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高压断路器电弧的形成

点击数: 发布时间:2020-12-04 02:56:51

  电弧的形成:

  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,电路才正宗切断。触头间的电弧实际上是由于中性质点游离而引起一种气体放电现象。

  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,因此会产生很强的电场强度。当电场强度超过3×106V/m时,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。这种游离电子方式称为强电场发射,是弧隙自由电子的一个来源。

  2、热电发射

  这是弧隙中自由电子的又一来源。在触头分开的瞬间,由于触头间的压力迅速减小,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,弧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。它们在运动向阳极的途中碰撞介质的中性质点(原子或分子)使原中性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,当他们和其他中性质点相撞时,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,电子运动向阳极、正离子运动向阴极,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,电弧表面温度可达3000~4000℃以上,弧心温度可达10000℃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,由于弧隙电导速度增大,触头之间电压降减小,而触头的拉开距离却在增大,因此触头间电场强度大大减小,强电场发射基本停止。这时,电弧的稳定主要依靠热游离得以维持.


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