畢業(yè)論文 --電力機車電器滅弧裝置分析

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1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：電力機車電器滅弧裝置分析系別：軌道交通學(xué)院專業(yè)：鐵道機車車輛山東職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書班級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計題目主要研究內(nèi)容主要技術(shù)指標(biāo)或研究目標(biāo)基本要求主要參考資料及文獻目錄1.緒論·······························12.第一章滅弧原理·························23.第二章電弧的形成························34.第三章電弧的熄滅·······················45.交流電弧的特性及熄滅······················56.熄滅交流電弧的方法·····

2、··················77.電器觸頭的基本知識·······················118.開關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理··················129.提高滅弧裝置開斷能力的輔助方法··················1610.參考文獻···························19緒論電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，電流通過某些絕緣介質(zhì)（例如空氣）所產(chǎn)生的瞬間火花。當(dāng)用開關(guān)電器斷開電流時，如果電路電壓不低于10—20伏，電流不小于80~100mA，電器的觸頭間便會產(chǎn)生電弧。因此，在了解開關(guān)電器的結(jié)構(gòu)和工作情況之前，首先來看看其是如何產(chǎn)生

3、和熄滅的。電弧的形成是觸頭間中性質(zhì)子(分子和原子)被游離的過程。開關(guān)觸頭分離時，觸頭間距離很小，電場強度E很高(E=U/d)。當(dāng)電場強度超過3×10^6V/m時，陰極表面的電子就會被電場力拉出而形成觸頭空間的自由電子。這種游離方式稱為：強電場發(fā)射。從陰極表面發(fā)射出來的自由電子和觸頭間原有的少數(shù)電子，在電場力的作用下向陽極作加速運動，途中不斷地和中性質(zhì)點相碰撞。只要電子的運動速度v足夠高，電子的動能A=1/2mv^2足夠大，就可能從中性質(zhì)子中打出電子，形成自由電子和正離子。這種現(xiàn)象稱為碰撞游離。新形成的自由電子也向陽極作加速運動，同樣地會與中性質(zhì)點碰撞而發(fā)生游離。碰撞游離連續(xù)進

4、行的結(jié)果是觸頭間充滿了電子和正離子，具有很大的電導(dǎo)；在外加電壓下，介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生電弧，電路再次被導(dǎo)通。觸頭間電弧燃燒的間隙稱為弧隙。電弧形成后，弧隙間的高溫使陰極表面的電子獲得足夠的能量而向外發(fā)射，形成熱電場發(fā)射。同時在高溫的作用下(電弧中心部分維持的溫度可達5000℃以上)，氣體中性質(zhì)點的不規(guī)則熱運動速度增加。當(dāng)具有足夠動能的中性質(zhì)點相互碰撞時，將游離而形成電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為熱游離。隨著觸頭分開的距離增大，觸頭間的電場強度E逐漸減小，這時電弧的燃燒主要是依靠熱游離維持的。-19-在開關(guān)電器的觸頭間，發(fā)生游離過程的同時，還發(fā)生著使帶電質(zhì)點減少的去游離過程。第一章滅弧

5、原理1.電弧的概念當(dāng)開關(guān)電器開斷電路時，電壓和電流達到一定值時，觸頭剛剛分離后，觸頭之間就會產(chǎn)生強烈的白光，稱為電弧。電弧是一種氣體游離放電（帶電質(zhì)點）現(xiàn)象。電弧的存在說明電路中有電流，只有當(dāng)電弧熄滅，觸頭間隙成為絕緣介質(zhì)時，電路才算斷開。開關(guān)觸點間的電壓為10~20V，電流為80~100mA斷開電路時，即可產(chǎn)生電弧。例如：斷路器要開斷1500V，電流為1500-2000A的電路時，產(chǎn)生電弧，這些電弧可拉長至2m仍然繼續(xù)燃燒不熄滅，對人員及設(shè)備都可能產(chǎn)生重大危害和損失。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。滅弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強帶電粒子的

6、復(fù)合和擴散，同時把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強度。電弧的實質(zhì)是一種氣體放電現(xiàn)象。2.電弧放電的特征圖1-2-1（1）電弧由三部分組成。包括陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)。弧柱處溫度最高，可達6~7千到1萬度以上?；≈車鷾囟容^低，亮度明顯減弱的部分叫弧焰，電流幾乎都從弧柱內(nèi)部流過。（2）電弧溫度很高。（例：10kvQF斷開20kv的電流，電弧功率達到一萬kw以上）（3）電弧是一種自持放電現(xiàn)象，維持電弧燃燒的電壓很低。在大氣中，1cm長的直流電弧的弧柱電壓僅15~30v，在變壓器油中，1cm長的直流電弧的弧柱電壓僅100~220v。（4）電弧是一束游離的氣體，質(zhì)量極輕，極

7、易變形。電弧在氣體或液體的流動作用下或電動力作用下，能迅速移動、伸長或彎曲，這也是滅弧的必要條件。3.電弧的危害-19-（1）電弧的存在延長了開關(guān)電器開斷故障電路的時間，加重了電力系統(tǒng)短路故障的危害。（2）電弧產(chǎn)生的高溫，將使觸頭表面熔化和蒸化，燒壞絕緣材料。對充油電氣設(shè)備還可能引起著火、爆炸等危險。（3）由于電弧在電動力、熱力作用下能移動，很容易造成飛弧短路和傷人，或引起事故的擴大。第二章電弧的形成（1）熱電子發(fā)射當(dāng)斷路器的動、靜觸頭分離時，觸頭間的接觸壓力及接觸面積逐漸縮小，接觸電阻增大，使接觸部位