交、直流电弧的形成及熄弧原理与方法

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电弧的产生和熄灭

一、电弧旳危害和特点
1. 电弧旳概念
当开关电器开断电路时，电压和电流到达一定值时，触头
刚刚分离后，触头之间就会产生强烈旳白光，称为电弧。
2.电弧旳本质
电弧旳实质是一种气体放电现象。表面3000-
3. 电弧放电旳特征
4000度，弧心温度可达
（1）电弧温度很高。
10000度
（2）电弧是一种自持放电现象。（3）电弧是一束游离旳旳气体。
经过分析，可见交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭，但在下半周伴随电压旳增高，电弧又重燃。假如电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。
u
A
u h2
u h1
C
B
B'
O
i
C'
A'
交流电弧旳伏安特征
弧隙介质能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿旳电压称为弧隙旳介质强度。当电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙旳介质强度要恢复到正常状态值还需一定旳时间，此恢复过程称之为弧隙介质强度旳恢复过程。
2. 扩散扩散是弧柱中旳带电质点逸出弧柱以外，进入周围介质旳现象。扩散有三种形式：（1）温度扩散，因为电弧和周围介质间存在很大温差，使得电弧中旳高温带电质点向温度低旳周围介质中扩散，降低了电弧中旳带电质点；（2）浓度扩散，这是因为电弧和周围介质存在浓度差，带电质点就从浓度高旳地方向浓度低旳地方扩散，使电弧中旳带电质点降低；（3）利用吹弧扩散，在断路器中采用高速气体吹弧，带走电弧中旳大量带电质点，以加强扩散作用。
恢复电压＝瞬态恢复电压＋工频恢复电压
交流电弧旳熄灭条件 1.假如电源电压恢复过程不小于介质强度恢复过程，
气隙被击穿，电弧重燃。 2.假如电源电压恢复过程低于介质强度恢复过程，

电弧的基本理论

5.1 电弧的基本理论
5.1.1 电弧的产生和物理特性 5. 电弧发生的途径从辉光放电转变到冷阴极电弧的过程。在阴极电化显著增高的非正常辉光放电中。阴极表面的个别
部分在强电场影响下能够发射电子，其数量足以使阴极电位降区域和气体显著地游离，由此产生电荷浓度较高的区域。电子比正离子更快离开这个区域，因此形成中间电荷的增加，促使场电子发射继续增加，最后形成电弧放电。
5.1 电弧的基本理论
5.1.1 电弧的产生和物理特性 6. 电弧的物理特性 1）电弧的温度在电弧中可能在几个微秒的时间内达到大约4000K～5000K的高温，电弧的燃炽与熄灭与温度有很
大的关系。电弧温度与电流有重要的关系，电流的增加基本上标志着温度的上升。
2）电弧的直径弧柱本身，电弧中间明亮的部分，直径大致相当于弧柱，电弧的最大导电部分，几乎100％的电流在它中间通过。光圈，周围较宽广而亮度较低的外壳。电弧的直径与电流有关。对于在空气中自由燃炽的电弧，其直径d与电流I的平方根成正比。
5.1 电弧的基本理论
5.1.1 电弧的产生和物理特性 6. 电弧的物理特性 4）电弧等离子体的热容与冷却开关电弧的熄灭，主要是靠对电弧等离子体进行冷却来实现的。冷却方式主要有等熵（热能除以温
度所得的商，标志热量转化为功的程度）冷却和热传导冷却两种。等熵冷却就是所谓绝热膨胀。当气体沿着压力梯度进行膨胀运动时、由粒子运动形成的内部能量转
5.1 电弧的基本理论 5.1.1 电弧的产生和物理特性 5.1.2 交流电弧 5.1.3 直流电弧 5.1.4 直流电弧和交流电弧的区别 5.1.5 电弧的熄灭方法和灭弧装置
5.1 电弧的基本理论
5.1.1 电弧的产生和物理特性 1. 概述大气中两个触头将接触或开始分离时，只要它们之间的电压达12～20V，电流达0.25～1A，触头间

灭弧电路原理

直流开关灭弧应用原理：直流断路器的燃弧及熄弧过程与交流断路器是不同的。

交流断路器分断时产生的交流电弧每秒钟有2f（f为电网频率）次经过零点。

通过近极效应，使电弧熄灭。

交流断路器只要解决电弧重燃问题，即解决由导电状态恢复到介质绝缘状态的介质强度恢复过程。

电动机的灭弧原理是在发电机真空断路器分断瞬间，由于两触头间的电容存在，使触头间绝缘击穿，产生真空电弧。

由于触头形状和结构的原因，使得真空电弧柱迅速向弧柱体外的真空区域扩散。

当被分断的电流接近零时，触头间电弧的温度和压力急剧下降，使电弧不能继续维持而熄灭。

电弧熄灭后的几μs 内，两触头间的真空间隙耐压水平迅速恢复。

同时，触头间也达到了一定距离，能承受很高的恢复电压。

所以，一般电流在过零后，不会发生电弧重燃而被分断。

这就是其灭弧的原理。

刀开关灭弧的原理刀开关在分断有负载的电路时，在触刀与静插座之间会产生电弧，而且电压等级越高，分断电流越大，产生的电弧越严重。

这种极高温度的电弧，轻则将触刀或静插座灼伤或烧毁，重则会产生相间短路，造成重大事故。

在刀开关分断过程中，触刀和静插座之间的电弧，一方面沿切线方向被机械地拉长，另一方面还要受到经过触刀和它本身的所谓电弧电流产生的磁场（电弧电流上方磁场进入纸面，电弧电流下方磁场穿出纸面）的影响，在该磁场所产生的电动力的作用下，沿法线运动，这两种运动都有利于电弧的熄灭。

高压断路器的任务就是保证将断路器分闸时产生的电弧,能尽快地熄灭,使其不再重燃。

油断路器的灭弧方式大体分为：横吹灭弧,纵吹灭弧,横纵吹灭弧以及去离子栅灭弧等。

横吹灭弧：分闸时动静触头分开,产生电弧,电弧热量将油气化并分解,使消弧室中的压力急剧增高,此时气体收缩储存压力,当动触头继续运行喷口打开时,高压油和气喷出,横吹电弧,使电弧拉长、冷却熄灭。

纵吹灭弧：分闸时中间触头、定触头先分断,中间触头、动触头后分断。

前者分断时形成激发弧,使灭弧上半室的活塞压紧,当动触头继续向下移动形成被吹弧时,室内由于激发弧的压力油以很高的速度自管中喷出,把被吹弧劈裂成很多细弧,从而使之冷却熄灭。

各种电弧灭弧原理

各种电弧灭弧原理、条件及措施的比较1. 开关电弧灭弧的基本原理：首先使触头间的介质成为良好电导率的电弧，进而使电弧冷却，迅速降低其电导率，最终使其转变为良好的绝缘体。

单位体积内的能量平衡：电源提供的能量=电弧的能量增量— v ٠gradp （由对流引起的散热功率）—s (T) （由辐射引起的散热功率）— div Χ٠gradT （由广义热传导引起的散热功率）应根据不同条件、不同场合，提高后三项的散热功率。

2.直流电弧灭弧条件：稳态电路方程与电弧伏安特性无交点灭弧措施：（1）拉长电弧→Ua ↗；（2）冷却电弧→Ua ↗（加装灭弧室，选用好的介质）；（3）制造电流过零点3.交流电弧交流电弧的熄灭措施：实质上是防止电弧重燃：利用电流过零点的有利时机，使U d >Utr措施：提高U d 及其上升率，同时降低Utr 及其上升率具体措施：（略）4.SF 6电弧灭弧原理：使大量SF 6分子与电弧接触而分解吸热，冷却电弧。

散热方式：以弧柱的热传导和对流换热为主，散热条件良好。

实际上防止重燃的方法：利用电流过零点的有利时机，使U d >Utr 。

gradT div T s gradp v dtdh E ⋅--⋅-=χρσ)(25.真空电弧散热方式：以辐射和经电极与屏蔽罩的热传导为主，散热条件较差。

只要保持为扩散型电弧，电流过零后，在微秒级内带电粒子即可消散而恢复间隙的绝缘强度。

实际上防止重燃的方法：利用电流过零点的有利时机，使U d >Utr，纵向磁场的特点：（1）延缓离子贫乏现象、阳极斑点的产生，使集聚电流值提高；（2）降低了电弧电压：一方面：不利于增大电弧电压的灭弧措施；另一方面，降低了电弧能量，电极的温度可降低，不易形成阳极斑点。

（3）不能使阳极斑点在阳极表面快速移动，局部熔融严重。

不同形式横向磁场的特点：（1）纵向电流自身产生的角向磁场（自箍缩磁场）：有助于形成集聚型电弧。

（2）径向磁场：使电弧在电极表面快速移动，避免局部温度过高；且可在工频后半周使集聚型电弧转变为扩散型电弧。

开关电器中电弧产生原因及灭弧方法

开关电器中电弧产生原因及灭弧方法在使用开关电器时，电器接触点之间产生的电弧是一个常见的问题。

电弧不仅会对电器开关造成损坏，还可能引起事故。

本文将讨论开关电器中电弧产生的原因以及如何灭弧。

电弧产生原因1.负载开关：当电器开关负载开关时，开关接点会形成瞬时火花，产生电弧。

2.电器开关操作：当人工操作电器开关时，因为手指与开关通电，造成飞跃电弧，会导致接触点燃烧甚至爆炸。

3.负载线路开关：线路切换时出现的电容反击现象，会造成瞬间高电压并产生电弧。

4.非正常负荷的开关：如果未关闭负载而斩断电线，那么负载会引起绕组过热或烧坏，从而产生电弧。

电弧灭除方法1.电弧灭除器：电弧灭除器是一种专业用于灭弧的设备。

它使用电容器和电磁线圈来“吞噬”电弧。

该装置能够将电弧熄灭并迅速将电路分离，从而保护电器和参与者的安全。

2.使用交流电源：交流电源每半周期都会变换极性，这样电弧可以在短时间内自然熄灭。

但在直流电源中，极性不变，电弧会持续存在，危险性更大。

3.开关电流下降：通过使开关电流下降来控制电弧的产生。

因为电弧只在电流大于零时存在，一旦电路的电流足够小，电弧就会熄灭。

4.开关电器的选择：为了减少电弧产生的可能性，应选择合适的开关电器。

耐压和断电容量等参数应符合负载要求，而且开关应具有防止弹簧松动的功能。

5.气体灭弧技术：在某些情况下，气体灭弧技术也可以用于灭弧。

例如，在高压电路中，气体灭弧技术通常用于避免大电流引起的短路现象。

在这种情况下，在电流大到一定程度时，气体会发生离子化，抑制电流。

结论在选择和使用开关电器时，我们应该考虑电器的设计和使用特性，避免过载和过时使用。

并选择适当的灭弧方法保障电路的稳定和使用安全。

电弧

热电子发射：触头刚分离时，触头间的接触压力和接触面积
不断减小，接触电阻迅速增大，使接触处剧烈发热，局部高温使此处电子获得动能，就可能发射出来成为自由电子。
强电场发射：触头刚分离时，由于触头间的间隙很小，在电
压作用下间隙形成很高的电场强度，当电场强度超过3×106V／m时，阴极触头表面的电子就可能在强电场力的作用下，被拉出金属表面成为自由电子。
气体的压力越大，越不容易产生电场游离。
三、电弧的产生 3.热游离维持电弧
热游离：发生雪崩式碰撞游离形成电弧后，产生高温，气体中粒子运动速度增大，使原子外层轨道电子脱离原子核内正电荷束缚力成为自由电子。气体温度愈高，粒子运动速度愈大，原子热游离的可能性也愈大，维持电弧稳定燃烧。
综上所述，由于热电子发射或强电场发射在触头间隙中产生少量的自由电子，这些自由电子与中性分子发生碰撞游离并产生大量的带电粒子，从而形成气体导电，即产生电弧，一旦电弧产生后，将由热游离作用来维持电弧燃烧。电弧的形成过程就是介质向等离子体态的转化过程。
二、触头的接触电阻主要因素：触头的表面加工状况、表面氧化程度、触头间的压力及接触情况等。 1.触头间压力的影响
在开关电器中，一般在触头上附加钢性弹簧，以增大并保持触头间的接触压力，使触头接触可靠，减小接触电阻并保持稳定。
2.触头材料及预防氧化的措施
材料：铜、黄铜和青铜等。为了防止氧化，通常在触头表面镀上一层锡或铅锡合金。镀锡铜触头：环境温度可在60℃以上，可用在户外装臵，也可用 3.不同材料的触头连接在潮湿场所。铝与铝：直接连接铜与铜（干燥室内）：镀银触头：用于户外装臵或潮湿场所使用的大电流触头。直接连接铜与铜（室外、高温潮湿、腐蚀性气体室内）：搪锡接触表面应镀锡，并涂上两层漆加以密封。钢制触头：钢与钢：搪锡或镀锌铜与铝（干燥室内）：铜搪锡表面涂中性凡士林油加以覆盖，以防氧化。铝制触头：铜与铝（室外、空气湿度接近l00%室内）：过渡板，铜搪锡钢与铝/钢与铜：钢搪锡不同压力作用时两触头表面的接触情况（F2＞F1）

4 电弧的产生和熄灭

一、电弧的危害和特点 1. 电弧的概念
当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定值时，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。现象：开关电器开断电路时，触头间产生耀眼的白光。电弧的存在说明电路中有电流，只有当电弧熄灭，触头间隙成为绝缘介质时，电路才算断开。
一、电弧的危害和特点
3、碰撞游离
从阴极表面发射出的电子在电场力的作用下高速向阳极运动，在运动过程中不断地与中性质点（原子或分子）发生碰撞。当高速运动的电子积聚足够大的动能时，就会从中性质点中打出一个或多个电子，使中性质点游离，这一过程称为碰撞游离。 4、热游离弧柱中气体分子在高温作用下产生剧烈热运动，动能很
谢谢
温度较低，亮度明显减弱的部分叫弧焰，电流几乎都从弧柱内
部流过。
4. 电弧的危害
（1）电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。（2）电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。
（3）由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造
3、吹弧用新鲜而且低温的介质吹拂电弧时，可以将带电质点吹到弧隙以外，加强了扩散，由于电弧被拉长变细，使弧隙的电导下降。吹弧还使电弧的温度下降，热游离减弱，复合加快。按吹弧气流的产生方法和吹弧方向的不同，吹弧可分为以下几种。 1. 吹弧气流产生的方法有：（1）用油气吹弧用油气作吹弧介质的断路器称为油断路器。在这种断路器中，有用专用材料制成的灭弧室，其中充满了绝缘油。当断路器触头分离产生电弧后，电弧的高温使一部分绝缘油迅速分解为氢气、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等气体，其中氢的灭弧能力是空气的7.5倍。这些油气体在灭弧室中积蓄能量，一旦打开吹口，即形成高压气流吹弧。

电弧的产生与熄灭

电弧的产生与熄灭(一)电弧的产生与危害电弧是由强电场发射的电子点燃的。

当开关的触头拉开很小的距离时，触头间的电场强度很大，足以将阴极触头上的电子吸引出来，这就是强电场发射。

电子高速奔向阳极,途中碰撞空气或其他气体介质的分子，使中性分子分离成自由电子和正离子，称为碰撞游离。

碰撞游离的连锁反应，使弧道中的自由电子和正离子增多，形成弧光放电。

弧通中温度升高，气体分子的外层电子热运动速度加刷，跳出原来运动执道形成自由电子和正离子，称为热游离。

靠它维持连续不断的弧光，这就是电弧形成的过程。

游离，是中性气体分子分解成带电的正、负离子的过程，它有利于电弧的继续维持。

电弧的温度很高，可能烧坏开关设备的触头。

在充油的开关设备中，电弧的高温可能使油汽化，产生高压油汽体，使高压开关爆炸引起火灾。

在电动力作用下，电弧的飞溅还能引起短路事故，危及人身安全。

电弧还会破坏电力生产的稳定性。

所以要求开关设备能迅速，可靠地熄灭电弧。

(二)电弧熄灭的方法触头间的电弧是由中性气体被游离成为电子和正、负离子参予导电的结果。

若使电弧熄灭，必须设法使电子和正、负离子从弧道中消失，这叫去游离。

去游离的方式有复合和扩散两种。

复合是将带负电的离子和带正电的离子中和成中性介质的过程。

扩散是引道中正、负离子逸出弧道的现象。

一般是由带电离子的浓度较高的区域向浓度较低的区域扩散。

弧道愈长，电弧与周围介质的温差愈大，扩散愈快。

电弧中的游离和去游离过程是同时存在的。

若游离的趋势大于去游离的趋势，电弧增强。

反之电弧减弱，这时有利于电弧的熄灭。

要迅速地灭弧，就要加强去游真的过程而前弱游离的过程。

交流电弧每半个周期过一次零值，这是熄灭电弧的良好时机。

因此，交流电弧比直流电弧便于熄灭。

在开关设备中，常用的灭弧方法有下列几种:(1提高头的分离速度迅速拉长电弧，使电弧易于熄灭。

(2)利用气体吹弧图71所示为利用气体纵吹或横吹电弧，既拉长电弧，又可冷却炉灭电弧。

(3)利用多断开口灭弧。

电弧

4
电弧的产生
触头分离时电弧的产生触头开始分离点接触接触处熔化，形成液态金属桥液桥变细拉长
5
电弧的产生
金属桥断裂弧隙中气体电离形成电弧
6
气体放电的基本理论
弧隙中气体由绝缘状态变为导体状态，使电流得以通过的现象叫做气体放电。电弧是气体放电的一种形式。电弧的气体放电是自持放电，维持电弧燃烧的电压很低。在大气中，1cm长的直流电弧的弧柱电压仅15-30Ｖ。
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交流电弧及其熄灭
近阴极区的介质恢复过程交流过零后,电极极性改变
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交流电弧及其熄灭
近阴极区的介质恢复过程新阴极为原来阳极，附近正离子不多，难以产生场致发射温度降低，难以热发射
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交流电弧及其熄灭
近阴极区的介质恢复过程
近阴极效应交流电流过零后，在近阴极区形成一定的介质强度的现象初始介质恢复强度电流过零后，弧隙立即能承受的电压数值，与阴极温度有关，阴极温度越低，介质强度越高
27
电弧的基本特性
电弧的弧根和斑点
弧根：电弧贴近电极的部分弧根的截面积通常小于弧柱斑点：弧根在电极表面形成的明亮区域斑点的温度大致等于电极材料的沸点阳极斑点：电子进入阳极，电流密度比较小阴极斑点：维持电弧存在的电子发射处，电流密度大
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电弧的基本特性
电弧的能量平衡电弧的功率 PA = U A I A = U 0 I A + ElI A 电弧的动态热平衡方程
7
气体的电离
电离和激励电子获得能量
8
气体的电离
电离能：电离出一个自由电子所需能量 Wi = eUi e — 电子的电量 Ui — 电离电位激励能：激励一个电子所需能量激励是一种不稳定状态电子在激励状态只能延续0.1～1µs

交流、直流电弧发生器

3、应用
长期以来，直流电弧光源配用的分光装置是平面光栅摄谱仪和棱镜摄谱仪，采用照相干板记录光谱，用测微光度计测量普贤黑度，并按三标准试样法和内标法绘制标准曲线，谱线黑度与试样中待测元素浓度的关系式为Biblioteka S rb lg c A
式中， S 为分析线与内标线的黑度差； r 是照相谱板的剂特曲线的反衬度， b 为谱线的自吸收系数； c 为浓度， A 为常数。也可以通过照相谱板的乳剂特曲线将 S 变换成与谱线内标线的强度比绘制标准曲线。近期也有固态阵列检测器全谱直读法进行直流电弧光源和光谱分析。 Thermo Instrument
阻阻值为 R，电弧电阻为 R0，电源电压为 V，则通过电弧的电流为
I
V R R0
（1）
从式（1）可以看出，当电阻 R 远大于 R0 时，则电弧电阻的变化对回路电流影响就很小，因而可以维持稳定放电。（2）电弧温度：直流电弧放电温度约 4000~7000K，电弧压降约 40~80V，此值与试样组成、电极材料及电极间隙大小有关。电子密度约在 1014~1015cm-3 范围内。（3）电极温度：直流电弧放电时，从阴极发出的大量电子冲击阳极表面，使阳极具有很高的电机温度。当试样装在阳极孔穴时，高的电极温度使样品更容易蒸发和分解，因而也有更好的检出限。式样分解和电离产生的阳离子，将富集于阴极附近，形成阴极富集层。（4）直流电弧的分析性能： ①当试样置于阳极时，电极温度较高，蒸发速率大，检出限较好，可以进行微量元素分析。但因电弧中分析物原子浓度高，易产生效应。 ②由于电极温度高，试样在电极中快速熔化或蒸发，减小了样品组织结构对激发效果的影响。 ③样品可以粉末状、干渣状或块状等多种形式进行分析。 ④电弧放电弧焰直径较大，放电视弧焰晃动游移不定，放电稳定性较差。 ⑤样品熔化后产生分馏效应，试样组成影响电弧温度及影响分析准确度。 ⑥电极温度高，不适用于低熔点金属的分析。

简述直流电弧的熄灭方法

简述直流电弧的熄灭方法
直流电弧是在直流电路中，电极之间产生的气体放电现象。

通常情况下，直流电弧会持续不断地燃烧，对设备和人身安全都会造成威胁，因此需要采取相应的措施进行熄灭。

直流电弧的熄灭方法包括以下几种：
1. 打断电路：这是最常用的熄灭直流电弧的方法。

当电器故障或者需要停止工作时，可以通过打开断路器或切断电源的方式来打断电路，从而切断直流电弧的供电，使其熄灭。

2. 喷水熄灭：喷水熄灭直流电弧是一种有效的方法，它可以迅速将弧光区的温度降到水喷射出的雾气的凝结温度以下，使气体中的电子和离子消失而熄灭。

3. 消弧装置：直流电弧在熄灭时会放出大量的能量，如果直接放在大气中会造成伤害。

因此，一些高压设备上装有消弧装置，它可以将直流电弧产生的能量吸收或转化，从而降低直流电弧的温度，使其熄灭。

4. 熄弧剂：熄弧剂是一种化学物质，可以扰动弧光区域的化学反应，使其迅速熄灭。

熄弧剂一般使用氧化铝、氧化镁、炭酸锌等粉末，在电路故障时通过撒在电弧区域上，可以迅速将电弧熄灭。

总之，熄灭直流电弧需要采用多种方法进行配合。

因此，在电器设备的设计和制造中，需要充分考虑直流电弧的危害和熄灭方法，以提高设备的安全性和稳定性。

直流断路器的灭弧原理和灭弧过程

直流断路器的灭弧原理和灭弧过程一、PRB系列直流断路器的灭弧原理PRB系列直流断路器的燃弧及熄弧过程与交流断路器是不同的，交流断路器分断时产生的交流电弧每秒钟有2f（f为电网频率）次经过零点。

通过近极效应，使电弧熄灭。

交流继电器只要解决电弧重燃问题，即解决由导电状态恢复到介质绝缘状态的介质强度恢复过程，这里不再详述。

PRB系列直流断路器分断时产生的直流电弧恒定不变，电流愈大，时间常数俞大，电弧就愈难熄灭。

PRB系列直流断路器的触头接通和长期承载电流的性能与一般交流断路器相似，无特殊要求。

但直流断路器与交流断路器分断电流的差异较大，PRB系列直流断路器的触头分断时要熄灭直流电弧，现将直流电弧的特性和熄灭直流电弧的措施简介如下：断路器的触头分断时，在动静触头间立即产生电弧，这不仅有碍于电路的及时分断，还会使触头烧损，此时的主要问题是触头的电烧损，这对交直流回路的情况是一样的。

为了解直流断路器的切断电弧性能，首先要分析电弧的产生过程和灭弧能力。

当分断时，触头刚开始分离时，其间隙很小，电场强度极大，易产生高热和强场，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极。

同时这自由电子在电场种撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子，电子在强电场作用下继续向阳极移动时，还要撞击其他中性分子，因此，在触头间隙中产生大量的正离子和电子的带点粒子。

使气体导电形成炽热的电子流，即电弧。

PRB系列直流断路器的电弧产生后，有游离与去游离因素，游离作用是由于在弧隙中产生大量的热能，主要是使气体热游离，特别是当触头表面的金属蒸汽进入弧隙后，气体热游离作用更为显著。

电压越高，电流越大，即电弧功率越大，弧区温度越高，电弧的游离因素就越强，去游离是因为已游离的正离子和电子在空间相遇时要复合，重新形成中性的气体分子，而高密集的高温离子电子，也要向其周围密度小和温度低的介质方面扩散，其结果弧隙内离子和自由电子的浓度降低，电弧电阻增大，电弧电流减少，从而消弱热游离。

电弧的产生和熄灭解析

二、电弧的形成
1、强电场发射开关电器分闸的瞬间，由于动、静触头的距离很小，触头
间的电场强度就非常大，使触头内部的电子在强电场作用下被拉出来，就形成强电场发射。 2、热电子发射
当断路器的动、静触头分离时，触头间的接触压力及接触面积逐渐缩小，接触电阻增大，使接触部位剧烈发热，导致阴极表面温度急剧升高而发射电子，形成热电子发射。
2. 扩散扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外，进入周围介质的现象。扩散有三种形式：（1）温度扩散，由于电弧和周围介质间存在很大温差，使得电弧中的高温带电质点向温度低的周围介质中扩散，减少了电弧中的带电质点；（2）浓度扩散，这是因为电弧和周围介质存在浓度差，带电质点就从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，使电弧中的带电质点减少；（3）利用吹弧扩散，在断路器中采用高速气体吹弧，带走电弧中的大量带电质点，以加强扩散作用。
直流电弧的熄灭方法
1.拉长电弧
2.开断电路时在电路中逐级串入电阻
u
l2
l1
E
A
l2 l1 0
u
E
A
R1 R0
uh
B
i1
i2
E R
i
拉长电弧灭弧
uh
B
i1 E i2
R1
E R0
i
引入电阻灭弧
3.在断口上装灭弧栅 4.冷却电弧
六、交流电弧的特性
在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。
三、带点质点的复合与扩散

电弧的产生和熄灭

（3）电弧是一束游离的的气体。
不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电
4. 电弧的危害
（1）电弧的存在延长了开关电器开断故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。（2）电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。
（3）由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造
运动速度相当的正离子互相吸引而接近，交换电荷后成为中性
质点。还有一种情况就是电子先被固体介质表面吸附后，再被正离子捕获成为中性质点。
2. 扩散扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外，进入周围介质的现象。扩散有三种形式：（1）温度扩散，由于电弧和周围介质间存在很大温差，使得电弧中的高温带电质点向温度低的周围介质中扩散，减少了电弧中的带电质点；（2）浓度扩散，这是因为电弧和周围介质存在浓度差，带电质点就从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，使电弧中的带电质点减少；（3）利用吹弧扩散，在断路器中采用高速气体吹弧，带走电弧中的大量带电质点，以加强扩散作用。
（3）纵横吹
横吹灭弧室在开断小电流
时因室内压力太小，开断性能
较差。为了改善开断小电流时的灭弧性能，可将纵吹和横吹结合起来。在大电流时主要靠横吹，小电流时主要靠纵吹，这就是纵横吹灭弧室。
4、短弧原理灭弧
灭弧装置是一个金属栅灭弧罩，利用将电弧分为多个串联的短弧的方法来灭弧。由于受到电磁力的作用，电弧从金属栅片的缺口处被引入金属栅片内，一束长弧就被多个金属片分割成多个串联的短弧。如果所有串联短弧阴极区的起始介质强度或阴极区的电压降的总和永远大于触头间的外施电压，电弧就不再重燃而熄灭。采用缺口铁质栅片，是为了减少电弧进入栅片的阻力，缩短燃弧时间。

电弧的形成与熄灭及灭弧方法

电弧的形成与熄灭及灭弧方法电弧是在电气设备或电气装置中，当导体之间的绝缘被破坏或电流过大时所产生的一种放电。

电弧的形成是因为在两个导体之间，电压足够高以使空气中的电子与离子被电场加速，电子进入导体而离子被吸引至另一极板。

当电子与离子在高速下碰撞时，会产生大量的热能与光能，形成了所谓的电弧。

电弧放电不仅会带来设备的破坏，还会产生温度、声响、火灾等危险。

为了避免电弧放电的危害，有必要学习电弧的熄灭和灭弧方法。

电弧的熄灭是指将电弧放电过程中产生的高温、高能量状态改造为电弧停止放电的状态，以避免任何危险。

以下是一些常见的电弧熄灭方法：1.手动分闸手动分闸是通过将电路打开或开关关闭的方式来熄灭电弧。

电弧放电时，可以迅速关闭电路开关，中断电流，使电弧停止放电。

手动分闸主要适用于小型布线系统或非自动控制设备。

2.空气熄弧器空气熄弧器是一种利用高速喷出的空气来迅速冷却电弧、稀释电弧气体而熄灭电弧的装置。

空气熄弧器将空气喷到电弧放电部位，使电弧气体被稀释，冷却温度被降低，从而使电弧熄灭。

空气熄弧器适用于低电流高电压系统。

3.油浸熄弧装置油浸熄弧装置是一种利用液体绝缘体的性质来熄灭电弧的装置。

当电弧放电时，油浸熄弧装置通过喷洒绝缘油，迅速将电弧温度降低到电弧停止放电的温度。

油浸熄弧装置适用于较高电压系统。

4.磁场熄弧装置磁场熄弧装置是一种利用磁场的力量来压制电弧，使电弧熄灭的装置。

当电弧放电时，磁场熄弧装置产生一个强大的磁场，通过引导电弧产生力线圈，使电弧受到磁场的力量压制，从而熄灭电弧。

电弧的熄灭是为了使设备安全工作，但有时电弧难以熄灭或过程中会伴有背压、高温等危险状况，为了避免进一步危害，需要采取灭弧方法。

以下是一些常见的灭弧方法：1.直流灭弧法直流灭弧法是将电弧用与电弧放电方向相反的目标电流短时间通过电弧，以达到灭弧的效果。

通过增加设备电压或通入专门的电流源，电弧间的电流方向发生改变，从而使电弧不能持续放电，达到灭弧的目的。

电弧的形成及灭弧措施

电弧的形成及灭弧措施电弧的热效应在实际生产中应用很充分，比如：电焊机、电弧炼钢炉等，都是利用电弧产生的巨大热量使金属熔化。

但在电器中，电弧的存在却是百害而无一利。

电弧产生的高温会使触头熔化、变形，进而影响其接通能力，大大降低电器工作的可靠性和使用寿命，因而在电器中，必须采取适当的灭弧措施。

1、电弧的产生电弧的产生实际上是弧光放电到气体游离放电的一个演变过程。

触头分离时，触头导电截面由面到点发生变化，在触头即将分离的瞬间，全部负载电流集中于未断开的一个点，从而形成极高的电流密度，产生大量热量，使触头的自由电子处于活跃状态。

触头分离后的那一刻，两触头间间隙极小，形成了极高的电场强度。

活跃的电子在强电场力的作用下，由阴极表面逸出，向阳极发射，这个过程产生了弧光放电。

高速运动的电子撞击间隙中的气体分子，使之激励和游离，形成新的带电粒子和自由电子，使运动电子的数量进一步增加。

这个过程如同滚雪球一般，会在触头间隙中形成大量的带电粒子，使气体导电而形成了炽热的电子流即电弧。

后面的过程就是气体游离放电过程。

电弧一经产生，便在弧隙中产生大量的热量，使气体的游离作用占主导地位，特别是当高温产生的金属蒸气进入弧隙后，气体热游离作用更为显著。

所以电压越高、电流越大，电弧区的温度就越高，电弧的游离因素也就越强。

与此同时，也存在抑制气体游离的因素。

一方面，已经处于游离状态的正离子和电子会重新复合，形成新的中性气体分子；另一方面，高度密集的高温离子和电子，要向周围密度小、温度低的介质扩散，使弧隙内离子和自由电子的浓度降低，电弧电阻增加、电弧电流减小，热游离减弱。

当以上去游离过程与气体热游离过程平衡时，电弧将处于稳定燃烧状态。

电弧的应用就是保持这种状态。

2、灭弧措施对电器来讲，尽快熄灭电弧，防止电弧对触头系统造成损害是必需的。

那么，如何熄灭电弧呢？先看维持电弧燃烧的条件。

维持电弧燃烧的条件主要有两点，一是保持电弧的燃烧温度，从而保持足够的自由电子浓度；二是保持维持整个弧柱的电动势，从而保持电子的高速运动。

电弧形成原理及灭弧理论(精)

电弧形成原理及灭弧理论
二、直流电弧及其熄灭
直流电弧的伏安特性、燃弧电压、熄弧电压
电弧形成原理及灭弧理论
二、直流电及其熄灭
影响电弧的伏安特性的因素：
电弧长度、周围介质、气体压力、灭弧方法等。
电弧形成原理及灭弧理论
直流电弧熄灭的条件：
L di 0 dt
i i B
直流电弧熄灭常用的方法：拉长电弧
城市轨道交通车辆技术专业教学资源库
电弧形成原理及灭弧理论颗粒知识点
陈首原 XXX
电弧形成原理及灭弧理论
一、电弧形成原理
1. 电弧现象：当在大气中开断或闭合电压超过10V、电流超过0.5A的电路时，在触头间隙（或称弧隙）中会产生一团温度极高、亮度极强并能导电的气体。其本质是气体中的一股强烈电子流。 2. 电弧电位在整个电弧长度上的分布是不均匀的,它分为近阴极区、弧柱区、近阳极区。
电弧形成原理及灭弧理论
二、直流电弧及其熄灭
熄灭电弧时的过电压及其减少方法
di dt 过电压产生的原因： L
过大
减少过电压的方法：并联电阻、电容或半导体整流二极管。