电弧熄灭的方法_加速电弧熄灭的基本方法

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  电弧熄灭的方法

  电弧燃烧时,弧隙在高温作用下,随时都发生着游离和去游离过程。当游离速度大于去游离速度时,电弧稳定燃烧;若去游离速度大于游离速度,则电弧熄灭。所以只要设法削弱游离作用,加强去游离作用,就能使电弧熄灭。去游离的方式分为两类:复合和扩散。

  1、复合

  即两个带有异号电荷的质点相遇后重新结合为中性质点,而消失电荷的现象,叫做复合,复合的一般规律是电子先附着在中性原子或灭弧室固体介质表面,再与正离子结合成中性质点,但弧隙中电子运动速度较快,并不易与慢速正离子复合。复合的速度与下列因素有关:

  (1)带电质点的浓度越大,复合机会越多,复合率就越高。在电流一定时,电弧截面愈小或者介质压力愈大,其带电质点的浓度也越大,复合就强。断路器灭弧室直径一般都做的较小,这样可提高带电质点的浓度,有利灭弧。

  (2)电弧温度越低,带电质点的运动速度越慢,复合就越容易。故加强电弧的冷去口,可提高复合率。交流电弧电流过零时,复合作用特别强烈。

  (3)弧隙电场强度小,带电质点运动速度慢,结合的可能性大,故提高开关电器的开断速度,有利于复合。

  可见,增加弧隙介质压力,加强电弧冷却和开关的开断速度,能够促进带电质点的复合.有利于灭弧。

  2、扩散

  弧隙中介质被游离的带电质点,由于热运动从浓度较高的区域向浓度较低的周围气体中移动的现象,叫扩散。扩散结果使弧道中带电质点减少,相当于去游离。扩散速度与下列因素有关:

  (1)弧区与周围介质的温差;

  (2)弧区与周围介质带电质点的浓度差;

  (3)弧柱表面积的大小。

  断路器开断、闭合电路时都要形成电弧,只是前者大,后者小。为了迅速而可靠地切断短路电流产生的强大电弧,断路器按照上述原理,制成各式各样的灭弧装置。

  

  加速电弧熄灭的基本方法

  1、冷却灭弧法

  降低电弧的温度,使离子运动速度减慢,这样不但使热游离作用减弱,同时离子的复合作用也增强,有利于电弧的熄灭。温度愈低,复合作用就愈强烈,电弧愈易熄灭。

  2、拉灭弧法

  在开关触头断开时,加速触头分离,将电弧迅速拉长,从而降低了开关触头之间的电场强度,或者说电弧不足以维持电弧的燃烧,而使电弧熄灭。

  a、用气体吹动灭弧

  利用任何一种较冷的绝缘介质的气流来纵吹电弧(气流方向与弧柱平行)或横吹电弧(气流方向与弧柱垂直),使电弧迅速扩散,加强冷却,从而达到灭弧的目的。

  b、采用多断口灭弧

  在高压断路器中,常制成每相有两个或更多个串联断口,可将电弧分割成多个小电弧段。其作用是:在相等的触头行程下,多断口比单断口的电弧拉长速度快,从而弧隙电阻迅速增加,增大了介质强度的恢复速度;同时,加在每个断口的电压减小,使弧隙的电压恢复速度降低,因而灭弧性能良好。

  c、利用真空灭弧

  真空具有较高的绝缘强度,将开关触头置于真空容器中,当电流过零时即能熄灭电弧。为防止产生过电压,应当不使触头分开时电流突变为零。宜在触头间产生少量金属蒸汽,形成电弧通道。当交流电流自然下降过零前后,这些金属蒸汽便在真空中迅速飞散而熄灭电弧。

  d、将电弧分为多个串联的短弧

  交流电弧,在电流过零的瞬间,新阴极附近在0.1~1us的时间内,立即出现大约150~250V的介质强度,称为新阴极效应。当触头两端外加交流电压小于150V时,则电弧将熄灭。将长弧切成几个短弧串联就是利用新阴极效应灭弧。一般是采用绝缘板夹着许多金属栅片组成灭弧栅,罩住开关触头的全行程。当开关触头分离时,长电弧在电动力和磁场力的作用下迅速移入灭弧栅,长电弧被灭弧片切割成一连串的短电弧,在电弧电流过零,电弧熄灭时,每两栅片间均立即出现150~250伏的介质强度,设有n个栅片,则灭弧栅片总的介质强度为n(150~250)V,若作用于触头间的电压小于该值时,不能维持电弧燃烧,电弧必然熄灭。也就是说,当所有栅片间的介质强度总和大于动、静头向外加电压,电弧就不再重燃。

  e、利用有机固体介质的狭缝灭弧

  狭缝灭弧装置,灭弧栅片电陶土或有机固体材料制成。当触头间产生电弧后,在磁吹线圈产生的磁场作用下,以电弧产生电动力,将电弧拉长进入灭弧栅片的狭缝中,电弧与栅片紧密接触,冷却电弧,加强去游离。同时有机固体介质在高温作用下分解而产生气体,压力增大,使电弧强烈冷却,较终熄灭。

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