电弧及灭弧装置

《电力机车电器》题库第二章电弧及灭弧装置一、填空题1、带电粒子从电弧区转移到周围介质中去的现象称为（扩散）。

2、热辐射是发热体的热量以（电磁波）形式传播能量的过程。

3、交流电器设备的发热主要由( 导体和线圈的)损耗、( 铁心的)损耗和( 触头的)损耗引起。

4、在放电间隙中，同时存在着两种过程：（游离）和（消游离），它们是矛盾的统一体。

5、按照电流性质电弧可分为（直流电弧）和（交流电弧）。

6、电器在工作过程中，产生多种损耗，其中主要的损耗有（铜损耗）、（铁损耗），高压电器还要考虑（介质损耗）。

二、判断题1、金属栅片灭弧装置在交流中的应用比直流电器中的应用更为广泛。

（√）2、交流电弧比直流电弧容易熄灭。

（√）3、利用回路电动力拉长电弧时，电流越小越好。

（×）4、电弧属于气体放电的一种形式。

（√）5、直流电弧熄灭的原理是过零熄灭。

（×）三、选择题1、电弧的（B ）区是电弧中温度最高、亮度最强的区域。

A、近阴极区B、弧柱区C近阳极区2、拉开刀开关时使电弧拉长属于（A ）A、机械力拉长B、电动力拉长C、磁吹灭弧3、交流电弧主要采用（ B ）来灭弧。

A、磁吹灭弧B、金属栅片灭弧C、真空灭弧4、磁吹灭弧是利用了（A ）方法来灭弧的？A、拉长电弧B、灭弧罩灭弧C、真空灭弧D、金属栅片灭弧四、简答题1、什么是电动力？触头电动力是怎样引起的？载流导体处在磁场中会受到力的作用，载流导体间相互也会受到力的作用，这种力称为电动力。

触头闭合通过电流时，在触头间有电动力存在。

这是因为触头表面不管加工怎样平整，从微观上看仍然是凹凸不平的。

由于接触面积远小于触头表面积，电流线在接触点处产生收缩，由此而引起触头间的电动斥力。

2、交流电磁铁吸合不好且有噪声，试分析原因。

在电磁铁工作过程中，决定其能否将衔铁吸合的是平均吸力的大小，即通常所说的交流电磁铁吸力。

由于单相交变磁通所产生的吸力在每一周期内有两次经过零点，所以在工频电路上，每秒钟内有100次经过零点。

熄灭交流电弧的基本方法
1. 切断电源：最直接的方法是切断电源，停止供电，这样电弧就会自动熄灭。

2. 使用隔离设备：在处理带电设备时，可以使用隔离设备（如隔离开关、断路器等）来切断电弧的通路，防止电弧继续存在。

3. 使用灭弧装置：灭弧装置可以用来控制和熄灭电弧，常见的灭弧装置有灭弧室、灭弧圈等。

4. 使用电流限制器：电流限制器可以限制电弧的电流，使其不足以维持电弧燃烧，从而熄灭电弧。

5. 使用灭弧剂：灭弧剂是一种能够吸收电弧能量的物质，可以通过喷洒或注入的方式将灭弧剂引入电弧室中，从而熄灭电弧。

6. 使用灭弧器：灭弧器是一种专门用于熄灭电弧的装置，可以通过将电弧引导到灭弧装置中，利用其特殊结构和材料来熄灭电弧。

请注意，熄灭交流电弧时需要采取相应的安全措施，以确保人员和设备的安全。

如果不熟悉电弧的处理方法，请及时寻求
专业人士的帮助。

低压电器电弧的灭弧方法低压电器电弧是指在低压电路中产生的电弧现象。

电弧的产生会导致电路故障、设备损坏甚至引发火灾等危险。

因此，及时有效地灭弧是电力系统运行中非常重要的一项工作。

低压电器电弧的灭弧方法主要包括以下几种：1. 电弧熄灭器：电弧熄灭器是一种专门用于灭弧的装置。

它通过在电弧产生的瞬间产生一个与电弧相反方向的电流，使得电弧能量迅速耗散，从而使电弧迅速熄灭。

电弧熄灭器的工作原理是利用电感和电容形成的谐振电路，通过合理的电路设计能够有效地将电弧能量转换成其它形式的能量，使电弧迅速熄灭。

2. 油浸灭弧罩：油浸灭弧罩是一种常用的灭弧装置。

它通过将电弧所在的区域浸入特殊的灭弧油中，利用油的性质来实现灭弧的目的。

油浸灭弧罩能够有效地抑制电弧的产生和扩展，使电弧能量迅速耗散，从而实现灭弧的效果。

同时，油浸灭弧罩还能起到隔离和冷却的作用，保护周围的设备和人员不受电弧的伤害。

3. 空气灭弧装置：空气灭弧装置是一种利用空气的特性来灭弧的装置。

它通过在电弧所在的区域喷射高速气流，使电弧受到强力的冲击和扰动，从而使电弧能量迅速耗散，达到灭弧的目的。

空气灭弧装置具有操作简便、灭弧效果好等优点，广泛应用于低压电器中。

4. 粉末灭弧装置：粉末灭弧装置是一种利用粉末的特性来灭弧的装置。

它通过在电弧所在的区域喷射灭弧粉末，利用粉末的绝缘性和吸热性来实现灭弧的目的。

粉末灭弧装置能够迅速吸收电弧的能量，将电弧能量转化为粉末的热能，从而使电弧迅速熄灭。

粉末灭弧装置在灭弧效果和安全性方面都有较好的表现。

5. 电弧探测器：电弧探测器是一种用于检测电弧的装置。

它能够实时监测电路中是否存在电弧，并能够迅速发出报警信号。

电弧探测器可以通过检测电弧的光辐射、电流、电压等参数来判断电弧的存在，并能够准确地定位电弧的位置。

一旦检测到电弧，电弧探测器会及时发出报警信号，提醒人员采取相应的灭弧措施，避免电弧的危害。

低压电器电弧的灭弧方法有电弧熄灭器、油浸灭弧罩、空气灭弧装置、粉末灭弧装置和电弧探测器等。

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。

灭弧装置原理
灭弧装置是一种用于控制电弧的装置，常用于高压电力系统中。

其原理是在电路中加入电感和电容，通过电感储存电能，电容控制电流，使电弧能够被迅速熄灭，保护系统的安全运行。

在高压开关中，当电流达到一定值时，电极之间会产生电弧。

电弧会造成能量损失和设备损坏，并对工作环境和人员造成安全威胁。

因此，需要采取措施来控制电弧的产生和发展。

灭弧装置可分为机械式和电磁式两种。

机械式灭弧装置通过机械运动将电极分开，使电弧断开。

电磁式灭弧装置则采用电感和电容的原理，将电弧能量收集起来，然后迅速熄灭电弧。

电磁式灭弧装置的电感和电容组成了一个LC电路。

当电流产生电弧时，电感会储存电能，电容则会控制电流。

当电弧在电路中传播时，电感会将电弧能量储存起来，直到电弧传播到一定程度时，电弧能量达到最大值，电容就会将储存的电能释放出来，形成一个反向电流，使得电弧迅速熄灭。

总之，灭弧装置是一种可靠的控制电弧的装置，其原理基于电感和电容。

适当使用灭弧装置可以有效保护电力系统的安全运行。

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开关电器典型灭弧装置的工作原理
灭弧装置，又称回路接地装置，是电器开关和控制设备配套使用的继
电器，准确地说，它是一种高压开关，具有自动接地保护功能的开关装置，用于控制和保护电力系统。

它能够自动检测系统发生异常，然后将系统的
回路接地，从而消除系统中的火花和灼热，以起到保护和控制的作用。

灭弧装置的工作原理是：当电器发生故障抬开跳闸时，会产生电弧，
引起电力系统失流，电弧所产生的热量会将电气设备的绝缘介质变质，可
能造成短路，致使电器回路发生短暂的失火现象，从而引起大量的无功功
率及谐波。

为了防止电器发生短暂失火现象，必须将系统的回路接地，及
时排出谐波，这就是灭弧装置的机理。

灭弧装置的主要由熔断器、射灯、熔丝、调整器、变压器、接触器、
电阻器等组成。

当故障发生时，由于电弧的出现，熔丝瞬间熔断，射灯受
到弧光刺激，向开关本身发出信号，接触器被触动，使开关本身发出的开
关命令无效，从而消除电弧，从而起到保护和控制的作用。

熔断器是灭弧装置的一个重要部件，它在发生异常时，可以瞬间熔断，阻断回路中电流的流动，产生保护功能，防止回路出现过载、短路的情况。

电弧的形成及灭弧措施电弧的热效应在实际生产中应用很充分，比如：电焊机、电弧炼钢炉等，都是利用电弧产生的巨大热量使金属熔化。

但在电器中，电弧的存在却是百害而无一利。

电弧产生的高温会使触头熔化、变形，进而影响其接通能力，大大降低电器工作的可靠性和使用寿命，因而在电器中，必须采取适当的灭弧措施。

1、电弧的产生电弧的产生实际上是弧光放电到气体游离放电的一个演变过程。

触头分离时，触头导电截面由面到点发生变化，在触头即将分离的瞬间，全部负载电流集中于未断开的一个点，从而形成极高的电流密度，产生大量热量，使触头的自由电子处于活跃状态。

触头分离后的那一刻，两触头间间隙极小，形成了极高的电场强度。

活跃的电子在强电场力的作用下，由阴极表面逸出，向阳极发射，这个过程产生了弧光放电。

高速运动的电子撞击间隙中的气体分子，使之激励和游离，形成新的带电粒子和自由电子，使运动电子的数量进一步增加。

这个过程如同滚雪球一般，会在触头间隙中形成大量的带电粒子，使气体导电而形成了炽热的电子流即电弧。

后面的过程就是气体游离放电过程。

电弧一经产生，便在弧隙中产生大量的热量，使气体的游离作用占主导地位，特别是当高温产生的金属蒸气进入弧隙后，气体热游离作用更为显著。

所以电压越高、电流越大，电弧区的温度就越高，电弧的游离因素也就越强。

与此同时，也存在抑制气体游离的因素。

一方面，已经处于游离状态的正离子和电子会重新复合，形成新的中性气体分子；另一方面，高度密集的高温离子和电子，要向周围密度小、温度低的介质扩散，使弧隙内离子和自由电子的浓度降低，电弧电阻增加、电弧电流减小，热游离减弱。

当以上去游离过程与气体热游离过程平衡时，电弧将处于稳定燃烧状态。

电弧的应用就是保持这种状态。

2、灭弧措施对电器来讲，尽快熄灭电弧，防止电弧对触头系统造成损害是必需的。

那么，如何熄灭电弧呢？先看维持电弧燃烧的条件。

维持电弧燃烧的条件主要有两点，一是保持电弧的燃烧温度，从而保持足够的自由电子浓度；二是保持维持整个弧柱的电动势，从而保持电子的高速运动。

灭弧装置的构成灭弧装置是一种用于控制和消除高压电力系统中产生的电弧现象的设备。

电弧是指电流在两个电极之间发生的放电现象，会导致电力系统的故障和事故。

灭弧装置的构成主要包括灭弧室、灭弧室密封装置、灭弧介质、灭弧室壳体、灭弧室排气装置等。

灭弧室是灭弧装置的核心部件，用于容纳电弧和消耗电弧能量。

灭弧室通常由导电材料制成，具有良好的导电性能和耐高温性能。

灭弧室内部的电弧会在短时间内吸收大量能量，使电弧能量迅速减小，从而达到灭弧的效果。

为了保证灭弧室内的电弧不对外泄漏，灭弧装置还需要配备灭弧室密封装置。

灭弧室密封装置通常由绝缘材料制成，能够有效地隔离灭弧室和外部环境。

该密封装置能够防止灭弧室内的气体泄漏，并保持灭弧室内的高真空状态，以提高灭弧效果。

灭弧介质是灭弧装置的另一个重要组成部分，用于提供灭弧室内的绝缘性能和冷却效果。

常用的灭弧介质有空气、油、SF6等。

空气灭弧介质是最常见的一种，它具有良好的绝缘性能和冷却效果，并且对环境友好。

油灭弧介质具有良好的绝缘性能和自灭弧能力，但需要定期更换。

SF6灭弧介质具有优异的绝缘性能和自灭弧能力，但对环境有一定的污染。

灭弧室壳体是灭弧装置的外部保护结构，通常由金属材料制成，能够有效地防止灭弧室内的电弧和高温气体对外部环境的影响。

灭弧室壳体还具有良好的导热性能，能够快速散热，保持灭弧室内的温度稳定。

为了排除灭弧室内的气体和热量，灭弧装置还需要配备排气装置。

排气装置通常包括排气阀和排气管道，能够将灭弧室内的气体和热量引出，以保持灭弧室内的高真空状态和适宜的温度。

灭弧装置的构成包括灭弧室、灭弧室密封装置、灭弧介质、灭弧室壳体和排气装置等。

这些部件相互协作，能够有效地控制和消除高压电力系统中产生的电弧现象，保障电力系统的正常运行和安全稳定。

在电力系统中广泛应用的灭弧装置，为电力行业的发展和电力设备的安全运行提供了重要保障。

灭弧的方法与途径灭弧是指通过合适的方法和途径来消除电路中产生的电弧现象。

电弧是由电流突然中断或电压突变引起的一种放电现象，会产生高温、大气压力和电磁波等危害。

为了保证电气设备的安全运行，需要采取相应的措施来防止和灭除电弧。

本文将介绍一些常见的灭弧方法和途径。

一、灭弧方法1. 使用灭弧装置：灭弧装置是一种专门用于消除电弧的设备，可通过快速切断电流或提供额外的能量来灭除电弧。

常见的灭弧装置包括灭弧继电器、灭弧线圈和灭弧柜等。

这些装置在电路中起到了保护作用，能够在电弧产生后迅速切断电路，防止火灾和设备损坏。

2. 使用灭弧剂：灭弧剂是一种特殊的化学物质，能够迅速将电弧熄灭。

常见的灭弧剂包括硼酸盐、氟化合物和二氧化碳等。

在电弧发生时，将灭弧剂喷洒到电弧区域，可以迅速吸收和消耗电弧的能量，使其熄灭。

3. 使用灭弧设备：灭弧设备是一种专门设计用于灭除电弧的设备，可以通过控制电弧的电流、电压和时间等参数来达到灭弧的目的。

常见的灭弧设备包括灭弧电阻、灭弧电容和灭弧电感等。

这些设备能够有效地控制电弧的产生和扩散，保证电路的安全运行。

二、灭弧途径1. 增加电路的短路电流：短路电流是指在电路中发生故障时，电流通过故障点形成的短路路径。

增加电路的短路电流可以有效地灭弧，因为较大的电流能够产生更多的能量，迅速将电弧熄灭。

常见的方法包括增加电源容量、降低电阻和增加电流限制器等。

2. 提高电路的耐电弧能力：耐电弧能力是指电路在电弧发生时能够承受的电能大小。

提高电路的耐电弧能力可以延缓电弧的形成和扩散，从而减少电弧的危害。

常见的方法包括增加电缆的绝缘层厚度、使用耐电弧材料和改善接地系统等。

3. 优化电路的设计：合理的电路设计可以减少电弧的产生和扩散，从而达到灭弧的目的。

常见的优化方法包括合理选择电器元件、减少电路的长度和提高电路的接地质量等。

此外，还可以采用分段控制、局部灭弧和限制电弧能量等措施，进一步提高电路的安全性。

灭弧的方法和途径多种多样，可以根据具体情况选择合适的措施。

电弧熄灭的方法
1.断开电路：当发生电弧时，可以通过切断电路来熄灭电弧。

这可以通过在电路中断开开关，或者通过使用断路器、熔断器等设备来实现。

2.增加电阻：通过增加电路中的电阻，可以减小电流流过电弧的能量，从而使电弧逐渐减弱并熄灭。

这可以通过在电路中添加电阻器或者电感等元件来实现。

3.使用灭弧装置：灭弧装置是专门用于熄灭电弧的设备。

灭弧装置可以通过迅速加大电弧上的电阻来消耗电弧能量，或者通过将电弧切割成较小的段来减小电弧能量，从而熄灭电弧。

4.使用灭弧剂：灭弧剂是一种可以用于熄灭电弧的特殊物质。

灭弧剂可以快速冷却电弧，并形成绝缘层，从而熄灭电弧。

灭弧剂可以通过洒在电弧上，或者通过喷洒、注入等方式应用到电弧区域。

请注意，在进行上述操作时，应当采取相应的安全措施，并确保操作人员具备相应的专业知识和技能。