断路器开合时电弧

时间:2023-03-08作者:佚名
在电力网络中,利用断路器来开断载流电路,其触头的分断并不意味着电路的真正断开。用断路器来切断电路时,如果电路中的电流大于80~100mA,且断路器的动、静触头在分离瞬间具有大于10~20V的电压,则触头间就会出现电弧。电弧是高温、高导电率的等离子体,所谓等离子体是带正电荷和带负电荷的粒子数量相等的粒子集团状态,是与固体、液体、气体并列的物质第四态。电弧对触头有很大的破坏作用,而且电弧继续维持着电路的接通,只有将其熄灭,才能使电路真正切断。因此,断路器一般都具有专门的灭弧装置,使断路器动、静触头之间所产生的电弧迅速、可靠地熄灭,这是保证断路器正常工作的重要条件之一。
电弧的形成是触头间中性质点(分子和原子)被游离的过程,主要有以下几种方式:
(1)强电场发射。通有电流的断路器触头分离之初,触头间距离很小,电场强度很高,阴极表面电场强度大于3×106V/m时,阴极表面的电子将被拉出,并在电场力的作用下向阳极加速运动。
(2)碰撞游离。被拉出的高速运动的电子,获得足够的动能后,与触头间介质的原子或分子碰撞时,使原子核周围的电子释放,介质的中性质点游离为自由电子和正离子,称为碰撞游离。碰撞游离连续进行的结果使触头间带电粒子大量增加,当数量积累到一定程度时,介质的导电性质发生变化,由绝缘体变为导体,在外加电压作用下,介质被击穿而引起电弧。
(3)热游离。电流通过弧隙(即触头间电弧燃烧的间隙)会产生大量的热量,使电弧中心部分维持很高的温度,在高温的作用下,介质中性质点的不规则热运动的速度增加,当其具有足够动能且相互碰撞时,便游离出新的电子和正离子,称为热游离。热游离形成的带电质点分别向阴极和阳极运动。正离子向阴极移动的过程中不断碰撞阴极,保持阴极的电子连续发射,于是电流就以电弧的形态在已分开的触头间持续流通。
(4)热电子发射。电弧产生后,由于它的温度很高,高温下的金属触头会使其内部的自由电子飞出金属表面,提供传导电流的电子,称为热电子发射。
电弧的形成是一个复杂连续的过程。当断路器跳闸,触头刚断开时,触头间距离很小,电场强度很大,阴极产生强电场发射,提供起始自由电子,电子在强电场作用下向阳极加速运动并产生碰撞游离,于是有更多的电子产生更多的碰撞游离,使触头间带电粒子大量增加,介质被击穿,产生电弧,电弧产生的高温,又造成热游离和阴极的热电子发射。当触头距离拉大时,电场强度减小,主要是热游离和热电子发射起维持电弧的作用。由于电弧放电主要靠热游离和热电子发射维持,因此,维持电弧燃烧的电压就不需要很高。
在电弧中,发生游离的同时,还进行着带电质点减少的去游离过程,使电弧减弱。当游离和去游离过程达到平衡时,电弧处于稳定燃烧状态。去游离的主要方式是复合和扩散。
(1)复合。复合是指异性带电质点相互吸引,结合在一起,电荷相互中和的现象。要完成复合过程,两个异性带电质点需要在一定的时间内处于很近的范围内,它们的相对速度越大,复合越困难。电子质量小,容易加速,运动速度远快于离子,所以正、负离子间的复合要比电子和正离子间的复合容易得多。通常电子先附着在中性质点上形成负离子,然后与正离子复合。另外一种方式是,电子首先附着在固体介质表面,然后再吸引正离子进行中和。复合的速度与离子的浓度、温度、压力、电场强度等因素有关。
(2)扩散。扩散是指带电质点从电弧内部逸出而进入周围介质中的现象,是由于带电质点的不规则热运动而引起的。电弧和周围介质的温度差及离子浓度差越大,扩散作用越强。
可见,游离和去游离是一对矛盾,共存于电弧这个统一体中,贯穿于电弧产生和熄灭的整个过程。当电弧形成时,游离是矛盾的主要方面。创造一定的条件,使去游离转化为矛盾的主要方面,就便于电弧的熄灭。影响游离和去游离的主要因素有电弧的冷却方式、触头间介质的特性、触头的材料、触头两端电压幅值及变化特性等。

相关阅读

如何让贴片电阻长久耐用质量好?

类似于贴片电容这种电子产品,在使用时要小心注意。那好的贴片电容使用寿命肯定会比劣质的久,但是如果保养不得当那它的使用寿命也会减短。 首先,我们在购买贴片电容的时候,...
2023-03-31
如何让贴片电阻长久耐用质量好?

三极管电路原理图讲解

什么正偏,反偏都统统滚蛋!!! 三极管有三个工作状态;截止、放大、饱和;放大状态很有学问也很复杂,多用于集成芯片,比如运放,现在不讨论;其实对信号的放大我们通常用运...
2023-07-18
三极管电路原理图讲解

运放基本电路全解析

我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用都建立在双电源的基础上,很多时候,电路的设计者必须用单电源供电,但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成...
2023-05-12
运放基本电路全解析

电线安全载流量 + 轻重载对比 + 选型计算

一、基础定义 安全载流量:导线长期通电、温度不超标、绝缘不老化的最大安全电流。 轻载:实际用电电流<导线额定载流量 60%,线路余量足、温升低、损耗小 重载:实际用电电流≥导...
2026-06-03

零线和地线都是接地,那它们可以互换使用吗?

【免费下载】 PLC软件下载_PLC软件安装教程_PLC手册下载_PLC案例下载! 【免费学习】 变频器精品课程_西门子PLC精品教程_三菱PLC精品教程! 我前阵子在一个短视频的评论区,看到有位粉...
2023-06-27

热销商品

硅胶垫片/硅胶垫/硅胶垫片圆形/硅胶垫圈/橡胶垫片/氟胶垫片

硅胶垫片(又称硅胶垫、硅胶垫圈)是一种由硅橡胶制成的密封材料,具有优异的耐高低温(-60℃~230℃)、耐老化、绝缘和环保无毒特性,广泛用于食品、医疗、电子及家电等领域...
1

三色变光led筒灯2.5寸3W5瓦开孔6 7.5 8公分家用客厅嵌入式天花灯

三色变光LED筒灯,2.5寸精巧设计,功率可选3W/5W,适用于开孔直径6.7–8公分的家用嵌入式安装。采用高亮LED光源,支持暖光、自然光、白光三色切换,满足不同场景氛围需求。...
7.2

安全帽工地施工建筑电力abs劳保国标透气加厚头盔防护帽定制印字

本款安全帽专为工地施工、建筑及电力作业设计,采用高强度ABS工程塑料制成,符合国家标准(GB 2811-2019),具备优异的抗冲击、耐穿刺性能。帽壳加厚处理,内衬透气缓冲结构,...
9.5

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
5.91

耐磨耐油丁腈耐高温氟胶防水环保级硅胶包覆聚四氟橡胶O型密封圈

本款O型密封圈采用多层复合结构设计,外层为环保级硅胶,具备优异的防水、耐候与生物相容性;中间层采用耐磨耐油的丁腈橡胶(NBR),确保在油污环境中长期稳定运行;内层则选用...
1

网站栏目