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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
班级
学生姓名
指导教师
设计题目
主要
研究
内容
主要技
术指标
或研究
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要求
主要参
考资料
及文献
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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10—20伏,电流不小于80~100mA,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3×10^6V/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=1/2mv^2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。
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。
第一章灭弧原理
1. 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,电路才算断开。开关触点间的电压为10~20V,电