-
電弧放電
鎖定
- 中文名
- 電弧放電
- 外文名
- Arc discharge
- 分 類
- 直流電弧放電和交流電弧放電
電弧放電特徵
電弧是一束高温電離氣體， 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遊離而發生的。
電弧的特點是：
（1）起弧電壓、電流數值低
（2）電弧能量集中，温度很高
（3）電弧是一束質量很輕的遊離態氣體，在外力作用下，很易彎曲、變形。
（4）電弧有良好的導電性能、具有很高的電導：
（5）電弧有陰極區（包括陰極斑點）、弧柱區（包括弧柱、弧焰）、陽極區（包括陽極斑點）三部分組成。
遊離作用：
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，介質裏的中性質點產生自由電子、正、負離子的結果。這種現象我們稱為遊離作用。在介質中產生的遊離作用達到一定程度時，介質將被擊穿，而產生電弧放電。
放電特點：
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，每釐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,每平方釐米可達幾千安，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。
[1]
電弧放電電火花放電和電弧放電的區別
電弧放電是由於電極間消電離不充分，放電點不分散，多次連續在同一處放電而形成，它是穩定的放電過程，放電時，爆炸力小，蝕除量低。而火花放電是非穩定的放電過程，具有明顯的脈衝特性，放電時爆炸力大，蝕除量高。
電弧放電的伏安特性曲線為正值（即隨着極間電壓的減小，通過介質的電流減小），而火花放電的伏安特性曲線為負值（即隨着極間電壓的減小，通過介質的電流卻增加）。
電弧放電通道形狀顯圓錐形，陽極與陰極斑點大小不同，陽極斑點小，而陰極斑點大，因此，其電流密度也不相同，陽極的電流密度約為2800 A/ cm2 ，陰極電流密度為300 A/ cm2。
火花放電通常為鼓形陽極與陰極斑點大小相等。因此兩極上的電流密度相同而且很高，可達105～106 A/ cm2
電弧放電通道和電極上的温度約為7000～8000℃，而火花放電通道和電極上的温度約為10000～12000℃。
電弧放電的擊穿電壓低，而火花放電的擊穿電壓高。
電弧放電中蝕除量較低，而陰極腐蝕比陽極多，而在電火花放電中，大多數情況下是陽極腐蝕比陰極多，為此，電火花加工時工件接脈衝電源正極。
電弧放電劃分區域
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。
電弧放電能量平衡
能量平衡是描述電弧放電現象的又一重要定律。能量的產生是電弧的焦耳熱，能量的發散則通過輻射、對流和傳導三種途徑。改變散熱條件可使電弧參數改變，並影響放電的穩定性。
電弧放電電弧分類
根據電弧所處的介質不同又分為氣中電弧和真空電弧兩種。液體(油或水)中的電弧實際在氣泡中放電，也屬於氣中電弧。真空電弧實際是在稀薄的電極材料蒸氣中放電。這二種電弧的特性有較大差別。
電弧放電應用
電弧放電可用於焊接、冶煉、照明、噴塗等。這些場合主要是利用電弧的高温、高能量密度、易控制等特點。在這些應用中，都需使電弧穩定放電。
電弧放電滅弧室
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/釐米左右。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。
[2-3]
- 參考資料
-
- 1. 低能電弧放電瞬間的特性分析 孟慶海 牟龍華《西安科技學院學報》2002年 第1期 56-58頁 ．維普期刊[引用日期2017-10-08]
- 2. 固封極柱用真空滅弧室 劉衞榮 《電器工業》2004年 第8期 48-48頁 ．維普期刊[引用日期2017-10-08]
- 3. 縱磁場真空滅弧室 Fink. H 李建基 《真空電器技術》2000年 第3期 14-19頁 ．維普期刊[引用日期2017-10-08]
