【導(dǎo)讀】調(diào)查論證能獨立查閱文獻和調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。實驗技能能正確設(shè)計實驗方案，獨立進行實驗工作。作努力，遵守紀律；工作作風(fēng)嚴謹務(wù)實。備、整潔、正確；論文結(jié)果有應(yīng)用價值。創(chuàng)新工作中有創(chuàng)新意識；對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。因此，在了解開關(guān)電器的結(jié)構(gòu)和工作情。況之前，首先來看看其是如何產(chǎn)生和熄滅的。電弧的形成是觸頭間中性質(zhì)子(分。子和原子)被游離的過程。開關(guān)觸頭分離時，觸頭間距離很小，電場強度E很高。當電場強度超過3×10^6V/m時，陰極表面的電子就會被電場力拉出。而形成觸頭空間的自由電子。

　　

【正文】 鐵道機車車輛專業(yè)（機車方向）畢業(yè)論文 13 （ 1）原理：電弧放長后，電弧電壓就增大，其靜態(tài)伏 安特性向上移動。 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。前者沿電弧的軸向 (亦稱切向 )拉長電弧，后者是沿著垂直于弧軸的方向 (亦稱法向 )拉長電弧。 圖 72 依靠拉長電弧使之恰好熄滅的最短長度，稱為臨界長度，記為 Llj。 其計算公式為： 式中 K—— 常數(shù)，當電源電壓為 500V 時， K=； 250V 時， K=； —— 開斷電流的起始值（有效值），單位為 A。 （ 3）示例： 0lj 0l＝ KI 鐵道機車車輛專業(yè)（機車方向）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。圖 b）還增加了引弧角。 圖 74 二、磁吹線圈： 可用于低壓直流和交流接觸器中。對后者，為減少渦流損耗和避免由于鋼夾板中磁通與電弧電流相位不同而產(chǎn)生反向電動力，鐵心 2上可開一槽或者用硅鋼片疊成。 鐵道機車車輛專業(yè)（機車方向）畢業(yè)論文 15 圖 75 當鐵心不飽和時，如果磁吹線圈開斷大電流時產(chǎn)生的磁場適當，則在開斷小電流時將因電動力過小而引起吹弧困難。當然，通過設(shè)計也能使磁吹線圈在開斷小電流時產(chǎn)生的磁場適當。 但這樣做，一方面將使磁吹線圈的匝數(shù)增加，增大了線圈體 積和多用有色金屬；另一方面將使開斷大電流時產(chǎn)生的磁場過強，使得觸頭的電磨損大大增加。 為緩和上述矛盾，可以通過適當選擇磁吹線圈的匝數(shù)以及鐵心和鋼夾板的截而積，使得開斷小電流時磁場加強，在開斷大電流時則由于磁路飽和而磁場不致過強。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。 三、 縱縫滅弧裝置 所謂縱縫就是滅弧室的縫隙方向與電弧的軸線平行。 滅弧裝置的工作原理：利用磁吹線圈產(chǎn)生的磁場將電弧驅(qū)入耐弧絕緣材料 (石棉、水泥、陶土等 )制成的具有縱縫的滅弧室中進行滅弧。它既可用 于熄滅直流電弧，也可用于熄滅交流電弧。 按縫隙的尺寸和形式，它們又分兩種，如圖 55 所示。 圖 76表示一單縱縫滅弧裝置的原理結(jié)構(gòu)。圖中， 1為用耐弧絕緣材料制成的滅弧室壁， 2 為磁吹線圈的鋼夾板， 3為電弧。 通常上部縫寬小于熄滅電弧的直徑。 鐵道機車車輛專業(yè)（機車方向）畢業(yè)論文 16 圖 76 圖 77 由圖 77 可見，當電流增大（橫坐標向右）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，特別當電流很大 時， E可以認為是常數(shù)。 隨著縫寬的減小和電弧橫向運動速度的提高，電弧的“伏 — 安特性”也將升高，這表明滅弧能力也隨之增強。 采用多縱縫可以減小電弧進入上部窄縫的阻力，在驅(qū)動電弧運動的電磁力給定時，可以采用比單縱縫滅弧室更小的縫隙。這使滅弧空壁對電弧的冷卻和消電離作用更強。 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。 鐵道機車車輛專業(yè)（機車方向）畢業(yè)論文 17 圖 81 圖 82 82附加同步開斷裝置 由于交流電流每秒要 通過零點 2f(f 是電源頻率 )次。如果我們能使開關(guān)電器的觸頭在電流過零瞬時分開，并以極高的速度拉開到足以承受恢復(fù)電壓而不發(fā)生間隙擊穿的距離，則此時弧隙中將不產(chǎn)生電弧，也不存在所謂熱擊穿階段。 同時，由于弧隙是未電離的，只需較小的極間距離，就可承受較高的恢復(fù)電壓。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)。 由上述可見，這種理想的同步開關(guān)可以無需采用滅弧裝置。然而，事實上，實現(xiàn)這一方案非常困難。 其原因主要是： (1） 技術(shù)上還不能 保證開關(guān)電器的觸頭穩(wěn)定地每次恰在電流過零時分開； (2)還沒有比較簡便的方法使開關(guān)電器的動觸頭獲得所需的高速度。 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。 這樣做的好處： (1) 觸頭分開時刻的穩(wěn)定性要求降低； (2) 有較長的時間讓動觸頭在電流過零時達到一定的開距， 從而可以減小動觸頭的運動速度。這時，雖然在弧隙中流過一定的電流，但因數(shù)值較小，而且持續(xù)時間較短，弧隙中氣體電離情況不太嚴重，所以在電流過零后弧隙的介質(zhì)恢復(fù)強度數(shù)值較高，從而使現(xiàn)有的滅弧裝置能夠開斷更大的電流。 鐵道機車車輛專業(yè)（機車方向）畢業(yè)論文 18 圖 83 83 附加晶閘管裝置 晶閘管具有可控單向?qū)щ姷男再|(zhì)。如圖 84 所示，如果將它和開關(guān)電器 S 并聯(lián)，并且當交流電流 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。 由于 V的電壓降大大低于生弧電壓，弧隙中將無電弧。此后，當 晶閘管V中交流電流過零時它將自動閉鎖，于是電路被開斷。這種綜合有觸頭開關(guān)電器和晶閘管而成的開關(guān)稱為混合式開關(guān)。 原理。 混合式開關(guān) 優(yōu)點：具有較高的電壽命； 缺點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較昂貴 . 圖 84 鐵道機車車輛專業(yè)（機車方向）畢業(yè)論文 19 參考文獻 《電力機車電器》 喬寶蓮主編 中國鐵道出版社 《電力機車電器》 張效融等主編 中國鐵道出版社 《電器電弧理論》 王其平主編 機械工業(yè)出版社 以及網(wǎng)絡(luò)資源（如中國知網(wǎng)、萬方、維普、超星、讀秀等） 鐵道機車車輛專業(yè)（機車方向）畢業(yè)論文 20