第三章电弧和电气触头基本理论 电气一次2教学要求：掌握电弧的特征 了解电弧形成的原因及电弧熄灭的基本方法 影响触头电阻的因素重 点：电弧熄灭的基本方法影响触头电阻的因素难 点：电弧形成的原因 泸州职业技术学院电气一次3§3-1 电弧的形成和熄弧的形成和熄灭１１.电弧弧产生的条件：生的条件：断开电路时，触头间电压大于10～20V；电流大于80～100mA 2.带电质点的来源：点的来源： ①电极发射大量自由电子Ø强电场发射——强电场力Ø热电子发射——高温 ②电极间弧柱气体游，产生大量的电子和离子Ø碰撞游离——电场力的作用，由高速运动的电子作用产生Ø热游离——高温（起弧），由中性质点热运动碰撞产生3.1.１电弧的形成：大量带电质点在电场力的作用定向运动 泸州职业技术学院电气一次43.电弧的形成弧的形成Ø阴极发射（起因）→碰撞游离（重要因素）→击穿（量变到质变）→热游离（主要因素）→维持发展 泸州职业技术学院电气一次5Ø电弧的放电现象是一种气体自持放电Ø电弧是一种离子通道（载流通道）：只有触头间的电弧熄灭后，电流才真正切断。
Ø电弧的温度很高、能量大：容易烧坏触头，或使触头周围的绝缘材料遭受破坏Ø电弧燃烧时间过长，压力过高，有可能使电器发生爆炸事故Ø质量轻，在外力的作用下易变形4.电弧的特点弧的特点 泸州职业技术学院电气一次6Ø关键是加强去游离作用介质的游离作用→电弧产生介质的去游离作用→电弧熄灭1．去游离：正、负质点相互吸引中和为中性质点2．熄弧条件游离与去游离谁主导？Ø当游离>去游离——电弧电流↑（剧烈燃烧）Ø当游离=去游离——电弧电流不变（稳定燃烧）Ø当游离<去游离——电弧电流↓→（熄灭）带电质点不断消失点不断消失3.1.2 电弧的熄弧的熄灭 泸州职业技术学院电气一次7①复合异性质点靠近而相互中和的现象冷却②扩散带电质点逸出弧柱外的现象吹弧Ø影响游离和去游离的因素①①电弧温度弧温度：热游离↓→Q↓→速度↓→复合加强→Q↓使温度降低的方法有：吹弧、拉长电弧、或与冷却介质表面接触②电场强度度：E↓→运动速度↓→复合↑→Q↓→热游离↓③③气体介气体介质的的压力力：F↓→自由行程缩短→离子浓度↑→复合↑真空数目少→磁撞游离↓→扩散↑④④介介质特性特性：包括气体的介电强度、导热系数、热量量、电负荷⑤⑤电极材料极材料：铜、银、铜钨、银钨合金具有熔点高、导热能力强、热容量大的特点，可减少热电子发射和弧柱中的金属蒸气。
3.去游离方式 泸州职业技术学院电气一次8Ø提高触头的开断速度（分闸弹簧）Ø冷却电弧（油、SF6、真空、压缩空气）Ø拉长电弧Ø吹弧Ø增大绝缘介质气体压力Ø将触头置于真空灭弧室中Ø将长弧分割成多段短弧4.熄熄灭电弧的基本方法弧的基本方法 泸州职业技术学院电气一次9§3.2 直流电弧的特性及熄灭 泸州职业技术学院电气一次103.2.1 特特 性性1.静态伏安特性曲线为发弧电压、即产生电弧的最小电压值 泸州职业技术学院电气一次11=阴极区电压+弧柱区电压+阳极区电压 2.电弧弧电压分布分布图 泸州职业技术学院电气一次12Uh=阴极区电压U阴极区+弧柱区UH+阳极区U阳极区或：—— U阴极区，大小与ih无关，在空气中U=8～11V —— UH与ih呈线性关系—— U阳极区< U阴极区、且随ih增大而减小甚至为零Ø短弧：几个mm长、主要由U阴极区+ U阳极区组成,UH近似于零Ø长弧：几个cm～几个m长，主要由UH组成2.电弧弧电压分布分布图 泸州职业技术学院电气一次13近阴极效近阴极效应（短弧原理）（短弧原理）•将长弧沿垂直方向切割成多段电弧串联，每一段即构成一个短弧，获得一个阴极区压降。
•如果加在触头间的电压小于各段短弧的阴极电压之和，则电弧就不能维持而熄灭 泸州职业技术学院电气一次143.2.2 直流直流电弧的工作点弧的工作点具有直流电弧的R——L电路 泸州职业技术学院电气一次15E——电源电压iR——电阻电压——电感电阻电压Uh——电弧电压1.电压方程式方程式2.直流直流电弧的熄弧的熄灭条件条件 泸州职业技术学院电气一次163.2.3 直流直流电弧的熄弧的熄灭方法方法 1.拉长电弧2.开断电路时在电路中逐级串人电阻3.在断口上装灭弧栅4.冷却电弧 直流直流电弧的熄弧的熄灭注意事注意事项 在直流电路中不能采用灭弧能力太强的开关电器，避免产生过电压 泸州职业技术学院电气一次17§3§3．．3 3 交流交流电弧的特性及熄弧的特性及熄灭 泸州职业技术学院电气一次18Uh——马鞍形状A > BA——燃弧电压B——熄弧电压3.3.1 特特 性性1.动态伏安特性曲线：电弧电压和电流随时间不断变化，每一周期，电流过零2次 泸州职业技术学院电气一次19Ø电弧在自然过零时将自动熄灭，但下半周期随着电压的升高，电弧会重燃Ø若电流过零时，电弧不再重燃，电弧就此熄灭。
2.热惯性：电弧温度的变化滞后于电流的变化3.3.1 特特 性性 泸州职业技术学院电气一次203.3.2 交流交流电弧的熄弧的熄灭 1.弧隙介质电强度的恢复过程UjUj——弧隙介质能够承受而致使弧隙击穿的最小电压过程：程：Ø电流过零前——电弧的温度高，热游离强烈，弧隙的导电性能好Ø电流过零时——弧隙温度剧降，热游离减弱，弧隙失去导电性能而恢复为绝缘介质Ø电流过零后——温度继续下降，弧隙介质电强度逐渐回升这种种现象称象称为交流交流电路的路的近阴极效近阴极效应电流极性改变后的0.1～1.0秒瞬间, 有Uj=150～250V） 泸州职业技术学院电气一次21 2.弧隙弧隙电压的恢复的恢复过程程UhfUhf——电压由熄弧电压恢复到电源电压的过程过程1、电流过零前，电弧电阻很小，电源电压大部分降落路或负载的阻抗上2、电流过零时，电弧熄灭，最后变为绝缘介质，电源电压全部加在弧隙上 泸州职业技术学院电气一次223.交流交流电弧的熄弧的熄灭条件条件两曲线无交点 泸州职业技术学院电气一次234.交流交流电弧的弧的灭弧方法弧方法(1)提高触提高触头的分的分闸进度度——迅速拉长电弧，E↓，冷却与扩散↑(2)采用多断口采用多断口灭弧弧——拉长迅速↑，行程↓，灭弧时间↓提高了灭弧能力(3)吹弧吹弧——加强冷却和扩散横吹——将电弧吹弯吹长纵吹——将电弧吹细 泸州职业技术学院电气一次24(4)利用固体介利用固体介质的狭的狭缝狭沟狭沟灭弧弧——冷却,表面吸附电子，加强复合。
如：介质纵缝灭弧罩介质填料灭弧管(5)利用短弧原理利用短弧原理灭弧弧w交流电路：电流自然过零时，每一短弧有150～250v电压w直流电路：每一短弧的阴极区有8～11v电压降4.交流交流电弧的弧的灭弧方法弧方法 泸州职业技术学院电气一次25(6)磁吹磁吹——利用电磁力驱动和拉长电弧至固体介质灭弧罩或金属栅灭弧罩中(7)高高压力气体介力气体介质灭弧弧——磁撞游离↓，复合↑(8)真空真空灭弧弧——碰撞游离↓，热游离↓，扩散↑4.交流交流电弧的弧的灭弧方法弧方法 泸州职业技术学院电气一次26§3§3．．4 4 电气触气触头 泸州职业技术学院电气一次271.概念：通过接触传导电流的两个或以上的金属导体的端接部分2.影响接触电阻的因素及降低其值的措施：（1）触头材料：铜铝过渡接头片（2）接触压力：（3）接触形式：点、线、面接触的用途（4）接触面的加工情况：平而不是光3.4.1 概述概述指两个或几个导体之间相互接触的部分 接触电阻触头质量决定 泸州职业技术学院电气一次28习题及思考及思考题3—1 何为电弧？简述断路器触头开断时断口电弧的形成过程及由此而确定的基本灭弧方法。
3—2 直流电弧稳定燃烧的条件为何？灭弧栅何灭弧室在灭弧原理上由何差别？3—3 交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？3—4 什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它们与哪些因素有关？3—5 在直流电弧和交流电弧中，将长电弧分割成短电弧灭弧室利用了什么原理？3—6 电气触头主要有哪几种接触形式？各有什么特点？3—7 如果电气触头发生振动是什么原因造成的？有什么危害？ 泸州职业技术学院电气一次29 。