電弧
| 電弧 |
電弧是一種氣體放電現象，電流通過某些絕緣介質（例如空氣）所產生的瞬間火花。電弧是一種自持氣體導電（電離氣體中的電傳導），其大多數載流子為一次電子發射所產生的電子。觸頭金屬表面因一次電子發射（熱離子發射、場致發射或光電發射）導致電子逸出，間隙中氣體原子或分子會因電離（碰撞電離、光電離和熱電離）而產生電子和離子。另外，電子或離子轟擊發射表面又會引起二次電子發射。當間隙中離子濃度足夠大時，間隙被電擊穿而發生電弧。
目錄
簡介
開關電器的基本功能就是能夠在所要求的短時間內分合電路，即起所謂開關的作用，機械式開關設備是用觸頭來開斷電路電流的，在大氣中開斷電路時，只要電壓超過12—20V，被開斷的電流超過0.25—1A，在觸頭間隙（也稱弧隙）中通常產生一團溫度極高、發出強光且能夠導電的近似圓柱形的氣體，這就是電弧。一直到電弧熄滅，觸頭間隙成為絕緣介質後，電流才被開斷。發生在開關設備中的電弧簡稱為開關電弧。這種開關電弧現象，也即電弧燃燒和熄滅過程是開關電器最重要的內容。開關電弧是等離子體的一種形式，屬低溫等離子體。開關電器中電弧的熄滅就是要積極地利用電弧等離子體的溫度控制來實現，對於高電壓大電流電路來說、只有產生電弧、才能實現對電弧等離子體的溫度控制。對於開關電器而言，希望它反有如下特件；（1）電導率的變化範圍儘可能大，即要在導體與完全絕緣體之間變化；（2）電導率的變化速度儘可能快。前一項特性在本質上決定於等離子體的材料，因此，引進新的滅弧介質是取得技術進步的關鍵。後一項特性雖然也在較大程度上決定於等離子體的材料，但更易於受到等離子體控制方法的影響，作為開關電器核心部分的滅弧室的作用正在於對電弧等離子體的控制，加速其電導率的變化。
評價
電弧是強功率的放電現象 在開斷幾十千安短路電流時，以焦耳熱形式發出的功率可達10000kW。與此有關，電弧可具有上萬攝氏度或更高的溫度及強輻射，在電弧區的任何固體、液體或氣體在電弧作用下都會產生強烈的物理及化學變化。在有的開關中．電弧燃燒時間比正常情況只多一二十毫秒，開關就會出現嚴重燒損甚至爆炸。在用滅弧能力很弱的隔離開關開斷負荷電路時（屬於誤操作），電弧能使操作者大面積燒傷電弧是一種自持放電現象 不用很高的電壓就能維持相當長的電弧穩定燃燒而不熄滅。如在大氣中，每厘米長電弧的維持電壓只有15V左右。在大氣中，在100kV電壓下開斷僅5A的電流時，電弧長度可達7m。電流更大時，可達30m。因此，單純採用拉長電弧來熄滅電弧的方法是不可取的電弧是等離子體，質量極輕、極容易改變形狀 電弧區內氣體的流動，包括自然對流以及外界甚至電弧電流本身產生的磁場都會使電弧受力，改變形狀，有的時候運動速度可達每秒幾百米。設計人員可以利用這一特點來快速熄弧並預防電弧的不利影響及破壞作用。[1]