电弧的基本理论

子变成正离子，这种过程称为电离或游离。 电离的方式： 表面发射——由金属表面发射电子；表面发射方式由热发射、高电场发射（场致发射）、光发射、
二次发射。 空间电离——电极间气体在外界力量影响下，其分子或原子分裂成自由电子和正离子的现象，空间
电离方式由光电离、电场电离（碰撞电离）、热电离。 电离过程是各种电离形式的综合表现。 2）消电离（去游离） 电离气体中的带电粒子离开区域，或者失去电荷变为中性粒子，这种现象叫消电离。 形式： 复合——两个带有异性电荷的粒子相遇互相作用而消失电荷，形成中性粒子的现象叫复合。复合方
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 2. 气体放电的物理过程 气体放电的物理过程包括电离（游离）和消电离（去游离）。 1）电离 原子吸收的能量足够大时，电子激发到自由态而离开原子轨道形成自由电子，原来的中性原子或分
近阳极区——长度为近阴极区数倍，阳极附近聚集大量 电子，形成电子层。
阳极压降﹑阴极压降数值相近，在20V以内，但阳极压 降区较长，所以电场强度较小。
电弧的阴极区域对电弧的发生和物理过程具有重要的意义，形成电弧放电的大部分电子是在阴极区 产生或由阴极本身发射的。电弧放电时，实际上并不是整个阴极全部参加放电过程，阴极表面的放电只 集中在一个很小的区域上，这个小区域称为阴极斑点。它是一个非常集中，面积很小的光亮区域，其电 流密度很大，是电弧放电中强大电子流的来源。
式由表面复合和空间复合，影响复合因素最显著的是温度，冷却作用是加强复合的决定性因素。
5.1 电弧的基本理论
5.1.1 电弧的产生和物理特性 2. 气体放电的物理过程 扩散——弧柱中的带电粒子，由于热运动从弧柱中浓度高的区域移动到弧柱周围浓度较低的区域，
叫扩散。 电弧电流恒定时，扩散速率与电弧直径成反比，复合速率与电弧直径平方成反比。 3）气体放电的几个阶段
5.1 电弧的基本理论
5.1.1 电弧的产生和物理特性 3. 电弧的产生、维持与发展 2）电弧的维持与发展 ☞ 由于电弧的半径小，电弧形成后，触头间的电压和电场强度很低，强电场发射停止。 ☞ 由于电弧在燃烧过程中温度很高，可达到几千度甚至上万度，阴极表面继续进行热电子发射。 ☞ 另一方面介质的分子和原子在高温下将产生强烈的分子热运动，获得动能的中性质点之间不断地
阳极表面也存在阳极斑点，它接收从弧柱中过来的电子。弧柱是由高温、游离了的气体形成的充满 了带电粒子的等离子休。
5.1.1 电弧的产生和物理特性 4.电弧的组成
5.1 电弧的基本理论
弧柱区——6000k以上高温，大量气体分子游离，因此 具有良好的导电性。电流越大，弧温越高。热电离程度越大 ，电阻越小，伏安特性是负特性（但真空电弧是正特性）， 弧柱内气体全部电离，正负带电粒子数相等，为等离子体。
2）触头闭合时电弧的发生 击穿电压的最低值（对于银触头大约是15Ｖ）、电弧建立的时间（大约为10-8s，与发生击穿时的触 头间距无关）。
3）真空和气体间隙的击穿 电弧可以在真空的两电极间发生。这种电弧可以称为真空电弧。但电弧实际上并不是在绝对真空而 是在金属蒸气中燃炽。
4）从辉光放电到电弧放电的转变。 从辉光放电过渡到热电子电弧的过程是随 着 电流的增加，阴极电位降逐渐增高，在阴极区放出的能 量也就增加，如果这时阴极温度达到热电子发射开始起显著作用的数值，则放电的击穿电压开始下降。
电弧可分为短弧和长弧两种。 电弧长度较短（即电弧弧芯中心线在毫米以下）．电弧电压主要出阴极和阳极位降构成的电弧称为 短弧。在短弧中近极区域的过程起主要作用。 电弧长度较长，电弧电压主要由弧柱压降构成的电弧称为长弧。在长弧中弧柱的过程起主要作用。 在高压开关中的电弧一般均属于长弧。
5.1 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。
5.1.1 电弧的产生和物理特性 5. 电弧发生的途径 1）电路断开电弧的发生 为了使电弧点燃，某一最低电流值是必需的。 开断电路时电弧的产生过程 ： 触头开始分断—（存在超程实际未分断）—>接触点减小—>极限状态
（仅一点接触）—>接触处金属熔融—>液态金属桥—>金属桥断裂（爆炸）—（电流瞬时截断）—>产生 过电压—（击穿介质）—>电弧—（各种熄弧因素）—>电弧熄灭—>触头分断
非自持放电阶段（OD段） 自持放电阶段（从D点起）
5.1.1 电弧的产生和物理特性 3. 电弧的产生、维持与发展 1）电弧的产生
5.1பைடு நூலகம்电弧的基本理论
强电场发射：E=U/s大于3×106V/m 时，金属触头阴极表面就会发射自由电子。 热电子发射：在开关分闸时 ， 动静触头之间的接触压力和接触面积减小，接触电阻增大，接触表面 发热严重，产生局部高温，阴极金属材料中的电子获得动能而逸出成为自由电子。 加速运动：自由电子，在强电场的作用下，向阳极作加速运动。 碰撞游离：加速运动获得动能的自由电子在运动中与中性质点发生碰撞，中性质点中的电子获得能 量产生跃迁，跳到能级更高的轨道上，如果获得的能量足够大，自由电子就能脱离原子核的束缚，游离 成自由电子和正离子。 雪崩：游离的结果导致触头间自由电子数量剧增 。 介质击穿产生电弧：剧增的电子形成电流，介质被击穿而产生电弧。
发生碰撞，游离成自由电子和正离子，此即所谓热游离。 ☞ 热发射和热游离给弧隙提供了大量的自由电子，电流继续流过，电弧的燃烧得以维持。
5.1.1 电弧的产生和物理特性 4. 电弧的组成
5.1 电弧的基本理论
近阴极区——长度极短（约等于电子的平均自由行程）。 电子经过这段行程后，气体电离，电子运动快，正离子慢行 成正离子层，电场强度很高。