电弧及灭弧装置.共46页
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第十三章电弧及灭弧装置在有触点电器中,触头接通和分断电流的过程中往往伴随着气体放电现象一电弧的产生及熄灭。
电弧对电器具有一定的危害。
本章通过对电弧现象的介绍,分析其产生和熄灭的过程,从而找出并介绍在电器常用的灭弧方法及装置,以解决电弧在电器中的影响。
第一节电弧的物理基础一、电弧现象及特点电弧属于气体放电的一种形式。
气体放电分为自持放电与非自持放电两类,电弧属于气体自持放电中的弧光放电。
试验证明,当在大气中开断或闭合电压超过10V、电流超过0.5A的电路时,在触头间隙(或称弧隙)中会产生一团温度极高、亮度极强并能导电的气体,称为电弧。
由于电弧的高温及强光,它可以广泛应用于焊接、熔炼、化学合成、强光源及空间技术等方面。
对于有触点电器而言,由于电弧主要产生于触头断开电路时,高温将烧损触头及绝缘,严重情况下甚至引起相间短路、电器爆炸,酿成火灾,危及人员及设备的安全。
所以从电器的角度来研究电弧,目的在于了解它的基本规律,找出相应的办法,让电弧在电器中尽快熄灭。
我们借助一定的仪器仔细观察电弧,可以发现,除两个极(触头)外,明显的分为3个区域,即近阴极区、近阳极区及弧柱区。
如图13—1所示。
图13—1 电弧3个区及电位降、电位梯度分布近阴极区的长度约等于电子的平均自由行程(小于m 610 )。
在电场力的作用下正离子向阴极运动,造成此区域内聚集着大量的正离子而形成正的空间电荷层,使阴极附近形成高电场强度(约为m V /10~1076)。
正的空间电荷层形成阴极压降,其数值随阴极材料和气体介质的不同而有所变化,但变化不大,约在10-20V 之间。
近阳极区的长度约等于近阴极区的几倍。
在电场力的作用下自由电子向阳极运动,它们聚集在阳极附近而且不断被阳极吸收而形成电流。
在此区域内聚集着大量的电子形成负的空间电荷层,产生阳极压降,其值也随阳极材料而异、但变化不大,稍小于阴极压降。
由于近阳极区的长度比近阴极区的长,故其电场强度较小。