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1、第四章第四章 电弧及电路电弧及电路教学重点：教学重点：电弧电弧概述概述电弧的产生和描述电弧的产生和描述直流电弧直流电弧交流交流电电弧弧电电弧的黑盒模型弧的黑盒模型13.1概述概述 什么是电弧、开关电弧、弧光放电；什么是电弧、开关电弧、弧光放电；开关电弧与其他电弧开关电弧与其他电弧 目的目的 特点和规律特点和规律触头分断电路与无触点开关触头分断电路与无触点开关分分合合设设备备-电电流流值值水水平平及及绝绝缘缘耐耐受受电电压压值值都特都特别别高高电弧电弧-属低温属低温等离子体等离子体开关开关-导体绝缘体互变导体绝缘体互变2等离子体等离子体34等等离离子子体体54.2电弧的产生和描述弧光放电及特点电
2、弧弧柱的游离过程弧柱消游离过程电弧能量平横6弧光放电及特点电压电压由由a a点升至点升至b b点区，点区，电电流不流不变变。在。在 b b点以后，点以后，c c点以前，点以前，电电流都有增大。流都有增大。外界外界电电离因素作用下的放离因素作用下的放电现电现象称象称为为非非自持性放自持性放电电电场作用电场作用间间隙隙进进行行自持性放自持性放电阶电阶段。段。7非自持性放非自持性放电电-自持性放自持性放电阶电阶段。段。压力、形状、功率、距离压力、形状、功率、距离弧光放电弧光放电是自持性放电的一种形式是自持性放电的一种形式辉光放电辉光放电 电晕放电电晕放电游离气体游离气体 电位降和电位梯度电位降和电位
3、梯度近极区域近极区域 弧柱弧柱 阴极斑点阴极斑点84.2.2电弧弧柱的游离过程碰撞游离碰撞游离热游离热游离弧柱的游离过程弧柱的游离过程电弧的能量平衡电弧的能量平衡94.3直流电弧 直流电弧 的伏安特性直流电弧 的稳定燃烧与熄灭开断直流电弧的几个参数 104.3.1直流电弧 的伏安特性直流电弧直流电弧-直流电路中产生的电弧直流电路中产生的电弧静态伏安特静态伏安特-直流电弧在一定长度下稳直流电弧在一定长度下稳定燃烧时所测得的伏安特性定燃烧时所测得的伏安特性Uh=EhLh114.3.1.24.3.1.2影响伏安特性的因素影响伏安特性的因素电弧长度电弧长度l hl h，弧柱电场强度弧柱电场强度EhEh
4、的乘积，的乘积，伏安特性伏安特性 4.3.1.34.3.1.3动态伏安特性动态伏安特性计及直流电路中电流改变速度的影响而得出计及直流电路中电流改变速度的影响而得出的伏安特性的伏安特性 124.3.24.3.2直流电弧直流电弧 的稳定燃烧与熄灭的稳定燃烧与熄灭 熄灭电弧时熄灭电弧时拉长电弧拉长电弧增强冷却增强冷却 134.3.34.3.3开断直流电弧的几个参数开断直流电弧的几个参数 烧弧时间烧弧时间 电弧能量电弧能量 过电压过电压 144.4交流电弧 交流电弧的特点 交流电弧对电路的影响 电压恢复过程与介质强度恢复过程 交流电弧流过零现象 交流电弧的熄灭和重燃 15交流电弧的特点交流电弧即在交流
5、电路中 所产生的电弧 燃弧电压或燃弧尖峰；电弧熄灭瞬间 熄弧电压或熄弧 164.4.24.4.2交流电弧对电路的影响交流电弧对电路的影响 17重燃重燃 熄灭熄灭 触触头头在在分分断断电电流流后后的的弧弧隙隙介介质质强强度度的的恢恢复复称称为为热热态态介介质质强强度度恢恢复复特特性性或或熄熄弧后的介质强度恢复特性。弧后的介质强度恢复特性。 4.4.3.4.3电压恢复过程与介质强度恢复过程电压恢复过程与介质强度恢复过程 184.4.44.4.4交流电弧流过零现象交流电弧流过零现象 电压恢复过程和介质强度恢复电压恢复过程和介质强度恢复 电弧电流即被突然转移到电容中去，电弧电流即被突然转移到电容中去，
6、使电弧熄灭。使电弧熄灭。 19电弧电流零点相对于电弧电压零点所处时电弧电流零点相对于电弧电压零点所处时刻，电弧电流趋近于零时的现象（称电流刻，电弧电流趋近于零时的现象（称电流过零现象）。过零现象）。超前过零超前过零 同时过零同时过零 204.4.54.4.5交流电弧的熄灭和重燃交流电弧的熄灭和重燃 介介质质强强度度恢恢复复理理论论（电电击击穿穿理理论论）和和能能量量平平衡衡理理论论（热击穿理论）。（热击穿理论）。 电击穿理论电击穿理论-交流电弧的重燃是加在弧隙上的电场作交流电弧的重燃是加在弧隙上的电场作用下形成电子崩的结果，即弧隙因击穿而引起重燃；用下形成电子崩的结果，即弧隙因击穿而引起重燃；
7、这个理论认为：电弧电流过零后，弧隙已是介质，不这个理论认为：电弧电流过零后，弧隙已是介质，不存在电导。存在电导。等效介质强度等效介质强度 热击穿理论热击穿理论-电弧的熄灭或重燃取决于弧隙中的能量电弧的熄灭或重燃取决于弧隙中的能量平衡。当弧隙所产生的热能大于散出的热能时，弧隙平衡。当弧隙所产生的热能大于散出的热能时，弧隙就会因热击穿而使电弧重燃。就会因热击穿而使电弧重燃。 214.54.5电弧的黑盒模型电弧的黑盒模型 电弧的黑盒模型（现象模型）电弧的黑盒模型（现象模型） Cassie模型模型电电弧弧是是具具有有圆圆柱柱形形的的气气体体通通道道，其其截截面面有有均均匀匀分分布布的温度；的温度；该该通通道道有有相相当当明明确确的的界界限限（即即直直径径），在在通通道道以以外外电导很小；电导很小；电电弧弧通通道道的的直直径径随随电电弧弧电电流流的的变变化化而而相相应应改改变变，但但认为电弧的温度在空间和时间上都保持不变；认为电弧的温度在空间和时间上都保持不变；能量和能量散失速度与弧柱横截面的变化成正比，能量和能量散失速度与弧柱横截面的变化成正比，能量散出是因为气流或与气流有关的弧柱变化过程能量散出是因为气流或与气流有关的弧柱变化过程所造成，不考虑从电极散出的能量。所造成，不考虑从电极散出的能量。 Mayr方式方式 22
