RMC1/1647K1R圖2-38 RL電路開斷過程中的過電壓,(a)擊穿弧隙;(b)擊穿絕緣。

交流電弧,交流電弧的伏安特性,交流電弧與直流電弧有所不同,因為交流電流的瞬時值一直在隨時間變化,并且每個周期內兩次通過零值。因此交流電弧一直處于動態過程之中,當電流自然過零時電弧會自己熄滅,以后又重燃。由此可見,交流電弧是一個不斷熄滅又不斷重燃的動態電弧。

當電弧電流隨時間按正弦規律變化時,在穩定燃弧的情況下,如果弧長不變,并且介質對電弧的冷卻作用不太強烈,則一個周期內電弧電壓uh和電弧電流zh的關系由圖2-39的交流電弧的伏安特性所示。圖中箭頭表示電流變化的方向。

這一特性可用電弧能量平衡原理來解釋。當電弧電流fh從零上升時,由于在電弧電流過零期間(稱為零休),弧柱的輸入功率uhah=0,由式(2-29)得dQ/dr=-Ps,即弧柱中A含熱量隨時間的變化而減少。于是弧柱變冷、變細,弧柱電壓增大,因而電弧電壓uh從某一近極壓降/hO以很陡的斜率上升,如圖2-39中線段O⒕部分所示。隨著電弧電流的增大,弧柱輸入功率uhrh也增大。當弧柱輸入功率大于散發功率時,由式(2-29)得dQ/dt=uhrh-Pi)o,即弧柱中熱量逐漸增多,于是弧柱變熱、變粗,弧柱電阻迅速下降。當弧柱電阻的下降速度比電弧電流的增長速度大過某一數值時,電弧電壓開始隨電弧電流的增加而下降,這就是圖2-39中特性曲線的AB部分。相應于最高點―⒕點的電壓,通常叫燃弧尖峰‰。當電弧電流到達最大值B點后減小時,電弧電壓沿曲線召C上升。但因為弧柱存在熱慣性,其電阻要比電弧電流增大情況下同一電流值時的電阻為hB,交流電弧的伏安特性小,因而特性曲線召c要比特性曲線AB為低。

隨著電弧電流的減小,弧柱的輸入功率也減少,競賽。若介質恢復強度飾總是大于恢復電壓uhf的數值(如圖2-10中曲線1和曲線2的關系),則電弧趨向于熄滅;若介質恢復強度飾在某一瞬間小于恢復電壓zzhf(如圖2-40中曲線1和曲線2的關系),則電弧將繼續重新燃燒。

直流和交流觸點系統工作條件比較,綜合分析交流電弧的熄弧過程,可以發現它具有以下幾個主要的特點:

交流電弧的熄滅主要發生在電流自然過零的時刻,熄弧作用只在于防止過零后電弧的重燃。

由于電弧是在電流自然過零時熄滅,所以電弧上消耗的能量一般都小于直流電弧。從數學上看,半波內電弧的能量為fhFhdr=|i(u-FhR-L=|i(u-FhR)zhd

因此式中 u―半波內交流電弧的能量;

b―交流電源的電勢;

rh一交流電弧的電流。

由此可見,在開斷交流電路時,電感中儲存的能量沒有進入電弧而是返回電源中去了。實際上,電感中的儲能正比于電流的平方。因為在電流的零點熄弧時,電感中基本上沒有能量來提供給電弧。

表2-11 不同條件下電磁式繼電器觸點的負載能力,注:功率因數cosa=0.4;611啟動電流是指常閉觸點。

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