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低压电气和低压电器技术之3——浅谈低压空气开关中的“空气”

北极星输配电网  来源:知乎  作者:PatrickZhang  2016/1/15 9:35:56  我要投稿  
所属频道: 保护与控制  关键词:低压电器 断路器 电感线圈 

我们对整个电路用基尔霍夫电压定律KVL求解,得到下式:

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:

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<0,故LdIh/dt<0,所以在这两个区域中,电弧电流Ih将随着时间的变化而减小。

在1点和2点的中间,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:

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。

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