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  電弧放電

兩個電極在一定電壓下由氣態帶電粒子,如電子或離子,維持導電的現象。激發試樣產生光譜。電弧放電主要發射原子譜線,是發射光譜分析常用的激發光源。通常分為直流電弧放電和交流電弧放電兩種。 電弧放電(arc discharge)是氣體放電中最強烈的一種自持放電。當電源提供較大功率的電能時,極間電壓不需要太高(約幾十伏),兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續通過較強的電流(幾安至幾十安),並發出強烈的光輝,產生高溫(幾千至上萬度),這就是電弧放電。電弧是一種常見的熱等離子體(見等離子體應用)。

簡介

電弧是一束高溫電離氣體, 在外力作用下, 如氣流,外界磁場甚至電弧本身產生的磁場作用下會迅速移動(每秒可達幾百米),拉長、捲曲形成十分複雜的形狀。電弧在電極上的孳生點也會快速移動或跳動。 直流電弧要比交流電弧難以熄滅。電弧的形成是由於介質的游離而發生的當開關工作時,介質會由絕緣狀態變成導電狀態。介質的放電現象是由於電場、熱、光的作用下,介質里的中性質點產生自由電子、正、負離子的結果。這種現象我們稱為游離作用。在介質中產生的游離作用達到一定程度時,介質將被擊穿,而產生電弧放電。電弧放電最顯著的外觀特徵是明亮的弧光柱和電極斑點。電弧的重要特點是電流增大時,極間電壓下降,弧柱電位梯度也低,每厘米長電弧電壓降通常不過幾百伏,有時在1伏以下。弧柱的電流密度很高,每平方厘米可達幾千安,極斑上的電流密度更高。電力系統中的電磁暫態現象主要是由各種開關裝置在操作過程中的電弧放電現象所引起,隨着輸電電壓等級的提高,開關電弧放電所引起的電磁暫態問題更加突出。

評價

電弧放電可分為 3個區域:陰極區、弧柱和陽極區。其導電的機理是:陰極依靠場致電子發射和熱電子發射效應發射電子;弧柱依靠其中粒子熱運動相互碰撞產生自由電子及正離子,呈現導電性,這種電離過程稱為熱電離;陽極起收集電子等作用,對電弧過程影響常較小。在弧柱中,與熱電離作用相反,電子與正離子會因複合而成為中性粒子或擴散到弧柱外,這一現象稱為去電離。在穩定電弧放電中,電離速度與去電離速度相同,形成電離平衡。此時弧柱中的平衡狀態可用薩哈公式描述在電力系統中,開關分斷電路時會出現電弧放電。由於電弧弧柱的電位梯度小,如大氣中幾百安以上電弧電位梯度只有15伏/厘米左右。在大氣中開關分斷100千伏5安電路時,電弧長度超過7米。電流再大,電弧長度可達30米。因此要求高壓開關能夠迅速地在很小的封閉容器內使電弧熄滅,為此,專門設計出各種各樣的滅弧室。滅弧室的基本類型有:①採用六氟化硫、真空和油等介質;②採用氣吹、磁吹等方式快速從電弧中導出能量;③迅速拉長電弧等。[1]

參考文獻