电气设备中的电弧理论
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电弧及电气触头基本理论分析
电弧及电气触头基本理论分析【摘要】本文对电弧及电气触头的基本理论进行了分析。
【关键词】电弧；电气触头；基本理论一、气体游离放电现象和电弧形成在电路中，断路器切断载流电路时，在触头之间常常会出现电弧，直到电弧熄灭后，电路才真正被切断。
触头间的电弧实际上是由于中性质点游离而引起的一种气体放电现象。
从电弧的形成过程来看，游离放电可分为四个阶段：1.强电场发射当触头刚分开时，虽然电压不一定很高，但触头间距离很小，因此产生很强的电场强度。
在强电场作用下，金属触头阳极表面的自由电子会被电场力拉出来，成为游离在触头空隙中的自由电子。
这种游离方式称为强电场发射，是电弧自由电子的一个来源。
2.热电发射这是弧腔中自由电子的又一来源。
在触头分开瞬间，由于触头间的压力迅速变小，接触电阻增大，电流流过时发热加剧，在电极上出现强烈的炽热点。
此外，孤隙中正离子被迅速吸向阴极，其能量被电极吸收，也使阴极表面温度升高。
当阴极表面达到一定高温时，便发射电子，使弧隙中的电子数目增加。
3.碰撞游离从阴极表面发射出来的自由电子，在电场力的作用下向阳极做加速运动。
它们在奔向阳极的途中碰撞介质的中性质点（原子或分子），使原中性质点碰撞游离为正离子和自由电子。
新产生的电子又和原有的电子一起以极高的速度向阳极运动，当它们和其他中性质点相碰撞时；又再一次发生碰撞游离。
碰撞游离连续进行的结果，触头间隙中便充满了电子和正离子。
在外加电压作用下，电子奔向阳极，正离子奔向阴极，产生电流，形成电弧。
4.热游离热游离是电弧得以维持燃烧的主要原因。
在电弧燃烧时，电弧表面湿度可达三千到四千摄氏度以上，孤心温度可达一万摄氏度以上。
处于高温下的介质分子和原子产生强烈的热运动，不断发生互相碰撞，游离出电子和正离子，称为热游离。
实际上，在间隙击穿产生电弧后，由于弧隙电导迅速增大，触头之间电压降减小，而触头的拉开距离却在增大，因此触头间的电场强度大大减小，强电场发射基本停止。
电弧的基本理论
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。
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）从火花放电到电弧放电的转变。 当两电极之间的间隙被击穿形成火花放电时，就在间隙形成导电通道，开始输入能量，电流逐渐上 升。电流上升速度一般决定于外部电路的参数，但在两电极间的电容经常有某些储藏的能量被迅速输入 到通道中。通道强烈地被加热和扩展，并且扩展的速度在初始阶段可以近似地看作为冲击波的传播。火 花放电可以引起具有大的压力跃变的冲击波。
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
5.1.1 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。
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）从火花放电到电弧放电的转变。 当两电极之间的间隙被击穿形成火花放电时，就在间隙形成导电通道，开始输入能量，电流逐渐上 升。电流上升速度一般决定于外部电路的参数，但在两电极间的电容经常有某些储藏的能量被迅速输入 到通道中。通道强烈地被加热和扩展，并且扩展的速度在初始阶段可以近似地看作为冲击波的传播。火 花放电可以引起具有大的压力跃变的冲击波。
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
电气设备1
真空中气体稀薄，分子的自由行程大，很难产生碰撞 游离。
六氟化硫（SF6）灭弧法 SF6气体属强电负性气体,容易吸附电子成为负离子, 从而削弱了游离过程。提高压力后可相当于一般液体或 固体绝缘的绝缘强度。纯净的SF6是一种无色、无味、无 臭、无毒、不燃的不活泼气体，化学性能非常稳定，无 腐蚀作用。它具有优良的灭弧性能，其灭弧能力是空气 的100倍，故极适用于高压断路器中。但在开断电路时， 在电弧的高温作用下，会产生有毒的物质。
技术特点：额定电流和开断电流都可以做得很大；开断 性能好，适合于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能 好，故断口电压可做得较高；断口开距小。
第四节 真空断路器 真空断路器利用真空度约为10-4Pa（在运行过程中不 低于10-2Pa）的高真空作为内绝缘和灭弧介质。真空间隙 的气体稀薄，分子的自由行程较大，发生碰撞游离的几率 很小。所以，真空击穿产生电弧，是由触头蒸发出来的金 属蒸气帮助形成的。
吹弧灭弧法
吹弧方式（1电弧，2触头） a)横吹 b)纵吹 油吹或 气体吹
吹弧灭弧法
电动力吹弧
磁力吹弧
1磁吹线圈，2灭弧头， 3电弧
铁磁吸弧
1电弧，2钢片
长弧切短灭弧法
钢灭弧栅对电弧的作用 1钢栅片，2电弧，3触头
粗弧切细灭弧法 有些熔断器中装有石英砂；有 些熔断器的熔体由几根并联的 熔丝组成 。
一、真空灭弧室的结构
1－静触头
2－动触头 3－屏蔽罩 4－波纹管 5－与外壳封接的金属法兰盘 6－波纹管屏蔽罩 7－绝缘外壳 真空断路器灭弧室结构
二、真空介质中的电弧 研究表明，真空电弧有两种形态，一种是扩散 型电弧；另一种是集聚型电弧。 电流较小 时产生 电流较大 时产生
扩散型电弧
水电站电气设备教学PPT电弧及电气触头的基本理论
解决方案
针对故障原因，采取相应的维 修或更换措施，确保电气设备
恢复正常运行。
经验教训总结
加强电气设备日常维护和保养 ，及时发现并处理潜在故障，
避免类似问题再次发生。
某水电站电气设备优化改造案例分析
优化改造背景
随着技术进步和电力需求增长，某水 电站原有电气设备已无法满足生产需 要。
优化改造内容
对电气设备的结构、性能和控制系统 进行全面升级和改造。
了解触头的构造和其工作原理是理解 电气触头性能的基础。
详细描述
触头是开关设备中的关键元件，其构 造通常包括固定触点和活动触点。工 作原理主要涉及触头的闭合和断开过 程，以及产生的电弧和相关现象。
触头的材料与选择
总结词
选择合适的触头材料对于保证电气设备的性能和稳定性至关 重要。
详细描述
触头的材料通常包括金属、金属合金和其他复合材料。选择 时应考虑材料的导电性、耐腐蚀性、耐磨性和抗电弧侵蚀性 能等因素。
电弧的熄灭方法
详细描述
为了减小电弧对电气设备和人身安全的影响，需要采取有效的熄灭方法。目前常用的熄灭方法有机械 吹弧、高频振荡吹弧、磁吹灭弧和真空灭弧等。这些方法通过改变电弧周围的介质或增加电弧的长度 来降低电弧的温度和能量，从而达到熄灭电弧的目的。
03 电气触头基本理论
触头的构造与工作原理
总结词
安全事故原因
电气设备老化、维护不当以及操作人员失误所致 。
经验教训总结
加强电气设备安全管理，定期进行维护和检查， 提高操作人员的安全意识和技能水平。同时，建 立完善的安全管理制度和应急预案，确保水电站 安全稳定运行。
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电气设备的电弧
合理布置电气设备的位置和间距，避免因设备 过于密集而导致散热不良或操作困难等问题，
从而减少因过热或操作不当而产生的电弧
短路保护
通过在电路中安装适当的短路保护装置(如熔断 器或断路器)，可以在发生短路时及时切断电源，
避免因短路引起的电弧问题进一步扩大
预警系统
在某些情况下，可以在电气设备上安装预 警系统，当检测到可能产生电弧的条件时， 能够及时发出警报并采取相应的措施
安全操作规程：建立和实施安全操作规程，确保操作人员在操作电气设备时遵循正确 的步骤和注意事项，以避免因操作不当而引发电弧问题
电弧的预防和控制
备用电源
在某些关键的电气系统中，可以使用备用电源 来确保即使在主电源出现故障时，系统仍然可 以正常运行。这样可以降低因电源故障而引发
的电弧问题的风险
强化设备布局
电气设备的电弧
电弧的产生和影响
电弧的产生和影响
电弧的产生需要三个必要条件：首先，存在两个导电体之间的空间，该空间的绝缘被 击穿；其次，这个空间中的气体受到强电场的作用；最后，维持电弧燃烧的电源能量
电弧的产生和影响
电弧的形成和传播
当开关断开电路时，如果开关触头间的电压超过触头的绝缘强度，就会在触头间形成 电弧。电弧的产生会导致触头材料蒸发和扩散，这些带电粒子在电场作用下形成等离 子体。随着触头间距的增大，电弧的长度增加，电流减小。当触头间距增大到一定程 度后，电弧的长度增加导致电流减小到无法维持电弧燃烧，电弧最终熄灭
电弧的预防和控制
选用适当的灭弧装置：如使用真空开关、六氟化硫气体断路器等来消除电弧的产生
定期维护和检查：对电气设备进行定期维护和检查，确保其处于良好的工作状态，及 时发现并处理潜在的电弧问题
采用耐弧材料：触头材料可以选择耐弧材料以增强其耐热性和抗烧蚀性。此外，设备 外壳和其他相关部件也应该具有足够的耐热和防火性能
从而减少因过热或操作不当而产生的电弧
短路保护
通过在电路中安装适当的短路保护装置(如熔断 器或断路器)，可以在发生短路时及时切断电源，
避免因短路引起的电弧问题进一步扩大
预警系统
在某些情况下，可以在电气设备上安装预 警系统，当检测到可能产生电弧的条件时， 能够及时发出警报并采取相应的措施
安全操作规程：建立和实施安全操作规程，确保操作人员在操作电气设备时遵循正确 的步骤和注意事项，以避免因操作不当而引发电弧问题
电弧的预防和控制
备用电源
在某些关键的电气系统中，可以使用备用电源 来确保即使在主电源出现故障时，系统仍然可 以正常运行。这样可以降低因电源故障而引发
的电弧问题的风险
强化设备布局
电气设备的电弧
电弧的产生和影响
电弧的产生和影响
电弧的产生需要三个必要条件：首先，存在两个导电体之间的空间，该空间的绝缘被 击穿；其次，这个空间中的气体受到强电场的作用；最后，维持电弧燃烧的电源能量
电弧的产生和影响
电弧的形成和传播
当开关断开电路时，如果开关触头间的电压超过触头的绝缘强度，就会在触头间形成 电弧。电弧的产生会导致触头材料蒸发和扩散，这些带电粒子在电场作用下形成等离 子体。随着触头间距的增大，电弧的长度增加，电流减小。当触头间距增大到一定程 度后，电弧的长度增加导致电流减小到无法维持电弧燃烧，电弧最终熄灭
电弧的预防和控制
选用适当的灭弧装置：如使用真空开关、六氟化硫气体断路器等来消除电弧的产生
定期维护和检查：对电气设备进行定期维护和检查，确保其处于良好的工作状态，及 时发现并处理潜在的电弧问题
采用耐弧材料：触头材料可以选择耐弧材料以增强其耐热性和抗烧蚀性。此外，设备 外壳和其他相关部件也应该具有足够的耐热和防火性能
核电厂电气系统--电弧理论
近阴极效应：
但电流过零极性改变是，弧隙中剩余带电粒子的运 动方向也随之改变，由于电子的质量比正离子小得多， 弧隙极性改变时，电子能迅速地向相反方向运动，而 正离子却几乎不动，这样，在新阴极附近形成了只有 正离子的离子空间。其电导很低，显示出一定的介质 电强度，约在0.1~1微秒的短暂时间内有150~250V的 起始介质电强度。这种现象有利于电弧的熄灭。随后， 弧隙介质电强度恢复的快慢，主要取决于冷却条件。
危害：电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围 的其他部件。如果电弧较长时间不能熄灭，将会引起 电器被烧毁甚至爆炸的可能，危及电力系统的安全运 行，造成人员的伤亡和财产的重大损伤。
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
二、电弧的基本理论
交流电弧每半周期过零一次，电流过零时， 电弧将自动熄灭，但电弧中的带电粒子并不随 电流消失，到下半周期电压增高后，电弧又重 新燃烧。因此，对交流电弧而言，电弧的熄灭 问题是电弧过零后弧隙是否再次击穿而重燃。 只有电弧过零后不再重燃，电弧才能熄灭。
（2）交流电弧的灭弧条件
弧隙介质强度的恢复过程是指在电弧电流过零时电弧 熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定时间恢复到绝缘 的正常状态的过程。 影响弧隙介质恢复的因素，除了介质的种类、状态、 电极材料、形状等外，还有近阴极效应。
交流电弧熄灭条件
四、交流电弧灭弧方法 电弧能否熄灭，决定电弧过零时，弧隙介质电强 度的恢复与弧隙恢复电压上升速度的比较。加强弧隙 的去游离或减少弧隙的电压的恢复速度，都可以促使 电弧熄灭。 方法有： 1.吹弧 2.采用多断口灭弧 3.短电弧灭弧 4.利用优质灭弧介质 5.采用特殊高熔点金属材料作灭弧触点 6.利用固体介质的狭缝灭弧
电气设备中的电弧理论.PPT课件.ppt
• 由多常密电与足片电弧于稀，集弧此以又拉钢疏因，迅同达强入片，这此速时到烈灭冷磁种，而每电吸弧却阻上下电个弧收罩并比疏方弧栅燃电中很空下的上片烧弧。快气密磁方间电 热熄磁的通的的压 量灭阻磁却磁电， ，。小场非通压钢 因得将常非不栅 此
22
（3）磁吹灭弧
a)示意图 b)顶视图
• 利用电弧在磁场中受力， 将电弧拉长，并使电弧 在冷却的灭弧罩窄缝隙 中运动，产生强烈的去 游离作用，从而将电弧 熄灭。
• 电弧两侧的合成磁通不 相等，下侧大于上侧， 因此，产生强烈的电磁 力将电弧向上侧推动， 并使电弧急速进入灭弧 罩，电弧被拉长并受到 冷却而很快被熄灭。
23
交流电弧熄灭的特点
I t
电流到零 电流过零
电弧暂时熄灭
电弧可能重燃
24
14
速拉灭弧法 冷却灭弧法 吹弧灭弧法 粗弧分细灭弧法
常用的熄弧方法
降低电弧温度
长弧切短灭弧法
增大电弧上的压降
真空灭弧法 利用真空较高的绝缘强度
15
横吹
阴极
阳极
气流，油流
16
纵吹
阴极
阳极
17
长弧切短-栅片灭弧
阴极
阳极
18
灭弧室
19
开关电器中的灭弧方法和装置
• 触头在通断过程中产生的电弧会烧损 触头，造成其它故障。
离子间的相对速度与 距离
9
电弧燃烧中的扩散去游离
阴极
阳极
自由电子
扩散去游离的强弱取决于 离子间的浓度差和温度差
10
电弧温度对去游离的影响
热发射、热游离作用减弱
去
温
游
度
离
降
作 用
低
22
（3）磁吹灭弧
a)示意图 b)顶视图
• 利用电弧在磁场中受力， 将电弧拉长，并使电弧 在冷却的灭弧罩窄缝隙 中运动，产生强烈的去 游离作用，从而将电弧 熄灭。
• 电弧两侧的合成磁通不 相等，下侧大于上侧， 因此，产生强烈的电磁 力将电弧向上侧推动， 并使电弧急速进入灭弧 罩，电弧被拉长并受到 冷却而很快被熄灭。
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交流电弧熄灭的特点
I t
电流到零 电流过零
电弧暂时熄灭
电弧可能重燃
24
14
速拉灭弧法 冷却灭弧法 吹弧灭弧法 粗弧分细灭弧法
常用的熄弧方法
降低电弧温度
长弧切短灭弧法
增大电弧上的压降
真空灭弧法 利用真空较高的绝缘强度
15
横吹
阴极
阳极
气流，油流
16
纵吹
阴极
阳极
17
长弧切短-栅片灭弧
阴极
阳极
18
灭弧室
19
开关电器中的灭弧方法和装置
• 触头在通断过程中产生的电弧会烧损 触头，造成其它故障。
离子间的相对速度与 距离
9
电弧燃烧中的扩散去游离
阴极
阳极
自由电子
扩散去游离的强弱取决于 离子间的浓度差和温度差
10
电弧温度对去游离的影响
热发射、热游离作用减弱
去
温
游
度
离
降
作 用
低
第六章-1电弧基本理论-good
一、电弧的基本理论
(二)熄灭交流电弧的物理过程 交流电弧的特性
如果在电流过零电弧自然 熄灭时，采取有效措施加 熄灭时， 强弧隙的冷却． 强弧隙的冷却．使弧隙介 质的绝缘能力达到不会被 弧隙外加电压击穿的程度， 弧隙外加电压击穿的程度， 则在下半周电弧就不会重 燃而最终熄灭。 燃而最终熄灭。
电弧电压、电流波形 电弧电压、
一、电弧的基本理论
（一)电弧的产生、维持及物理过程 电弧的产生、 3.去游离过程 3.去游离过程
A．复合去游离：带电质点的电荷彼此中和的现象。电子 复合去游离：带电质点的电荷彼此中和的现象。 碰撞中性质点— 碰撞中性质点—速度慢的负离子与正离子中和 复合去游离进行的快慢与弧隙电场强度的大小、电弧 复合去游离进行的快慢与弧隙电场强度的大小、 的温度及电弧的表面积有关。 的温度及电弧的表面积有关。 B.扩散去游离 B.扩散去游离：弧柱中的自由电子和正离子由于热运动 扩散去游离： 而从弧柱内部逸出进入周围冷介质的现象。 而从弧柱内部逸出进入周围冷介质的现象。 浓度扩散；温度扩散；高速冷气吹弧。 浓度扩散；温度扩散；高速冷气吹弧。
一、电弧的基本理论
(二)熄灭交流电弧的物理过程 熄灭交流电弧的物理过程 决定交流电弧熄灭的基本因素是 决定交流电弧熄灭的基本因素是“弧隙介质强 度的恢复过程" 弧隙电压的恢复过程” 度的恢复过程"和“弧隙电压的恢复过程”。 弧隙电压的恢复过程 电弧电流过零后． 电弧电流过零后．弧隙电压将由熄弧电压经 过一个由电路参数所决定的振荡过程，逐渐恢 过一个由电路参数所决定的振荡过程， 复到电源电压，此称为“ 复到电源电压，此称为“弧隙电压的恢复过 程”。
一、电弧的基本理论
（一)电弧的产生、维持及物理过程 电弧的产生、 3.去游离过程（带电质点减少） 3.去游离过程（带电质点减少） 去游离过程
电器理论基础 教学课件 许志红 第5章_电器的电弧理论
接 触 面 积 触减 金 头少 属 开 强 始电 烈 分流 发 离密 热 度 增 大 阴极： 电场发射 弧隙： 电场电离 加剧金属 热发射 产 生 大 量 带 电 粒 子
正离子 阳极形成高电场 →阴极复合 阴极温度上升
电子→ 复 弧隙温度上升 正离子 合 电子 复 阳极温度上升 →阳极 合 液态金属桥： 蒸发进入间隙
汤逊理论可以解释气体间隙击穿机理，但是，并不能很好 的解释长间隙气体放电过程 需要流注理论作为补充!!!
5.3 电弧的物理特性
5.3.1 开断电路时电弧的产生过程
当开断的电流和电压大于触头材料的最小生弧电流和最小 生弧电压(见表5-5和表5-6)时，气隙中将产生电弧 开断电路时，电弧产生过程如下：
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复旦大学
第 5章 电器的电弧理论
福州大学 许志红 王剑
复旦大学
第5章 电器的电弧理论
根据弧柱区压降 U z 在电弧电压 U h 中所占的比例可将电弧 分为长弧和短弧
U z 在U h 中所占的比例较大， U h 大致与E成正 长弧：极间距离较长， 比 U z Uh Uh U0 短弧：极间距离较短， 在 中所占的比例较小，
针对长弧和短弧的特点，可引出相应的灭弧方法： U U
低沸点阴极材料：阴极区压降约 等于阴极材料蒸汽的电离电位 高沸点阴极材料：阴极区压降约 等于气体介质的电离电位
图5-10 直流电弧特性示意图
近阳极区
特点： 聚集着大量的电子
构成一个负空间电荷区 电位也有一急剧的改变
长度是近阴极区的几倍
电场强度比近阴极区小
正离子 阳极形成高电场 →阴极复合 阴极温度上升
电子→ 复 弧隙温度上升 正离子 合 电子 复 阳极温度上升 →阳极 合 液态金属桥： 蒸发进入间隙
汤逊理论可以解释气体间隙击穿机理，但是，并不能很好 的解释长间隙气体放电过程 需要流注理论作为补充!!!
5.3 电弧的物理特性
5.3.1 开断电路时电弧的产生过程
当开断的电流和电压大于触头材料的最小生弧电流和最小 生弧电压(见表5-5和表5-6)时，气隙中将产生电弧 开断电路时，电弧产生过程如下：
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复旦大学
第 5章 电器的电弧理论
福州大学 许志红 王剑
复旦大学
第5章 电器的电弧理论
根据弧柱区压降 U z 在电弧电压 U h 中所占的比例可将电弧 分为长弧和短弧
U z 在U h 中所占的比例较大， U h 大致与E成正 长弧：极间距离较长， 比 U z Uh Uh U0 短弧：极间距离较短， 在 中所占的比例较小，
针对长弧和短弧的特点，可引出相应的灭弧方法： U U
低沸点阴极材料：阴极区压降约 等于阴极材料蒸汽的电离电位 高沸点阴极材料：阴极区压降约 等于气体介质的电离电位
图5-10 直流电弧特性示意图
近阳极区
特点： 聚集着大量的电子
构成一个负空间电荷区 电位也有一急剧的改变
长度是近阴极区的几倍
电场强度比近阴极区小
3.19开关电器中的电弧理论
PART 02
电弧的产生、形成与维持
电弧的产生、形成与维持
高压环境
高电压 大电流
小电阻
接触电阻 逐渐增大
大电流 高温
高电场强度 触头间隙小
电子因动能增加而 从金属表面逸出
热电子发射
发电厂电气部分
开关电器中的电弧理论
从触头阴极表 面拉出电子
强电场发射
电弧的产生
自由电子在高场强作用下向阳 极作加速运动
自由电子
电弧的熄灭
复合
去游离
自由电子和正离子互相发生中 和
弧道中的带电离子逸出弧柱外
去游离是靠离子的复合和扩散两种形式 进行的,是带电质点相互中和为不导电的 中性质点，使带电质点减少的现象。
游离与去游离过程相反，同时 发生。
发电厂电气部分
开关电器中的电弧理论
扩散
游离与 去游离
PART 04
熄灭电弧的基本原理
高温
碰撞游离 热游离
弧柱的形成
弧柱的维持 与发展
电弧的产生、形成与维持
强电场发射是最初产生自由电子的主要原因
U
发电厂电气部分
开关电器中的电弧理论
阴极
阳极
自由电子
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。实验 证明，当 E＞3×106 V/cm时，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。
CONTENTS
01 电弧的概念及特性 02 电弧的产生、形成与维持
03 电弧的熄灭
04 熄灭电弧的基本原理
PART 01
电弧的概念及特性
电弧的概念及特性
高速镜头下美丽的彩色弧光
发电厂电气部分
开关电器中的电弧理论
电弧的基本理论-1
取决电当于场带电游电场离粒强主子度要积、取累电决到子于的一电平子定均运的自动数由速量行度时程，，以即 介及气质体的的导性电质性。质发生改变，由绝缘 体变触为头间导电体压，越在高外，加电电场压强的度作也越用高下，，则 电气体流容通易过被触击头穿间。隙，发出声响和强 烈的气白体的光压，力就越形大成，了越电不弧容。易产生电场游
1.去游离过程 使弧隙中正离子和自由电子减少。 正负电荷中和成为中性质点的现象。
扩散：电弧中的自由电子和正离子散溢到电弧外面， 并与周围未被游离的冷却介质相混合的现象。
要使电弧熄灭，必须使去游离作用强于游离作用。
5.1 电弧的产生及危害
四、电弧的熄灭
2.影响去游离的物理因素 （1）介质的特性 （2）电弧的温度 （3）气体介质压力
3.电弧是一种自持放电，很低的电压就能维持电弧的稳燃 烧而不会熄灭。
4.游离的气体，质量轻，迅速移动、伸长、弯曲和变形。 运动速度可达每秒几百米。
5.1 电弧的产生及危害
三、电弧的 电弧的基本理论
1.电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围 的其他部件；对充油设备还可能引起着火甚至 爆炸等危险。
（4）游离质点的密度 （5）触头材料
《发电厂变电站电气设备》 第五章 电弧的基本理论
5.1 电弧的产生及危害
思考练习
《发电厂变电站电气设备》 第五章 电弧的基本理论
思考练习
1.电弧具有什么特征？它对电力系统和电气设 备有哪些危害？
2.电弧是如何形成的？
3.电弧的游离和去游离方式各有哪些？影响去 游离的因素是什么？
阴极的热电子发射或强电场发射：触头开断瞬间产生 少量的自由电子的原因。
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。
1.去游离过程 使弧隙中正离子和自由电子减少。 正负电荷中和成为中性质点的现象。
扩散：电弧中的自由电子和正离子散溢到电弧外面， 并与周围未被游离的冷却介质相混合的现象。
要使电弧熄灭，必须使去游离作用强于游离作用。
5.1 电弧的产生及危害
四、电弧的熄灭
2.影响去游离的物理因素 （1）介质的特性 （2）电弧的温度 （3）气体介质压力
3.电弧是一种自持放电，很低的电压就能维持电弧的稳燃 烧而不会熄灭。
4.游离的气体，质量轻，迅速移动、伸长、弯曲和变形。 运动速度可达每秒几百米。
5.1 电弧的产生及危害
三、电弧的 电弧的基本理论
1.电弧的高温，可能烧坏电器触头和触头周围 的其他部件；对充油设备还可能引起着火甚至 爆炸等危险。
（4）游离质点的密度 （5）触头材料
《发电厂变电站电气设备》 第五章 电弧的基本理论
5.1 电弧的产生及危害
思考练习
《发电厂变电站电气设备》 第五章 电弧的基本理论
思考练习
1.电弧具有什么特征？它对电力系统和电气设 备有哪些危害？
2.电弧是如何形成的？
3.电弧的游离和去游离方式各有哪些？影响去 游离的因素是什么？
阴极的热电子发射或强电场发射：触头开断瞬间产生 少量的自由电子的原因。
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。
CH-04-1电弧理论
电气运行
1.吹弧
电气运行
2.采用多断口灭弧
电气运行
3.短电弧灭弧
这种灭弧方法是近阴极 效应的利用。当触点间发 生电弧后，由于磁场的作 用，把电弧吸引到栅片内， 将长弧分割成一串短电弧。 电弧过零时，每个短电弧 的阴极附近立即出现 150 一 250V 的介质电强度。 如果触点间的电压小于各 个间隙介质电强度的总和， 电弧将会熄灭。这种灭弧 方法在低压开关电器中效 果显著。
电气运行
弧隙介质强度的恢复过程是指在电弧电流过零时电弧 熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定时间恢复到绝缘 的正常状态的过程。 影响弧隙介质恢复的因素，除了介质的种类、状态、 电极材料、形状等外，还有近阴极效应。
电气运行
近阴极效应：
但电流过零极性改变是，弧隙中剩余带电粒子的运 动方向也随之改变，由于电子的质量比正离子小得多， 弧隙极性改变时，电子能迅速地向相反方向运动，而 正离子却几乎不动，这样，在新阴极附近形成了只有 正离子的离子空间。其电导很低，显示出一定的介质 电强度，约在0.1~1微秒的短暂时间内有150~250V的 起始介质电强度。这种现象有利于电弧的熄灭。随后， 弧隙介质电强度恢复的快慢，主要取决于冷却条件。
电气运行
开关电器
开关电器是用来接通或切断电路的电气设备。发 电厂、变电站中的设备的投入或退出、系统运行方式 的改变都必须用开关电器进行。
开关电器主要是指断路器、隔离开关、熔断器、 负荷开关、闸刀开关、接触器、起动器等电气设备。
电气运行
开关电器分类
根据开关电器在电路中担负的任务，可分为： （1）仅用来正常工作情况下，断开或闭合工作电流。 如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器、磁力启动 器。 （2）仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电 流。若高、低压熔断器。 （3）既用来断开或闭合工作电流，也用来断开或闭 合过负荷电流或短路电流。如高压断路器、低压自动 空气断路器等。 （4）不要求断开或闭合工作电流，但具备一定的切、 合电容电流和环流的能力，在检修时则用来隔离电压。 如隔离开关等。
电弧及电气触头的基本理论
2.直流电弧的特性和熄灭及灭弧方法
作业：
第5页，共10页。
第3章 电弧及电气触头 的基本理论
教学目的：了解交流电弧的特性和灭弧的方法；电 气触头的结构、要求和接触电阻。
复习旧课：1.电弧的形成和熄灭
2.直流电弧的特性和熄灭及灭弧方法 重 点：接触电阻
难 点：交流电弧的特性
引入新课： 3．3 交流电弧的特性及熄灭 3．4 电气触头
电弧及电气触头的基本理论
第1页，共10页。
3.1电弧的形成和熄灭
3.1.1电弧的形成
1．概念：在触头开断有一定电压和电流的电路时，触头间产生强烈而又刺眼的亮 光的现象。(10～20V，80～100mA)
绝缘气体或绝缘油受热分解出气体游离产生的自由电子导电——自持放电
2．特点：①气体导电（轻、易变形）；②温度极高（亮度大）
(3) 气吹熄弧：
2. 油中交流电弧的熄灭方法
（1）静止油中电弧的熄灭
（2）吹弧型油中电弧的熄灭
3. 六氟化硫气体灭弧
4. 真空灭弧
第7页，共10页。
3．4 电气触头
3.4.1 概述 1、概念：通过接触传导电流的两个或以上的金属导体的端接部分。 2、触头的接触形式：点、线、面接触 3、接触电阻：接触电阻是指收缩电阻和表面膜电阻之和 4、触头电阻：接触电阻和触头体电阻之和 5、影响接触电阻的因素及降低其值的措施： （1）触头材料：铜铝过渡接头片 （2）接触压力： （3）接触形式：点、线、面接触的用途 （4）接触面的加工情况：平而不是光 3.4.2 对电气触头的要求 （1）结构可靠 （2）由良好的导电性能和接触性能。 （3）通过规定的电流时，发热温度不超过规定值。 （4）开断规定容量的电流时有足够的抗熔焊和抗电弧烧伤能力。 （5）通过短路电流时，具有足够的动稳定和热稳定。 3.4.3 触头的分类和结构 1. 按接触面的形式划分
作业：
第5页，共10页。
第3章 电弧及电气触头 的基本理论
教学目的：了解交流电弧的特性和灭弧的方法；电 气触头的结构、要求和接触电阻。
复习旧课：1.电弧的形成和熄灭
2.直流电弧的特性和熄灭及灭弧方法 重 点：接触电阻
难 点：交流电弧的特性
引入新课： 3．3 交流电弧的特性及熄灭 3．4 电气触头
电弧及电气触头的基本理论
第1页，共10页。
3.1电弧的形成和熄灭
3.1.1电弧的形成
1．概念：在触头开断有一定电压和电流的电路时，触头间产生强烈而又刺眼的亮 光的现象。(10～20V，80～100mA)
绝缘气体或绝缘油受热分解出气体游离产生的自由电子导电——自持放电
2．特点：①气体导电（轻、易变形）；②温度极高（亮度大）
(3) 气吹熄弧：
2. 油中交流电弧的熄灭方法
（1）静止油中电弧的熄灭
（2）吹弧型油中电弧的熄灭
3. 六氟化硫气体灭弧
4. 真空灭弧
第7页，共10页。
3．4 电气触头
3.4.1 概述 1、概念：通过接触传导电流的两个或以上的金属导体的端接部分。 2、触头的接触形式：点、线、面接触 3、接触电阻：接触电阻是指收缩电阻和表面膜电阻之和 4、触头电阻：接触电阻和触头体电阻之和 5、影响接触电阻的因素及降低其值的措施： （1）触头材料：铜铝过渡接头片 （2）接触压力： （3）接触形式：点、线、面接触的用途 （4）接触面的加工情况：平而不是光 3.4.2 对电气触头的要求 （1）结构可靠 （2）由良好的导电性能和接触性能。 （3）通过规定的电流时，发热温度不超过规定值。 （4）开断规定容量的电流时有足够的抗熔焊和抗电弧烧伤能力。 （5）通过短路电流时，具有足够的动稳定和热稳定。 3.4.3 触头的分类和结构 1. 按接触面的形式划分
电气设备中的电弧理论课件
数据分析
对收集到的数据进行分析，提 取与电弧故障相关的特征信息 。
预警阈值设定
根据历史数据和经验，设定预 警阈值。
预警触发与通知
当监测到的数据超过预警阈值 时，触发预警并通知相关人员
处理。
06
电弧理论的应用前景
新型电弧理论的研发
总结词
新型电弧理论的研发是电弧理论应用前景的 关键，它涉及到对电弧产生、发展和熄灭的 深入理解，以及利用这些理解来解决实际问 题。
电弧产生原理
总结词
电弧的产生需要两个条件：一是电极之间的气体介质被足够 高的电压击穿；二是通过导电的气体通道必须有足够的电流 。
详细描述
当电极之间的气体介质被足够高的电压击穿时，气体中的自 由电子获得足够的能量，使得气体导电。同时，为了维持电 弧放电，必须有足够的电流通过这个导电的气体通道。
电弧的分类
05
电弧故障的检测与诊断
电弧故障的检测
电流检测
通过检测异常电流模式 ，判断是否存在电弧故
障。
电压检测
观察电压波形变化，判 断电弧故障的存在。
温度检测
通过红外测温等手段， 检测电气设备的温度， 判断是否因电弧故障导
致温度升高。
振动与声音检测
利用振动和声音传感器 ，检测异常振动和声音
，以判断电弧故障。
02
电弧的物理特性
电弧的温度
电弧的温度是极高的，通常在几千度到几万度之间。
当电流通过导体时，如果导体间的介质强度小于电流产生的磁场强度，电流就会 通过电弧的形式传导。电弧的温度取决于其产生的原因和条件，通常在几千度到 几万度之间。
电弧的能量
电弧具有高能量密度，可以产生强烈的热辐射和等离子体。
电弧的能量主要集中在电弧的根部和弧隙区域，其能量密度 很高，可以产生强烈的热辐射和等离子体。电弧的能量与电 流、电压和电弧的长度等因素有关。
对收集到的数据进行分析，提 取与电弧故障相关的特征信息 。
预警阈值设定
根据历史数据和经验，设定预 警阈值。
预警触发与通知
当监测到的数据超过预警阈值 时，触发预警并通知相关人员
处理。
06
电弧理论的应用前景
新型电弧理论的研发
总结词
新型电弧理论的研发是电弧理论应用前景的 关键，它涉及到对电弧产生、发展和熄灭的 深入理解，以及利用这些理解来解决实际问 题。
电弧产生原理
总结词
电弧的产生需要两个条件：一是电极之间的气体介质被足够 高的电压击穿；二是通过导电的气体通道必须有足够的电流 。
详细描述
当电极之间的气体介质被足够高的电压击穿时，气体中的自 由电子获得足够的能量，使得气体导电。同时，为了维持电 弧放电，必须有足够的电流通过这个导电的气体通道。
电弧的分类
05
电弧故障的检测与诊断
电弧故障的检测
电流检测
通过检测异常电流模式 ，判断是否存在电弧故
障。
电压检测
观察电压波形变化，判 断电弧故障的存在。
温度检测
通过红外测温等手段， 检测电气设备的温度， 判断是否因电弧故障导
致温度升高。
振动与声音检测
利用振动和声音传感器 ，检测异常振动和声音
，以判断电弧故障。
02
电弧的物理特性
电弧的温度
电弧的温度是极高的，通常在几千度到几万度之间。
当电流通过导体时，如果导体间的介质强度小于电流产生的磁场强度，电流就会 通过电弧的形式传导。电弧的温度取决于其产生的原因和条件，通常在几千度到 几万度之间。
电弧的能量
电弧具有高能量密度，可以产生强烈的热辐射和等离子体。
电弧的能量主要集中在电弧的根部和弧隙区域，其能量密度 很高，可以产生强烈的热辐射和等离子体。电弧的能量与电 流、电压和电弧的长度等因素有关。
第4章 电弧的基本理论
第4章电弧的基本理论电弧的实质是高温等离子体。
等离子体：由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它是除去固、液、气外，物质存在的第四态。
等离子体分为：高温等离子体和低温等离子体。
电弧是高温等离子体。
电弧的特点：导电性能强、能量集中、温度高、亮度大、质量轻、易变形等。
4．1电弧的形成与去游离放电的形式：非自持式放电和自持式放电。
非自持式放电：需要外部游离因素来维持的放电形式，主要指在气体环境下，放电持续需要依靠外界游离因素所造成的原始游离才能实现。
它的特点：1.外因影响放电，外界游离因素消失，放电也会衰减直至停止；2.具有饱和性，稳定的外部因素单位时间里游离出的带电粒子数目是稳定的，于是形成饱和形式的放电现象。
自持式放电：指当电场强度（场强）达到或超过一定值时，出现的电子崩可仅由电场的作用而自行维持和发展，不必再依赖外界游离因素的放电现象。
电弧是一种自持式放电现象，即电极间的带电质点不断产生和消失，处于一种动态平衡状态。
自持式放电：1.放电不再依赖外界游离因素；2.自持放电的条件是：电源的能量足以维持电弧的燃烧；3.放电电流迅速增加，放电间隙电压迅速降低；4.伴随有强光和高温。
4.1.1介质中电弧形成的机理电弧的形成过程：介质向等离子体态的转化过程；电弧的产生和维持：弧隙里中性质点（分子和原子）被游离的结果，游离就是中性质点转化为带电质点的过程。
从电弧的形成过程来看，游离过程分三种形式：1.强电场发射：是在弧隙间最初产生电子的原因；2.碰撞游离》：由英国物理学家汤森德在1903年提出（汤森德机理）3.热游离：电弧产生之后，弧隙的温度很高，在高温作用下，气体的不规则热运动速度增加；具有足够动能的中性质点互相碰撞，又可能游离出电子和离子。
还有光游离、热电子发射、金属气化等。
4.1.2电弧的去游离过程去游离的主要形式：复合和扩散。
1.复合去游离复合：指正离子和负离子互相吸引，结合在一起，电荷互相中和的过程。
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复合加强 去游离作用加强
13
对熄 去弧 游介 离质 强与
弱触 的头 影材 响料
传热能力越强
介电强度越大 介质热容量越大
耐高温金属对表 面电子束缚力强
去游离 作用越强
14
有针对性的灭弧措施
?通过降低电弧温度采取的灭弧措施 ?通过增大气体介质压力采取的灭弧措施 ?按照介质特性采取的灭弧措施 ?通过选取触头材料采取的灭弧措施
? 由 多 常 密 电与 足 片 电于，稀集弧此以又弧钢因疏，拉同达强迅片此，这入时到烈速磁，而种灭每电吸冷阻电下上弧个弧收却比弧方疏罩栅燃电并空上的下中片烧弧很气方磁密。间电热快磁的通的的压量熄阻磁却磁电，，灭小通非场压钢因。得非常将不栅此
23
（3）磁吹灭弧
a)示意图 b)顶视图
? 利用电弧在磁场中受力， 将电弧拉长，并使电弧 在冷却的灭弧罩窄缝隙 中运动，产生强烈的去 游离作用，从而将电弧 熄灭。
? 电弧两侧的合成磁通不 相等，下侧大于上侧， 因此，产生强烈的电磁 力将电弧向上侧推动， 并使电弧急速进入灭弧 罩，电弧被拉长并受到 冷却而很快被熄灭。
24
交流电弧熄灭的特点
I t
电流到零 电流过零
电弧暂时熄灭
电弧可能重燃
25
对电气触头的基本要求
?满足正常负荷的发热要求 ?具有足够的机械强度 ?具有足够的动稳定度和热稳定度 ?具有足够的断流能力
15
速拉灭弧法 冷却灭弧法 吹弧灭弧法 粗弧分细灭弧法
常用的熄弧方法
降低电弧温度
长弧切短灭弧法
增大电弧上的压降
真空灭弧法 利用真空较高的绝缘强度
16
横吹
阴极
阳极
气流，油流
17
纵吹
阴极
阳极
18
长弧切短-栅片灭弧
阴极
阳极
19
灭弧室
20
开关电器中的灭弧方法和装置
? 触头在通断过程中产生的电弧会烧损 触头，造成其它故障。
4
阴极
自由电子
阳极
炙热的电流斑产生热电子发射
5
强电场
U
阴极
自由电子
阳极
强电场发射
6
强电场
U
阴极
阳极
自由电子
中性质点
正离子
碰撞游离
7
阴极
阳极
电弧开始燃烧
8
阴极
阳极
自由电子
中性质点
正离子
电弧高温所产生的热 游离维持电弧的燃烧
9
电弧燃烧中的复合去游离
阴极
阳极
自由电子
中性质点
正离子
复合去游离的强弱取决于
? 这种触头结构同时也具有将一个电弧分成两段以分散 电弧能量的作用。交流接触器常采用这种灭弧方法。
22
（2）栅片灭弧
?? 当灭电弧弧栅进一入般灭是弧由栅多后片，镀被铜分薄割 钢成片数（段栅串片联）的和短石弧棉。绝缘板组
? 成这。样它每们两安片放灭在弧电栅器片触可头以上看方作 的一灭对弧电室极内，，而彼每此对之电间极互间相都绝有 缘15，0片～间25距0V离的约绝2缘～强5m度m，。从当而触 头使分整断个电灭路弧时栅，的在绝触缘头强之度间大产大 生加电强弧。，电弧电流产生磁场，
? 对于通断大电流电路的电器，如接触 器、断路器等，这个问题更为突出， 因此开关电器要有较完善的灭弧装置。
21
（1）桥式结构双断口灭弧
? 桥式结构双断口触头，流过触头两端的电流方向相反， 将产生互相推斥的电动力。当触头打开时，在断口中 产生电弧。使电弧向外运动并拉长，从而使它迅速穿 越冷却介质，加快电弧冷却并熄灭。
26
小结
1.电弧的形成过程 2.电弧的熄灭方法
27
电气设备中的电解出的气体游离产 生的自由电子导电现象
2
电弧的危害
?电弧延长了电路开断的时间
?电弧的高温可能烧损开关的 触头，烧毁电气设备、导线 及电缆
?强烈的弧光可能损伤人的视 力，使人眼致瞎
3
产生电弧的根本原因
触头本身及触头 周围介质中含有大量 可被游离的自由电子
离子间的相对速度与 距离
10
电弧燃烧中的扩散去游离
阴极
阳极
自由电子
扩散去游离的强弱取决于
离子间的浓度差和温度差
11
电弧温度对去游离的影响
热发射、热游离作用减弱
去
温
游
度
离
降
作 用
低
加
带电质点速度减慢 复合加强 强
12
对电 去弧
游燃 离烧 强空 弱间 的的 影压 响力
压力增大 带电质点间的距离减小
13
对熄 去弧 游介 离质 强与
弱触 的头 影材 响料
传热能力越强
介电强度越大 介质热容量越大
耐高温金属对表 面电子束缚力强
去游离 作用越强
14
有针对性的灭弧措施
?通过降低电弧温度采取的灭弧措施 ?通过增大气体介质压力采取的灭弧措施 ?按照介质特性采取的灭弧措施 ?通过选取触头材料采取的灭弧措施
? 由 多 常 密 电与 足 片 电于，稀集弧此以又弧钢因疏，拉同达强迅片此，这入时到烈速磁，而种灭每电吸冷阻电下上弧个弧收却比弧方疏罩栅燃电并空上的下中片烧弧很气方磁密。间电热快磁的通的的压量熄阻磁却磁电，，灭小通非场压钢因。得非常将不栅此
23
（3）磁吹灭弧
a)示意图 b)顶视图
? 利用电弧在磁场中受力， 将电弧拉长，并使电弧 在冷却的灭弧罩窄缝隙 中运动，产生强烈的去 游离作用，从而将电弧 熄灭。
? 电弧两侧的合成磁通不 相等，下侧大于上侧， 因此，产生强烈的电磁 力将电弧向上侧推动， 并使电弧急速进入灭弧 罩，电弧被拉长并受到 冷却而很快被熄灭。
24
交流电弧熄灭的特点
I t
电流到零 电流过零
电弧暂时熄灭
电弧可能重燃
25
对电气触头的基本要求
?满足正常负荷的发热要求 ?具有足够的机械强度 ?具有足够的动稳定度和热稳定度 ?具有足够的断流能力
15
速拉灭弧法 冷却灭弧法 吹弧灭弧法 粗弧分细灭弧法
常用的熄弧方法
降低电弧温度
长弧切短灭弧法
增大电弧上的压降
真空灭弧法 利用真空较高的绝缘强度
16
横吹
阴极
阳极
气流，油流
17
纵吹
阴极
阳极
18
长弧切短-栅片灭弧
阴极
阳极
19
灭弧室
20
开关电器中的灭弧方法和装置
? 触头在通断过程中产生的电弧会烧损 触头，造成其它故障。
4
阴极
自由电子
阳极
炙热的电流斑产生热电子发射
5
强电场
U
阴极
自由电子
阳极
强电场发射
6
强电场
U
阴极
阳极
自由电子
中性质点
正离子
碰撞游离
7
阴极
阳极
电弧开始燃烧
8
阴极
阳极
自由电子
中性质点
正离子
电弧高温所产生的热 游离维持电弧的燃烧
9
电弧燃烧中的复合去游离
阴极
阳极
自由电子
中性质点
正离子
复合去游离的强弱取决于
? 这种触头结构同时也具有将一个电弧分成两段以分散 电弧能量的作用。交流接触器常采用这种灭弧方法。
22
（2）栅片灭弧
?? 当灭电弧弧栅进一入般灭是弧由栅多后片，镀被铜分薄割 钢成片数（段栅串片联）的和短石弧棉。绝缘板组
? 成这。样它每们两安片放灭在弧电栅器片触可头以上看方作 的一灭对弧电室极内，，而彼每此对之电间极互间相都绝有 缘15，0片～间25距0V离的约绝2缘～强5m度m，。从当而触 头使分整断个电灭路弧时栅，的在绝触缘头强之度间大产大 生加电强弧。，电弧电流产生磁场，
? 对于通断大电流电路的电器，如接触 器、断路器等，这个问题更为突出， 因此开关电器要有较完善的灭弧装置。
21
（1）桥式结构双断口灭弧
? 桥式结构双断口触头，流过触头两端的电流方向相反， 将产生互相推斥的电动力。当触头打开时，在断口中 产生电弧。使电弧向外运动并拉长，从而使它迅速穿 越冷却介质，加快电弧冷却并熄灭。
26
小结
1.电弧的形成过程 2.电弧的熄灭方法
27
电气设备中的电解出的气体游离产 生的自由电子导电现象
2
电弧的危害
?电弧延长了电路开断的时间
?电弧的高温可能烧损开关的 触头，烧毁电气设备、导线 及电缆
?强烈的弧光可能损伤人的视 力，使人眼致瞎
3
产生电弧的根本原因
触头本身及触头 周围介质中含有大量 可被游离的自由电子
离子间的相对速度与 距离
10
电弧燃烧中的扩散去游离
阴极
阳极
自由电子
扩散去游离的强弱取决于
离子间的浓度差和温度差
11
电弧温度对去游离的影响
热发射、热游离作用减弱
去
温
游
度
离
降
作 用
低
加
带电质点速度减慢 复合加强 强
12
对电 去弧
游燃 离烧 强空 弱间 的的 影压 响力
压力增大 带电质点间的距离减小