電弧的基本知識三、電弧的產(chǎn)生

電弧的產(chǎn)生實際上是氣體介質(zhì)在某些因素作用下，發(fā)生強烈游離，產(chǎn)生很多帶電質(zhì)點，由絕緣變?yōu)閷ǖ倪^程。電弧能成為導電通道，是由于電弧的弧柱內(nèi)存在大量的帶電粒子，這些帶電粒子的定向運動形成電弧。1.自由電子的產(chǎn)生

陰極的熱電子發(fā)射或強電場發(fā)射：觸頭開斷瞬間產(chǎn)生少量的自由電子的原因。

熱電子發(fā)射：觸頭剛分離時，觸頭間的接觸壓力和接觸面積不斷減小，接觸電阻迅速增大，使接觸處劇烈發(fā)熱，局部高溫使此處電子獲得動能，就可能發(fā)射出來成為自由電子。

強電場發(fā)射：觸頭剛分離時，由于觸頭間的間隙很小，在電壓作用下間隙形成很高的電場強度，當電場強度超過3×106V／m時，陰極觸頭表面的電子就可能在強電場力的作用下，被拉出金屬表面成為自由電子。三、電弧的產(chǎn)生2.碰撞游離形成電弧

碰撞游離：自由電子，在電場力作用下加速運動，不斷與中性氣體質(zhì)點（原子或分子）撞擊，如果電場足夠強，自由電子動能足夠大，碰撞時就能將中性原子外層軌道上的電子撞擊出來，脫離原子核內(nèi)正電荷吸引力的束縛，成為新的自由電子。失去自由電子的原子則帶正電，稱為正離子。新的自由電子又去碰撞另外的中性原子…此過程愈演愈烈，發(fā)展成為“電子崩”。

當帶電粒子積累到一定的數(shù)量時，介質(zhì)的導電性質(zhì)發(fā)生改變，由絕緣體變?yōu)閷w，在外加電壓的作用下，電流通過觸頭間隙，發(fā)出聲響和強烈的白光，就形成了電弧。

游離：中性質(zhì)點轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)點的過程。

電場游離主要取決于電子運動速度，即取決于電場強度、電子的平均自由行程以及氣體的性質(zhì)。觸頭間電壓越高，電場強度也越高，則氣體容易被擊穿。氣體的壓力越大，越不容易產(chǎn)生電場游離。三、電弧的產(chǎn)生3.熱游離維持電弧熱游離：發(fā)生雪崩式碰撞游離形成電弧后，產(chǎn)生高溫，氣體中粒子運動速度增大，使原子外層軌道電子脫離原子核內(nèi)正電荷束縛力成為自由電子。氣體溫度愈高，粒子運動速度愈大，原子熱游離的可能性也愈大，維持電弧穩(wěn)定燃燒。綜上所述，由于熱電子發(fā)射或強電場發(fā)射在觸頭間隙中產(chǎn)生少量的自由電子，這些自由電子與中性分子發(fā)生碰撞游離并產(chǎn)生大量的帶電粒子，從而形成氣體導電，即產(chǎn)生電弧，一旦電弧產(chǎn)生后，將由熱游離作用來維持電弧燃燒。電弧的形成過程就是介質(zhì)向等離子體態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。三、電弧的產(chǎn)生4.影響游離作用的物理因素

（1）溫度越高，熱游離越強烈。

（2）壓力越大，行程越小，碰撞游離越小。

（3）電壓越高越容易將間隙擊穿。

（4）開斷距離增大則減小間隙中的電場強度。

（5）不同介質(zhì)游離電場不同，熱游離溫度不同。

（6）不同金屬的蒸汽有不同的游離電壓。電弧的基本知識C3.1.1電弧的特點與危害電弧的特點電弧的危害一、電弧的特點

電弧：是一種能量集中、溫度很高、亮度很大的氣體導電現(xiàn)象。1.電弧的組成：電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)三部分組成2.電弧溫度很高，發(fā)出強烈的白光，故稱弧光放電為電弧。

3.電弧是一種自持放電，很低的電壓就能維持電弧的穩(wěn)燃燒而不會熄滅。4.游離的氣體，質(zhì)量輕，迅速移動、伸長、彎曲和變形。運動速度可達每秒幾百米?；⌒模簻囟茸罡?、電流密度最大的弧柱中心部位。弧焰：弧柱周圍溫度較低、亮度明顯減弱的部分。弧柱區(qū)中心可達到10000℃以上，表面溫度也有3000～4000℃。二、電弧的主要危害

1.電弧的高溫，可能燒壞電器觸頭和觸頭周圍的其他部件；對充油設備還可能引起著火甚至爆炸等危險。2.在開關電器中，觸頭間只要有電弧的存在，電路就沒有斷開，電流仍然存在，電弧的存在延長了開關電器斷開故障電路的時間，加重了電力系統(tǒng)短路故障的危害。3.容易造成飛弧短路、傷人或引起事故擴大。

電弧的基本知識電弧的熄滅

電弧的熄滅過程實質(zhì)：氣體介質(zhì)由導通又變?yōu)榻刂沟倪^程，是電弧區(qū)域內(nèi)已電離的質(zhì)點不斷發(fā)生去游離的結(jié)果。

1.去游離過程2.影響去游離的物理因素使弧隙中正離子和自由電子減少。復合擴散正負電荷中和成為中性質(zhì)點的現(xiàn)象。電弧中的自由電子和正離子散溢到電弧外面，并與周圍未被游離的冷介質(zhì)相混合的現(xiàn)象。要使電弧熄滅，必須使去游離作用強于游離作用。（1）介質(zhì)的特性（2）電弧的溫度（3）氣體介質(zhì)壓力（4）游離質(zhì)點的密度（5）觸頭材料思考練習思考練習1.電弧具有什么特征？它對電力系統(tǒng)和電氣設備有哪些危害？2.電弧是如何形成的？3.電弧的游離和去游離方式各有哪些？影響去游離的因素是什么？

電弧的特性與熄滅方法第三部分熄滅交流電弧的方法一、提高觸頭的分閘速度二、采用多斷口三、吹弧吹弧氣流產(chǎn)生的方法吹弧的方向交流電弧熄滅的條件四、短弧原理滅弧五、利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧六、采用耐高溫金屬材料制作觸頭七、采用優(yōu)質(zhì)滅弧介質(zhì)提高觸頭分閘速度

熄滅交流電弧的關鍵在于電弧電流過零后，弧隙的介質(zhì)強度的恢復過程能否始終大于弧隙電壓的恢復過程。為了加強冷卻，抑制熱游離，增強去游離，在開關電器中裝設專用的滅弧裝置或使用特殊的滅弧介質(zhì)，以提高開關的滅弧能力。迅速拉長電弧，有利于迅速較小弧柱中的電位梯度，增加電弧與周圍介質(zhì)的接觸面積，加強冷卻和擴散的作用。因此，現(xiàn)代高壓開關中都采用了迅速拉長電弧的措施滅弧，如采用強力分閘彈簧，其分閘速度已達到16m/s以上。采用多斷口

每一相有兩個或多個斷口相串聯(lián)。在熄弧時，多斷口把電弧分割成多個相串聯(lián)的小電弧段。多斷口使電弧的總長度加長，導致弧隙的電阻增加；在觸頭行程、分閘速度相同的情況下，電弧被拉長的速度成倍增加，使弧隙電阻加速增大，提高了介質(zhì)強度的恢復速度，縮短了滅弧時間。采用多斷口時，加在每一斷口上的電壓成倍減少，降低了弧隙的恢復電壓，亦有利于熄滅電弧。在要求將電弧拉長到同樣的長度是，采用多斷口結(jié)構(gòu)成倍減小了觸頭行程，也就減小了開關電器的尺寸，如圖所以：采用多斷口-如圖所示吹弧——吹弧氣流產(chǎn)生法

用新鮮而且低溫的介質(zhì)吹拂電弧時，可以將帶電質(zhì)點吹到弧隙以外，加強了擴散，由于電弧被拉長變細，使弧隙的電導下降。吹弧還使電弧的溫度下降，熱游離減弱，復合加快。按吹弧氣流的產(chǎn)生方法和吹弧方向的不同，吹弧可分為以下幾種:

1.吹弧氣流的產(chǎn)生方法有：（1）用油氣吹弧用油氣吹弧介質(zhì)的斷路器叫油斷路器，在這種斷路器中，用專用材料制作的滅弧室，其中充滿絕緣油。當斷路器觸頭分離產(chǎn)生電弧后，電弧高溫使一部分絕緣油迅速分解為氫氣、甲烷等氣體，其中氫的滅弧能力是空氣的7.5倍。這些油氣在滅弧室積聚能量，一旦打開吹口，即形成高壓氣流吹弧。吹弧——吹弧氣流產(chǎn)生法吹弧——吹弧方向

2.按吹弧的方向分:

（1）縱吹吹弧的介質(zhì)沿電弧方向吹拂即是縱吹?？v吹能增強弧柱中的帶電質(zhì)點向外擴散，使新鮮介質(zhì)更好的與炙熱電弧接觸，加強電弧的冷卻，有利于迅速滅弧。（2）橫吹橫吹時氣流或者油流的方向與觸頭運動方向是垂直的，或者說與電弧軸線方向垂直。橫吹不但能加強冷卻和增強擴散，還能將電弧迅速吹彎吹長。有介質(zhì)滅弧柵的橫吹滅弧室，柵片能更充分的冷卻和吸附電弧，加強去游離。在相同的工作條件下，橫吹比縱吹效果要好。吹弧——吹弧方向吹弧——吹弧方向短弧原理滅弧利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧利用固體介質(zhì)的狹縫狹溝滅弧用耐高溫金屬材料作觸頭、優(yōu)質(zhì)滅弧介質(zhì)

觸頭材料對電弧中的去游離也有一定影響，用熔點高、導熱系數(shù)和熱容量大的耐高溫金屬制作觸頭，可以減少熱電子發(fā)射和電弧中的金屬蒸汽，從而減弱了游離過程，有利于熄滅電弧。滅弧介質(zhì)的特性，如導熱系數(shù)、電強度、熱游離溫度、熱容量等，對電弧的游離程度具有很大影響，這些參數(shù)值越大，去游離作用就越強。在高壓開關中，廣泛采用壓縮空氣、六氟化硫氣體、真空等滅弧介質(zhì)。電氣觸頭基本知識觸頭的接觸電阻

觸頭在正常工作和通過短路電流時的發(fā)熱都與接觸電阻值有關，所以觸頭的質(zhì)量在很大程度上取決于觸頭的接觸電阻值。正常情況下，觸頭間的接觸壓力、表面加工情況、表面氧化程度及接觸情況等都會影響接觸電阻值。

1.觸頭間壓力觸頭間的壓力越大，觸頭間的接觸電阻越小。

2.觸頭材料及防氧化措施觸頭一般由銅、黃銅和青銅材料制成。為防止觸頭表面被氧化，一般要采取鍍錫、鍍銀和涂防腐漆和凡士林等措施加以防護。觸頭的接觸電阻

觸頭在長期負荷電流作用下工作時，由于接觸電阻存在，觸頭要發(fā)熱，使其溫度升高，同時也向周圍介質(zhì)散熱，當發(fā)熱量等于散熱量時，觸頭就穩(wěn)定在工作溫度下運行。這個溫度值小于觸頭材料長期允許的溫度。因此，觸頭是安全的。由于負荷電流相對于短路電流要小得多，所產(chǎn)生的點動力不會影響觸頭正常工作。當觸頭短時間通過大電流時，如短路電流、電動機啟、起動電流等，所產(chǎn)生的熱效應和點動力具有沖擊特性，對觸頭能否正常工作造成很大威脅，可能使觸頭熔焊、接觸壓力下降等后果。因此，開關電器必須采取有效措施，保證在通過短路電流時有足夠的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性。電氣觸頭基本知識電氣觸頭的基本知識概述

1.觸頭的概念電氣觸頭是指兩個導體或幾個導體之間相互接觸的部分，如母線或?qū)Ь€的接觸連接處以及開關電器中的動、靜觸頭。

2.對電氣觸頭的基本要求（1）結(jié)構(gòu)可靠；（2）接觸電阻小且穩(wěn)定，有良好的導電性能和接觸性能；（3）通過規(guī)定電流時，發(fā)熱穩(wěn)定而且不超過允許值；（4）通過短路電流時，具有足夠動、熱穩(wěn)定性；（5）開斷規(guī)定短路電流時，觸頭不被灼傷，不發(fā)生熔焊。第四部分電氣觸頭的基本知識一、概述二、觸頭的接觸電阻三、觸頭的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定四、觸頭的分類和結(jié)構(gòu)按接觸面積的形式分類按結(jié)構(gòu)形式分類電氣觸頭基本知識觸頭的分類和結(jié)構(gòu)

1.按接觸面的形式分類（1）點接觸，是指兩個觸頭間的接觸面為點接觸形式，如球面和平面接觸、兩個球面接觸等都是點接觸。這種接觸點較固定、接觸電阻穩(wěn)定、觸頭結(jié)構(gòu)簡單；但接觸面積小不宜通過較大電流、熱穩(wěn)定差。

（2）線接觸，是指兩個觸頭的接觸面為一條線的的形式。如柱面和平面接觸，或兩個圓柱面間的接觸等。這種接觸電阻小，接觸面比較穩(wěn)定，自潔作用好，應用較廣。（3）面接觸，是指兩個平面或兩個曲面的接觸。要有較大的壓力才能使接觸良好，自潔作用差，常用于電流較大的固定連接（如母線）和低壓開關電器（如刀開關和插入式熔斷器）。

觸頭的分類和結(jié)構(gòu)

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