二极管灭弧电路
第三章灭弧原理及主要开关电器x
提高灭弧效率的方法包 括优化开关电器的结构 设计、采用新型灭弧材 料和加强电场控制等
定义：一种能够接通、承载和分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常 电路条件下接通、承载一定时间和分断电流的开关电器。
作用：主要用于控制和保护线路、电动机等电气设备，防止短路和过载电流对设 备造成损坏。
工作原理：断路器内部装有触头，当电路发生短路或过载时，触头会断开，切断 电流，从而保护电路和设备。
狭缝灭弧装置：利用狭缝对电弧的冷却和去游离作用，使电弧迅速熄灭。
适用性：根据使用环境和需求选择合适的开关电器
可靠性：确保开关电器能够稳定、可靠地工作
经济性：在满足使用和安全要求的前提下，选择性价比高的开关电器
安全性：选择符合安全标准的开关电器，确保使用过程中不会发生电击、火灾等安全事 故
熄灭
快速切断电流： 通过快速切断 电源来迅速熄
灭电弧
触头在分断过程中产生电弧 电弧在介质中传播，产生热量 触头附近的介质被加热，产生高压气体 高压气体将电弧吹离触头，使电弧熄灭
灭弧效率与开关电 器的性能密切相关
灭弧效率的提高有 助于减小电弧对开 关电器的损害
灭弧效率的评估指 标包括灭弧时间、 灭弧能量和电弧电 压等
主要特点：具有控制容 量大、可频繁操作、寿 命长等优点，但也有噪 音大、体积大等缺点。
应用场合：广泛应 用于电动机的控制 和保护，以及其他 各种电气控制系统。
熔断器是一种用于电路保护的开关电器 当电流超过规定值时，熔断器会因发热而熔断 熔断器具有短路保护功能，可以快速切断故障电路 熔断器的选择应考虑电路的额定电流和短路电流
灭弧原理：断路器在分断电路时会产生电弧，为了熄灭电弧，断路器内部装有灭 弧室或灭弧装置，通过拉长电弧并增加介质强度来熄灭电弧。
开关电器典型灭弧装置的工作原理
开关电器典型灭弧装置的工作原理开关电器作为现代电力系统中不可或缺的设备，在电力传输、配电和控制等方面扮演着重要的角色。
然而，在开关电器操作过程中，由于电流突然中断导致的电弧现象给电气设备和人身安全带来了巨大威胁。
为了解决这一问题，开关电器通常配备典型的灭弧装置，本文将介绍几种常见的灭弧装置及其工作原理。
一、消弧室消弧室是一种常见的灭弧装置，其结构特点在于采用开合时间大于或等于交流电流的零电压时长的方式实现电流零交流时消弧。
消弧室通常由两个可移动式电极、一定形状的可移动式活动触头和一定的灭弧介质组成。
当开关电器需要切断电流时，电极分开，触头与电极之间产生电弧。
随后，活动触头以合适的速度向电极移动，当电流通过零时，电极再次接近，最终将电弧排除在灭弧室中，从而实现消弧的目的。
二、磁增强器磁增强器是一种常用的灭弧装置，其原理基于磁场的作用。
磁增强器由线圈和磁芯组成，线圈连接在控制回路中。
当开关电器需要断开电流时，线圈中的电流流过，产生磁场。
磁场的作用使得电弧的移动受到约束，由于磁场的强大作用，电弧失去能量，电流被迫中断。
磁增强器通过这种方式有效地灭弧，确保了设备的安全和可靠性。
三、灭弧腔灭弧腔是一种常见的灭弧装置，其工作原理基于高速喷射气流。
灭弧腔通常由喷口、喷嘴和气体压力调节装置组成。
当开关电器需要切断电流时，喷射装置快速喷射高压气流，形成高速气流。
电弧在高速气流的作用下，受到气流的冷却和扩散，导致电弧能量不断减弱，最终熄灭。
灭弧腔通过喷射气流的方式实现灭弧，有效地保护了开关电器和附近设备的安全。
四、真空灭弧室真空灭弧室是一种高效的灭弧装置，其工作原理基于在真空环境中切断电流。
真空灭弧室由真空室、固定触头和活动触头以及灭弧介质组成。
当开关电器需要中断电流时，固定触头和活动触头分离并产生电弧。
在真空环境中，电弧的扩散速度受到限制，由于缺乏物质传递热量，电弧能量迅速耗散，最终中断电流。
真空灭弧室通过创造真空环境实现高效的灭弧效果，广泛应用于高压开关设备中。
灭弧电路原理
直流开关灭弧应用原理：直流断路器的燃弧及熄弧过程与交流断路器是不同的。
交流断路器分断时产生的交流电弧每秒钟有2f（f为电网频率）次经过零点。
通过近极效应，使电弧熄灭。
交流断路器只要解决电弧重燃问题，即解决由导电状态恢复到介质绝缘状态的介质强度恢复过程。
电动机的灭弧原理是在发电机真空断路器分断瞬间，由于两触头间的电容存在，使触头间绝缘击穿，产生真空电弧。
由于触头形状和结构的原因，使得真空电弧柱迅速向弧柱体外的真空区域扩散。
当被分断的电流接近零时，触头间电弧的温度和压力急剧下降，使电弧不能继续维持而熄灭。
电弧熄灭后的几μs 内，两触头间的真空间隙耐压水平迅速恢复。
同时，触头间也达到了一定距离，能承受很高的恢复电压。
所以，一般电流在过零后，不会发生电弧重燃而被分断。
这就是其灭弧的原理。
刀开关灭弧的原理刀开关在分断有负载的电路时，在触刀与静插座之间会产生电弧，而且电压等级越高，分断电流越大，产生的电弧越严重。
这种极高温度的电弧，轻则将触刀或静插座灼伤或烧毁，重则会产生相间短路，造成重大事故。
在刀开关分断过程中，触刀和静插座之间的电弧，一方面沿切线方向被机械地拉长，另一方面还要受到经过触刀和它本身的所谓电弧电流产生的磁场（电弧电流上方磁场进入纸面，电弧电流下方磁场穿出纸面）的影响，在该磁场所产生的电动力的作用下，沿法线运动，这两种运动都有利于电弧的熄灭。
高压断路器的任务就是保证将断路器分闸时产生的电弧,能尽快地熄灭,使其不再重燃。
油断路器的灭弧方式大体分为：横吹灭弧,纵吹灭弧,横纵吹灭弧以及去离子栅灭弧等。
横吹灭弧：分闸时动静触头分开,产生电弧,电弧热量将油气化并分解,使消弧室中的压力急剧增高,此时气体收缩储存压力,当动触头继续运行喷口打开时,高压油和气喷出,横吹电弧,使电弧拉长、冷却熄灭。
纵吹灭弧：分闸时中间触头、定触头先分断,中间触头、动触头后分断。
前者分断时形成激发弧,使灭弧上半室的活塞压紧,当动触头继续向下移动形成被吹弧时,室内由于激发弧的压力油以很高的速度自管中喷出,把被吹弧劈裂成很多细弧,从而使之冷却熄灭。
开关的灭弧原理
开关的灭弧原理
开关的灭弧原理是通过特定的构造和材料选择来消除或减小断开电流时产生的电弧。
灭弧过程中有以下几个主要的原理：
1. 空气扩散灭弧原理：在断开电路时，电流导体间的间隙会产生弧光。
通过增大电流间的间隙，例如使用均匀分布和绝缘性能较好的材料，可以提高空气在间隙中的自然对流和扩散效果，使电弧能够自然扩散并熄灭。
2. 磁场强制灭弧原理：在开关内部有特定的电磁线圈或磁场辅助装置，当电流降至断开值时，磁场会产生一个恒定的力，将弧光强制移动到较长的电弧室或电弧盘中。
这样可以减少弧光对金属接点的烧蚀，提高开关的寿命。
3. 中性点过零灭弧原理：某些开关设计中，电流降至零时，可使电弧在金属接点之间熄灭。
这一原理适用于交流开关，通过合理设置断开点的位置和结构，可以在电流过零时破坏电弧形成的电路并实现快速灭弧。
4. 高速断开灭弧原理：快速断开电路可以减小电弧的持续时间和能量，从而减小对开关和电气设备的损伤。
高速断开可以通过设计断开部件的特殊构造和预压机构来实现，确保迅速分离接触器，同时限制电弧的能量传播。
上述原理的应用可以减小电弧的产生和影响，保持开关的正常运行，提高开关的安全性和可靠性。
但具体的设计和实施方式会因不同类型的开关而有所不同。
开关电器灭弧原理
开关电器灭弧原理开关电器主要用于控制电力系统中的电流，常用于开断电路中的负载电流。
在开关操作时，由于电流的存在，容易产生电弧，电弧会造成电器设备的损坏和短路等严重后果。
为了有效地避免电弧的产生和减小其对电器设备的危害，开关电器要具备灭弧功能。
灭弧原理主要包括了以下几个方面：1.快速分离快速分离是灭弧过程中的重要步骤，通过迅速分离开关触点，使得电弧路径拉长并被截断，从而有效地控制和消除电弧。
2.电磁吹弧电磁吹弧是一种常用的灭弧原理，通过电磁力将电弧移动到一个特定的区域，使其失去能量进而熄灭。
电磁吹弧装置一般由电磁线圈和吹气装置组成，电磁线圈产生磁场，吹气装置将气流送到电弧区域，通过电磁力和气流的共同作用，将电弧吹灭。
3.喷雾灭弧喷雾灭弧原理是利用高压喷射的液体或气体来吹灭电弧。
当电弧产生时，喷雾装置会将喷雾剂喷射到电弧区域，喷雾剂会瞬间蒸发，生成高压气体或液体冷却电弧，使其熄灭。
4.空气灭弧空气灭弧原理是利用高速流动的空气将电弧吹灭。
当开关触点分离时，电弧产生，同时启动空气灭弧装置，通过高速流动的空气将电弧吹灭。
5.液体灭弧液体灭弧原理是利用液体对电弧进行冷却和吸收能量，使其失去运动能量而熄灭。
液体灭弧主要使用矿油或硅油等绝缘材料进行灭弧。
6.气体灭弧气体灭弧原理是利用高纯度的惰性气体对电弧进行灭弧。
当电弧产生时，气体灭弧装置将惰性气体喷入电弧区域，气体会吸收电弧能量并抑制电弧继续燃烧，从而实现灭弧。
综上所述，灭弧原理主要包括快速分离、电磁吹弧、喷雾灭弧、空气灭弧、液体灭弧和气体灭弧等。
不同的灭弧原理适用于不同的开关电器和工作环境，通过选择合适的灭弧原理可以有效地控制和消除电弧，确保电器设备的安全运行。
二极管的7种应用电路详解
二极管的7种应用电路详解目录：（1）二极管简易直流稳压电路及故障处理（2）二极管温度补偿电路及故障处理（3）二极管控制电路及故障处理（4）二极管限幅电路及故障处理（5）二极管开关电路及故障处理（6）二极管检波电路及故障处理（7）继电器驱动电路中二极管保护电路及故障处理二极管其他应用电路及故障处理许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。
二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。
一、二极管简易直流稳压电路及故障处理二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。
二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。
二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V左右，对锗二极管而言是0.2V左右。
如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。
电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。
3只普通二极管构成的简易直流稳压电路1．电路分析思路说明分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。
关于这一电路的分析思路主要说明如下。
（1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。
二极管的七种应用电路及详解
二极管的七种应用电路及详解杨江凯2019年10月2日许多初学者对二极管很“熟悉”，提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性，说到它在电路中的应用第一反应是整流，对二极管的其他特性和应用了解不多，认识上也认为掌握了二极管的单向导电特性，就能分析二极管参与的各种电路，实际上这样的想法是错误的，而且在某种程度上是害了自己，因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析，许多二极管电路无法用单向导电特性来解释其工作原理。
二极管除单向导电特性外，还有许多特性，很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二极管所构成电路的工作原理，而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路，例如二极管构成的简易直流稳压电路，二极管构成的温度补偿电路等。
一、二极管简易直流稳压电路及故障处理二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中，由于电路简单，成本低，所以应用比较广泛。
二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。
二极管的管压降特性：二极管导通后其管压降基本不变，对硅二极管而言这一管压降是0.6V左右，对锗二极管而言是0.2V左右。
如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。
电路中的VD1、VD2和VD3是普通二极管，它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。
图9-40 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路1．电路分析思路说明分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的，对基础知识不全面的初学者而言就更加困难了。
关于这一电路的分析思路主要说明如下。
（1）从电路中可以看出3只二极管串联，根据串联电路特性可知，这3只二极管如果导通会同时导通，如果截止会同时截止。
（2）根据二极管是否导通的判断原则分析，在二极管的正极接有比负极高得多的电压，无论是直流还是交流的电压，此时二极管均处于导通状态。
从电路中可以看出，在VD1正极通过电阻R1接电路中的直流工作电压+V，VD3的负极接地，这样在3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。
开关电器灭弧原理
第十六页，共62页。
五、交流电弧的熄灭条件
①弧隙介质强度的增大(即弧隙的绝缘能力，或称弧隙的 耐压强度) ；ud（t）
②加于弧隙的电压(称恢复电压)的增大。Ur（t）
电弧电流过零时，是熄灭电弧的有利时机，但电弧是否能 熄灭，取决于上述两方面竞争的结果。
ud（t）› Ur（t）
第十七页，共62页。
1．弧隙介质强度恢复过程 电弧电流过零时，弧隙介质的绝缘能力由起始介
(2)电弧电压的波形呈马鞍形变化。燃弧电压大于熄弧 电压。
(3)电流每半周过零一次，电弧会暂时自动熄灭。
结论：
电流过零时，采取适当措施使弧隙间介质的绝缘能力 达到不被弧隙外施电压击穿的程度，则下半周电弧 就不会重燃而熄灭，从而断开电路。
第十五页，共62页。
弧隙电阻看作动态的 电阻就好理解了
过零灭 弧点
一、单相交流电路的电压恢复过程
断路器开断单相短路电流的短路电路如图2—34(a)所示，
⒈近似分析的几个条件：
①电源G为单相交流发电系统，其等值电路如图2—34(b)
所示。Ｒ、Ｌ、Ｃ为系统元件参数。
②r为QF触头并联电阻(也可认为是熄弧后的弧隙电阻)。短 路时，QF与c并联，所以，弧隙电压恢复过程ur与c两端 的电压变化过程uc相同。
第三十五页，共62页。
③电压恢复速率为：
dur dt
0u0sin0t
一般取固有振荡频率半周内的电压平均速度
dut 20u0 （V／s) dt av
结论： a、弧隙电压恢复过程为振荡恢复过程，恢复速度及恢复幅 值均与电路参数有关。 b、可能出现系统过电压，且增加熄弧的困难 c、r值较小时，由公式（２－８０）可知：衰减快（β＝－1／
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二极管灭弧电路
二极管灭弧电路是一种用于保护电路和设备的重要电路。
它可以有效地防止电流反向流动，避免电路中的过电压和过电流现象，确保电路的正常工作。
本文将介绍二极管灭弧电路的原理、结构和应用。
一、原理
二极管灭弧电路的原理是利用二极管的单向导电性质，将反向电流引导到灭弧电路中，从而避免电流反向流动。
当电路中出现过电压或过电流时，二极管会自动导通，将电流引导到灭弧电路中，使电路中的过电压或过电流得到释放，从而保护电路和设备的安全。
二、结构
二极管灭弧电路由二极管、灭弧电容器和灭弧电阻组成。
其中，二极管是该电路的核心部件，负责引导反向电流。
灭弧电容器和灭弧电阻则起到消除过电压和过电流的作用。
三、应用
二极管灭弧电路广泛应用于各种电路和设备中，主要用于以下几个方面：
1. 保护电源电路：当电源电压突然变化或电路中出现过电压时，二极管灭弧电路能够迅速引导过电压，并将其释放，保护电源和其他电路的安全。
2. 保护电机设备：在电机设备中，由于电机的工作原理，会产生反
向电流，而二极管灭弧电路能够有效地阻止反向电流的流动，保护电机设备免受损坏。
3. 保护电子器件：在各种电子器件中，由于电路设计或其他原因，可能会出现过电流现象，而二极管灭弧电路能够及时引导过电流，保护电子器件的安全。
四、优点
二极管灭弧电路具有以下几个优点：
1. 灵敏度高：二极管灭弧电路能够迅速响应电路中的过电压和过电流，保护电路和设备的安全。
2. 可靠性强：二极管灭弧电路采用可靠的二极管和灭弧电容器，具有较长的使用寿命和较低的故障率。
3. 体积小：二极管灭弧电路的结构简单紧凑，占用空间小，适用于各种场合的安装和使用。
4. 成本低：二极管灭弧电路所需的元器件成本较低，适用于大规模生产和应用。
五、总结
二极管灭弧电路是一种重要的电路保护装置，通过引导反向电流，避免电流反向流动，保护电路和设备的安全。
它具有灵敏度高、可靠性强、体积小和成本低等优点，在各种电路和设备中得到广泛应用。
随着电子技术的不断发展，二极管灭弧电路将在更多领域展现其重要作用，为电路保护提供更加可靠的解决方案。