低压断路器的开关电弧与限流技术

"前言

第1章绪论

1．1对低压断路器开断性能的要求

1．2塑壳限流断路器的开断过程

1．3塑壳限流断路器的结构方案

1．4本书实验研究所用测试设备

1．4．1单频振荡回路和各种传感器

1．4．2二维光纤阵列电弧运动测试系统

1．5开关电弧基础

1．5．1空气介质中的开关电弧

1．5．2交流电弧的开断

1．6低压电器开断技术发展简介

参考文献

第2章塑壳断路器触头斥开与电弧停滞过程

2．1决定触头斥开时间的因素

2．2电弧停滞现象

2．2．1电弧停滞时间的定义

2．2．2电弧停滞时间对低压电器性能的影响

2．3电弧停滞现象的机理

2．3．1金属相电弧向气相电弧的转变

2．3．2电弧在磁场作用下的速度场

2．3．3限流断路器在电弧停滞过程中的气体动力学

2．4影响电弧停滞时间的各种因素

2．5电弧从触头到弧角的转移

参考文献

第3章磁吹和气吹对电弧的冷却和驱动作用

3．1断路器触头系统的自励磁场

3．2电弧在跑弧道中运动的速度

3．2．1静止介质中电弧运动速度的计算

3．2．2不同条件下的电弧运动速度

3．3基于灭弧室内气体高温形成的气吹

3．3．1灭弧室内的压力

3．3．2存储气体压力产生气吹的灭弧室结构

3．4基于电弧对产气材料的侵蚀造成的气吹

3．4．1绝缘材料产气与灭弧室压力

3．4．2利用绝缘材料产生气吹的灭弧室结构

3．5不同灭弧室结构条件下气吹灭弧的实验研究

3．5．1实验模型

3．5．2上下出气口不同配置时的开断性能

3．5．3不同器壁产气材料时的开断特性

3．6电弧等离子体温度的光谱诊断

3．6．1电弧等离子体的光谱诊断方法

3．6．2实验装置、测试系统与试验线路

3．6．3实验结果与分析

参考文献

第4章电弧进入灭弧栅片后的背后击穿现象

4．1电弧的背后击穿现象的电路模型

4．2观察电弧的背后击穿现象

4．3背后通道热击穿条件分析

4．4具有收缩型跑弧通道的灭弧室4．5一种带产气材料夹层的栅片灭弧室

4．6消除和减弱背后击穿现象的其他方法和措施

4．7用磁流体动力学电弧动态数学模型仿真电弧背后

击穿现象

4．7．1磁流体动力学电弧数学模型

4．7．2背后击穿现象的仿真

参考文献

第5章动触头斥开过程与机构动作的配合

5．1概述

5．2气动斥力

5．3分析两种过程的配合

5．3．1斥开过程中动触头受力分析

5．3．2两个过程配合与动触头跌落现象

5．4操作机构起动时间t1和动作时间t2的测量

5．5动触头跌落现象与短路电流合闸相角的关系

5．6防止动触头斥开后跌落现象的措施

参考文献

第6章电弧电压的提高与灭弧系统研发新技术

6．1电弧电压的组成部分

6．2电弧电压两个分量的作用

6．2．1电弧电压的经验公式

6．2．2两种压降作用的实验验证

6．3提高电弧电压时两个分量的相互联系

6．3．1双向斥开触头的电弧电压

6．3．2双断点开断的电弧电压

6．4屏幕开断与窄缝灭弧的电弧电压

6．4．1屏幕开断与窄缝灭弧的灭弧室结构原理

6．4．2窄缝灭弧室的电弧电压

6．4．3两种灭弧室的对比试验

6．5基于现代测试手段的低压灭弧系统研发新技术

6．5．1低压灭弧系统研发新技术

6．5．2塑壳断路器灭弧室的优化设计

6．5．3用引弧板改进灭弧室的开断性能

参考文献

第7章电弧电流过零后的介质恢复

7．1概述

7．2两种重击穿现象的计算与分析

7．2．1介质击穿过程的计算与分析

7．2．2击穿电压的热重燃模型

7．3介质恢复强度的测量方法

7．3．1单电源一次击穿法

7．3．2双电源多次击穿法

7．4不同开断电流和栅片厚度的介质恢复与重燃过程

7．5产气材料与灭弧室出气口尺寸对介质恢复过程的影响

参考文献

第8章新的限流技术

8．1概述

8．2PTC限流元件

8．2．1导电聚合物PTC材料

8．2．2导电聚合物PTC元件与断路器的组合8．3基于粉末颗粒的限流开断技术

8．4液体金属限流器

参考文献

附录几种新型低压断路器的技术数据

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　　本书结合低压断路器的开断过程，全面地叙述了开关电弧在各个阶段的物理特征，包括开断初期的电弧停滞现象，电弧运动过程的气吹和磁吹，动触头斥开过程和机构动作的配合，电弧进入灭弧栅片后的背后击穿现象等最新内容，并分析了各种因素对这些物理现象的影响以及提高断路器开断性能的各种措施。在分析空气介质电弧基本物理特征的同时，提出了一种依靠现代测试技术的低压断路器灭弧系统新的研发方法，即以振荡回路为电源，可拆式灭弧室为研究对象，采用电弧运动快速摄像系统和各种传感器的现代测试手段，分析不同结构灭弧室的宏观与微观性能。对于加快低压电器产品的研发速度，降低开发成本具有重要意义。　　作者在国家自然科学基金、国家机械工业技术发展基金和教育部博士点专项科研基金等六项基金资助下，根据多项科研成果和综合了国际上这个领域的最新研究成果。结合低压断路器的开断过程，全面地叙述了开关电弧在各个阶段的物理特征，包括开断初期的电弧停滞现象，电弧运动过程的气吹和磁吹，动触头斥开过程和机构动作的配合，电弧进入灭弧栅片后的背后击穿现象等最新内容，并分析了各种因素对这些物理现象的影响以及提高断路器开断性能的各种措施。在分析空气介质电弧基本物理特征的同时，提出了一种依靠现代测试技术的低压断路器灭弧系统新的研发方法，即以振荡回路为电源，可拆式灭弧室为研究对象，采用电弧运动快速摄像系统和各种传感器的现代测试手段，分析不同结构灭弧室的宏观与微观性能。对于加快低压电器产品的研发速度，降低开发成本具有重要意义。本书可供从事低压电器设计、制造、试验和运行方面有关工程技术人员参考，并可作为高等院校有关专业的教学科研和研究生的参考教材。