化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
Bussmann熔斷器電弧產(chǎn)生的原理及滅弧方法
閱讀：3055 發(fā)布時間：2015-6-18Bussmann熔斷器電弧產(chǎn)生的原理及滅弧方法
一 什么是電弧
在電路中的熔斷器熔斷時,當(dāng)電壓和電流達(dá)到一定值時,熔斷體剛剛?cè)刍瘮嚅_,剛剛分開的熔斷體之間就會產(chǎn)生拉弧,這就是電弧,。它是由于電場過強,氣體產(chǎn)生了離子化,使得電流通過了通常狀態(tài)下是絕緣的介質(zhì)。利用電弧可以有很多用途,如電焊,煉鋼廠的電弧爐等,。但如果在非控制狀態(tài)下產(chǎn)生的電弧就會對輸電,配電及電子設(shè)備造成損害,。所以我們必須了解和控制電弧。
二 電弧的組成
2.1 弧柱區(qū)
弧柱區(qū)呈電中性,它是由分子,、原子,、受激的原子、正離子,、負(fù)離子及電子所組成,其中帶正電荷的離子與帶負(fù)電荷的離子幾乎相等,所以又稱為等離子體,。帶電的粒子在等離子體定向移動,基本上不消耗能量,所以才能夠在低電壓條件下,傳輸大電流。傳輸電流的主要帶電粒子是電子,大約占帶電粒子總數(shù)的99.9%,其余為正離子,。 因為陰極區(qū)和陽極區(qū)的長度極短,所以可以認(rèn)為弧柱區(qū)長度為電弧長度,。弧柱區(qū)的電場強度較低,通常只有5～10V/cm,。
2.2 陰極區(qū)
陰極被認(rèn)為是電子之源,。它向弧柱提供99.9%的帶電粒子(電子)。陰極發(fā)射電子的能力,對電弧穩(wěn)定性影響極大,。陰極區(qū)的長度為10-5～10-6cm,如果陰極壓降為10V,則陰極區(qū)的電場強度為106～107V/cm,。
2.3 陽極區(qū)
陽極區(qū)主要是接受電子,但還應(yīng)向弧柱提供0.1%的帶電粒子(正離子)。通常陽極區(qū)的長度為10-2～10-3cm,則陽極區(qū)的電場強度為103～104V/cm,。由于陽極材料和焊接電流對陽極區(qū)壓降影響很大,它可以在0～10V之間變化,。例如當(dāng)電流密度較大,陽極溫度很高,使陽極材料發(fā)生蒸發(fā)時,陽極壓降將降低,甚至到0V。
三 電弧的特征
3.1 維持電弧穩(wěn)定燃燒的電弧電壓很低,在大氣中1cm的直流電弧弧柱的電壓只有10～50V,。
3.2 在電弧中能通過很大電流,可從幾安～幾千安,。
3.3 電弧具有很高的溫度,弧柱溫度是不均勻的,中心溫度zui高,可達(dá)到6000-10000度,而遠(yuǎn)離中心則溫度降低。
3.4 電弧能發(fā)出很強的光,。電弧的光輻射波長為(1.7～50)×10-7m。它包括紅外線,可見光和紫外線3個部分
四 電弧的分類
4.1按電流種類可分為:交流電弧,、直流電弧和脈沖電弧,。
4.2按電弧的狀態(tài)可分為:自由電弧和壓縮電弧(如等離子弧)。
4.3按電極材料可分為:熔化極電弧和不熔化極電弧,。
五 電弧的危害
5.1 電弧的存在延長了開關(guān)電器開斷故障電路時間,加重了電力系統(tǒng)短路的概率,。
5.2 電弧產(chǎn)生的高溫,將觸頭表面熔化和蒸發(fā),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,。
5.3 由于電弧在電動力,、熱力的作用下能移動。很容易造成飛弧短路和傷人,引起事故擴(kuò)大,。
六 滅弧的原理
6.1 電弧溫度
電弧是由熱游離維持的,降低電弧的溫度就可以減弱熱游離,減少新的帶電離子產(chǎn)生,。同時也減小了帶電質(zhì)點的運動速度,加強了復(fù)合作用,。通過快速拉長電弧,用氣體或油吹動電弧,或使電弧與固體介質(zhì)表面接觸,都可以降低電弧溫度。
6.2 介質(zhì)的特性
電弧燃燒時所在的介質(zhì)的特性在很大程度上決定了電弧中去游離的強度,。包括導(dǎo)熱系數(shù),、熱容量、熱游離溫度,、介電強度等,。
6.3氣體介質(zhì)的壓力
氣體介質(zhì)的壓力對電弧去游離的影響很大。因為,氣體的壓力越大,電弧中質(zhì)點的濃度就越大,質(zhì)點間的距離就越小,復(fù)合作用就越強,電弧就越容易熄滅,。在高真空環(huán)境中,由于發(fā)生碰撞的幾率減小,抑制了碰撞游離,而擴(kuò)散作用卻很強,。
6.4觸頭材料
觸頭材料也影響去游離的過程。觸頭采用高熔點,導(dǎo)熱好和熱容量大的耐高溫金屬時,減少了熱電子發(fā)射和電弧中金屬蒸汽,有利于電弧熄滅,。
七 滅弧的方法
7.1 利用介質(zhì)滅弧
弧隙的去游離在很大程度上,取決于電弧周圍滅弧介質(zhì)的特性,。六氟化硫氣體是很好的滅弧介質(zhì),其電負(fù)性很強,能迅速吸附電子而形成穩(wěn)定的負(fù)離子,有利于復(fù)合去游離,其滅弧能力比空氣約強100倍；真空(壓強在0.013Pa以下)也是很好的滅弧介質(zhì),因真空中的中性質(zhì)點很少,不易于發(fā)生碰撞游離,且真空有利于擴(kuò)散去游離,其滅弧能力比空氣約強15倍,。
7.2 利用氣體或油吹動電弧
吹弧使弧隙帶電質(zhì)點擴(kuò)散和冷卻復(fù)合,。在高壓斷路器中利用各種滅弧室結(jié)構(gòu)形式,使氣體或油產(chǎn)生巨大的壓力并有力地吹向弧隙。吹弧方式主要有縱吹與橫吹兩種,?？v吹是吹動方向與電弧平行,它促使電弧變細(xì)；橫吹是吹動方向與電弧垂直,它把電弧拉長并切斷,。
7.3采用特殊的金屬材料作滅弧觸頭
采用熔點高,、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的耐高溫金屬作觸頭材料,可減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸氣,得到抑制游離的作用；同時采用的觸頭材料還要求有較高的抗電弧,、抗熔焊能力,。常用觸頭材料有銅鎢合金、銀鎢合金等,。
7.4 電磁吹弧
電弧在電磁力作用下產(chǎn)生運動的現(xiàn)象,叫電磁吹弧,。由于電弧在周圍介質(zhì)中運動,它起著與氣吹的同樣效果,從而達(dá)到熄弧的目的。這種滅弧的方法在低壓開關(guān)電器中應(yīng)用得更為廣泛,。
7.5 使電弧在固體介質(zhì)的狹縫中運動
此種滅弧的方式又叫狹縫滅弧,。由于電弧在介質(zhì)的狹縫中運動,一方面受到冷卻,加強了去游離作用；另一方面電弧被拉長,弧徑被壓小,弧電阻增大,促使電弧熄滅,。
7.6 將長弧分隔成短弧
當(dāng)電弧經(jīng)過與其垂直的一排金屬柵片時,長電弧被分割成若干段短?。欢屉娀〉碾妷航抵饕德湓陉?、陽極區(qū)內(nèi),如果柵片的數(shù)目足夠多,使各段維持電弧燃燒所需的zui低電壓降的總和大于外加電壓時,電弧就自行熄滅,。另外,在交流電流過零后,由于近陰極效應(yīng),每段弧隙介質(zhì)強度驟增到150～250V,采用多段弧隙串聯(lián),可獲得較高的介質(zhì)強度,使電弧在過零熄滅后不再重燃。
7.7 采用多斷口滅弧
高壓斷路器每相由兩個或多個斷口串聯(lián),使得每一斷口承受的電壓降低,相當(dāng)于觸頭分?jǐn)嗨俣瘸杀兜靥岣?使電弧迅速拉長,對滅弧有利,。
7.8 提高斷路器觸頭的分離速度
提高了拉長電弧的速度,有利于電弧冷卻復(fù)合和擴(kuò)散,。
Bussmann熔斷器注意事項折疊⑴熔斷器使用注意事項：①熔斷器的保護(hù)特性應(yīng)與被保護(hù)對象的過載特性相適應(yīng),，考慮到可能出現(xiàn)的短路電流，選用相應(yīng)分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳌?BR>②熔斷器的額定電壓要適應(yīng)線路電壓等級,，熔斷器的額定電流要大于或等于熔體額定電流,。
③線路中各級熔斷器熔體額定電流要相應(yīng)配合，保持前一級熔體額定電流必須大于下一級熔體額定電流,。
④熔斷器的熔體要按要求使用相配合的熔體,，不允許隨意加大熔體或用其他導(dǎo)體代替熔體。
⑵ 熔斷器巡視檢查：
①檢查熔斷器和熔體的額定值與被保護(hù)設(shè)備是否相配合,。
②檢查熔斷器外觀有無損傷,、變形，瓷絕緣部分有無閃爍放電痕跡,。
③檢查熔斷器各接觸點是否完好,，接觸緊密，有無過熱現(xiàn)象,。
④熔斷器的熔斷信號指示器是否正常,。
⑶ 熔斷器使用維修：
①熔體熔斷時，要認(rèn)真分析熔斷的原因,，可能的原因有：
1)短路故障或過載運行而正常熔斷,。
2)熔體使用時間過久，熔體因受氧化或運行中溫度高,，使熔體特性變化而誤斷,。
3)熔體安裝時有機(jī)械損傷，使其截面積變小而在運行中引起誤斷,。
②拆換熔體時,，要求做到：
1)安裝新熔體前，要找出熔體熔斷原因,，未確定熔斷原因,，不要拆換熔體試送。
2)更換新熔體時,，要檢查熔體的額定值是否與被保護(hù)設(shè)備相匹配,。
3)更換新熔體時，要檢查熔斷管內(nèi)部燒傷情況,，如有嚴(yán)重?zé)齻瑧?yīng)同時更換熔管,。瓷熔管損壞時,，不允許用其他材質(zhì)管代替。填料式熔斷器更換熔體時,，要注意填充填料,。
③熔斷器應(yīng)與配電裝置同時進(jìn)行維修工作：
1)清掃灰塵,，檢查接觸點接觸情況。
2)檢查熔斷器外觀（取下熔斷器管）有無損傷,、變形,，瓷件有無放電閃爍痕跡?！?)檢查熔斷器,，熔體與被保護(hù)電路或設(shè)備是否匹配，如有問題應(yīng)及時調(diào)查,。
4) 注意檢查在TN接地系統(tǒng)中的N線,，設(shè)備的接地保護(hù)線上，不允許使用熔斷器,。
5)維護(hù)檢查熔斷器時,，要按安全規(guī)程要求，切斷電源,，不允許帶電摘取熔斷器管,。
4.熔斷器適配器
Bussmann熔斷器電弧產(chǎn)生的原理及滅弧方法