Bài giảng Khí cụ điện: Chương 3 - TS. Nguyễn Văn Ánh

Bài giảng "Khí cụ điện: Chương 3 - Hồ quang điện" được biên soạn với các nội dung chính sau: Khái niệm chung; Phóng điện trong chất khí; Phóng sinh và dập tắt hệ quang điện; Hồ quang điện một chiều; Hồ quang điện xoay chiều; Dập hồ quang trong KCĐ. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Khí cụ điện: Chương 3 - TS. Nguyễn Văn Ánh KHÍ CỤ ĐIỆNTS.NGUYỄN VĂN ÁNHBỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ, VIỆN ĐIỆNC3 - 106, TEL. 3869 2511EMAIL:ANH.NGUYENVAN1@HUST.EDU.VN PHẦN ILÝ THUYẾT CƠ SỞCHƯƠNG 3: HỒ QUANG ĐIỆN1 – Khái Niệm Chung2 – Phóng Điện Trong Chất Khí3 - Phát Sinh Và Dập Tắt HQĐ4 - Hồ Quang Điện Một Chiều5 - Hồ Quang Điện Xoay Chiều6 - Dập hồ quang trong KCĐ 1. Khái Niệm Chung Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực xảy ra trong chất khí ở áp suất thường hoặc áp suất thấp giữa hai điện cực có hiệu điện thế. Hồ quang điện trong các khí cụ điện đóng cắt2. Phóng Điện Trong Chất Khí u u I II III IV V VI i 800 A 600 400 200 i V 0 -5 -4 -3 -2 -1 2 3 10 10 10 10 10 1 10 10 10• Vùng I: Vùng phóng điện tối • Vùng II: Quá độ từ phóng điện tối đến phóng điện vầng quang• Vùng III: Phóng điện vầng • Vùng IV: Phóng điện vầng quang bình thường quang không bình thường u u I II III IV V VI i 800 A 600 400 200 i V 0 -5 -4 -3 -2 -1 2 3 10 10 10 10 10 1 10 10 10• Vùng V: Quá độ từ phóng điện vầng quang đến phóng điện hồ quang• Vùng VI: Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện lớn, nhiệt độ hồ quang cao (6000K đến 180000K ) và kèm theo hiệu ứng ánh sáng• Đặc tính hồ quang điện C A U Vùng catốt: chiều dài Ec UA ngắn khoảng 10-3mm Uthq với điện áp UC cỡ Ethq EA UC 10V đến 20V. l Vùng Anốt: có điện áp rơi thấp hơn, cỡ 5V đến 20V với chiều dài là 10-2mm  Vùng thân hồ quang: có cường độ điện trường Ehq hầu như không đổi, cỡ từ 1V/mm đến 20V/mm3. Phát Sinh Và Dập Tắt HQĐ Trong hồ quang điện, luôn luôn tồn tại song song hai quá trình ion hoá và khử ion Quá trình ion hóa  Quá trình khử ion Phát xạ nhiệt điện tử Tái hợp Tự phát xạ điện tử Khuếch tán Do va chạm Do nhiệt• Quá trình ion hóa - Phát xạ điện tửNếu có một điện trường đủ mạnh đặt lên điện cực, các điện tử tự do được cấp năng lượng và có thể bứt ra khỏi điện cực J AC  120. E 2 . e b/ E JAC : mật độ dòng điện tự phát xạ điện tử sinh ra E : là cường độ điện trường ở catốt . b : là thông số phụ thuộc vào vật liệu làm catốt . Quá trình ion hóa - Phát xạ nhiệt điện tử Khi nhiệt độ của catốt cao các điện tử tự do trong điện cực có động năng lớn, có thể thoát ra khỏi bề mặt kim loại tạo nên dòng điện trong chất khí đó là hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử JTe  120.T 2 . e b/T JTe : mật độ dòng điện T : là nhiệt độ tuyệt đối của catốt . b : thông số phụ thuộc vào kim loại làm điện cựcQuá trình ion hóa - Phát xạ do va chạm Dưới tác dụng của điện trường với cường độ cao (cỡ103V/mm ) các điện tử tự do chuyển động với vận tốc lớn, đủ để bắn phá các phân tử trung hoà, tạo nên các ion âm và ion dương mới, đó là quá trình ion hoá do va chạm Quá trình ion hóa - Phát xạ do nhiệt Khi nhiệt độ chất khí càng cao, chuyển động nhiệt của nó lớn, dễ va chạm và tách thành các ion, đó là quá trình ion hoá do nhiệt độ.HQĐ phát sinh trong các KCĐ đóng cắt thếnào? Quá trình phản ion hóa - tái hợp là hiện tượng các hạt mang điện trái dấu kết hợp với nhau thành các hạt trung hoà, quá trình này phụ thuộc vào:  Tỷ lệ nghịch với bình phương đường kính HQĐ  Bản chất môi trường xung quanh hồ quang  Nhiệt độ hồ quang Quá trình phản ion hóa - khuếch tán là hiện tượng di chuyển các ion ở vùng có mật độ cao sang vùng có mật độ thấp, thường để tăng tốc độ khuếch tán người ta thường kéo dài chiều dài thân hồ quang4. Hồ Quang Điện Một Chiều d ...