电弧与电气触头的基本知识
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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。
▉ 电弧的形成—
（3）碰撞游离
弧柱中自由电子的主要来源（2）
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
（3）电弧是一种自持放电现象。
（4）电弧是一束游离的的气体。
▉ 电弧放电的特征和危害
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
电压Uj（t）表示。
▉ 交流电弧的熄灭条件—弧隙电压的恢复过程
电流过流前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低，电源
电压的绝大部分降落在线路和负载阻抗上。电流过零时，弧隙 电压正处于马鞍形的后蜂值处。电流过零后，弧隙电压从后蜂 值逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称 为恢复电压，其电压恢复过程以Uhf（t）表示。 电压恢复过程与线路参数、负荷性质等有关。受线路参数 等因素的影响，电压恢复过程可能是周期性的变化过程，也可
大的中性质点互相碰撞时，将被游离而形成电子和正离子，
这种现象称为热游离。弧柱导电就是靠热游离来维持的。
▉ 电弧的形成—
电弧形成的过程
断路器断开过程中电弧是这样形成的。触头刚分离时突然
解除接触压力，阴极表面立即出现高温炽热点，产生热电子发 射；同时，由于触头的间隙很小，使得电压强度很高，产生强 电场发射。从阴极表面逸出的电子在强电场作用下，加速向阳 极运动，发生碰撞游离，导致触头间隙中带电质点急剧增加，
第二节 交流电弧的特性及熄灭
一、交流电弧的特性 二、交流电弧的熄灭条件
■ 弧隙介质介电强度的恢复 ■ 弧隙电压的恢复过程 ■ 交流电弧熄灭的条件
▉ 交流电弧的特性…（1）
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。 经过对图2-2的分析，可见交流电弧在交流电流自然过零
第一节 电弧的形成与熄灭
一、电弧放电的特征和危害
二、电弧的形成
■ 弧柱中自由电子的主要来源
■ 电弧形成的过程
三、电弧的熄灭
■ 电弧的去游离形式 ■ 影响去游离的因素
▉ 电弧放电的特征和危害
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。 2.电弧的本质 电弧的实质是一种气体放电现象。 3. 电弧放电的特征 （1）电弧由三部分组成。包括阴极区、阳极区和弧柱区。 （2）电弧温度很高。
成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。
▉ 电弧的形成—弧柱中自由电子的主要来源（1）
（1）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）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
时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。
如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。
▉ 交流电弧的特性…（2）
▉交流电弧的熄灭条件—弧隙介质介电强度的恢复
弧隙介质能够承受外加 电压作用而不致使弧隙击穿 的电压称为弧隙的介质强度。
当电弧电流过零时电弧熄灭，
而弧隙的介质强度要恢复到 正常状态值还需一定的时间， 此恢复过程称之为弧隙介质 强度的恢复过程，以耐受的
温度骤然升高，产生热游离并且成为游ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的的主要因素，此时，
在外加电压作用下，间隙被击穿，形成电弧。
▉ 电弧的熄灭— 电弧的去游离形式…（1）
电弧的去游离过程包括复合和扩散两种形式。
1. 复合
复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。 由于弧柱中电子的运动速度很快，约为正离子的1000倍，所 以电子直接与正离子复合的几率很小。一般情况下，先是电子 碰撞中性质点时，被中性质点捕获变成负离子，然后再与质量
和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。
▉ 电弧的熄灭—
电弧的去游离形式…（2）
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。
▉ 电弧的熄灭—
影响去游离的因素…（1）
1. 电弧温度 电弧是由热游离维持的，降低电弧温度就可以减弱热游离， 减少新的带电质点的的产生。同时，也减小了带电质点的运动 速度，加强了复合作用。通过快速拉长电弧，用气体或油吹动 电弧，或使电弧与固体介质表面接触等，都可以降低电弧的温 度。 2.介质的特性 电弧燃烧时所在介质的特性在很大程度上决定了电弧中去 游离的强度，这些特性包括：导热系数、热容量、热游离温 度、介电强度等。若这些参数值大，则去游离过程就越强，电 弧就越容易熄灭。
▉ 电弧的熄灭—
影响去游离的因素…（2）
3. 气体介质的压力 气体介质的压力对电弧去游离的影响很大。因为，气体的 压力越大，电弧中质点的浓度就越大，质点间的距离就越小， 复合作用越强，电弧就越容易熄灭。在高度的真空中，由于发 生碰撞的几率减小，抑制了碰撞游离，而扩散作用却很强。因 此，真空是很好的灭弧介质。 4. 触头材料 触头材料也影响去游离的过程。当触头采用熔点高、导热 能力强和热容量大的耐高温金属时，减少了热电子发射和电弧 中的金属蒸汽，有利于电弧熄灭。 除了上述因素以外，去游离还受电场电压等因素的影响。
▉ 电弧的形成—
（3）碰撞游离
弧柱中自由电子的主要来源（2）
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
（3）电弧是一种自持放电现象。
（4）电弧是一束游离的的气体。
▉ 电弧放电的特征和危害
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
电压Uj（t）表示。
▉ 交流电弧的熄灭条件—弧隙电压的恢复过程
电流过流前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低，电源
电压的绝大部分降落在线路和负载阻抗上。电流过零时，弧隙 电压正处于马鞍形的后蜂值处。电流过零后，弧隙电压从后蜂 值逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称 为恢复电压，其电压恢复过程以Uhf（t）表示。 电压恢复过程与线路参数、负荷性质等有关。受线路参数 等因素的影响，电压恢复过程可能是周期性的变化过程，也可
大的中性质点互相碰撞时，将被游离而形成电子和正离子，
这种现象称为热游离。弧柱导电就是靠热游离来维持的。
▉ 电弧的形成—
电弧形成的过程
断路器断开过程中电弧是这样形成的。触头刚分离时突然
解除接触压力，阴极表面立即出现高温炽热点，产生热电子发 射；同时，由于触头的间隙很小，使得电压强度很高，产生强 电场发射。从阴极表面逸出的电子在强电场作用下，加速向阳 极运动，发生碰撞游离，导致触头间隙中带电质点急剧增加，
第二节 交流电弧的特性及熄灭
一、交流电弧的特性 二、交流电弧的熄灭条件
■ 弧隙介质介电强度的恢复 ■ 弧隙电压的恢复过程 ■ 交流电弧熄灭的条件
▉ 交流电弧的特性…（1）
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。 经过对图2-2的分析，可见交流电弧在交流电流自然过零
第一节 电弧的形成与熄灭
一、电弧放电的特征和危害
二、电弧的形成
■ 弧柱中自由电子的主要来源
■ 电弧形成的过程
三、电弧的熄灭
■ 电弧的去游离形式 ■ 影响去游离的因素
▉ 电弧放电的特征和危害
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。 2.电弧的本质 电弧的实质是一种气体放电现象。 3. 电弧放电的特征 （1）电弧由三部分组成。包括阴极区、阳极区和弧柱区。 （2）电弧温度很高。
成飞弧短路和伤人，或引起事故的扩大。
▉ 电弧的形成—弧柱中自由电子的主要来源（1）
（1）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）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
时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。
如果电弧过零后，电弧不发生重燃，电弧就此熄灭。
▉ 交流电弧的特性…（2）
▉交流电弧的熄灭条件—弧隙介质介电强度的恢复
弧隙介质能够承受外加 电压作用而不致使弧隙击穿 的电压称为弧隙的介质强度。
当电弧电流过零时电弧熄灭，
而弧隙的介质强度要恢复到 正常状态值还需一定的时间， 此恢复过程称之为弧隙介质 强度的恢复过程，以耐受的
温度骤然升高，产生热游离并且成为游ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的的主要因素，此时，
在外加电压作用下，间隙被击穿，形成电弧。
▉ 电弧的熄灭— 电弧的去游离形式…（1）
电弧的去游离过程包括复合和扩散两种形式。
1. 复合
复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。 由于弧柱中电子的运动速度很快，约为正离子的1000倍，所 以电子直接与正离子复合的几率很小。一般情况下，先是电子 碰撞中性质点时，被中性质点捕获变成负离子，然后再与质量
和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。
▉ 电弧的熄灭—
电弧的去游离形式…（2）
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。
▉ 电弧的熄灭—
影响去游离的因素…（1）
1. 电弧温度 电弧是由热游离维持的，降低电弧温度就可以减弱热游离， 减少新的带电质点的的产生。同时，也减小了带电质点的运动 速度，加强了复合作用。通过快速拉长电弧，用气体或油吹动 电弧，或使电弧与固体介质表面接触等，都可以降低电弧的温 度。 2.介质的特性 电弧燃烧时所在介质的特性在很大程度上决定了电弧中去 游离的强度，这些特性包括：导热系数、热容量、热游离温 度、介电强度等。若这些参数值大，则去游离过程就越强，电 弧就越容易熄灭。
▉ 电弧的熄灭—
影响去游离的因素…（2）
3. 气体介质的压力 气体介质的压力对电弧去游离的影响很大。因为，气体的 压力越大，电弧中质点的浓度就越大，质点间的距离就越小， 复合作用越强，电弧就越容易熄灭。在高度的真空中，由于发 生碰撞的几率减小，抑制了碰撞游离，而扩散作用却很强。因 此，真空是很好的灭弧介质。 4. 触头材料 触头材料也影响去游离的过程。当触头采用熔点高、导热 能力强和热容量大的耐高温金属时，减少了热电子发射和电弧 中的金属蒸汽，有利于电弧熄灭。 除了上述因素以外，去游离还受电场电压等因素的影响。