开关电器中电弧产生及灭弧方法

开关电器中电弧的产生的原因和熄灭方法浅析作者：张月华来源：《硅谷》2010年第09期摘要: 电弧是电力系统及电能利用工程常见的物理现象,对开关电器中开断电路时产生的电弧进行了解、分析,采取有效的措施熄灭电弧,这对电力系统的正常操作与安全运行有很重要的意义。

关键词: 开关电器;电弧;去游离;弧光放电中图分类号:TM91文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0510032-01开关电器是用来接通或开断电路的电气设备。

在发电厂与变电所中运行的发电机、变压器、进出线等回路,经常需要进行投入运行或退出运行,因此在发电厂与变电所中需装设必须的开关电器。

在开关电器触头接通或分开时,触头间可能出现电弧,电弧是电力系统及电能利用工程常见的物理现象。

对电弧的了解、分析,采取有效的措施熄灭电弧,这对电力系统的正常操作与安全运行有很重要的意义。

1 电弧的危害和特点电弧实际上是一种气体放电现象。

是在某些因素作用下,气体强烈游离、由绝缘变为导通的过程。

电弧形成后,由电源不断地输送能量,维持它燃烧,并产生很高的高温。

电弧燃烧时,中心区温度可达到10000K以上,表面温度也有3000～4000K。

同时发出强烈的白光,故称弧光放电为电弧。

电弧的高温,可能烧坏电器触头和触头周围的其他部件。

如果电弧较长时间不能熄灭,将会引起电器被烧毁甚至有爆炸的可能,危及电力系统的安全运行,造成人员的伤亡和财产的重大损失。

由于电弧是一种气体导电现象,所以在开关电器中,虽然电器触头已经分开,但是在出头间只要有电弧的存在,电路就没有断开,回路电流仍然存在,即开关电器失去了开断电路的作用。

影响电力系统的可靠运行。

2 电弧的产生和熄灭条件电弧的产生和熄灭过程,实际上是气体介质由绝缘变为导通和由导通又变为截止的过程。

2.1 电弧的产生条件。

1)触头开断初瞬间自由电子的生成。

触头刚分离时,由于触头间的间隙很小,在电压作用下其间形成很高的电场强度,当电场强度超过3×106V/m时,阴极触头表面的自由电子在强电场力的作用下,被拉出金属表面,强电场发射电子;同时,触头刚刚分离时,触头间的接触压力和接触面减小、接触电阻增大,使接触表面剧烈发热,局部高温,使此处电子获得动能发射出来。

简述开关电器中常用的灭弧方法三相电路中，由于各种用电器的不同，产生的最大不平衡电流可能是额定电流的几倍，而过电流又是引起火灾的主要原因之一。

在发生过电流时，由于开关触头的作用，电流便以较小的电流I(相量和为对于每个发生过电流的回路来说，只要在灭弧罩上有足够的动触头，而静触头的作用只是防止过大的电流直接通过触头，并保证其他灭弧介质(如间隙)在允许的时间内放电，或者将已经产生的电弧熄灭即可。

常用的灭弧方法有：间隙灭弧、水灭弧和气体灭弧等三种。

(1)间隙灭弧利用空间场所使正常工作时不带电的金属材料(一般采用空气)，按电弧的走向形成一个气体间隙的灭弧方法称为间隙灭弧。

①自间隙法；②外间隙法；③自持放电法。

(2)水灭弧用水来熄灭电弧的灭弧方法叫做水灭弧。

在交流电弧的弧柱长度与弧柱截面积之比小于1.2的情况下，可以将电弧稳定地停留在空气间隙内，在长间隙的底部造成很高的气压，促使弧柱中的电子作快速运动，再从阴极表面逸出时与氧分子发生碰撞而发热。

在这种发热和发光的反复作用下，空气被电离成正离子和电子，弧柱被冷却，可防止电弧重燃。

因此，这种灭弧方法适用于短路电流的断路器以及高压电器的电弧熄灭。

对于中小容量电动机的过负荷电流或短路电流，可采用间隙水灭弧。

(3)气体灭弧在空气不足的条件下，靠气体本身的压力形成电弧的熄灭过程。

此方法可分为两种类型，即机械吹扫和电磁吹扫。

气体吹扫适用于电动机的启动和运行过程中的电弧灭弧，在断路器灭弧室或操作机构中采用压缩空气或二氧化碳进行吹扫。

电磁吹扫用于三相弧垂的控制，也可用于真空断路器和少油断路器的电弧熄灭。

实践表明，由于电弧与绝缘的直接作用而产生的热损耗是发生电弧熄灭时的主要热损耗。

所以提高电弧的热损耗速率，对防止电弧重燃是十分重要的。

下面是某些常用的灭弧装置的特点：①电弧熄灭电压高，是用于空载电动机转子灭弧时的灭弧装置。

②电弧熄灭后，能迅速恢复操作电压，防止因电弧再次引燃而引起电气火灾。

开关电器中电弧产生的原因及灭弧方法开关电器中电弧是如何产生的?电孤是一种气体放电现象，它有两个特点：第一个是电弧中有大量的电子、离子，因而是导电的，电孤不熄灭电路继续导通，要电弧熄灭后电路才正式断开;第二个是电弧的温度很高，弧心温度达4000～5000摄氏度以上，高温电弧会烧坏设备造成严重事故，所以必须采取措施，快速熄灭电弧。

电弧产生和熄灭的物理过程简述如下：在开关断开过程当中，由于动触头的运动，使动、静触头间的接触面不断减小，电流密度就不断增大，接触电阻随接触面的减小就越来越大，因而触头温度升高，产生热电子发射。

当触头刚分离时，由于动、静触头间的间隙极小，出现的电场强度很高，在电场作用下金属表面电子不断从金属表面飞逸出来，成为自由电子在触头间运动，这种现象称为场致发射。

热电子发射、场致发射产生的自由电子在电场力作用下加速飞向阳极，途中不断碰撞中性质点，将中性质点中的电子又碰撞出来，这种现象称作碰撞游离。

由于碰撞游离的连锁反应，自由电子成倍地增加(正离子亦随之增加)，大量的电子奔向阳极，大量的正离子向负极运动，开关触头间隙便成了电流的通道，触头间隙间介质被击穿就形成电弧。

由于电弧温度很高，在高温的作用下，处在高温下的中性质点由于高温而产生强烈不规则的热运动，在中性质点互相碰撞时，又将被游离而形成电子和离子，这种因热运动而引起的游离称为热游离。

热游离产生大量电子和离子维持触头间隙间电弧。

产生电弧主要由碰撞游离，维持电弧主要依靠热游离。

开关电器中电弧熄灭常用哪些方法?开关电器中电弧熄灭常用的方法如下：(1)利用气体或油熄灭电弧。

在开关电器中利用各种形式的灭弧室使气体或油产生巨大的压力并有力地吹向弧隙，电弧在气流或油流中被强烈地冷却和去游离，并且当中的游离物质被未游离物质所代替，电弧便快速熄灭。

气体或油吹动的方式有纵吹和横吹两种，纵吹使电弧冷却变细，然后熄灭;横吹是把电弧拉长切断而熄灭。

不少断路器采用纵横混合吹弧方式，以取得更好灭弧效果。

开关的灭弧原理
开关的灭弧原理是通过特定的构造和材料选择来消除或减小断开电流时产生的电弧。

灭弧过程中有以下几个主要的原理：
1. 空气扩散灭弧原理：在断开电路时，电流导体间的间隙会产生弧光。

通过增大电流间的间隙，例如使用均匀分布和绝缘性能较好的材料，可以提高空气在间隙中的自然对流和扩散效果，使电弧能够自然扩散并熄灭。

2. 磁场强制灭弧原理：在开关内部有特定的电磁线圈或磁场辅助装置，当电流降至断开值时，磁场会产生一个恒定的力，将弧光强制移动到较长的电弧室或电弧盘中。

这样可以减少弧光对金属接点的烧蚀，提高开关的寿命。

3. 中性点过零灭弧原理：某些开关设计中，电流降至零时，可使电弧在金属接点之间熄灭。

这一原理适用于交流开关，通过合理设置断开点的位置和结构，可以在电流过零时破坏电弧形成的电路并实现快速灭弧。

4. 高速断开灭弧原理：快速断开电路可以减小电弧的持续时间和能量，从而减小对开关和电气设备的损伤。

高速断开可以通过设计断开部件的特殊构造和预压机构来实现，确保迅速分离接触器，同时限制电弧的能量传播。

上述原理的应用可以减小电弧的产生和影响，保持开关的正常运行，提高开关的安全性和可靠性。

但具体的设计和实施方式会因不同类型的开关而有所不同。

开关电器灭弧原理开关电器主要用于控制电力系统中的电流，常用于开断电路中的负载电流。

在开关操作时，由于电流的存在，容易产生电弧，电弧会造成电器设备的损坏和短路等严重后果。

为了有效地避免电弧的产生和减小其对电器设备的危害，开关电器要具备灭弧功能。

灭弧原理主要包括了以下几个方面：1.快速分离快速分离是灭弧过程中的重要步骤，通过迅速分离开关触点，使得电弧路径拉长并被截断，从而有效地控制和消除电弧。

2.电磁吹弧电磁吹弧是一种常用的灭弧原理，通过电磁力将电弧移动到一个特定的区域，使其失去能量进而熄灭。

电磁吹弧装置一般由电磁线圈和吹气装置组成，电磁线圈产生磁场，吹气装置将气流送到电弧区域，通过电磁力和气流的共同作用，将电弧吹灭。

3.喷雾灭弧喷雾灭弧原理是利用高压喷射的液体或气体来吹灭电弧。

当电弧产生时，喷雾装置会将喷雾剂喷射到电弧区域，喷雾剂会瞬间蒸发，生成高压气体或液体冷却电弧，使其熄灭。

4.空气灭弧空气灭弧原理是利用高速流动的空气将电弧吹灭。

当开关触点分离时，电弧产生，同时启动空气灭弧装置，通过高速流动的空气将电弧吹灭。

5.液体灭弧液体灭弧原理是利用液体对电弧进行冷却和吸收能量，使其失去运动能量而熄灭。

液体灭弧主要使用矿油或硅油等绝缘材料进行灭弧。

6.气体灭弧气体灭弧原理是利用高纯度的惰性气体对电弧进行灭弧。

当电弧产生时，气体灭弧装置将惰性气体喷入电弧区域，气体会吸收电弧能量并抑制电弧继续燃烧，从而实现灭弧。

综上所述，灭弧原理主要包括快速分离、电磁吹弧、喷雾灭弧、空气灭弧、液体灭弧和气体灭弧等。

不同的灭弧原理适用于不同的开关电器和工作环境，通过选择合适的灭弧原理可以有效地控制和消除电弧，确保电器设备的安全运行。

列举现代开关电器采用的灭弧方法
现代的开关电器采用的灭弧方法各具特色，它们在提高了安全性、可靠性和功耗方面起到
巨大的作用。

下面我们从几种典型的灭弧方法来谈谈：
一、空气灭弧
空气灭弧是一种在开关导体之间形成电流弧的过程，当异常电流达到某个值时，空气电弧
会自动开始被分解，并在空气中消失，从而起到终止有害电弧的作用。

空气灭弧可以很好
地降低开关电器的功耗，而且电器本身不会被损坏，因此具有很高的可靠性。

二、油浸灭弧
油浸灭弧是一种用油浸没的开关电器来灭弧的方法，这种电器包含了一定数量的油浴，在
这种条件下，当异常电流通过时，油浴中的灰尘会和电流一起产生火花现象，从而使电弧
分解而熄灭。

这种方法的灭弧效果较为完善，可靠性高，但油浴的使用可能带来安装和维
护的不便。

三、温度灭弧
温度灭弧也被称为温度熔断，是指采用异步电机的温度检测机制来熔断特定电流，使电流
通断从而灭弧。

这种方法可以有效降低功耗，可以阻止大异常电流出现，相较于传统的灭
弧方法具有更高的安全性和可靠性。

以上三种灭弧方法都可以用于现代的开关电器，起到非常重要的作用，不仅可以节约能源、提高效率，而且可以在很大程度上保障用户的安全。

开关电器中电弧产生原因及灭弧方法在使用开关电器时，电器接触点之间产生的电弧是一个常见的问题。

电弧不仅会对电器开关造成损坏，还可能引起事故。

本文将讨论开关电器中电弧产生的原因以及如何灭弧。

电弧产生原因1.负载开关：当电器开关负载开关时，开关接点会形成瞬时火花，产生电弧。

2.电器开关操作：当人工操作电器开关时，因为手指与开关通电，造成飞跃电弧，会导致接触点燃烧甚至爆炸。

3.负载线路开关：线路切换时出现的电容反击现象，会造成瞬间高电压并产生电弧。

4.非正常负荷的开关：如果未关闭负载而斩断电线，那么负载会引起绕组过热或烧坏，从而产生电弧。

电弧灭除方法1.电弧灭除器：电弧灭除器是一种专业用于灭弧的设备。

它使用电容器和电磁线圈来“吞噬”电弧。

该装置能够将电弧熄灭并迅速将电路分离，从而保护电器和参与者的安全。

2.使用交流电源：交流电源每半周期都会变换极性，这样电弧可以在短时间内自然熄灭。

但在直流电源中，极性不变，电弧会持续存在，危险性更大。

3.开关电流下降：通过使开关电流下降来控制电弧的产生。

因为电弧只在电流大于零时存在，一旦电路的电流足够小，电弧就会熄灭。

4.开关电器的选择：为了减少电弧产生的可能性，应选择合适的开关电器。

耐压和断电容量等参数应符合负载要求，而且开关应具有防止弹簧松动的功能。

5.气体灭弧技术：在某些情况下，气体灭弧技术也可以用于灭弧。

例如，在高压电路中，气体灭弧技术通常用于避免大电流引起的短路现象。

在这种情况下，在电流大到一定程度时，气体会发生离子化，抑制电流。

结论在选择和使用开关电器时，我们应该考虑电器的设计和使用特性，避免过载和过时使用。

并选择适当的灭弧方法保障电路的稳定和使用安全。

加速开关电器灭弧措施和主要方法开篇要说，电器灭弧这事儿，听起来可能有点儿高大上，但其实它就像我们生活中的一些小细节，虽不起眼，却能让你省心不少。

想想看，家里的电器就像家里的宠物，能给你带来便利，但如果没照顾好，嘿嘿，麻烦就来了！今天我们就来聊聊那些让电器安全“生活”的灭弧措施，保证你听了不犯困。

1. 什么是电器灭弧？首先，我们得明白，什么是灭弧。

简单说，电弧就像是电流在空气中跳舞的小火花，虽说看着热闹，但其实很危险啊！一旦电流强烈到一定程度，就容易引发短路，甚至着火。

这就像你不小心把香烟丢在了干草堆上，后果可想而知。

所以，灭弧措施就是要把这场“火花派对”给结束掉，让它不再肆意妄为。

1.1 电弧的成因你可能会问，电弧到底是怎么来的？哎，简单来说，它就像是电流对空气的“挑衅”。

当电流经过开关电器时，开关接触不良、磨损、灰尘等问题就可能导致电弧的产生。

想象一下，开关就像你和朋友之间的互动，如果总是没默契，那麻烦可就大了。

1.2 电弧的危害接着，咱们再来聊聊电弧带来的危害。

电弧产生的瞬间高温，能让绝缘材料融化，甚至直接烧毁设备，这可不是闹着玩的。

再加上它还可能引发电击，真是“乌鸦嘴”了！这就像是你在厨房煮东西时，不小心把水煮干了，锅底烧焦，最终不仅锅坏了，还得重新洗锅，真心麻烦！2. 灭弧的主要方法说到灭弧的方法，咱们就得从技术层面入手了。

这就像是厨师调料，得找对方法才能做出好菜。

2.1 选择合适的材料首先，选材料是个重要环节！你想啊，好的材料就像是好食材，能为你的电器“健康”打下基础。

现在的灭弧材料种类繁多，比如采用高性能绝缘材料或者特殊的导电材料，这样就能大幅度降低电弧的产生。

就像做菜，调料选得好，味道自然好。

2.2 采用灭弧技术除了材料，技术也不能忽视。

比如，有些电器会采用快速断开技术，能在电弧形成之前就先切断电源。

这样一来，就能把火花灭得干干净净。

再者，现代开关电器还可以配备灭弧室，里面有特殊设计，能够有效吸收和消散电弧产生的热量。