了炽热的电子流即电弧。,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分 以下途径: (1)强电场发射;(2)碰撞游离; (3)热游离; (4)热电子发射,开关电弧的产生强电场发射,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。,名义平面的相互接触,在显微镜下观察都是 凹凸不平的,开关电弧
3、的产生(2)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。,开关电弧的产生(3)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。,随着触头开距的加大,触头间的电场强度逐渐减少,失去了强电场发射条件,此后的弧隙自由电子,则由阴极表面产生热电发射来继续提供。,因此,弧隙自由电子由强电场产生
4、,热电发射维持;电弧由碰撞游离产生,热游离维持。,2. 电弧的熄灭,在电弧放电发生后,介质中不但存在着中性质点的游离过程,同时还存在着去游离过程。游离与去游离是二个相反的过程。 在电弧中当游离大于去游离时,电子与离子浓度增加,电弧加强;相等时,电弧稳定燃烧;当游离小于去游离时,电弧减小以至熄灭。 所以要促使电弧熄灭,就必须削弱电弧的游离作用,加强其去游离作用。 去游离的方式主要有两种: 1复合 2扩散,2. 电弧的熄灭复合,复合就是异号带电质点彼此的中和。 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。 带电质点浓度越大,复合率越高。 故断路器采用小直径的灭弧室,提高弧隙带电
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