滅弧裝置是什么，很多人都不了解

作者： admin 來源：本站發(fā)布日期： 2020.07.06

信息摘要：

當(dāng)電源電壓超過數(shù)十伏、開斷電流在數(shù)十安以上時(shí)，為減少電弧對觸頭的燒損和限制電弧擴(kuò)展的空間，通常需要采取加強(qiáng)滅弧能力的措施，為此而采用的裝置稱為滅弧裝置。一個滅弧裝置可以采用某一種方法進(jìn)行熄弧。但在大多···

當(dāng)電源電壓超過數(shù)十伏、開斷電流在數(shù)十安以上時(shí)，為減少電弧對觸頭的燒損和限制電弧擴(kuò)展的空間，通常需要采取加強(qiáng)滅弧能力的措施，為此而采用的裝置稱為滅弧裝置。

一個滅弧裝置可以采用某一種方法進(jìn)行熄弧。但在大多數(shù)情況下，則是綜合采用幾種方法，以增加滅弧效果。例如拉長和冷卻電弧往往是一起運(yùn)用的。

1.拉長電弧

電弧拉長以后，電弧電壓就增大，改變了電弧的伏安特性。在直流電弧中，其靜伏安特性上移，電弧可以熄滅。在交流電弧中，由于燃弧電壓的提高，電弧重燃困難。電弧的拉長可以沿電弧的軸向(縱向)拉長，也可以沿垂直于電弧軸向(橫向)拉長。

（1）機(jī)械力拉長：電弧沿軸向拉長的情況是很多的，電器觸頭分?jǐn)噙^程實(shí)際上就是將電弧不斷地拉長。刀開關(guān)中閘刀的拉開也拉長電弧，電焊過程中將焊鉗提高可使電弧拉長并熄滅。

（2）回路電動力拉長：載流導(dǎo)體之間會產(chǎn)生電動力，如果把電弧看作為一根軟導(dǎo)體，那么受到電動力它就會發(fā)生變形，即拉長。

因利用回路本身滅弧的電動力不夠大，電弧拉長和運(yùn)動的速度都較小，所以這種方法一般僅用于小容量的電器中。開斷大電流時(shí)，為了有較大的電動力而專門設(shè)置了一個產(chǎn)生磁場的吹弧線圈，這種利用磁場力使電弧運(yùn)動而熄滅的方法稱為磁吹滅弧。

2. 滅弧罩

滅弧罩是讓電弧與固體介質(zhì)相接觸，降低電弧溫度，從而加速電弧熄滅的比較常用的裝置。其結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的，但其基本構(gòu)成單元為“縫”。我們將滅弧罩壁與壁之間構(gòu)成的間隙稱作“縫”。根據(jù)縫的數(shù)量可分為單縫和多縫。根據(jù)縫的寬度與電弧直徑之比可分為窄縫與寬縫?？p的寬度小于電弧直徑的稱窄縫，反之，大于電弧直徑的稱寬縫。根據(jù)縫的軸線與電弧軸線間的相對位置關(guān)系可分為縱縫與橫縫?？p的軸線和電弧軸線相平行的稱為縱縫，兩者相垂直的則稱為橫縫。

圖1縱向窄縫式滅弧罩

（1）縱縫滅弧罩

圖1所示為一縱向窄縫的滅弧情況，當(dāng)電弧受力被拉入窄縫后，電弧與縫壁能緊密接觸。在繼續(xù)受力情況下，電弧在移動過程中能不斷改變與縫壁接觸的部位，因而冷卻效果好，對熄弧有利。但是在頻繁開斷電流時(shí)，縫內(nèi)殘余的游離氣體不易排出，這對熄弧不利。所以此種形式適用于操作頻率不高的場合。

圖2所示為一縱向?qū)捒p的滅弧情況，寬縫滅弧罩的特點(diǎn)與窄縫的正好相反，冷卻效果差，但排出殘余游離氣體的性能好。圖2中所示情況是將一寬縫中

圖2縱向?qū)捒p式滅弧罩

又設(shè)置了若干絕緣隔板，這樣就形成了縱向多縫。電弧進(jìn)入滅弧罩后，被隔板分成兩個直徑較原來小的電弧，并和縫壁接觸而冷卻，冷卻效果加強(qiáng)，熄弧性能提高。此外，由于縫較寬，熄弧后殘存的游離氣體容易排出，所以這種結(jié)構(gòu)型式適用于較頻繁開斷的場合。

縱向曲縫式滅弧罩。縱向曲縫式又稱迷宮式，它的縫壁制成凹凸相間的齒狀，上下齒相互錯開。同時(shí)，在電弧進(jìn)入處齒長較短，愈往深處，齒長愈長。當(dāng)電弧受到外力作用從下向上進(jìn)入滅弧罩的過程中，它不僅與縫壁接觸面積越來越大，而且長度也愈來愈長。這就加強(qiáng)了冷卻作用，具有很強(qiáng)的滅弧能力。但是，也正因?yàn)榭p隙愈往深處愈小，電弧在縫內(nèi)運(yùn)動時(shí)受到的阻力愈來愈大。所以，這種結(jié)構(gòu)的滅弧罩，一定要配合以較大的讓電弧運(yùn)動的力。否則，其滅弧效果反而不好。

（2）橫縫滅弧罩

圖3橫向絕緣柵片式滅弧罩

為了加強(qiáng)冷卻效果，橫縫滅弧罩往往以多縫的結(jié)構(gòu)型式使用，也就是稱為橫向絕緣柵片，如圖3所示。當(dāng)電弧進(jìn)入滅弧罩后，受到絕緣柵片的阻擋，電弧在外力作用下便發(fā)生彎曲，從而拉長了電弧，并加強(qiáng)了冷卻。為了分析電弧與絕緣柵片接觸時(shí)的情況，以圖4來放大說明：設(shè)磁通方向?yàn)榇怪毕蚶?，電弧AB、BC和CD段所受的電動力都使電弧壓向絕緣棚片頂部，而DE段所受的電動力使電弧拉長，CD段和EF段相互作用產(chǎn)生斥力。這樣一些力的作用，使電弧拉長并與縫壁接觸面增大而且緊密，所以能收到比較好的滅弧效果。

由于滅弧罩要受電弧高溫的作用，所以對滅弧罩的材料也有一定的要求，如：受電弧高溫作用不會因熱變形、絕緣性能不能下降，機(jī)械強(qiáng)度好且易加工制造等。滅弧罩材料過去廣泛采用石棉水泥和陶土材料，

圖4電弧在橫向絕緣柵片滅弧罩中的放大圖

逐漸改為采用耐弧陶瓷和耐弧塑料，它們在耐弧性能與機(jī)械強(qiáng)度方面都有所提高。

3. 油冷滅弧裝置

油冷滅弧是將電弧置于液體介質(zhì)(一般為變壓器油)中，電弧將油汽化、分解而形成油氣。油氣中主要成分是氫，在油中以氣泡的形式包圍電弧。氫氣具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，這就使電弧的熱量容易散發(fā)。另外，由于存在著溫度差，所以氣泡產(chǎn)生運(yùn)動，又進(jìn)一步加強(qiáng)了電弧的冷卻。若再要提高其滅弧效果，可在油箱中加設(shè)一定機(jī)構(gòu)，使電弧定向發(fā)生運(yùn)動，這就是油吹滅弧。由于電弧在油中滅弧能力比大氣中拉長電弧大得多，所以這種方法一般用于高壓電器中，如油開關(guān)。

4. 氣吹滅弧裝置

氣吹滅弧是利用壓縮空氣來熄滅電弧的。壓縮空氣作用于電弧，

圖5氣吹滅弧裝置

可以很好地冷卻電弧、提高電弧區(qū)的壓力、很快帶走殘余的游離氣體，所以有較高的滅弧性能。按照氣流吹弧的方向，它可以分為橫吹和縱吹兩類。橫吹滅弧裝置的絕緣件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電流小時(shí)橫吹過強(qiáng)會引起很高的過電壓，故已被淘汰。圖5表示了縱吹(徑向吹)的一種形式。壓縮空氣沿電弧徑向吹入，然后通過動觸頭的噴口、內(nèi)孔向大氣排出，電弧的弧根能很快被吹離觸頭表面，因而觸頭接觸表面不易燒損。因?yàn)閴嚎s空氣的壓力與電弧本身無關(guān)，所以使用氣吹滅弧時(shí)要注意熄滅小電流電弧時(shí)容易引起過電壓。由于氣吹滅弧的滅弧能力較強(qiáng)，故一般運(yùn)用在高壓電器中，例如韶山系列機(jī)車的空氣斷路器（主斷路器）。

5. 橫向金屬柵片滅弧

橫向金屬柵片又稱去離子?xùn)?，它利用的是短弧滅弧原理。用磁性材料的金屬片置于電弧中，將電弧分成若干短弧，利用交流電弧的近陰極效應(yīng)和直流電弧的近極壓降來達(dá)到熄滅電弧的目的。

橫向金屬柵片滅弧裝置主要用于交流電器，因?yàn)樗蓪⑵鹗冀橘|(zhì)強(qiáng)度成倍的增長。對于直流電弧而言，因無近陰極效應(yīng)，只能靠成倍提高極旁壓降來進(jìn)行滅弧。由于極旁壓降值較小，要想達(dá)到較好的滅弧效果，金屬柵片的數(shù)量太大，會造成滅弧裝置體積龐大。所以直流電器中很少采用。

6. 真空滅弧裝置

真空滅弧是使觸頭電弧的產(chǎn)生和熄滅在真空中進(jìn)行，它是依據(jù)零點(diǎn)熄弧原理，以真空為熄弧介質(zhì)工作的。

在真空中氣體很稀薄，電子的自由行程遠(yuǎn)大于觸頭間的距離。當(dāng)真空度為10汞柱時(shí)，電子的自由行程達(dá)43m。自由電子在弧隙中作定向運(yùn)動時(shí)幾乎不會和氣體分子或原子相碰撞，不會產(chǎn)生碰撞游離。所以將觸頭置于真空中斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧則是由于陰極發(fā)射電子和產(chǎn)生的金屬蒸氣被電離而形成的。當(dāng)電弧電流接近零時(shí)，陰極發(fā)射的電子和金屬蒸氣減少，弧隙中殘留的金屬蒸氣和等離子體向周圍真空迅速擴(kuò)散。這樣，弧隙可以在數(shù)微秒之內(nèi)由導(dǎo)電狀態(tài)恢復(fù)到真空間隙的絕緣水平。因此，在真空中觸頭有很高的介質(zhì)恢復(fù)速度、絕緣能力和分?jǐn)嚯娏鞯哪芰Α?/div>

真空電弧按其電流的大小可分為擴(kuò)散弧和收縮弧兩種。擴(kuò)散弧的電流較小(幾百至幾千安培)，此時(shí)電弧分裂為許多并聯(lián)的支弧。每一支弧有自己的陰極斑點(diǎn)和弧柱，陰極斑點(diǎn)互相排斥且均勻分布在陰極上。在電磁場的作用下陰極斑點(diǎn)不斷地沿左旋方向運(yùn)動，觸頭表面的平均溫度較低且分布均勻。陽極此時(shí)不存在陽極斑點(diǎn)。陰極斑點(diǎn)既發(fā)射電子又產(chǎn)生金屬蒸氣。當(dāng)電流接近于零值時(shí)，最終只剩下一個斑點(diǎn)。電流過零時(shí)，電弧自行熄滅。當(dāng)擴(kuò)散弧的電流增加到足夠大時(shí)，陰極斑點(diǎn)相互聚成一團(tuán)，運(yùn)動速度很小甚至不再運(yùn)動。陰極表面不但產(chǎn)生大量的金屬蒸氣，而且有一部分金屬直接以顆?；蛞旱蔚男问较蚧∠秶娚?。陽極此時(shí)也出現(xiàn)熾熱的陽極斑點(diǎn)且蒸發(fā)和噴射一定數(shù)量的金屬，觸頭的電磨損迅速增加。當(dāng)真空滅弧裝置中出現(xiàn)收縮弧后，就不能再開斷電路。電弧由擴(kuò)散弧轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s弧的電流，也就是該真空滅弧裝置的極限開斷電流，它隨觸頭材料和直徑大小而不同。

在開斷交流電路時(shí)，當(dāng)被開斷的電流減小到某一數(shù)值時(shí)，擴(kuò)散弧會發(fā)生電流突然被截?cái)嗟默F(xiàn)象，稱之為截流。這樣，在開斷感性負(fù)載電流時(shí)，弧隙上將產(chǎn)生很高的過電壓，這是使用真空滅弧裝置應(yīng)注意的問題。