电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。开关触头分离时,触头间距离很小,电场强度E很高(E = U/d)。当电场强度超过3×10^6V/m时,阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为:强电场发射。
在触头开始分离时作用在它们之间的接触压力将减少,接触面积也缩小,接触电阻和触头中放出的热量就增加。热量集中在很小的体积中,金属被加热到高温而熔化。
在触头之间形成液态金属桥,最后金属桥被拉开,在触头之间形成过渡的或稳定的电弧。如果放电是稳定的,就是所谓的开断电弧。放电稳定性与很多因素有关,如在开断的的电流、触头电路的特性、触头分离的速度等。为了使电弧点燃,某一最低电流值是必需的。
电弧温度为9000-10000K,等离子弧为16000-32000K,手工电弧为5000-6000K,熔化极氩弧焊电弧温度为10000-14000K,氧乙炔焰为3100-3200K。
开关电弧的主要外部特征有:
(1)电弧是强功率的放电现象 在开断几十千安短路电流时,以焦耳热形式发出的功率可达l0000kW。与此有关,电弧可具有上万摄氏度或更高的温度及强辐射,在电弧区的任何固体、液体或气体在电弧作用下都会产生强烈的物理及化学变化。
在有的开关中,电弧燃烧时间比正常情况只多一二十毫秒,开关就会出现严重烧损甚至爆炸。在用灭弧能力很弱的隔离开关开断负荷电路时,电弧能使操作者大面积烧伤。
(2)电弧是一种自持放电现象 不用很高的电压就能维持相当长的电弧稳定燃烧而不熄灭。如在大气中,每厘米长电弧的维持电压只有15V左右。在大气中,在100kV电压下开断仅5A的电流时,电弧长度可达7m。电流更大时,可达30m。因此,单纯采用拉长电弧来熄灭电弧的方法是不可取的。
(3)电弧是等离子体,质量极轻、极容易改变形状 电弧区内气体的流动,包括自然对流以及外界甚至电弧电流本身产生的磁场都会使电弧受力,改变形状,有的时候运动速度可达每秒几百米。设计人员可以利用这一特点来快速熄弧并预防电弧的不利影响及破坏作用。
参考资料来源:百度百科-电弧
电弧的产生:
1、当用开关电器断开电流时,电路电压不低于10—20伏,电流不小于80~100mA,电器的触头间便会产生电弧。
2、电弧的形成是触头间中性质子(分子和原子)被游离的过程。开关触头分离时,触头间距离很小,电场强度E很高(E = U/d)。当电场强度超过3×10^6V/m时,阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子。这种游离方式称为:强电场发射。
3、从阴极表面发射出来的自由电子和触头间原有的少数电子,在电场力的作用下向阳极作加速运动,途中不断地和中性质点相碰撞。只要电子的运动速度v足够高,电子的动能A=1/2mv^2足够大,就可能从中性粒子中打出电子,形成自由电子和正离子。这种现象称为碰撞游离。
4、新形成的自由电子也向阳极作加速运动,同样地会与中性质点碰撞而发生游离。碰撞游离连续进行的结果是触头间充满了电子和正离子,具有很大的电导;在外加电压下,介质被击穿而产生电弧,电路再次被导通。
5、电弧形成后,弧隙间的高温使阴极表面的电子获得足够的能量而向外发射,形成热电场发射。在高温的作用下(电弧中心部分维持的温度可达5000℃以上),气体中性质点的不规则热运动速度增加。当具有足够动能的中性质点相互碰撞时,被游离而形成电子和正离子,这种现象称为热游离。
6、随着触头分开的距离增大,触头间的电场强度E逐渐减小,这时电弧的燃烧主要是依靠热游离维持的。在开关电器的触头间,发生游离过程的同时,还发生着使带电质点减少的去游离过程。
扩展资料:
电弧的危害
1、烧伤触点触头等,久而久之使电路接触不良,造成电路的损坏。
2、可能对人的眼、皮肤等造成电弧灼伤,对人体造成不可臆测的危害。
3、在一些对电弧火花敏感的地方,如煤气厂或充置可燃性气体的地方,一丁点的电弧火花都可能引起爆炸等。
4、电弧火花可能随着电路对一些电子产品(如集成电路)造成击穿损坏等。
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