(完整版)电弧的产生与灭弧装置
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灭弧方法及装置
灭弧方法是指在高压电气设备中通过引入一定的介质(如空气、氮气、SF6气体等)使电流停止流动,以避免电弧的产生和发展。
灭弧装置用于
实现灭弧方法,其主要部件包括灭弧室、动触头、固定触头、弹簧机构、
柜体和操作机构等。
灭弧装置的分类:
1.气体灭弧装置:主要包括膜式、喷嘴式和壳式等;
2.开关管灭弧装置:主要包括磁控管式和电真空式等;
3.固体灭弧装置:主要包括陶瓷灭弧室、聚四氟乙烯灭弧室和纳米陶
瓷灭弧室等。
灭弧方法和装置的应用:
1.用于隔离开关、断路器、接触器等高压电器设备中,以保障设备的
安全运行;
2.用于输电、配电和变电设施等电力系统中,以防止设备短路、过载
等故障,有效改善电网可靠性;
3.用于工业、矿山和冶金等领域中,以保护电力设备和提高生产效率。
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。