毕业论文 --电力机车电器灭弧装置分析

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1、 毕业设计（论文） 题 目：电力机车电器灭弧装置分析 系 别： 轨道交通学院 专 业： 铁道机车车辆 山东职业学院毕业设计任务书 班班 级级 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 设计题目 主要主要 研究研究 内容内容 主要技主要技 术指标术指标 或研究或研究 目标目标 基本基本 要求要求 主要参主要参 考资料考资料 及文献及文献 目目 录录 1.绪论1 2.第一章 灭弧原理2 3.第二章 电弧的形成3 4.第三章 电弧的熄灭4 5.交流电弧的特性及熄灭5 6.熄灭交流电弧的方法7 7.电器触头的基本知识11 8.开关电器典型灭弧装置的工作原理12 9.提高灭弧装置开断能力的辅助方法16 10.

2、参考文献19 - 1 - 绪论绪论 电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬 间火花。 当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于 1020 伏，电流不小于 80100mA，电器的触头间便会产生电弧。因此，在了解开关电器的结构和工作情 况之前，首先来看看其是如何产生和熄灭的。电弧的形成是触头间中性质子(分 子和原子)被游离的过程。开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度 E 很高 (E = U/d)。当电场强度超过 3106V/m 时，阴极表面的电子就会被电场力拉出 而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为：强电场发射。 从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少

3、数电子，在电场力的作用 下向阳极作加速运动，途中不断地和中性质点相碰撞。只要电子的运动速度 v 足够高，电子的动能 A=1/2mv2 足够大，就可能从中性质子中打出电子，形成自 由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。 新形成的自由电子也向阳极作加速运动，同样地会与中性质点碰撞而发生游 离。碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子，具有很大的电导； 在外加电压下，介质被击穿而产生电弧，电路再次被导通。 触头间电弧燃烧的间隙称为弧隙。电弧形成后，弧隙间的高温使阴极表面的 电子获得足够的能量而向外发射，形成热电场发射。同时在高温的作用下(电弧 中心部分维持的温度可达 5000以上)，气体中性

4、质点的不规则热运动速度增 加。当具有足够动能的中性质点相互碰撞时，将游离而形成电子和正离子，这种 现象称为热游离。 随着触头分开的距离增大，触头间的电场强度 E 逐渐减小，这时电弧的燃烧 主要是依靠热游离维持的。 - 2 - 在开关电器的触头间，发生游离过程的同时，还发生着使带电质点减少的去 游离过程。 第一章第一章 灭弧原理灭弧原理 1. 1. 电弧的概念电弧的概念 当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头刚刚分离后，触头 之间就会产生强烈的白光，称为电弧。电弧是一种气体游离放电（带电质点）现 象。 电弧的存在说明电路中有电流， 只有当电弧熄灭， 触头间隙成为绝缘介质时， 电路才算

5、断开。开关触点间的电压为 1020V，电流为 80100mA 断开电路时，即 可产生电弧。例如：断路器要开断 1500V，电流为 1500-2000A 的电路时，产生 电弧，这些电弧可拉长至 2m 仍然继续燃烧不熄灭，对人员及设备都可能产生重 大危害和损失。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。 灭弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离， 另一方面通过吹弧拉长电弧加强带 电粒子的复合和扩散， 同时把弧隙中的带电粒子吹散， 迅速恢复介质的绝缘强度。 电弧的实质是一种气体放电现象。 2.2.电弧放电的特征电弧放电的特征 弧 柱 阳 极 区阴 极 区 图 1-2-1 （1）电弧由三部分组成。包括阴极区、阳极区和弧柱区。弧柱处温度最高， 可达 67 千到 1 万度以上。弧柱周围温度较低，亮度明显减弱的部分叫弧焰，电 流几乎都从弧柱内部流过。 （2）电弧温度很高。（例：10kvQF 断开 20kv 的电流，电弧功率达到一万 kw 以上） （3）电弧是一种自持放电现象，维持电弧燃烧的电压很低。在大气中，1cm 长的直流电弧的弧柱电压仅 1530v，在变压器油中，1cm 长的直流电弧的弧柱电 压仅 100220v。 （4）电弧是一束游离的气体，质量极轻，极易变形。电弧在气体或液体的 流