电弧基本知识卢凯霞时间年月课件

教师：卢凯霞

时间：2021年11月电弧基本知识

BasicknowledgeofarcCONTENTS目录电弧基本知识1电弧产生的原因2熄灭电弧的方法3

电弧基本知识在断开电路时，电路中的开关触头在分开瞬间产生电弧，电路中的电流借此电弧维持导通。这样会使触头不能断开电路，因而烧毁设备，危及人身安全。尤其是在电路发生短路故障时，如不快速切断短路电流，就会造成通信电源停电，影响整个通信设备的正常工作。电弧的现象电弧实际上是一种气体游离的放电现象。开关型电器在断开时，由于电路中电压和电流的作用，在相互分开的开关触头之间产生一种强烈的亮光，这个亮光称为电弧。经测定如果触头间的电压大于10-20V；电流大于80-100mA时，在触头间就会产生电弧。由于电弧具有能量集中，温度高、亮度强，因此必须在开关电器中，安装灭弧装置，防止烧毁开关触头。

电弧产生的原因形成电弧的四个因素（1）强电场发射：在开关的触头刚分开的瞬间，触头之间的距离很近，所以分开的缝隙间电场强度E(V/cm)很大。在此强电场的作用下，电子从阴极表面被拉出，以高速度奔向阳极，这种现象称强电场发射。（2）热电发射：当触头分开的瞬间，接触电阻增大，从而使电极上出现强烈的炽热点。再加上正离子迅速移向阴极释放能量，使阴极表面温度升高，便于发射电子。使弧隙中电子数目增加，这种现象称为热电发射。

二、电弧产生的原因形成电弧的四个因素（3）碰撞游离：奔向阳极的自由电子，因具有很大的动能，在运动的过程中，如果碰到中性分子或原子，所持的一部分动能就传给原子或分子。若自由电子所持的能量足够大时，可将中性原子的外围电子撞击出来，变为自由电子，受到电场的作用而运动。并获得一定的动能。再次碰撞出新的自由电子，如此继续碰撞，在弧隙中的自由电子和离子浓度不断增加，成为游离状态，这种游离状态称为碰撞游离。（4）热游离：热游离是维持电弧燃烧的主要原因。

二、电弧产生的原因电弧的伏安特性图1-16所示为电弧的伏安特性曲线，它表示电弧的电流和电压的关系。由图可见，随着电弧电流的增大，电弧电压（维持电弧电压）降低。

二、电弧产生的原因熄灭电弧的过程，就是去游离的过程。因此必须减弱或完全终止热游离，加强带电质点的复合和离子向周围介质的扩散。在现代开关电路中，根据上述电弧产生的因素和熄灭电弧的过程，广泛采取了下面几种灭弧方法：1．利用气体吹动灭弧2．利用固体介质的狭缝或狭沟灭弧3．将长电弧分成若干短电弧灭弧4．利用多断开点灭弧5.拉长电弧6．强冷灭弧

三、熄灭电弧的方法01利用气体吹动灭弧

这种灭弧的原理，是利用气体纵向或横向吹动电弧，使电弧冷却，因此减弱了电弧的热游离，加强了带电质点的再结合及向周围的扩散作用。纵向吹弧如图(a)所示，横向吹弧如图(b)所示。使电弧受到强烈的冷却和拉长，而将电弧熄灭。纵向吹弧如图(a)所示，横向吹弧如图(b)所示。使电弧受到强烈的冷却和拉长，而将电弧熄灭。

三、熄灭电弧的方法利用气体吹动灭弧在高压开关柜中的少油断路器，就采用气体吹弧的灭弧方法。02利用固体介质的狭缝或狭沟灭弧

电弧与固体介质紧密接触时，使电弧的去游离大大加强。原因是在固体介质表面的带电离子强烈复合；同时固体介质在电弧高温作用下，使狭缝或狭沟中的气体受热膨胀压力增大，并使固体介质对电弧冷却的结果。目前我国生产的RTO系列熔断器就是利用这种原理进行灭弧。

三、熄灭电弧的方法图1-18将长电弧分成几个短电弧03将长电弧分成若干短电弧灭弧利用由金属片制成的灭弧栅，将长弧分割成短电弧串联，如图1-18(a)所示。由于维持一个电弧的稳定燃烧，需要20-40V的外加电压，当被分割的短电弧上外加电压小于电弧的维持电压时，电弧熄灭。一般低压开关电器灭弧常采用这种灭弧的方法。

三、熄灭电弧的方法04利用多断开点灭弧这种方法是在开关电器的同一相内，可制成两个或更多断开点。当开关断开时，则在一相内便形成几个串联的电弧，所有电弧的全长为一个断开点电弧长的几倍，相当于把长电弧分成几个短电弧串联。

三、熄灭电弧的方法

图1-19表示两个不同弧长所需的发弧电压及伏安特性。从图看出L1、L2表示弧长，其L1＞L2，则UF1＞UF2。如果在UF2的条件下，把电弧拉到L1长度，则小于维持电弧燃烧的电压而灭弧。05拉长电弧拉长电弧，则电弧的伏安特性向上移，发弧电压UF增高，要维持电弧燃烧所需的电压增大。

三、熄灭电弧的方法

图2-4表示两个不同弧长所需的发弧电压及伏安特性。从图看出L1、L2表示弧长，其L1＞L2，则UF1＞UF2。如果在UF2的条件下，把电弧拉到L1长度，则小于维持电弧燃烧的电压而灭弧。

图1-19表示两个不同弧长所需的发弧电压及伏安特性。从图看出L1、L2表示弧长，其L1＞L2，则UF1＞UF2。如果在UF2的条件下，把电弧拉到L1长度，则小于维持电弧燃烧的电压而灭弧。06强冷灭弧直流电弧稳定燃烧时，电弧功率几乎全部转为热功率，可以通过传导、辐射和对流（气吹）将热功率扩散到周围介质中，使去游离速度大于游离速度而灭弧。

三、熄灭电弧的方法

课后小结通过今