在这部分讨论中,我们先来看看电弧稳定存在的条件,然后再来考虑熄灭电弧的方法。具体讨论如下:

我们来看下图:

直流电弧的特性及熄弧方法

先看左上的图1:

图中我们看到是一个很简单的电路。电路中有直流电源E,有电感L,有可变电阻R,还有由断路器开断后的动、静触点构成的两个电极1和2,以及它们中间的电弧。

现在我们来看左下的图2:

图2中的试验条件是:我们先把电感去除,然后让断路器开断形成电弧,再调节可变电阻R,构成两条电弧的伏安特性曲线H1和H2。

解释一下:

我们知道电弧其实是一条炽热的等离子体气体。电弧气体越热,它的等效电阻就越小,电弧电流也就越大。因此,电弧的伏安特性曲线具有负阻特性。

注意:电弧的伏安特性曲线具有负阻特性,这一点非常重要,是我们讨论的基础。

图2中出现了两条电弧伏安特性曲线H1和H2。我们很容易判断出,比较高的H2曲线在相同电弧电压条件下,它的电流更大,电弧温度更高;当然,在相同的电弧电流条件下,H2的电弧电压也越高。

现在我们来看下部中间的图3:

图中我们看到了一条电弧伏安特性曲线A,设它的电弧电流是I1,此时电弧在1点稳定燃烧。我们快速地调小可变电阻R,使得电流由I1增大为I2。结果我们发现,电弧的电压居然跑到3点,然后再回到正常的第4点;如果我们快速地调大可变电阻R,使得电流由I1减小为I3,我们发现电弧电压先到5点,然后才到正常的第6点。

奇怪!为什么会这样?

道理是这样的:电弧是一团炽热的气体,它的温度不允许突变,也就是说,电弧对电流变化有一定的限流特性。因此当电弧电压迅速变化后,电弧电流的变化相对迟滞,存在过渡过程。

这个结论也很重要。再次强调一下:由于电弧的温度不允许突变,因此电弧具有一定的限流能力。

现在我们来看最重要的图4。为了看图方便,我把图4单独列出,如下:

直流电弧的特性及熄弧方法

图4的试验条件是:电感已经接入,可变电阻R调整到某值,断路器已经闭合,其动静触点处于闭合状态。现在开断断路器,于是在动静触头间出现电弧。我们设,电弧在触头间稳定地燃烧。电弧的伏安特性曲线是红色的实线,我们看到它具有负阻特性。

我们对整个电路用基尔霍夫电压定律KVL求解,得到下式:

直流电弧的特性及熄弧方法

当电流为零时,断路器动静触头之间的电压等于电源电动势E;同时,我们令:

直流电弧的特性及熄弧方法

于是,我们就绘出了图4中的斜线EK。它在电压轴上的截距是E,在电流轴上的截距是K,它的高度是E-RIh。

EK这条线实质上就是负载线,它与电弧伏安特性的交点就是系统在生弧条件下的工作点。

现在我们来仔细看图4:

在电弧伏安特性曲线左侧的1点往左,以及右侧的2点往右,斜线EK的高度低于电弧伏安特性曲线,也即E-RIh-Uh

在1点和2点的中间,(https://www.dgzj.com/ 电工之家)斜线EK的高度高于电弧伏安特性曲线,也即E-RIh-Uh>0,故LdIh/dt>0,所以在这个中间区域中,电弧电流Ih将随着时间的变化而增大。

什么意思呢?左侧的1点为电弧的不稳定点,右侧的2点为电弧的稳定工作点。也即:2点为电弧真正的燃烧稳定工作点。

如果我们希望电弧熄灭,我们就必须让2点不存在。

这个结论就是在直流电路中熄灭触头电弧的关键点,也是我们设计各种熄灭直流电弧措施的出发点。

从图4看,解决问题的方法是:

第一:加大线路电阻,使得斜线在电流轴上的截距由K点移动到K'点。这样一来,2点自然就不存在了。

第二:提高电弧的伏安特性曲线到图4中的虚线位置,使得新工作曲线在斜线EK之上,2点也就不存在了。

我们来看看实际的熄灭直流电弧的方法:

直流电弧的特性及熄弧方法

图1采取电阻灭弧的方法,对应于方法1;图2采取在电感线圈的反向电动势回路中增加泄放二极管和电阻串联的方式,此法亦为方法1;图3采用阻容吸收的方式,图4与图2类似,常用于晶体管开关电路;图5是配电和继保线路中常见方式,采取同类触点串联,使得短弧变为长弧,以对电弧降温熄弧。

说到直流熄弧,一定要谈到灭弧栅。如下:

直流电弧的特性及熄弧方法

此法采用与图5类似的把短弧变为长弧的方法,以降温熄弧。

  • UC3846控制芯片工作原理控制图 逆变焊机原理与用途
  • 数字万用表电阻档测试二极管正反向没有阻值(使用万用表测量二极管的正向电阻,为什么各档)
  • 学单片机需要学数电模电吗(学单片机要先学数电模电吗)
  • 电工怎么选择适合自己用的万用表(电工初学者买什么样的万用表好)
  • 单片机需要同时运行多个任务怎么办(单片机怎么同时执行多个任务)
  • 电机保护的方案取决于负载的机械特性
  • 绝缘电阻表正负搭接不复零位是怎么回事
  • 短路怎么用万用表查