【正文】 答辯委員會 （或小組）評語： 成績： 答辯負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 指導(dǎo) 教師評分 評閱人評分 答辯評分 論文 總成績 系畢業(yè)設(shè)計（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組審核意見： 小組組長簽名： 年 月 日 注：畢業(yè)設(shè)計（論文）總成績中，指導(dǎo)教師評分占 40%，評閱人評分占 20%，答辯評分占 40%。 10 實驗方案設(shè)計與實驗技能 能正確設(shè)計實驗方案，獨(dú)立進(jìn)行實驗工作。 19 鐵道機(jī)車車輛專業(yè)（機(jī)車方向）畢業(yè)論文 1 緒論 電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，電流通過某些絕緣介質(zhì)（例如空氣）所產(chǎn)生的瞬間火花。只要電子的 運(yùn)動速度 v足夠高，電子的 動能 A=1/2mv^2 足夠大，就可能從中性質(zhì)子中打出電子，形成 自由電子 和 正離子 。 隨著觸 頭分開的距離增大，觸頭間的電場強(qiáng)度 E逐漸減小，這時電弧的燃燒主要是依靠熱游離維持的。 滅弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強(qiáng)帶電粒子的復(fù)合和擴(kuò)散，同時把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度。在大氣中， 1cm長的直流電弧的弧柱電壓僅 15~30v，在變壓器油中， 1cm 長的直流電弧的弧柱電壓僅 100~220v。 （ 2）強(qiáng)電場發(fā)射 開關(guān)電器分閘的瞬間，由于動、靜觸頭的距離很小，故電場強(qiáng)度很大 (電場強(qiáng)度達(dá)到 3x106V/m), 使觸頭內(nèi)部的電子在強(qiáng)電場作用下被拉出來 ，就形成強(qiáng)電場發(fā)射。游離和去游離過程同時存在于弧隙中。一般情況下，先是電子碰撞中性質(zhì)點(diǎn)時，被中性質(zhì)點(diǎn)捕獲變成負(fù)離子，然后再與質(zhì)量和運(yùn)動速 度相當(dāng)?shù)恼x子互相吸引而接近，交換電荷后成為中性質(zhì)點(diǎn)。若這些參數(shù) 值大，則去游離過程就越強(qiáng)，電弧就越容易熄滅。 第四章 交流電弧的特性及熄滅 在交流電路中，電流瞬時值隨時間變化，因而電弧的溫度、直徑以及電弧電壓也隨時間變化，電弧的這種特性稱為動特性。 鐵道機(jī)車車輛專業(yè)（機(jī)車方向）畢業(yè)論文 6 圖 411 412 弧隙電壓的恢復(fù)過程 電流過零前，弧隙 電壓呈馬鞍形變化，電壓值很低，電源電壓的絕大部分降落在線路和負(fù)載阻抗上。 迅速拉長電弧，有利于迅速減小弧柱中的電位梯度，增加電弧與周圍介質(zhì)的接觸面積，加強(qiáng)冷卻和擴(kuò)散的作用。吹弧還使電弧的溫度下降，熱游離減弱，復(fù)合加快。 52 按吹弧的方向分 （ 1）縱吹 吹弧的介質(zhì)（氣流或油流）沿電弧方向的吹拂稱為縱吹，縱吹能增強(qiáng)弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)向外擴(kuò)散，使新鮮介質(zhì)更好地與熾熱電弧接觸，加強(qiáng)電弧的冷卻，有利于迅速滅弧。采用缺口鐵質(zhì)柵片，是為了減少電 弧進(jìn)入柵片的阻力，縮短燃弧時間。 圖 542 541 用耐高溫金屬材料作觸頭、優(yōu)質(zhì)滅弧介質(zhì) 觸頭材料對電弧中的去游離也有一定影響，用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量大的耐高溫金屬制作觸頭，可以減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，從而減弱了游離過程，有利于熄滅電弧。 622 觸頭材料及防氧化措施 觸頭一般由銅、黃銅和青銅等材料制成。 64 觸頭的分類及其結(jié)構(gòu) 641 按接觸面的形式分類 （ 1）點(diǎn)接觸 是指兩個觸頭間的接觸面為點(diǎn)接觸的觸頭，如球面和平面接觸、兩個球面接觸等都是點(diǎn)接觸。 （ 2）可斷觸頭 可斷觸頭按其結(jié)構(gòu)可分為對接式和插入式兩大類。 圖 71 （ 2） 圖解：如下圖示，除依靠觸頭分開拉長電弧以外，還可依靠導(dǎo)電回路 的電流產(chǎn)生的磁場使電弧彎曲來拉長電弧。 鐵道機(jī)車車輛專業(yè)（機(jī)車方向）畢業(yè)論文 15 圖 75 當(dāng)鐵心不飽和時，如果磁吹線圈開斷大電流時產(chǎn)生的磁場適當(dāng)，則在開斷小電流時將因電動力過小而引起吹弧困難。 按縫隙的尺寸和形式，它們又分兩種，如圖 55 所示。 第八章 提高滅弧裝置開斷能力的輔助方法 81并聯(lián)電阻幫助滅弧電路：圖 81是圖 82的簡化圖。 工程上獲得實際應(yīng)用的是帶滅弧裝置的同步開關(guān)，即在現(xiàn)有的開關(guān)電器滅弧裝置上加裝同步裝置，使觸頭在電流過零前一極短時刻 (例如 lms 左右 )分開，同時提高觸頭運(yùn)動速度，使觸頭從分開到電流過零這段時間內(nèi)動、靜觸頭能分開到足夠距離。 原理。如圖 84 所示，如果將它和開關(guān)電器 S 并聯(lián)，并且當(dāng)交流電流 i 的流向如圖中的方向時，將開關(guān) S的觸頭分開，同時使晶閘管 V觸發(fā)導(dǎo)通，于是開斷電流將從 V中流過。這種開斷電路的方法叫做同步開斷，而相應(yīng)的開關(guān)電器叫做同步開關(guān)開關(guān)。 鐵道機(jī)車車輛專業(yè)（機(jī)車方向）畢業(yè)論文 16 圖 76 圖 77 由圖 77 可見，當(dāng)電流增大（橫坐標(biāo)向右）時，縱縫滅弧裝置中電弧的“伏— 安特性”隨電弧電流增加而下降的程度比自由燃弧時的“伏 — 安特性”下降程度要緩得多，特別當(dāng)電流很大 時， E可以認(rèn)為是常數(shù)。這樣，電弧所受到的電動力將不再隨開斷電流成平方倍數(shù)地增加。 （ 3）示例： 0lj 0l＝ KI 鐵道機(jī)車車輛專業(yè)（機(jī)車方向）畢業(yè)論文 14 例一：刀開關(guān)拉長電弧 圖 73 例二：利用流過導(dǎo)電回路的特制線圈的電流在燃弧期間產(chǎn)生 磁場，使電弧迅速移動和拉長。 此外，為了增加滅弧裝置的開斷能力，通常可以采用下列輔助方法： 1．在弧隙兩瑞并聯(lián)電阻； 2. 附加同步開斷裝置； 3．附加晶閘管裝置。 （ 3）面接觸 是指兩個平面或兩個曲面的接觸。因此，觸頭是安全的。 對電氣觸頭的基本要求 （ 1）結(jié)構(gòu)可靠； （ 2）接