Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Khí cụ điện: Chương 4 - Hồ quang điện được biên soạn với các nội dung chính sau: Hồ quang điện một chiều; Tác hại của hồ quang điện; Bản chất của hồ quang điện; Các biện pháp dập hồ quang;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!
Hồ quang điện Cấu trúc chương trình phần I • • • • • • KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN NAM CHÂM ĐIỆN SỰ PHÁT NĨNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN HỒ QUANG ĐIỆN LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN TIẾP XÚC ĐIỆN Created by Hoang Anh Khái niệm • • Hồ quang điện: tượng xảy khả cách điện chất khí tạo dịng plasma, dẫn đến việc có dịng diện chạy qua chất bình thường khơng dẫn điện khơng khí Hồ quang điện tượng phóng điện chất khí: • • • • Mật độ dòng điện lớn (102 đến 103 A/mm2) Điện áp rơi catốt bé (10 đến 20V) Nhiệt độ hồ quang cao (6000 đến 180000K) Kèm theo hiệu ứng ánh sáng Created by Hoang Anh Created by Hoang Anh Đặc tính Vơn-Ampe tĩnh q trình phóng điện Vùng I: Vùng phóng điện tối • Vùng II:Vùng phóng điện q độ phóng điện vầng quang • Vùng III: Vùng phóng điện vầng quang • Vùng IV: Vùng phóng điện vầng quang khơng bình thường • Vùng V: Vùng độ vầng quang sang phóng điện hồ quang • Vùng VI: Vùng phóng điện hồ quang • Created by Hoang Anh Phân bố điện áp, cường độ điện trường h UAC = UA + UC + Uthq • • • Vùng catốt có chiều dài ngắn (10-3mm) với UC = 8÷20V Cường độ điện trường lớn 20.103 V/mm Vùng anốt với điện áp rơi thấp UA = 1÷12 V chiều dài dài (10-2mm) nên cường độ điện trường nhỏ nhiều Vùng thân hồ quang có cường độ điện trường khơng đổi cỡ 1÷20 V/mm Created by Hoang Anh Ứng dụng • Hàn cắt kim loại • • Hàn hồ quang Cắt kim loại plasma Created by Hoang Anh Ứng dụng • Chiếu sáng • • • Đèn hồ quang áp suất thấp Đèn flash máy ảnh Nấu chảy, nhiệt luyện • Lị hồ quang Created by Hoang Anh Tác hại hồ quang điện • Đối với khí cụ điện, xét đến hồ quang điện xét đến ảnh hưởng không mong muốn cần phải giảm hồ quang đến mức tối thiểu • Phá hủy tiếp xúc điện mối nối dẫn • • • • Tiếp điểm cơng tắc, rơle, máy cắt >hàn dính, làm nóng chảy phá hỏng tiếp điểm Nóng chảy dẫn Phá hủy cách điện Gây hỏa hoạn tổn hại cho người thiết bị điện Created by Hoang Anh Q trình ion hóa & phản ion hóa • Q trình ion hóa • Q trình tạo điện tử tự ion chất khí gọi q trình ion hóa Q trình xảy tác dụng ánh sáng, nhiệt độ, điện trường v.v… • • • • Tự phát xạ điện tử Phát xạ nhiệt điện tử Ion hóa va chạm Ion hóa nhiệt độ cao Created by Hoang Anh 10 Hồ quang điện chiều (4) • Các biện pháp hạn chế hồ quang • Giảm trị số I = Tăng tổng trở mạch • • Nối song song với mạch hồ quang Tiêu tán nhanh lượng dự trữ mạch Mắc song song trở với trở tải • Mắc song song (tụ +điện trở) với hồ quang • Mắc diode ngược • • • Created by Hoang Anh Chú ý dòng xung Chú ý chiều điốt 22 Hồ quang điện xoay chiều – Đặc điểm • • • • Điện áp dịng điện biến thiên tuần hoàn Coi hồ quang điện trở phi tuyến >dòng áp trùng pha Khi dòng đặt giá trị cực đại, điện áp thân hồ quang gần không đổi Khi gần đến điểm zero, điện áp tăng nhẹ giảm theo zero Created by Hoang Anh 24 Quá trình phục hồi điện áp độ bền điện • Q trình phục hồi độ bền điện: • • Khi dịng điện qua giá trị zero, khơng cịn mơi trường thuận lợi cho trì hồ quang >thể phản ion hóa mãnh liệt >tăng tính cách điện Điện áp chọc thủng Uct đại lượng đặc trưng cho mức cách điện hai điện cực Quá trình phục hồi điện áp Uph: • • Từ hồ quang tắt đến điện áp hai điện cực đạt trị số nguồn >q trình phụ thuộc tính chất tải Nếu Uph < Uct : hồ quang tắt hẳn ngược lại Created by Hoang Anh 25 Ảnh hưởng tính chất tải (R, L, C) (1) • Ảnh hưởng dịng điện tải • Tải trở • • Dòng – áp trùng pha >dễ tạo, dựng đặc tuyến Tải cảm • • • Dịng chậm pha so với áp >khi dòng gần 0, áp có giá trị tương đối lớn >hồ quang cháy lại nửa chu kỳ sau Hết chu kỳ >khoảng cách lớn >Uct lớn >hồ quang tắt hẳn Nếu phục hồi điện áp trình dao động >cần biện pháp đặc biệt để dập hồ quang Created by Hoang Anh 26 Ảnh hưởng tính chất tải (R, L, C) (2) • Ảnh hưởng dịng điện tải • Tải dung • • • Áp chậm pha so với dịng >khi dịng zero áp lại đạt đỉnh Sau nửa chu kỳ, điện áp phục hồi đổi dấu >hai điện cực nạp với hiệu điện E+2E Quá trình kéo dài khoảng đến lần nửa chu kỳ >gây điện áp phục hồi lớn Created by Hoang Anh 27 Kỹ thuật đóng cắt hạn chế hồ quang điện Created by Hoang Anh 28 Các biện pháp dập tắt hồ quang • Kéo dài hồ quang • • • Làm nguội • • • Kéo dài khí Phân đoạn hồ quang Thổi khí nén Thổi từ Trong mơi trường khơng thuận lợi cho cháy • • Dầu Khí SF6 Created by Hoang Anh 29 Dập hồ quang – Kéo dài học • Kéo dài khí • • • • Thân hồ quang nhỏ >chịu tác động lực điện động Tăng bề mặt trao đổi nhiệt >nguội khuếch tán mạnh ->tăng trình phản ion hóa Giới hạn kích thước kéo dài >chỉ dùng cho hạ áp dòng nhỏ Phân đoạn Giảm điện áp phân đoạn >dễ phục hồi độ bền điện >dễ dập tắt hồ quang • Sử dụng rộng rãi thiết bị hạ áp cao áp • Created by Hoang Anh 30 Dập hồ quang – Thổi từ & khí nén • Sử dụng lực điện động tác động lên thân hồ quang ~ bình phương giá trị dịng • • Lợi dụng lực để kéo dài phân đoạn Thổi cưỡng khí nén áp suất cao (đến 80 atm) Khí khơ áp suất lớn có độ bền điện cao thổi vào với vận tốc lớn >dập hồ quang tốt • Thổi dọc • Thổi ngang • Khá cồng kềnh cần phải có thiết bị kèm • Created by Hoang Anh 31 Dập hồ quang mơi trường • Dầu • • • • Khí SF6 • • • Dầu có độ bền nhiệt cao, dẫn nhiệt tốt Khi cháy sinh khí có độ bền điện cao >hồ quang bị dập dễ Khi cháy tạo áp suất cao >lợi dụng để thổi hồ quang Độ bền điện cao khơng khí Tốc độ phục hồi bền điện nhanh Chân khơng • • Khơng tồn ion >hạn chế q trình ion hóa Độ bền điện cao (100kV/mm) Created by Hoang Anh 32 Q trình đóng cắt tiếp điểm khí Created by Hoang Anh 33 Công nghệ buồng cắt chân không Created by Hoang Anh 34 Công nghệ buồng cắt chân không Created by Hoang Anh 35 Công nghệ buồng cắt chân không Created by Hoang Anh 36 KẾT LUẬN • Bản chất hồ quang điện • • • • Q trình phóng điện chất khí Hồ quang mơt chiều Hồ quang xoay chiều Các biện pháp dập hồ quang • • • • Kéo dài thân hồ quang Phân đoạn Thổi khí nén thổi từ Đưa hồ quang vào cháy môi trường không thuận lợi cho tồn hồ quang 37 ...Cấu trúc chương trình phần I • • • • • • KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN NAM CHÂM ĐIỆN SỰ PHÁT NĨNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN HỒ QUANG ĐIỆN LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN TIẾP XÚC ĐIỆN Created by... kính thân hồ quang →Là q trình kiểm sốt • Nếu : + Q trình ion hóa > Phản hồ quang hồ quang tăng + Q trình ion hóa < Phản hồ quang hồ quang giảm -> hồ quang tắt -> ứng dụng dập tắt hồ quang Created... chất hồ quang điện • • • • Q trình phóng điện chất khí Hồ quang môt chiều Hồ quang xoay chiều Các biện pháp dập hồ quang • • • • Kéo dài thân hồ quang Phân đoạn Thổi khí nén thổi từ Đưa hồ quang