第十三章电弧及灭弧装置 第一节电弧的物理基础
第十三章 电弧及灭弧装置 第一节 电弧的物理基础
电弧现象及特点 电弧属于气体放电的一种形式。对于 有触点电器而言,由于它主要产生于触 头断开电路时,高温将烧损触头及绝缘, 严重情况下甚至引起相间短路、电器爆 炸,酿成火灾,危及人员及设备的安全。 所以从电器的角度来研究电弧,目的在 于了解它的基本规律,找出相应的办法, 让电弧在电器中尽快熄灭。 可分为三个区域,即近阴极区、近阳极 区及弧柱区
• 一、电弧现象及特点 电弧属于气体放电的一种形式。对于 有触点电器而言，由于它主要产生于触 头断开电路时，高温将烧损触头及绝缘， 严重情况下甚至引起相间短路、电器爆 炸，酿成火灾，危及人员及设备的安全。 所以从电器的角度来研究电弧，目的在 于了解它的基本规律，找出相应的办法， 让电弧在电器中尽快熄灭。 • 可分为三个区域，即近阴极区、近阳极 区及弧柱区
阴极压降与阳极压降的数值几乎与电流大小 无关,在材料及介质确定后可以认为是常数。 弧柱区的长度几乎与电极间的距离相同。是 电弧中温度最高、亮电弧三个区及电位度最强 的区域。因在自由状态下近似圆柱形,故称弧 柱区。在此区域降、电位梯度的分布中正 负带电粒子数相同,亦称等离子区。由于不存 在空间电荷,整个弧柱区的特性类似于一金属 导体。每单位弧柱长度电压降相等。其电位梯 度尼也为一常数,电位梯度与电极材料、电流 大小、气体介质种类和气压等因素有关。 电弧按其外形可分为长弧与短弧 电弧还可按其电流的性质分为直流电弧和交 流电弧
• 阴极压降与阳极压降的数值几乎与电流大小 无关，在材料及介质确定后可以认为是常数。 • 弧柱区的长度几乎与电极间的距离相同。是 电弧中温度最高、亮 电弧三个区及电位度最强 的区域。因在自由状态下近似圆柱形，故称弧 柱区。在此区域 降、电位梯度的分布中正、 负带电粒子数相同，亦称等离子区。由于不存 在空间电荷，整个弧柱区的特性类似于一金属 导体。每单位弧柱长度电压降相等。其电位梯 度尼也为一常数，电位梯度与电极材料、电流 大小、气体介质种类和气压等因素有关。 • 电弧按其外形可分为长弧与短弧。 • 电弧还可按其电流的性质分为直流电弧和交 流电弧
开断电路时电弧产生的物理过程 从物质原子的结构而言,是由原子核与若干 电子构成的。电子沿一定的轨道绕原子核运动 电子可能运行的轨道由于能量级的不同有许多 条,越靠近原子核,轨道的能量级越低。在正 常情况下,电子是按一定数量规律分布在不同 的能量级轨道上运动。但当原子受到外界能量 (热、光、碰撞等)作用时,其状态就会有所 变化,电子吸收这些能量后,会改变自己的运 行轨道。如果加到电子上的能量不够大,只能 使电子从低能量级轨道跳到高能量级轨道,从 而使原子的内能增加,这种现象称为激励。激 励所需能量称激励能
二、开断电路时电弧产生的物理过程 从物质原子的结构而言，是由原子核与若干 电子构成的。电子沿一定的轨道绕原子核运动。 电子可能运行的轨道由于能量级的不同有许多 条，越靠近原子核，轨道的能量级越低。在正 常情况下，电子是按一定数量规律分布在不同 的能量级轨道上运动。但当原子受到外界能量 （热、光、碰撞等）作用时，其状态就会有所 变化，电子吸收这些能量后，会改变自己的运 行轨道。如果加到电子上的能量不够大，只能 使电子从低能量级轨道跳到高能量级轨道，从 而使原子的内能增加，这种现象称为激励。激 励所需能量称激励能
如果外界加到电子上的能量足够大,能使电 子克服原子核的吸引力作用而成为自由电子, 这种现象称为游离。游离所需的能量,叫做游 离能。不同的物质其游离能不同 气体物质若是由于碰撞或热运动而获得能量 发生游离则称为碰撞游离、热游离。 1.碰撞游离 2.热游离 金属材料的表面发射根据其原因可分为以下几种。 1.热发射电子 2.强电场发射电子
如果外界加到电子上的能量足够大，能使电 子克服原子核的吸引力作用而成为自由电子， 这种现象称为游离。游离所需的能量，叫做游 离能。不同的物质其游离能不同。 气体物质若是由于碰撞或热运动而获得能量 发生游离则称为碰撞游离、热游离。 1．碰撞游离 2．热游离 金属材料的表面发射根据其原因可分为以下几种。 1．热发射电子 2．强电场发射电子