电弧的产生及熄灭

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1、v1. 电 弧 的 形 成 与 熄 灭v2.直 流 电 流 的 特 性 及 熄 灭v3. 交 流 电 弧 的 特 征 及 熄 灭v4. 熄 灭 交 流 电 弧 的 基 本 方 法v5. 电 弧 触 头 的 基 本 知 识v思 考 题 与 习 题 第 一 节 电 弧 的 形 成 与 熄 灭一 、 电 弧 放 电 的 特 征 和 危 害 弧 柱 中 自 由 电 子 的 主 要 来 源 电 弧 形 成 的 过 程 电 弧 的 去 游 离 形 式 影 响 去 游 离 的 因 素 电 弧 放 电 的 特 征 和 危 害 1. 电 弧 的 概 念 当 开 关 电 器 开 断 电 路 时 ， 电 压 和 电

2、 流 达 到 一 定 值 时 ， 触 头刚 刚 分 离 后 ， 触 头 之 间 就 会 产 生 强 烈 的 白 光 ， 称 为 电 弧 。 2.电 弧 的 本 质 电 弧 的 实 质 是 一 种 气 体 放 电 现 象 。 3. 电 弧 放 电 的 特 征 （ 1） 电 弧 由 三 部 分 组 成 。 包 括 阴 极 区 、 阳 极 区 和 弧 柱 区 。 （ 2） 电 弧 温 度 很 高 。 （ 3） 电 弧 是 一 种 自 持 放 电 现 象 。 （ 4） 电 弧 是 一 束 游 离 的 的 气 体 。 电 弧 放 电 的 特 征 和 危 害 4. 电 弧 的 危 害 （ 1） 电 弧 的

3、 存 在 延 长 了 开 关 电 器 开 断 故 障 电 路 的 时 间 ，加 重 了 电 力 系 统 短 路 故 障 的 危 害 。 （ 2） 电 弧 产 生 的 高 温 ， 将 使 触 头 表 面 熔 化 和 蒸 化 ， 烧 坏绝 缘 材 料 。 对 充 油 电 气 设 备 还 可 能 引 起 着 火 、 爆 炸 等 危 险 。 （ 3） 由 于 电 弧 在 电 动 力 、 热 力 作 用 下 能 移 动 ， 很 容 易 造成 飞 弧 短 路 和 伤 人 ， 或 引 起 事 故 的 扩 大 。 电 弧 的 形 成 弧 柱 中 自 由 电 子 的 主 要 来 源 （ 1） （ 1） 热 电

4、子 发 射 当 断 路 器 的 动 、 静 触 头 分 离 时 ， 触 头 间 的 接 触 压 力 及 接触 面 积 逐 渐 缩 小 ， 接 触 电 阻 增 大 ， 使 接 触 部 位 剧 烈 发 热 ， 导致 阴 极 表 面 温 度 急 剧 升 高 而 发 射 电 子 ， 形 成 热 电 子 发 射 。 （ 2） 强 电 场 发 射 开 关 电 器 分 闸 的 瞬 间 ， 由 于 动 、 静 触 头 的 距 离 很 小 ， 触头 间 的 电 场 强 度 就 非 常 大 ， 使 触 头 内 部 的 电 子 在 强 电 场 作 用下 被 拉 出 来 ， 就 形 成 强 电 场 发 射 。 电 弧

5、 的 形 成 弧 柱 中 自 由 电 子 的 主 要 来 源 （ 2） （ 3） 碰 撞 游 离 从 阴 极 表 面 发 射 出 的 电 子 在 电 场 力 的 作 用 下 高 速 向 阳 极运 动 ， 在 运 动 过 程 中 不 断 地 与 中 性 质 点 （ 原 子 或 分 子 ） 发 生碰 撞 。 当 高 速 运 动 的 电 子 积 聚 足 够 大 的 动 能 时 ， 就 会 从 中 性质 点 中 打 出 一 个 或 多 个 电 子 ， 使 中 性 质 点 游 离 ， 这 一 过 程 称为 碰 撞 游 离 。 （ 4） 热 游 离 弧 柱 中 气 体 分 子 在 高 温 作 用 下 产

6、生 剧 烈 热 运 动 ， 动 能 很大 的 中 性 质 点 互 相 碰 撞 时 ， 将 被 游 离 而 形 成 电 子 和 正 离 子 ，这 种 现 象 称 为 热 游 离 。 弧 柱 导 电 就 是 靠 热 游 离 来 维 持 的 。 电 弧 的 形 成 电 弧 形 成 的 过 程 断 路 器 断 开 过 程 中 电 弧 是 这 样 形 成 的 。 触 头 刚 分 离 时 突 然解 除 接 触 压 力 ， 阴 极 表 面 立 即 出 现 高 温 炽 热 点 ， 产 生 热 电 子 发射 ； 同 时 ， 由 于 触 头 的 间 隙 很 小 ， 使 得 电 压 强 度 很 高 ， 产 生 强电

7、 场 发 射 。 从 阴 极 表 面 逸 出 的 电 子 在 强 电 场 作 用 下 ， 加 速 向 阳极 运 动 ， 发 生 碰 撞 游 离 ， 导 致 触 头 间 隙 中 带 电 质 点 急 剧 增 加 ，温 度 骤 然 升 高 ， 产 生 热 游 离 并 且 成 为 游 离 的 的 主 要 因 素 ， 此 时 ，在 外 加 电 压 作 用 下 ， 间 隙 被 击 穿 ， 形 成 电 弧 。 电 弧 的 去 游 离 过 程 包 括 复 合 和 扩 散 两 种 形 式 。 1. 复 合 复 合 是 正 、 负 带 电 质 点 相 互 结 合 变 成 不 带 电 质 点 的 现 象 。由 于

8、弧 柱 中 电 子 的 运 动 速 度 很 快 ， 约 为 正 离 子 的 1000倍 ， 所以 电 子 直 接 与 正 离 子 复 合 的 几 率 很 小 。 一 般 情 况 下 ， 先 是 电 子碰 撞 中 性 质 点 时 ， 被 中 性 质 点 捕 获 变 成 负 离 子 ， 然 后 再 与 质 量和 运 动 速 度 相 当 的 正 离 子 互 相 吸 引 而 接 近 ， 交 换 电 荷 后 成 为 中性 质 点 。 还 有 一 种 情 况 就 是 电 子 先 被 固 体 介 质 表 面 吸 附 后 ， 再被 正 离 子 捕 获 成 为 中 性 质 点 。 电 弧 的 熄 灭 电 弧 的

9、 去 游 离 形 式 （ 2）2. 扩 散 扩 散 是 弧 柱 中 的 带 电 质 点 逸 出 弧 柱 以 外 ， 进 入 周 围 介 质 的现 象 。 扩 散 有 三 种 形 式 ： （ 1） 温 度 扩 散 ， 由 于 电 弧 和 周 围 介 质 间 存 在 很 大 温 差 ，使 得 电 弧 中 的 高 温 带 电 质 点 向 温 度 低 的 周 围 介 质 中 扩 散 ， 减 少了 电 弧 中 的 带 电 质 点 ； （ 2） 浓 度 扩 散 ， 这 是 因 为 电 弧 和 周 围 介 质 存 在 浓 度 差 ，带 电 质 点 就 从 浓 度 高 的 地 方 向 浓 度 低 的 地 方

10、扩 散 ， 使 电 弧 中 的带 电 质 点 减 少 ； （ 3） 利 用 吹 弧 扩 散 ， 在 断 路 器 中 采 用 高 速 气 体 吹 弧 ， 带 走电 弧 中 的 大 量 带 电 质 点 ， 以 加 强 扩 散 作 用 。 电 弧 的 熄 灭 影 响 去 游 离 的 因 素 （ 1） 1. 电 弧 温 度 电 弧 是 由 热 游 离 维 持 的 ， 降 低 电 弧 温 度 就 可 以 减 弱 热 游 离 ，减 少 新 的 带 电 质 点 的 的 产 生 。 同 时 ， 也 减 小 了 带 电 质 点 的 运 动速 度 ， 加 强 了 复 合 作 用 。 通 过 快 速 拉 长 电 弧

11、 ， 用 气 体 或 油 吹 动电 弧 ， 或 使 电 弧 与 固 体 介 质 表 面 接 触 等 ， 都 可 以 降 低 电 弧 的 温度 。 2.介 质 的 特 性 电 弧 燃 烧 时 所 在 介 质 的 特 性 在 很 大 程 度 上 决 定 了 电 弧 中 去游 离 的 强 度 ， 这 些 特 性 包 括 ： 导 热 系 数 、 热 容 量 、 热 游 离 温度 、 介 电 强 度 等 。 若 这 些 参 数 值 大 ， 则 去 游 离 过 程 就 越 强 ， 电弧 就 越 容 易 熄 灭 。 电 弧 的 熄 灭 影 响 去 游 离 的 因 素 （ 2） 3. 气 体 介 质 的 压

12、力 气 体 介 质 的 压 力 对 电 弧 去 游 离 的 影 响 很 大 。 因 为 ， 气 体 的压 力 越 大 ， 电 弧 中 质 点 的 浓 度 就 越 大 ， 质 点 间 的 距 离 就 越 小 ，复 合 作 用 越 强 ， 电 弧 就 越 容 易 熄 灭 。 在 高 度 的 真 空 中 ， 由 于 发生 碰 撞 的 几 率 减 小 ， 抑 制 了 碰 撞 游 离 ， 而 扩 散 作 用 却 很 强 。 因此 ， 真 空 是 很 好 的 灭 弧 介 质 。 4. 触 头 材 料 触 头 材 料 也 影 响 去 游 离 的 过 程 。 当 触 头 采 用 熔 点 高 、 导 热能 力

13、强 和 热 容 量 大 的 耐 高 温 金 属 时 ， 减 少 了 热 电 子 发 射 和 电 弧中 的 金 属 蒸 汽 ， 有 利 于 电 弧 熄 灭 。 除 了 上 述 因 素 以 外 ， 去 游 离 还 受 电 场 电 压 等 因 素 的 影 响 。 v一 、 直 流 电 弧 的 特 性 第 二 节 直 流 电 弧 的 特 性 及 熄 灭 电 弧 电 压 沿 弧 长 的 分 布 阴 极 压 降 区 10-4cm， 正 空 间 梯 度 10 20V与 电 弧 电 流 无 关 而 与 阴 极及 介 质 有 关 。 弧 柱 区 与 电 流 、 弧 长 和 介 质 及 其 状 态 有 关 。 阳

14、 极 压 降 区 为 阴 极 区 的 几 倍 ， 负 空 间 梯 度 与 电 弧 电 流 有 关 ， 电 流 越大 压 降 越 小 。 沿 弧 长 电 压 降 h 1 2 3 短 弧 和 长 弧 的 概 念 及 电 弧 稳 定 的 条 件 。 电 弧 的 伏 安 特 性 h f( h) 图 3 4 直 流 电 弧 的 特 性 直 流 电 弧 的 熄 灭 条 件（ 或 稳 定 燃 烧 方 程 与 静 态 伏 安 特 性 脱 离 ） 灭 弧 的 途 径 ： （ 1） 增 高 弧 隙 的 静 态 伏 安 特 性 （ 2） 增 大 回 路 电 阻 或 减 小 电 源 电 压熄 灭 方 法 :1.拉 长

15、 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 弧新 课 小 结 ： 1.电 弧 的 形 成 和 熄 灭 2.直 流 电 弧 的 特 性 和 熄 灭 及 灭 弧 方 法作 业 ： 直 流 电 弧 的 熄 灭 方 法 第 三 节 交 流 电 弧 的 特 性 及 熄 灭一 、 交 流 电 弧 的 特 性 弧 隙 介 质 介 电 强 度 的 恢 复 弧 隙 电 压 的 恢 复 过 程 交 流 电 弧 熄 灭 的 条 件 交 流 电 弧 的 特 性 （ 1） 在 交 流 电 路 中 ， 电 流 瞬 时 值 随 时 间 变 化 ，

16、因 而 电 弧 的 温度 、 直 径 以 及 电 弧 电 压 也 随 时 间 变 化 ， 电 弧 的 这 种 特 性 称 为动 特 性 。 由 于 弧 柱 的 受 热 升 温 或 散 热 降 温 都 有 一 定 过 程 ， 跟不 上 快 速 变 化 的 电 流 ， 所 以 电 弧 温 度 的 变 化 总 滞 后 于 电 流 的变 化 ， 这 种 现 象 称 为 电 弧 的 热 惯 性 。 经 过 对 图 2-2的 分 析 ， 可 见 交 流 电 弧 在 交 流 电 流 自 然 过 零时 将 自 动 熄 灭 ， 但 在 下 半 周 随 着 电 压 的 增 高 ， 电 弧 又 重 燃 。如 果 电

17、 弧 过 零 后 ， 电 弧 不 发 生 重 燃 ， 电 弧 就 此 熄 灭 。 交 流 电 弧 的 特 性 （ 2） 交 流 电 弧 的 熄 灭 条 件 弧 隙 介 质 介 电 强 度 的 恢 复 弧 隙 介 质 能 够 承 受 外 加电 压 作 用 而 不 致 使 弧 隙 击 穿的 电 压 称 为 弧 隙 的 介 质 强 度 。当 电 弧 电 流 过 零 时 电 弧 熄 灭 ，而 弧 隙 的 介 质 强 度 要 恢 复 到正 常 状 态 值 还 需 一 定 的 时 间 ，此 恢 复 过 程 称 之 为 弧 隙 介 质强 度 的 恢 复 过 程 ， 以 耐 受 的电 压 Uj（ t） 表 示

18、 。 交 流 电 弧 的 熄 灭 条 件 弧 隙 电 压 的 恢 复 过 程 电 流 过 流 前 ， 弧 隙 电 压 呈 马 鞍 形 变 化 ， 电 压 值 很 低 ， 电 源电 压 的 绝 大 部 分 降 落 在 线 路 和 负 载 阻 抗 上 。 电 流 过 零 时 ， 弧 隙电 压 正 处 于 马 鞍 形 的 后 蜂 值 处 。 电 流 过 零 后 ， 弧 隙 电 压 从 后 蜂值 逐 渐 增 长 ， 一 直 恢 复 到 电 源 电 压 ， 这 一 过 程 中 的 弧 隙 电 压 称为 恢 复 电 压 ， 其 电 压 恢 复 过 程 以 Uhf（ t） 表 示 。 电 压 恢 复 过 程

19、 与 线 路 参 数 、 负 荷 性 质 等 有 关 。 受 线 路 参 数等 因 素 的 影 响 ， 电 压 恢 复 过 程 可 能 是 周 期 性 的 变 化 过 程 ， 也 可能 是 非 周 期 性 的 变 化 过 程 。 交 流 电 弧 的 熄 灭 条 件 交 流 电 弧 的 熄 灭 条 件 如 果 弧 隙 介 质 强 度 在 任何 情 况 下 都 高 于 弧 隙 恢 复 电压 ， 则 电 弧 熄 灭 ； 反 之 ， 如果 弧 隙 恢 复 电 压 高 于 弧 隙 介质 强 度 ， 弧 隙 就 被 击 穿 ， 电弧 重 燃 。 因 此 ， 交 流 电 弧 的熄 灭 条 件 为 ： U j

20、（ t） Uhf（ t） Uj（ t） 弧 隙 介 质 强 度 ； Uhf（ t） 弧 隙 恢 复 电 压 。 第 四 节 熄 灭 交 流 电 弧 的 方 法一 、 提 高 触 头 的 分 闸 速 度二 、 采 用 多 断 口三 、 吹 弧 吹 弧 气 流 产 生 的 方 法 吹 弧 的 方 向四 、 短 弧 原 理 灭 弧五 、 利 用 固 体 介 质 的 狭 缝 狭 沟 灭 弧六 、 采 用 耐 高 温 金 属 材 料 制 作 触 头七 、 采 用 优 质 灭 弧 介 质 提 高 触 头 的 分 闸 速 度 迅 速 拉 长 电 弧 ， 有 利 于 迅 速 减 小 弧 柱 中 的 电 位 梯

21、 度 ， 增 加电 弧 与 周 围 介 质 的 接 触 面 积 ， 加 强 冷 却 和 扩 散 的 作 用 。 因 此 ，现 代 高 压 开 关 中 都 采 取 了 迅 速 拉 长 电 弧 的 措 施 灭 弧 ， 如 采 用 强力 分 闸 弹 簧 ， 其 分 闸 速 度 已 达 16m/s以 上 。 采 用 多 断 口 每 一 相 有 两 个 或 多 个 断 口 相 串 联 。 在 熄 弧 时 ， 多 断 口 把 电弧 分 割 成 多 个 相 串 联 的 小 电 弧 段 。 多 断 口 使 电 弧 的 总 长 度 加长 ， 导 致 弧 隙 的 电 阻 增 加 ； 在 触 头 行 程 、 分 闸

22、 速 度 相 同 的 情 况下 ， 电 弧 被 拉 长 的 速 度 成 倍 增 加 ， 使 弧 隙 电 阻 加 速 增 大 ， 提 高了 介 质 强 度 的 恢 复 速 度 ， 缩 短 了 灭 弧 时 间 。 采 用 多 断 口 时 ， 加 在 每 一 断 口 上 的 电 压 成 倍 减 少 ， 降 低 了弧 隙 的 恢 复 电 压 ， 亦 有 利 于 熄 灭 电 弧 。 在 要 求 将 电 弧 拉 到 同 样的 长 度 时 ， 采 用 多 断 口 结 构 成 倍 减 小 了 触 头 行 程 ， 也 就 减 小 了开 关 电 器 的 尺 寸 。 如 所 示 ： 采 用 多 断 口 图 2-10

23、 吹 弧 吹 弧 气 流 产 生 法 .（ 1） 用 新 鲜 而 且 低 温 的 介 质 吹 拂 电 弧 时 ， 可 以 将 带 电 质 点 吹 到弧 隙 以 外 ， 加 强 了 扩 散 ， 由 于 电 弧 被 拉 长 变 细 ， 使 弧 隙 的 电 导下 降 。 吹 弧 还 使 电 弧 的 温 度 下 降 ， 热 游 离 减 弱 ， 复 合 加 快 。 按吹 弧 气 流 的 产 生 方 法 和 吹 弧 方 向 的 不 同 ， 吹 弧 可 分 为 以 下 几 种 。 1. 吹 弧 气 流 产 生 的 方 法 有 ： （ 1） 用 油 气 吹 弧 用 油 气 作 吹 弧 介 质 的 断 路 器

24、称 为 油 断 路 器 。 在 这 种 断 路 器中 ， 有 用 专 用 材 料 制 成 的 灭 弧 室 ， 其 中 充 满 了 绝 缘 油 。 当 断 路器 触 头 分 离 产 生 电 弧 后 ， 电 弧 的 高 温 使 一 部 分 绝 缘 油 迅 速 分 解为 氢 气 、 乙 炔 、 甲 烷 、 乙 烷 、 二 氧 化 碳 等 气 体 ， 其 中 氢 的 灭 弧能 力 是 空 气 的 7.5倍 。 这 些 油 气 体 在 灭 弧 室 中 积 蓄 能 量 ， 一 旦打 开 吹 口 ， 即 形 成 高 压 气 流 吹 弧 。 吹 弧 吹 弧 气 流 产 生 法 .（ 2） （ 2） 用 压 缩

25、 空 气 或 六 氟 化 硫 气 体 吹 弧 将 20个 左 右 大 气 压 的 压 缩 空 气 或 5个 大 气 压 左 右 的 六 氟 化硫 气 体 （ SF6） 先 储 存 在 专 门 的 储 气 罐 中 ， 断 路 器 分 闸 时 产 生电 弧 ， 随 后 打 开 喷 口 ， 用 具 有 一 定 压 力 的 气 体 吹 弧 。 （ 3） 产 气 管 吹 弧 产 气 管 由 纤 维 、 塑 料 等 有 机 固 体 材 料 制 成 ， 电 弧 燃 烧 时 与管 的 内 壁 紧 密 接 触 ， 在 高 温 作 用 下 ， 一 部 分 管 壁 材 料 迅 速 分 解为 氢 气 、 二 氧 化

26、碳 等 ， 这 些 气 体 在 管 内 受 热 膨 胀 ， 增 高 压 力 ，向 管 的 端 部 形 成 吹 弧 。 吹 弧 吹 弧 方 向 法 （ 1） 2. 按 吹 弧 的 方 向 分 为 ： （ 1） 纵 吹 吹 弧 的 介 质 （ 气 流 或 油 流 ） 沿 电 弧 方 向 的 吹 拂 称 为 纵 吹 ，纵 吹 能 增 强 弧 柱 中 的 带 电 质 点 向 外 扩 散 ， 使 新 鲜 介 质 更 好 地 与炽 热 电 弧 接 触 ， 加 强 电 弧 的 冷 却 ， 有 利 于 迅 速 灭 弧 。 （ 2） 横 吹 横 吹 时 气 流 或 油 流 的 方 向 与 触 头 运 动 方 向

27、 是 垂 直 的 ， 或 者说 与 电 弧 轴 线 方 向 垂 直 。 横 吹 不 但 能 加 强 冷 却 和 增 强 扩 散 ， 还能 将 电 弧 迅 速 吹 弯 吹 长 。 有 介 质 灭 弧 栅 的 横 吹 灭 弧 室 ， 栅 片 能更 充 分 地 冷 却 和 吸 附 电 弧 ， 加 强 去 游 离 。 在 相 同 的 工 作 条 件 下 ，横 吹 比 纵 吹 效 果 要 好 。 吹 弧 吹 弧 方 向 法 （ 2） 吹 弧 吹 弧 方 向 法 （ 3） （ 3） 纵 横 吹 横 吹 灭 弧 室 在 开 断 小 电 流时 因 室 内 压 力 太 小 ， 开 断 性 能较 差 。 为 了

28、改 善 开 断 小 电 流 时的 灭 弧 性 能 ， 可 将 纵 吹 和 横 吹结 合 起 来 。 在 大 电 流 时 主 要 靠横 吹 ， 小 电 流 时 主 要 靠 纵 吹 ，这 就 是 纵 横 吹 灭 弧 室 。 短 弧 原 理 灭 弧 灭 弧 装 置 是 一 个 金 属 栅 灭 弧 罩 ， 利 用 将 电 弧 分 为 多 个 串 联的 短 弧 的 方 法 来 灭 弧 。 由 于 受 到 电 磁 力 的 作 用 ， 电 弧 从 金 属 栅片 的 缺 口 处 被 引 入 金 属 栅 片 内 ， 一 束 长 弧 就 被 多 个 金 属 片 分 割成 多 个 串 联 的 短 弧 。 如 果 所

29、 有 串 联 短 弧 阴 极 区 的 起 始 介 质 强 度或 阴 极 区 的 电 压 降 的总 和 永 远 大 于 触 头 间的 外 施 电 压 ， 电 弧 就不 再 重 燃 而 熄 灭 。 采用 缺 口 铁 质 栅 片 ， 是为 了 减 少 电 弧 进 入 栅片 的 阻 力 ， 缩 短 燃 弧时 间 。 利 用 固 体 介 质 的 狭 缝 狭 沟 灭 弧 灭 弧 装 置 的 灭 弧 片 是 由 石 棉 水 泥 或 陶 土 制 成 的 。 触 头 间产 生 电 弧 后 ， 在 磁 吹 装 置 产 生 的 磁 场 作 用 下 ， 将 电 弧 吹 入 又灭 弧 片 构 成 的 狭 缝 中 ， 把

30、 电 弧 迅 速 拉 长 的 同 时 ， 使 电 弧 与 灭弧 片 内 壁 紧 密 接 触 ， 对 电 弧 的 表 面 进 行 冷 却 和 吸 附 ， 产 生 强烈 的 去 游 离 。 原 理 图 如 所 示 。 石 英 砂 熔 断 器 中 的 熔 丝 熔 断 时 ， 在 石 英 砂 的 狭 沟 中 产 生电 弧 。 由 于 受 到 石 英 砂 的 冷 却 和 表 面 吸 附 作 用 ， 使 电 弧 迅 速熄 灭 。 同 时 ， 熔 丝 气 化 时 产 生 的 金 属 蒸 汽 渗 入 石 英 砂 中 遇 冷而 迅 速 凝 结 ， 大 大 减 少 了 弧 隙 中 的 金 属 蒸 汽 ， 使 得

31、电 弧 容 易熄 灭 。 原 理 图 如 所 示 。 利 用 固 体 介 质 的 狭 缝 狭 沟 灭 弧 用 耐 高 温 金 属 材 料 作 触 头 、 优 质 灭 弧 介 质 触 头 材 料 对 电 弧 中 的 去 游 离 也 有 一 定 影 响 ， 用 熔 点 高 、导 热 系 数 和 热 容 量 大 的 耐 高 温 金 属 制 作 触 头 ， 可 以 减 少 热 电子 发 射 和 电 弧 中 的 金 属 蒸 汽 ， 从 而 减 弱 了 游 离 过 程 ， 有 利 于熄 灭 电 弧 。 灭 弧 介 质 的 特 性 ， 如 导 热 系 数 、 电 强 度 、 热 游 离 温 度 、热 容 量

32、 等 ， 对 电 弧 的 游 离 程 度 具 有 很 大 影 响 ， 这 些 参 数 值 越大 ， 去 游 离 作 用 就 越 强 。 在 高 压 开 关 中 ， 广 泛 采 用 压 缩 空 气 、六 氟 化 硫 （ SF6） 气 体 、 真 空 等 作 为 灭 弧 介 质 。 第 五 节 电 气 触 头 的 基 本 知 识一 、 概 述二 、 触 头 的 接 触 电 阻三 、 触 头 的 动 稳 定 和 热 稳 定四 、 触 头 的 分 类 和 结 构 按 接 触 面 的 形 式 分 类 按 结 构 形 式 类 电 气 触 头 基 本 知 识 概 述 1. 触 头 的 概 念 电 气 触 头

33、 是 指 两 个 导 体 或 几 个 导 体 之 间 相 互 接 触 的 部 分 ，如 母 线 或 导 线 的 接 触 连 接 处 以 及 开 关 电 器 中 的 动 、 静 触 头 。 2. 对 电 气 触 头 的 基 本 要 求 （ 1） 结 构 可 靠 ； （ 2） 接 触 电 阻 小 且 稳 定 ， 有 良 好 的 导 电 性 能 和 接 触 性 能 ； （ 3） 通 过 规 定 电 流 时 ， 发 热 稳 定 而 且 不 超 过 允 许 值 ； （ 4） 通 过 短 路 电 流 时 ， 具 有 足 够 的 动 稳 定 性 和 热 稳 定 性 ； （ 5） 开 断 规 定 短 路 电

34、流 时 ， 触 头 不 被 灼 伤 ， 不 发 生 熔 焊 。 触 头 的 接 触 电 阻 触 头 在 正 常 工 作 和 通 过 短 路 电 流 时 的 发 热 都 与 接 触 电 阻 值有 关 ， 所 以 触 头 的 质 量 在 很 大 程 度 上 取 决 于 触 头 的 接 触 电 阻值 。 正 常 情 况 下 ， 触 头 间 的 接 触 压 力 、 表 面 加 工 状 况 、 表 面 氧化 程 度 及 接 触 情 况 等 都 会 影 响 接 触 电 阻 值 。 触 头 间 的 压 力 越 大 ， 触 头 间 的 接 触 电 阻 就 越 小 。 触 头 一 般 由 铜 、 黄 铜 和 青

35、 铜 等 材 料 制 成 。 为 防 止 触 头 表 面被 氧 化 ， 一 般 需 要 采 取 镀 锡 、 镀 银 和 涂 防 腐 漆 和 凡 士 林 油 等 措施 加 以 防 护 。 触 头 的 热 稳 定 和 动 稳 定 触 头 在 长 期 负 荷 电 流 下 工 作 时 ， 由 于 接 触 电 阻 的 存 在 ， 触头 要 发 热 ， 使 其 温 度 升 高 ， 同 时 也 向 周 围 介 质 散 热 ， 当 发 热 量等 于 散 热 量 时 ， 触 头 就 稳 定 在 工 作 温 度 下 运 行 。 这 个 温 度 值 小于 触 头 材 料 长 期 允 许 的 温 度 。 因 此 ，

36、触 头 是 安 全 的 。 由 于 负 荷电 流 相 对 于 短 路 电 流 要 小 得 多 ， 所 产 生 的 电 动 力 不 会 影 响 触 头的 正 常 工 作 。 当 触 头 短 时 间 内 通 过 大 电 流 时 ， 如 短 路 电 流 、 电 动 机 的 起动 电 流 等 ， 所 产 生 的 热 效 应 和 电 动 力 具 有 冲 击 特 性 ， 对 触 头 能否 正 常 工 作 造 成 很 大 威 胁 ， 可 能 使 触 头 熔 焊 和 短 时 过 热 、 触 头接 触 压 力 下 降 等 后 果 。 因 此 ， 开 关 电 器 必 须 采 取 有 效 措 施 ， 保证 在 通

37、过 短 路 电 流 时 有 足 够 的 动 稳 定 和 热 稳 定 。 触 头 的 分 类 及 其 结 构 1. 的 形 式 分 类 （ 1） 点 接 触 是 指 两 个 触 头 间 的 接 触 面 为 点 接 触 的 触头 ， 如 球 面 和 平 面 接 触 、 两 个 球 面 接 触 等 都 是 点 接 触 。 这种 接 触 点 较 固 定 、 接 触 电 阻 稳 定 、 触 头 结 构 简 单 ； 但 接 触面 积 小 不 宜 通 过 较 大 电 流 、 热 稳 定 性 差 。 （ 2） 线 接 触 是 指 两 个 触 头 的 接 触 面 为 线 接 触 的 触 头 ，如 柱 面 与 平

38、 面 接 触 ， 或 两 个 圆 柱 面 间 的 接 触 等 都 属 于 线 接触 。 这 种 接 触 电 阻 较 小 ， 接 触 面 比 较 稳 定 。 （ 3） 面 接 触 是 指 两 个 平 面 或 两 个 曲 面 的 接 触 。 在 受到较 大 压 力 时 ， 接 触 点 数 和 实 际 接 触 面 积 仍 比 较 小 。 触 头 的 分 类 及 其 结 构 2. 形 式 分 类 （ 1） 固 定 触 头 固 定 触 头 是 指 连 接 导 体 之 间 不 能 相 对 移 动 的 触 头 。 固 定 触 头 按 其 连 接 方 式 可 分 为 可 拆 卸 和 不 可 拆 卸 两 类 。

39、 （ 2） 可 断 触 头 可 断 触 头 按 其 结 构 可 分 为 对 接 式 和 插 入 式 两 大 类 。 （ 3） 可 动 触 头 可 动 触 头 也 叫 中 间 触 头 ， 又 称 滑 动 触 头 ， 是 指 在 工 作 中 被连 接 的 导 体 总 是 保 持 接 触 ， 能 由 一 个 接 触 面 沿 着 另 一 个 接 触 面滑 动 的 触 头 。 电 弧 与 电 气 触 头 的 基 本 知 识 思 考 题（ 1） 电 弧 有 什 么 特 征 ？ 对 电 力 系 统 和 电 气 设 备 有 哪 些 危 害 ？（ 2） 电 弧 的 游 离 和 去 游 离 方 式 各 有 哪 些

40、 ？ 影 响 去 游 离 的 因 素 是 什 么 ？（ 3） 交 流 电 弧 有 什 么 特 征 ？ 熄 灭 交 流 电 弧 的 条 件 是 什 么 ？（ 4） 什 么 是 弧 隙 介 质 强 度 和 弧 隙 恢 复 电 压 ？（ 5） 断 路 器 开 断 短 路 电 流 时 ， 弧 隙 电 压 的 恢 复 过 程 有 那 几 种 形 式 ？ 各 有 什 么 特 点 ？（ 6） 开 关 电 器 中 常 采 用 的 基 本 灭 弧 方 法 有 哪 些 ？ 各 自 的 原 理 何 在 ？（ 7） 什 么 是 电 气 触 头 ？ 电 气 触 头 有 哪 些 形 式 ？（ 8） 什 么 是 触 头 的 接 触 电 阻 ？ 影 响 接 触 电 阻 的 因 素 有 哪 些 ？ 谢 谢 !