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1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统学习重点：交流电弧的特性；交流电弧的伏安特性及电弧电学习重点：交流电弧的特性；交流电弧的伏安特性及电弧电压对电路电流的影响。压对电路电流的影响。学习难点：学习难点：学习方法：理论知识与实验相结合学习方法：理论知识与实验相结合arc voltage arcCurrent zero crossing本次课的重点、难点及学习方法：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统直流电弧的静伏安特性曲线（见图直流电弧的静伏安特性曲线（见
2、图3-193-19）：I1U1U1I2U2篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Ihuh1uh2ImUrhUxh图图3-31 i3-31 ih h过零时过零时R Rh h为有限值情况下交流电弧的伏为有限值情况下交流电弧的伏-安特性安特性AB高于高于BC？Why?热惯性热惯性一、交流电弧的伏安特性一、交流电弧的伏安特性1.伏安特性：伏安特性：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统交流电弧伏安特性是指一个周期内交流电弧伏安特性是指一个周期内u uh h与与 i
3、 ih h关系曲线，用关系曲线，用u uh h-i-ih h表示。表示。条件条件：i ih h随时间按正弦规律变化；随时间按正弦规律变化；在稳定燃弧的情况下；在稳定燃弧的情况下；弧长不变；弧长不变；介质对电弧的冷却作用不太强烈，介质对电弧的冷却作用不太强烈，RhRh为有限值。为有限值。一、交流电弧的伏安特性一、交流电弧的伏安特性1.伏安特性：伏安特性：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 3、用用“能量平衡原理能量平衡原理”分析解释交流电弧的伏安特性曲线分析解释交流电弧的伏安特性曲线：1）暂时不考虑负载的影响。）暂时不考虑
4、负载的影响。（1）OA段段：ih由由0上上升升的的零零休休期期间间，弧弧柱柱变变冷冷、变变细细，Rh增增大大，因此因此uh（=ih Rh）以很陡斜率上升；）以很陡斜率上升；（2）靠靠近近A点点与与AB段段：ih增增大大，Ph也也增增大大，弧弧柱柱变变热热变变粗粗，uh随随 ih的增长再下降，其最高点的增长再下降，其最高点A点的电压称为燃弧尖峰点的电压称为燃弧尖峰Urh。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 （3）BC段段：ih到到最最大大值值（B点点）后后减减小小，uh沿沿BC曲曲线线上上升升，因因弧弧柱柱存存在在热热惯惯
5、性性，Rh会会比比ih增增大大情情况况下下同同一一ih时时的的数数值值为为小小，故故曲曲线线BC比比AB低。低。C点电压为熄弧尖峰点电压为熄弧尖峰Uxh。（4）CO段段：ih减减小小，Ph也也减减小小，Rh逐逐渐渐上上升升。当当ih下下降降速速度度比比Rh上上升升速速度度要要大大于于某某一一数数值值时时，uh又又开开始始随随ih减减小小而而下下降降。ih趋趋近近于零，于零，ih也趋近于零。也趋近于零。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图3-32 i3-32 ih h过零时过零时R Rh h=情况下交流电弧的伏情况下交流
6、电弧的伏-安特性安特性一、交流电弧的伏安特性一、交流电弧的伏安特性1.伏安特性：伏安特性：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 2）考考虑虑负负载载（电电阻阻性性与与电电感感性性）影影响后的响后的uh-ih波形：波形：图图3-33和和图图3-35。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图图3-33 3-33 图图3-313-31情况下电弧电压情况下电弧电压u uh h随时间随时间t t变化的波形变化的波形一、交流电弧的伏安特性一、交流电弧的伏安特性2.电
7、压和电流的波形：电压和电流的波形：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 （1 1）、纯电阻负载时，交流电弧的熄灭过程：）、纯电阻负载时，交流电弧的熄灭过程：电电阻阻性性负负载载下下，i ih h与与电电源源电电压压u u同同相相。当当i ih h过过零零以以后后、u ur rh h到到来来之之前前（电电弧弧已已熄熄灭灭），因因R Rh h迅迅速速增增大大，加加在在弧弧隙隙上上的的电电压压即即是是u u的的瞬瞬时值，时值，u uh h乃是乃是u u的波形；的波形；i ih h=u/R=u/Rh h，值很小。随着值很小。随着u
8、 u上升，上升，i ih h逐渐增大。逐渐增大。当当u uh hu ur rh h后后，i ih h的的大大小小由由u/Ru/Rh h决决定定，是是逐逐渐渐增增大大的的。在在i ih h半半波波末末了了时时，i ih h减减小小，u uh h上上升升；当当u u下下降降至至低低于于u uxhxh时时，电电弧弧u uh h又又随随u u变变化化（电弧完全熄灭）（电弧完全熄灭）。结结果果：u ur rh h之之前前和和u uxhxh之之后后的的u uh h波波形形（实实际际是是弧弧熄熄的的波波形形），皆皆与与u u的波形基本重合。的波形基本重合。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定
9、胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 （2）、电感性负载下，交流电弧的熄灭过程：）、电感性负载下，交流电弧的熄灭过程：ih落落后后电电源源电电压压u约约90。当当ih过过零零时时，电电弧弧熄熄灭灭，u约约为为幅幅值值。因因Rh迅迅速速增增大大，电电路路相相当当于于完完全全开开断断，uh将将以以很很快快的的速速度度（比比电电阻阻性性负负载载快快得得多多）超超过过u的的幅幅值值，故故urh出出现现较较早早，弧熄中通过较大负载电流的时间也提前。弧熄中通过较大负载电流的时间也提前。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型
10、的系统 （3 3）在在开开断断同同一一电电流流时时，电电阻阻性性负负载载电电路路中中的的电电弧弧比比电电感感性性负负载载电电路中的电弧容易熄灭的原因：路中的电弧容易熄灭的原因：一是：一是：“电压比较电压比较”的结果。的结果。见见P85 第第二二段段的的说说明明，加加上上“在在ih过过零零前前的的一一段段时时间间内内，PhPs，弧弧柱柱是是变变冷冷、变变细细的的。如如ih过过零零后后加加在在弧弧熄熄上上的的电电压压缓缓慢慢上上升升，则则在在较较长长时时间间内内电电弧弧的的PhPs，弧弧柱柱将将变变冷冷、变变细细，Rh将将更更加加增增大大，也也使使urh更更加加增增高高。如如urh的的增增高高大大
11、于于u的的幅幅值值，Rh将将不不再再迅迅速速下下降降，因此电弧将不再重燃因此电弧将不再重燃”。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 二是：二是：“零休期时间零休期时间”的长短对电弧的熄灭影响很大，时间的长短对电弧的熄灭影响很大，时间越长，弧柱会越细越冷，甚至会消失，电弧熄灭也越容易。由于越长，弧柱会越细越冷，甚至会消失，电弧熄灭也越容易。由于电阻性负载的零休期时间比电感性负载的零休期时间长，故熄灭电阻性负载的零休期时间比电感性负载的零休期时间长，故熄灭电弧越容易。电弧越容易。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来
12、决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 a)b)a)b)图图3-35 3-35 交流电弧电压和电流的波形交流电弧电压和电流的波形 a)a)电阻性负载电阻性负载 b)b)电感性负载电感性负载一、交流电弧的伏安特性一、交流电弧的伏安特性2.电压和电流的波形：电压和电流的波形：在开断同一电流时，在开断同一电流时，哪个容易熄灭？哪个容易熄灭？Why?t2t1篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、电弧电压对交流电路电流的影响二、电弧电压对交流电路电流的影响 1 1、零休现象：、零休现象：1 1）电阻性负载：）
13、电阻性负载：u ur rh h到到来来之之前前，R Rh h很很大大，i ih h为为零零，称称其其为为电电流流过过零零后后的的“零零休休”；而而在在u uxhxh出出现现之之后后，u u低低于于u uxhxh，i ih h00，称称其其为为电电流流过过零零前前的的“零零休休”。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 2 2）电感性负载：电感性负载的）电感性负载：电感性负载的“零休零休”时间很短。时间很短。u ur rh h到到来来之之前前，有有电电流流过过零零后后的的“零零休休”，但但因因u ur rh h出出现现较较早早
14、，故故零休时间短得多；零休时间短得多；而而在在u uxhxh出出现现之之后后，因因u uh h可可由由电电感感中中的的自自感感电电势势维维持持而而与与u u无无关关，因此，几乎不存在电流过零前的因此，几乎不存在电流过零前的“零休零休”。比比较较二二者者可可知知，电电阻阻性性负负载载”零零休休”现现象象比比电电感感性性负负载载严严重重得得多多，即即零零休休时时间间长长得得多多，这这也也从从另另一一方方面面说说明明了了电电阻阻性性负负载载电电路路比比电电感感性性的易于熄灭。的易于熄灭。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、电
15、弧将使电路的功率因数角减小：、电弧将使电路的功率因数角减小：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 式式中中 Uh：电电弧弧电电压压；Um：电电源源电电压压幅幅值值；Uh/Um：电电弧弧电电压占总电源幅值的比例。压占总电源幅值的比例。如如Uh/Um越越大大，则则越越小小，故故电电弧弧的的存存在在，相相当当于于在在电电路路中中串串联联了电阻。了电阻。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、开断过程中，交流电弧能量的计算三、开断过程中，交流电弧能量的计算式中
16、式中 u uh h ：电弧电压；：电弧电压；i ih h ：电弧电流；：电弧电流；ts ts：从：从t=0t=0至电弧产生所需的时间；至电弧产生所需的时间；tx tx：从：从t=0t=0至电弧熄灭所需的时间。至电弧熄灭所需的时间。t t：以触头分开瞬间前电流过零为起点计算的时间。：以触头分开瞬间前电流过零为起点计算的时间。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统式中式中 n是半波个数。是半波个数。如设（指触头的平均运动速度），则：如设（指触头的平均运动速度），则：在理想情况下（即若干假设下），电弧能量在理想情况下（即若干假设下
17、），电弧能量Wh为：为：3-4 交流电弧的特性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统例题：例题：设设一一开开关关电电器器中中流流过过的的工工频频短短路路电电流流波波形形如如图图3-39所所示示。短短路电流有效值路电流有效值I为为10000A，ts=0.005s=5ms，U0=20V。问：（问：（1）当电弧电压）当电弧电压Uh=40V时；时；（2）当触头分开平均速度）当触头分开平均速度=200cm/s和弧柱电场强度和弧柱电场强度E=10v/cm时时,电弧的能量电弧的能量Wh各为多少？各为多少？3-4 交流电弧的特性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统解：由图可知，解：由图可知，（1）由由 ，得得 （2）因式（因式（3-79），得：），得：3-4 交流电弧的特性