电器学教学课件作者夏天伟丁明道第2章节课件幻灯片.pptVIP

* * 2.10 触头分断过程与其侵蚀 桥蚀 阳极材料向阴极转移 阴极凸起、阳极凹陷 火花放电 物理过程 电压较高而功率较小 强电场击穿 无热电离 间歇性和不稳定 阴极受电蚀——阴极向阳极发射电子 * * 2.10 触头分断过程与其侵蚀 弧蚀 阴极电蚀 正离子在阴极附近形成正空间电荷层，形成强电场 阴极材料向阳极转移 阴极凹陷、阳极凸起 净侵蚀 高温情况下，阴极和阳极材料的局部熔化和蒸发 阳极电蚀 火花放电和电弧放电情况下，触头材料损耗 * * 2.10 触头分断过程与其侵蚀 小电流情况下的触头电侵蚀 桥蚀、火花放电性质的弧蚀 侵蚀程度的计算 阳极材料的侵蚀： 火花放电时，触头材料的侵蚀 * * 2.10 触头分断过程与其侵蚀 大电流情况下的触头电侵蚀 弧蚀 侵蚀程度的影响参数 电弧电流、电弧移动速度、燃烧时间、触头结构形式、操作频率、磁吹磁场等 电流较大而操作频率不高的情况 电流较小的情况 侵蚀量 * * 2.10 触头分断过程与其侵蚀 电侵蚀与触头的使用期限和超程 使用期限 电侵蚀起主要影响作用 部分触头材料的损耗导致使用期限 电侵蚀的不均匀特性 超程 补偿电侵蚀的量 * * 2.12 触头材料 材料 接触电阻、温升、抗熔焊能力、抗侵蚀能力 要求： 低电阻率，低电阻温度系数 高的最小燃弧电压和最小燃弧电流； 高的热导率、比热容、熔点和沸点； 高的抗氧化和抗化学腐蚀能力； 适当的硬度，良好的工艺性能 * * 2.12 触头材料 种类 纯金属材料 银、铜、铝：导电和导热率高 金：不氧化；易冷焊、变形和磨损 铂、钨、石墨：性能稳定，不易氧化 合金材料 银合金 金合金 铂合金 钨合金等等 金属陶瓷材料（粉末冶金材料） * * 2.12 触头材料 金属陶瓷材料（粉末冶金材料） 两相金属的机械混合物 耐弧、低接触电阻、耐侵蚀和抗熔焊等 难熔相 起骨架作用：硬度高、熔点高，不易变形 材料：钨、钼、金属氧化物等 载流相 起载流作用：高电导率和热导率 能防止喷溅现象，并能降低触头材料损失程度 材料：银、铜等 * * 2.12 触头材料 代表种类 银氧化镉粉末合金 银氧化锡铟粉末合金 银氧化锌粉末合金 铜钨合金等等 真空开关电器触头材料 电导率高、抗熔焊性强、分断能力高 大容量电器产品：铜铋银合金 中小容量电器产品：铜铋铈合金 触头跑弧面：真空铜 * * 思考练习 课后练习： 2.3, 2.4, 2.6, 2.7, 2.8~2.12, 2.14, 2.19 电弧的产生 气体放电过程 交直流电弧特性 交直流电弧的熄灭 结合电弧伏安特性分析直流电弧的熄灭 试就图2-19分析L、C、R的选择 触头的四种工作状态和大概的要求 * * * 2.5 交流电弧及其熄灭 介质恢复过程 了解近阴极区和弧柱区的不同 1）近阴极区的介质恢复 图2－15 近阴极效应 由于电子移动速度快，故介质恢复过程快：0.1~1us 过零前后，电极位置互换，电子速度快于正离子，浓度的变化使得在新阴极表面的场致发射很弱甚至没有 温度低于热电离温度 金属栅截割电弧 短弧灭弧原理 综合利用两者灭弧的方法 * * 2.5 交流电弧及其熄灭 近阴极区的电场和电位分布 假定在x=l处E=0 正离子和电子浓度一样 泊松方程 图2－15 b） n: 电荷的数密度；ε: 介电常数 假定x=0处U=0 对泊松方程进行x的积分： x=l时有最大值： * * 2.5 交流电弧及其熄灭 2）介质恢复过程的弧柱区 零休时间 电弧电流自然过零前后数十微秒内 电弧电阻并非无穷大 残存带电粒子形成剩余电流 电源仍向弧隙输送能量 热击穿及热击穿阶段 弧隙能量获取大于散发 电击穿及其阶段 弧隙间电压足够高 * * 2.5 交流电弧及其熄灭 弧隙电压恢复过程 恢复电压 稳态恢复电压——直流和工频 暂态恢复电压 不同性质电路的分断 图2－16 电阻性：只有稳态分量 电压电流同相位 电感性负载：电流i落后于电压u相位90度； 电流为零时，电压处于幅值最大时刻 * * 2.5 交流电弧及其熄灭 电容性负载：电流i超前于电压u相位90度； 注意： 虚线为电容电压Uc 实线在过零前是电弧电流i，过零后为电弧电压Uhf 因为电弧电流过零后，且电弧熄灭，故 电容电压达到最大 电容和电源隔离，无放电回路，电容电压不变 电流过零电弧后，电源电压继续变化，使Uhf最终达到最大为两倍的电源幅值 选择：电感性为设计、试验代表 * * 2.5 交流电弧及其熄灭 电感性弧隙恢复电压分析 假设条件：电阻为零，且过程极短暂 解特征：工频暂态量＋稳态量Ugm 实际上，电弧总存在等效并联电阻和电容，则有： * * 2.5 交流电弧及其熄灭 根据解的实根或虚根情况，有两种恢复电压曲线 共同点：恒定量Ugm＋暂态分量 实根：存在暂态