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如何有效熄灭交流电弧?

【摘要】:交流电弧的熄灭条件是在零休期间不发生热击穿,同时在此之后弧隙介质恢复过程总是胜过电压恢复过程,即不发生电击穿。因此,除非有特殊要求,否则交流开关电器多采用灭弧强度不过强的灭弧装置,使电弧是在零休期间,而且是在电流首次自然过零时熄灭。实际上交流电弧未必均能于电流首次自然过零时熄灭,有时需经2~3个半周才熄灭。

交流电弧的熄灭条件是在零休期间不发生热击穿,同时在此之后弧隙介质恢复过程总是胜过电压恢复过程,即不发生电击穿。但从灭弧效果来看,零休期间是最好的灭弧时机:一则这时弧隙的输入功率近乎等于0,只要采取适当措施加速电弧能量的散发以抑制热电离,即可防止因热击穿引起电弧重燃;二则这时线路储存的能量很小,需借电弧散发的能量,不易因出现较高的过电压而引起电击穿。反之,若灭弧非常强烈,在电流自然过零前就“截流”,强迫电弧熄灭,则将产生很高的过电压,即使不致影响灭弧,也会对线路及其中的设备不利。因此,除非有特殊要求,否则交流开关电器多采用灭弧强度不过强的灭弧装置,使电弧是在零休期间,而且是在电流首次自然过零时熄灭。

实际上交流电弧未必均能于电流首次自然过零时熄灭,有时需经2~3个半周才熄灭。如图3-15所示,触头刚分离(t=t0)时,弧隙很小,uh也不大。故电流在首次过零(t=t1)前,其波形基本上仍属正弦波,且在电流过零处比电源电压滞后约为90°。这时,介质强度ujf不大,当恢复电压uhf于不久后大于燃弧电压uh1时,弧隙被击穿,电弧重燃。

图3-15 分断交流电路时的各弧隙参数波形

在第二个半周,弧隙增大了,uh和ujf均增大,电流再过零(t=t2)时的滞后角φ1<φ2由于ujf仍不够大,在uhf>ujf2时,弧隙再次被击穿,电弧仍重燃。此后,因弧隙更大,当t=t3,即电流第三次过零时,φ3<φ2,且ujf始终大于uhf,则电弧不再重燃,电弧终被熄灭,交流电路也完全切断了。