电力机车电器灭弧装置分析毕业论文(编辑修改稿)

电力机车电器灭弧装置分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

触等，都可以降低电弧的温度。 322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。 323 气体介质的压力 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。 324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、导热能力强和热容量大 铁道机车车辆专业（机车方向）毕业论文 5 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。 第四章 交流电弧的特性及熄灭 在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，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。 对图 141 的分析，可见交流电弧在交流电流自然过零时将自经过动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。 如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。 图 41 41 交流电弧的熄灭条件 411 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。 对图 22 的分析，可见交流电弧在交流电流自然过零时将自经过动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。 如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。 铁道机车车辆专业（机车方向）毕业论文 6 图 411 412 弧隙电压的恢复过程 电流过零前，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。 413 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： Uj（ t） Uhf（ t） Uj（ t） — 弧隙介质强度 Uhf（ t） — 弧隙恢复电压 铁道机车车辆专业（机车方向）毕业论文 7 图 412 第五章 熄灭交流电弧的方法 （ 1） 提高触头的分闸速度 熄灭交流电弧的关键在于电弧电流过零后，弧隙的介质强度的恢复过程能否始终大于弧隙电压的恢复过程。 为了加强冷却，抑制热游离，增强去游离，在开关电器中装设专用的灭弧装置或使用特殊的灭弧介质，以提高开关的灭弧能力。 迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱中的电位梯度，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。 （ 2） 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。 如下图所示： 铁道机车车辆专业（机车方向）毕业论文 8 图 51 吹弧 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。 51 吹弧气流产生的方法 （ 1） 用油气吹弧 用油气作吹弧介 质的断路器称为油断路器。 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 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。 （ 2） 用压缩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。 52 按吹弧的方向分 （ 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 铁道机车车辆专业（机车方向）毕业论文 9 条件下，横吹比纵吹效果要好。 图 521 53 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。 如果所有串联短弧阴极区。